本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體管芯，特別是用于諸如mems傳感器裝置的微機(jī)電系統(tǒng)(mems)的半導(dǎo)體管芯，該半導(dǎo)體管芯具有頂側(cè)、與頂側(cè)相對(duì)的底側(cè)以及連接頂側(cè)和底側(cè)的至少一個(gè)側(cè)表面，其中底側(cè)和所述至少一個(gè)側(cè)表面的至少部分被配置為經(jīng)由管芯附接材料附接到固體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種用于將半導(dǎo)體管芯附接到固體結(jié)構(gòu)，特別是附接到基板、封裝或引線框架的方法。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體管芯可以包含集成電路、傳感器元件或其他部件。半導(dǎo)體管芯通常通過稱為切割(dicing)的工藝與晶片分離。隨后，可以將半導(dǎo)體管芯固定到固體結(jié)構(gòu)，例如基底、封裝或引線框。

2、為了將半導(dǎo)體管芯固定到固體結(jié)構(gòu)，使用管芯附接材料。管芯附接材料可以是膠，特別是包括環(huán)氧樹脂、硅樹脂或其他材料的膠。此外，管芯附接材料可以包括顆粒，例如被配置為增加半導(dǎo)體管芯和固體結(jié)構(gòu)之間的導(dǎo)熱性的顆粒。

3、當(dāng)半導(dǎo)體管芯附接到固體結(jié)構(gòu)且管芯附接材料施加于半導(dǎo)體管芯與固體結(jié)構(gòu)之間時(shí)，管芯附接材料可在半導(dǎo)體管芯的側(cè)表面處形成倒角(fillet)。所述倒角的高度可以限定半導(dǎo)體管芯的一個(gè)或多個(gè)側(cè)面固定到固體結(jié)構(gòu)的程度。大的倒角高度可以改善半導(dǎo)體管芯到固體結(jié)構(gòu)的固定，但也增加半導(dǎo)體管芯上的機(jī)械應(yīng)力。例如，如果固體結(jié)構(gòu)由于cte(熱膨脹系數(shù))失配而處于機(jī)械應(yīng)力下，則該機(jī)械應(yīng)力可以經(jīng)由管芯附接材料(當(dāng)管芯附接材料處于固態(tài)時(shí))被攜帶到半導(dǎo)體管芯中。低倒角高度可以減小從固體結(jié)構(gòu)攜帶到半導(dǎo)體管芯中的機(jī)械應(yīng)力，但是可能提供半導(dǎo)體管芯到固體結(jié)構(gòu)的固定的不足的機(jī)械穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體管芯和一種用于將半導(dǎo)體管芯附接到固體結(jié)構(gòu)的方法，其允許在將半導(dǎo)體管芯附接到固體結(jié)構(gòu)時(shí)控制倒角高度。

2、對(duì)于上述半導(dǎo)體管芯，該目的的實(shí)現(xiàn)在于，至少側(cè)表面包括至少一個(gè)附接控制元件，該至少一個(gè)附接控制元件被配置為限定將被管芯附接材料接觸的側(cè)表面的至少一個(gè)附接區(qū)域和/或被配置為不被管芯附接材料接觸的至少一個(gè)排除區(qū)域。

3、用于將半導(dǎo)體管芯附接到固體結(jié)構(gòu)的方法解決了該目的，因?yàn)樵摲椒òㄒ韵虏襟E：

4、提供由至少一種半導(dǎo)體材料制成的晶片；

5、形成用于至少一個(gè)管芯、特別是待與晶片分離的至少一個(gè)管芯的至少一個(gè)附接控制元件；

6、將所述晶片分離成單獨(dú)的半導(dǎo)體管芯；

7、使用管芯附接材料將包括至少一個(gè)附接控制元件的所述半導(dǎo)體管芯中的至少一個(gè)附接到固體結(jié)構(gòu)。

8、形成至少一個(gè)附接控制元件和將晶片分離成單獨(dú)的半導(dǎo)體管芯的方法步驟可以以任何順序執(zhí)行。

9、由于所述至少一個(gè)附接控制元件，可以限定其中半導(dǎo)體管芯可以被管芯附接材料接觸和/或其中可以避免被管芯附接材料接觸的區(qū)域。由此，可以限定半導(dǎo)體管芯的倒角高度。因此，可以使倒角適應(yīng)半導(dǎo)體管芯的應(yīng)用以及半導(dǎo)體管芯、管芯附接材料和/或固體結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。

10、半導(dǎo)體管芯可以是用于mems傳感器裝置的半導(dǎo)體管芯，優(yōu)選地用于壓力傳感器、力傳感器或加速度計(jì)的半導(dǎo)體管芯。因此，半導(dǎo)體管芯可以設(shè)置有膜，特別是包含或支撐壓阻元件的膜、壓電膜或形成電容元件的膜。

11、在下文中，將描述本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)。取決于在特定應(yīng)用中是否需要特定改進(jìn)的特定優(yōu)點(diǎn)，可以彼此獨(dú)立地組合附加改進(jìn)。

12、關(guān)于半導(dǎo)體管芯所描述的改進(jìn)及其優(yōu)點(diǎn)也涉及根據(jù)本發(fā)明的方法。同樣，關(guān)于該方法提到的改進(jìn)和優(yōu)點(diǎn)也適用于根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體管芯。根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選地用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體管芯。

13、本發(fā)明還涉及一種mems傳感器裝置，該裝置包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)半導(dǎo)體管芯或通過根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)的至少一個(gè)半導(dǎo)體管芯，其中半導(dǎo)體管芯還包括至少一個(gè)膜并且通過管芯附接材料附接到固體基底，管芯附接材料至少在半導(dǎo)體管芯和基底之間的區(qū)域中延伸。

14、在下文中，使用術(shù)語頂(部)和(底部)。底側(cè)是指半導(dǎo)體管芯的可以利用其固定到固體結(jié)構(gòu)的一側(cè)。術(shù)語頂側(cè)是指半導(dǎo)體管芯的相反側(cè)。

15、根據(jù)半導(dǎo)體管芯的第一有利改進(jìn)，所述至少一個(gè)管芯附接控制元件可以是止動(dòng)元件，用于限定管芯附接材料的最大高度，特別是沿著豎直方向的最大高度。由此，可以限定倒角的最大高度。

16、優(yōu)選地，所述至少一個(gè)止動(dòng)元件是所述至少一個(gè)附接區(qū)域與所述至少一個(gè)排除區(qū)域之間的物理屏障。物理屏障可以防止管芯附接材料流入不需要管芯附接材料的區(qū)域。

17、為了形成簡單的止動(dòng)元件，所述至少一個(gè)止動(dòng)元件可以形成為側(cè)表面的兩個(gè)豎直部段之間的臺(tái)階。優(yōu)選地，該臺(tái)階將兩個(gè)尖銳邊緣引入側(cè)表面中。尖銳邊緣可以形成基本上直角。為了足夠銳利，邊緣可以具有低于50μm的半徑。

18、作為止動(dòng)元件的替代或除了止動(dòng)元件之外，所述至少一個(gè)附接控制元件可以形成為至少一個(gè)區(qū)域，與相鄰區(qū)域中的半導(dǎo)體管芯的表面相比，該至少一個(gè)區(qū)域具有對(duì)管芯附接材料的增加或降低的潤濕性。

19、特別地，側(cè)表面的至少一個(gè)附接區(qū)域可以包括對(duì)管芯附接材料具有增加的潤濕性的區(qū)域。同樣地，至少一個(gè)排除區(qū)域可以設(shè)置有對(duì)管芯附接材料具有降低的潤濕性的區(qū)域。

20、例如，側(cè)表面的更靠近底側(cè)的區(qū)域可以設(shè)置有增加的潤濕性。因此，管芯附接材料將具有高親和力以潤濕該區(qū)域。替代地或另外地，更遠(yuǎn)離底側(cè)的區(qū)域可以設(shè)置有降低的潤濕性。

21、可通過表面功能化達(dá)到增加或降低的潤濕性。特別是通過控制表面能。因此，所述至少一個(gè)附接控制元件可以形成為所述至少一個(gè)區(qū)域中的功能化表面。表面功能化可以通過涂覆半導(dǎo)體管芯的表面來實(shí)現(xiàn)。例如，可以將增加或降低潤濕性的涂層施加到表面。替代地，可以通過結(jié)構(gòu)化表面來功能化半導(dǎo)體管芯的表面。舉例來說，可以用適當(dāng)?shù)奈g刻方法蝕刻表面。因此，可以在表面中形成增加的粗糙度或微結(jié)構(gòu)。

22、根據(jù)半導(dǎo)體管芯的另一有利改進(jìn)，半導(dǎo)體管芯的底側(cè)可以至少部分地包括功能化表面。特別地，底側(cè)可以設(shè)置有功能化表面，以便增加與管芯附接材料的潤濕性。這可以幫助確保底側(cè)被管芯附接材料潤濕，并且可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體管芯到固體結(jié)構(gòu)的機(jī)械穩(wěn)定固定。

23、為了限定管芯的底側(cè)與固體結(jié)構(gòu)之間的管芯附接材料的厚度，半導(dǎo)體管芯的底側(cè)可以設(shè)置有用于將半導(dǎo)體管芯的底表面與固體結(jié)構(gòu)間隔開的至少一個(gè)間隔件。換句話說，所述至少一個(gè)間隔件可以從底表面突出。半導(dǎo)體管芯的底側(cè)與固體結(jié)構(gòu)之間的管芯附接材料的厚度也稱為接合線厚度(blt：bond?line?thickness)。

24、所述至少一個(gè)間隔件可以形成為支腳。優(yōu)選地，設(shè)置有間隔件的半導(dǎo)體管芯包括多個(gè)間隔件，例如在整個(gè)矩形半導(dǎo)體管芯的情況下包括四個(gè)間隔件。

25、同樣在存在間隔件的情況下，剩余的底表面可以被功能化，并且因此被配置為增加與管芯附接材料的潤濕性。

26、半導(dǎo)體管芯可以包括至少一個(gè)膜，特別是具有與剩余半導(dǎo)體管芯整體形成的壓電電阻器的膜。因此，半導(dǎo)體管芯可以用作壓阻傳感器元件，特別是用于壓力傳感器、力傳感器或加速度計(jì)。具有壓電電阻器的所述至少一個(gè)膜優(yōu)選地布置在半導(dǎo)體管芯的中央?yún)^(qū)域中。中央?yún)^(qū)域可以是由頂側(cè)和底側(cè)限定的平面的中央。中央?yún)^(qū)域可以徑向地布置在半導(dǎo)體管芯的中央，特別是與至少一個(gè)附接控制元件水平地間隔開。

27、根據(jù)半導(dǎo)體管芯的另一個(gè)有利改進(jìn)，半導(dǎo)體管芯可以具有包括兩個(gè)支腿和以直角連接支腿的腹板的整體∏形橫截面，其中腹板形成頂側(cè)，并且支腿的外側(cè)形成半導(dǎo)體管芯的側(cè)表面。半導(dǎo)體管芯的形狀在壓力傳感器的情況下是特別有利的。特別地，在這種情況下，膜可以位于形成呈π形橫截面的腹板的區(qū)域中。

28、支腿的與頂側(cè)相對(duì)的端部可以形成底表面并且可以設(shè)置有間隔件。優(yōu)選地，半導(dǎo)體管芯可以具有連續(xù)延伸的∏形橫截面。因此，半導(dǎo)體管芯可以具有整體杯形狀，特別是具有沿著垂直于頂側(cè)延伸的視軸看到的矩形橫截面的杯。

29、在形狀包括支腿的半導(dǎo)體管芯的情況下，支腿的內(nèi)側(cè)可以具有內(nèi)側(cè)表面，該內(nèi)側(cè)表面也可以設(shè)置有附接控制元件。因此，可以良好地限定支腿的內(nèi)側(cè)上的倒角高度。由此可以避免管芯附接材料接觸膜。

30、根據(jù)本發(fā)明的方法可以進(jìn)一步改進(jìn)，因?yàn)樵趯⒕蛛x成單獨(dú)的管芯之前，將具有壓阻元件的膜形成到半導(dǎo)體管芯中。膜可以優(yōu)選地通過蝕刻形成。

31、所述至少一個(gè)附接控制元件可以通過以下方法中的至少一種形成：激光切割、鋸切、蝕刻。

32、可以通過使用以下方法中的至少一種來功能化要與晶片分離的至少一個(gè)半導(dǎo)體管芯的底側(cè)的表面或至少一個(gè)側(cè)表面：涂覆、蝕刻、層沉積。

33、舉例來說，原子層沉積(ald)、物理氣相沉積(pvd)、化學(xué)氣相沉積(cvd)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(pecvd)或其他方法可用于層的沉積。

34、用于使附接的控制元件成形、用于使表面功能化、用于形成膜和/或用于使半導(dǎo)體管芯成形的蝕刻可以通過以下方法中的至少一種來完成：反應(yīng)離子蝕刻(rie)和深反應(yīng)離子蝕刻(drie)。取決于具體應(yīng)用，可以應(yīng)用用于層沉積或蝕刻的其他方法。

35、優(yōu)選地，使用相同的方法將晶片分離成單獨(dú)的半導(dǎo)體管芯并形成所述至少一個(gè)附接控制元件。這可以降低生產(chǎn)成本。

36、將晶片分離成單獨(dú)的半導(dǎo)體管芯可以通過典型的切割方法來執(zhí)行，例如激光切割、鋸切、蝕刻或劃線和卡扣。