專利名稱：用于為電子電路制作復(fù)制保護(hù)的方法以及相應(yīng)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于為電子電路，尤其是集成電路，制作復(fù)制保護(hù)的方法，并且涉及一種具有復(fù)制保護(hù)的電子元件。
由于正在進(jìn)行的技術(shù)開發(fā)，電子電路，尤其是集成電路，的復(fù)雜性變得越來越高。這導(dǎo)致產(chǎn)品被剽竊，剽竊者為了分析集成電路而打開集成電路的殼體，并且違背制造者意愿地濫用結(jié)果，尤其是復(fù)制集成電路。
此問題特別是關(guān)系到制造者對保持秘密具有高度興趣的電子電路，如用于對加密信號解密的電路，尤其是用于付費(fèi)電視和塑料芯片卡。
盡管芯片一般封裝在殼體等內(nèi)，但這些殼體可通過適當(dāng)?shù)姆绞匠?，從而不能提供充分的保護(hù)以免被誤用或復(fù)制。
從而，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能為電子電路產(chǎn)生有效而且安全的復(fù)制保護(hù)的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有有效復(fù)制保護(hù)的電子元件。
僅通過權(quán)利要求1和25的主題，本發(fā)明的目的以令人吃驚的簡單方式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的進(jìn)一步配置形成從屬權(quán)利要求的主題。
根據(jù)本發(fā)明制作電子電路復(fù)制保護(hù)的方法，提供基片，所述基片在第一側(cè)上具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。此基片例如為其上印刷有電路的硅晶片，該硅晶片還未被分割為芯片。
電子電路優(yōu)選包括開關(guān)電路、集成電路和/或傳感器。
進(jìn)而，提供用于涂敷基片的材料，并且，所述基片被涂敷一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層。一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層具有以下功能，具體為防止各個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和/或總體電路被窺探、誤用和復(fù)制。所述復(fù)制保護(hù)具體保護(hù)具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的電路，因?yàn)檫@些電路特別需要保密，其中，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括電子解密部件。從而，本發(fā)明的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域是防止解碼器的未被授權(quán)者對產(chǎn)品的剽竊和解密，所述解碼器用于付費(fèi)廣播，尤其是付費(fèi)電視，或用于芯片卡上與保密有關(guān)的電路。
提供復(fù)制保護(hù)涂層一方面具有提供非常有效復(fù)制保護(hù)或防止被分析或窺探的優(yōu)點(diǎn)，另一方面具有易于施加到基片或晶片上的優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)而，涂敷在整個(gè)涂敷區(qū)域上提供均勻的保護(hù)，這使得甚至可以防止窺探電路各部分。
具體地，涂敷也可合成為用于制作電路的方法中的一個(gè)子步驟。如果在任何情況下都涂敷諸如鈍化或穩(wěn)定層的涂層，此優(yōu)點(diǎn)就具有特別積極的效果。在此情況下，一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層以及一個(gè)或多個(gè)進(jìn)一步的涂層如鈍化或穩(wěn)定涂層可在相同的設(shè)備具體為真空室中實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選在涂敷操作之間不從設(shè)備移走基片，從而，可以避免昂貴和耗時(shí)的轉(zhuǎn)換操作。
當(dāng)制作復(fù)制保護(hù)涂層可區(qū)域地施加到尚未被分割晶片上的半導(dǎo)體產(chǎn)品時(shí)，這在工藝經(jīng)濟(jì)方面是特別有利的，從而，大量的芯片可在單一工作步驟中設(shè)置復(fù)制保護(hù)。在使用所謂晶片級封裝(WLP)對芯片以晶片級進(jìn)行封裝的情況下，這是特別有利的。在此情況下，具體地，如果以同時(shí)執(zhí)行殼體和/或穩(wěn)定化功能的方式，即以形成殼體整體部分的方式，形成防止被窺探的層或復(fù)制保護(hù)層，那么，根據(jù)本發(fā)明的方法一方面就可用于WLP以外，或者在另一方面，甚至可取代WLP的至少子步驟。
至少在區(qū)域中，優(yōu)選半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)被一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層覆蓋，從而，不除去一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層，就不可接入半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層以蝕刻工藝同樣侵蝕基片的方式與基片匹配，其中，蝕刻工藝溶解一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層，所述侵蝕方式為半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)至少部分或全部被溶解、侵蝕和/或毀壞，并且/或者，在除去一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層之后，邏輯電路不能再造，最終，窺探或復(fù)制被蝕刻掉一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層的電路的企圖注定要失敗?；瘜W(xué)或濕式蝕刻以及干式或等離子體蝕刻是適用于一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層的蝕刻工藝。
從而，不損壞基片或晶片上存在的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)而有選擇性地除去保護(hù)層是不可能的，或者至少是困難得多。因而，所述結(jié)構(gòu)不易成為非法復(fù)制的對象。
優(yōu)選至少一個(gè)復(fù)制保護(hù)層包含硅。在蝕刻特性方面，這非常匹配于具有基于硅的半導(dǎo)體層的基片。
一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層優(yōu)選用作至少在區(qū)域中是連續(xù)的層，并且具體為固定地、完全地和/或區(qū)域地接合到基片和/或結(jié)合到后者，從而，除蝕刻之外的侵襲也被抵制。優(yōu)選地，基片中至少布置半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的那些區(qū)域被一個(gè)或多個(gè)復(fù)制保護(hù)層完全覆蓋和/或氣密封裝。
本發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)玻璃是用于復(fù)制保護(hù)層的合適材料。從而，具體地，玻璃層施加到基片上。優(yōu)選硅酸鹽玻璃，如硼硅玻璃，特別是具有少量鋁氧化物和/或堿金屬氧化物的硅酸鹽玻璃。在測試中，由Schott制造的蒸發(fā)涂敷玻璃8329已被證實(shí)是特別適合的。
優(yōu)選通過蒸發(fā)涂敷而施加復(fù)制保護(hù)層，即，具體為玻璃。蒸發(fā)涂敷有利地使得非常牢固地結(jié)合到基片上，而不需要例如粘附劑。
在此方面，也可參考同一申請人的以下專利申請DE 202 05 830.1，2002年4月15日提交；DE 102 22 964.3，2002年5月23日提交；DE 102 22 609.1，2002年5月23日提交；DE 102 22 958.9，2002年5月23日提交；DE 102 52 787.3，2002年11月13日提交；DE 103 01 559.0，2002年1月16日提交，這些專利申請所公布的內(nèi)容在本文特別地引作參考。
以下工藝參數(shù)對于施加連續(xù)的玻璃層作為復(fù)制保護(hù)層是有利的基片的表面粗糙度＜50μm在蒸發(fā)過程中的BIAS溫度 ≈100℃
在蒸發(fā)過程中的壓力10-4mbar對于通過蒸發(fā)涂敷淀積或施加復(fù)制保護(hù)層，通過等離子輔助淀積(PIAD)來執(zhí)行是有利的。在此情況下，離子束被另外引導(dǎo)到將被涂敷的基片上。通過等離子體源，例如通過適當(dāng)氣體的離子化，可以產(chǎn)生離子束。等離子體另外對所述層起到稠化作用，并且從基片表面除去松散附著的粒子。這導(dǎo)致特別稠密、低缺陷的淀積層。
復(fù)制保護(hù)層或者是透明的，這對于光電子元件是有利的，或者復(fù)制保護(hù)層是模糊的、不透明的、陰暗的、彩色的、渾濁的、暗淡的或具有相似的視覺阻礙特性。
作為晶片和保護(hù)層主要成分的硅基本上只可通過相同的蝕刻化學(xué)物除去，這實(shí)際上排除選擇性蝕刻的可能性。即使在使用干式蝕刻工藝時(shí)，硅基片或晶片與硅玻璃的材料組合也被保護(hù)，以免被選擇性蝕刻，因?yàn)橹荒芑诎雽?dǎo)體層或玻璃層的元素而獲得有關(guān)蝕刻停止的信息。只有一旦獲得此信息，即，一旦半導(dǎo)體層被損壞，蝕刻工藝才能被停止。
然而，通過使用合適適配的蒸發(fā)涂敷玻璃，玻璃也可用于除硅之外的基片，包括有機(jī)和無機(jī)半導(dǎo)體。
優(yōu)選基片的表面粗糙度最大為50μm、10μm或5μm，并且/或者，優(yōu)選基片的熱膨脹系數(shù)和復(fù)制保護(hù)層的材料具體為蒸發(fā)涂敷玻璃相一致。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，復(fù)制保護(hù)層包括至少二元系統(tǒng)，優(yōu)選包括多元系統(tǒng)。至少二元系統(tǒng)可理解為指代表至少兩種化合物合成的材料。
對于復(fù)制保護(hù)層，熱蒸發(fā)和電子束蒸發(fā)已證實(shí)是特別有效的蒸發(fā)涂敷工藝。有利地實(shí)現(xiàn)至少0.01μm/min、0.1μm/min、1μm/min、2μm/min和/或高達(dá)10μm/min、8μm/min、6μm/min或4μm/min的高蒸發(fā)涂敷率。這成倍地超過已知的濺射率，并且這使得本發(fā)明工藝的使用明顯有益于復(fù)制保護(hù)的制作。這允許厚度從0.01μm到1000μm，優(yōu)選從10μm到100μm，的層迅速有效地施加到基片上。包括迄今應(yīng)用的單成分系統(tǒng)(通常為SiO2)的濺射層只具有幾納米每分鐘的濺射率。
優(yōu)選在低于300℃，具體低于150℃并特別優(yōu)選在100℃區(qū)域內(nèi)的偏置溫度下，在基片上涂敷復(fù)制保護(hù)層。背景壓力從10-3mbar到10-7mbar，具體為在10-5mbar的區(qū)域內(nèi)，已證實(shí)對于在基片上涂敷復(fù)制保護(hù)層是合適的，尤其是對于通過蒸發(fā)涂敷來施加玻璃層是合適的。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)，施加至少一個(gè)另外的層，如玻璃、陶瓷、金屬或塑料層，具體作為光學(xué)和X射線光學(xué)保護(hù)層和/或防止電容性和電感性窺探的保護(hù)層，此保護(hù)層對于電磁波具體為對于X射線基本是不滲透的，或者，此保護(hù)層包括電容性和/或電感性屏蔽。此層可覆蓋全部區(qū)域，或者，在最有利的情況下，此層覆蓋基片中要被保護(hù)區(qū)域的局部區(qū)域。然而，保護(hù)層也可以這樣的方式施加，使得信號仍然被非接觸式引入或發(fā)射，具體為電感性或電容性引入或發(fā)射。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，在保護(hù)層序列中包含電路發(fā)揮作用所需的至少一些無源元件和/或互連，從而，當(dāng)除去保護(hù)層時(shí)，電路邏輯不再能被理解或至少更難以理解。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)，在基片的第二側(cè)上施加至少一個(gè)另外的層，如玻璃或塑料層，具體作為鈍化層和/或機(jī)械加強(qiáng)層，其中，第二側(cè)是第一側(cè)的相反側(cè)。在第二側(cè)上施加具有鈍化功能的玻璃層與機(jī)械加強(qiáng)塑料層的組合是特別有利的。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的方法與包裝半導(dǎo)體元件的方法相結(jié)合，在所述工藝中，使基片變??；在基片的第一側(cè)上制作具有連接結(jié)構(gòu)區(qū)域的蝕刻凹坑；借助塑料平版印刷術(shù)在基片的第二側(cè)上施加塑料層，連接結(jié)構(gòu)區(qū)域保持敞開，其中，第二側(cè)是第一側(cè)的相反側(cè)；通過在第二側(cè)上涂敷具體為濺射導(dǎo)電層而制作觸點(diǎn)；施加球柵陣列；并且/或者，基片最終被分割成各個(gè)芯片。如果希望的話，在分割操作之前再次除去第二側(cè)上的塑料層，并且/或者用導(dǎo)電材料填充蝕刻凹坑。
根據(jù)又一優(yōu)選實(shí)施例，通過蒸發(fā)涂敷0.01μm-50μm厚的玻璃層而覆蓋基片的第二側(cè)，具體通過研磨或蝕刻而暴露位于玻璃層下方的連接結(jié)構(gòu)區(qū)域，其中，第二側(cè)是第一側(cè)的相反側(cè)。
根據(jù)優(yōu)選改進(jìn)，在基片的第二側(cè)上通過平版印刷術(shù)在連接結(jié)構(gòu)區(qū)域中設(shè)置局部施加的塑料層，接著，通過蒸發(fā)涂敷在整個(gè)表面上施加0.01μm-50μm厚的玻璃層，其中，第二側(cè)是第一側(cè)的相反側(cè)；此玻璃層的厚度不超過塑料層的厚度。隨后，通過卸下技術(shù)分離上面的塑料層以及施加到塑料層上的玻璃層，可以暴露連接結(jié)構(gòu)。
根據(jù)另一實(shí)施例，基片包括在基片第一側(cè)上涂敷結(jié)構(gòu)化覆蓋層的連接結(jié)構(gòu)，所述涂敷具體為塑料平版印刷術(shù)。隨后，執(zhí)行復(fù)制保護(hù)層涂敷。接著，使復(fù)制保護(hù)層變薄，例如研磨或蝕刻復(fù)制保護(hù)層，至少直到暴露覆蓋層為止。然后，為了暴露連接結(jié)構(gòu)，優(yōu)選再次除去覆蓋層。這允許基片上那些布置半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的區(qū)域被復(fù)制保護(hù)層有選擇性地保護(hù)，而布置連接結(jié)構(gòu)的區(qū)域保持清潔，從而它們可被接觸連接。接著，例如為球柵陣列形式的抬升連接觸點(diǎn)優(yōu)選應(yīng)用已知的倒裝片技術(shù)，被施加到基片第一側(cè)的連接結(jié)構(gòu)上以接觸連接并被導(dǎo)電連接到連接結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明還涉及到以下德國專利申請所公布的發(fā)明DE-102 22 964.3-33，申請日期2002年5月23日；DE-102 22 609.1-33，申請日期2002年5月23日；以及德國實(shí)用新型申請202 05 830.1，申請日期2002年4月15日。
從而，在本文的主題中，這三個(gè)申請的內(nèi)容在此全部引作參考。
在下文中，基于優(yōu)選的典型實(shí)施例并結(jié)合附圖來詳細(xì)解釋本發(fā)明。
附圖簡述

圖1a示出具有玻璃層的一部分晶片的橫截面，其中，所述玻璃層通過蒸發(fā)涂敷而施加到頂側(cè)上，圖1b示出的與圖1a相同，但通過蒸發(fā)涂敷在下側(cè)上施加另外的玻璃層，圖1c示出的與圖1a相同，但進(jìn)一步施加金屬、陶瓷、玻璃或塑料的連續(xù)保護(hù)層并通過蒸發(fā)涂敷在頂側(cè)上施加最終玻璃層，
圖1d示出的與圖1a相同，但進(jìn)一步施加金屬、陶瓷、玻璃或塑料的斷續(xù)保護(hù)層并通過蒸發(fā)涂敷在頂側(cè)上施加最終玻璃層，圖1e示出的與圖1a相同，但進(jìn)一步施加金屬或陶瓷的斷續(xù)保護(hù)層(互連、無源元件)并通過蒸發(fā)涂敷在頂側(cè)上施加最終玻璃層，圖2示出具有玻璃和塑料層的晶片部分，圖3示出晶片上連接的制作，圖4示出的與圖3相同，但在晶片下側(cè)上具有塑料鈍化層，圖5示出在晶片下側(cè)上涂敷蒸發(fā)涂敷玻璃，圖6示出在圖5所示晶片上施加球柵陣列，圖7a示出在晶片上施加球柵陣列的另一種方式，圖7b示出的與圖7a相同，但在晶片下側(cè)上具有塑料層，圖8示出晶片下側(cè)的封裝，圖8a示出晶片下側(cè)的另一封裝，圖9示出在圖8或圖8a所示晶片上施加球柵陣列，圖10示出蒸發(fā)布置的概圖，圖11示出在頂側(cè)上具有塑料層和連續(xù)玻璃層的晶片部分的橫截面，圖11a示出在頂側(cè)上具有塑料層和結(jié)構(gòu)化玻璃層的晶片部分的橫截面，圖12示出圖11晶片部分在玻璃層被研磨掉和/或塑料層通過卸下技術(shù)而除去之后的情形，圖13示出圖12晶片部分在施加球柵陣列之后的情形，圖14示出復(fù)制保護(hù)層的另一實(shí)施例的示意橫截面圖，其中，復(fù)制保護(hù)層具有蝕刻特性不同的區(qū)域，圖15示出TOF-SIMS測量的結(jié)果，以及圖16示意性地描繪具有用于密閉性測試的孔掩模的晶片。
發(fā)明詳述圖10示出基片1相對于蒸發(fā)涂敷玻璃源20的布置。后者包括電子束發(fā)生器21、偏束器裝置22以及被電子束24撞擊的玻璃靶23。在電子束撞擊玻璃靶的位置上，玻璃被蒸發(fā)，并且沉淀在基片1的第一側(cè)1a上。為了允許靶23的玻璃盡可能均勻地蒸發(fā)，玻璃靶被旋轉(zhuǎn)，并使電子束24掃描移動(dòng)。
參照圖1a和1b，更詳細(xì)地描述可能的基片1。作為基片1的硅晶片包括具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的區(qū)域2和具有連接結(jié)構(gòu)的區(qū)域3，連接結(jié)構(gòu)在此形成為例如鋁的結(jié)合墊。硅晶片為基片提供小于5μm的表面粗糙度?；捻攤?cè)1a在下側(cè)1b的相反側(cè)上。已在頂側(cè)1a上淀積玻璃層4，作為復(fù)制保護(hù)層；此層優(yōu)選從Schott制造的8329類型蒸發(fā)涂敷玻璃獲得。此類型的玻璃基本上可因電子束24的作用而蒸發(fā)，所述工作在剩余壓力為10-4mbar的真空環(huán)境中執(zhí)行，并且蒸發(fā)過程的BIAS溫度為100℃。在這些條件下，制作稠密的、連續(xù)的玻璃層4，并且，此層不能透過氣體和液體，包括水，但能透射光，這在電光元件的情況下是重要的。
晶片的下側(cè)1b可用于進(jìn)一步的處理步驟，包括濕式、干式和等離子體蝕刻和/或清洗。
圖1b示出與圖1a相同的基片1，但通過蒸發(fā)涂敷在下側(cè)1b上施加了另外的玻璃層14。
圖1c示出與圖1a相同的基片1，但施加另外的連續(xù)的保護(hù)層4a并通過蒸發(fā)涂敷在頂側(cè)上進(jìn)一步施加最終玻璃層4，其中，保護(hù)層4a包括金屬、陶瓷、玻璃或塑料。
圖1d示出與圖1a相同的基片1，但基片1具有另外的保護(hù)層4b，保護(hù)層4b只是部分連續(xù)的或者是不連續(xù)的并包括金屬、陶瓷、玻璃或塑料。保護(hù)層4b覆蓋基片的重要區(qū)域，更具體地是具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的區(qū)域2。具有連接結(jié)構(gòu)的區(qū)域3未被覆蓋。已經(jīng)通過蒸發(fā)涂敷在保護(hù)層4b的頂側(cè)上進(jìn)一步施加最終的玻璃層4。
圖1e示出與圖1a相同的基片1，但基片1具有另外的、不連續(xù)的保護(hù)層4c，保護(hù)層4c包括金屬或陶瓷。保護(hù)層4c另外包括互連和/或無源元件，如電阻器、電容器、變阻器、線圈等。已經(jīng)通過蒸發(fā)涂敷在保護(hù)層4c的頂側(cè)上進(jìn)一步施加最終的玻璃層4。
圖2示出基片1的多層覆蓋層，在此典型實(shí)施例中，所述多層覆蓋層包括在下側(cè)1b上的玻璃層14和塑料層5。玻璃層14的厚度在0.01-50μm的范圍內(nèi)，這對于封裝或氣密封是足夠的，然而，塑料層5更厚，以便對晶片賦予更大的穩(wěn)定性，其中，晶片是用于后續(xù)處理步驟的工件。
可替換地或另外地，還可以以相同方式在玻璃層4的頂側(cè)上施加塑料層，從而，在那里施加相應(yīng)的多層覆蓋層。
圖3示出晶片的進(jìn)一步處理。使晶片在下側(cè)變薄，制作蝕刻凹坑6，延伸到作為蝕刻停止的連接結(jié)構(gòu)區(qū)域3。晶片下側(cè)1b用塑料平版印刷術(shù)設(shè)置，讓包含連接結(jié)構(gòu)3的區(qū)域暴露。接著，在下側(cè)上例如通過噴涂或?yàn)R射而制作線接觸7，結(jié)果是在蝕刻凹坑6的區(qū)域中制作導(dǎo)電層7。隨后，從晶片下側(cè)1b除去用于平版印刷的塑料。然后，在導(dǎo)電層7上施加球柵陣列8，并沿著平面9分割晶片。結(jié)果是形成多個(gè)電子元件，所述電子元件的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2安全地嵌入到復(fù)制保護(hù)層4和基片1之間，并被氣密封。
圖4示出對圖3所示實(shí)施例的修改。執(zhí)行與上述相同的工藝步驟，但不從晶片的下側(cè)1b除去塑料，所述塑料層覆蓋下側(cè)，作為鈍化和保護(hù)層10。
圖5示出通過蒸發(fā)涂敷在基片的下側(cè)1b上施加玻璃層11而不是塑料層10的實(shí)施例。與圖3所示實(shí)施例一樣，從晶片下側(cè)1b除去用于平版印刷的塑料，通過蒸發(fā)涂敷在晶片的整個(gè)下側(cè)1b上覆蓋玻璃，產(chǎn)生0.01-50μm厚的玻璃層11。
如11b所示，此玻璃層還覆蓋線接觸7向外突出的部分。對于將被施加的球柵陣列8，通過研磨和/或蝕刻而暴露這些區(qū)域11b。接著，如圖6所示，施加球柵陣列，接著，晶片被分割，以形成各個(gè)元件，如9所示。在每一種情況下通過玻璃層4或11，在頂部和底部上分別機(jī)械保護(hù)敏感的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2。玻璃層4同時(shí)代表復(fù)制保護(hù)層。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，晶片在分離面9上分割，其中，分離面9不穿過連接結(jié)構(gòu)區(qū)域。這具有還可確保元件橫向鈍化保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。圖7a示出只影響覆蓋層4和基片1的材料的分割實(shí)例。首先，程序與上述典型實(shí)施例中的一樣，即，使晶片從下側(cè)變薄，并且，制作蝕刻凹坑6，延伸到連接結(jié)構(gòu)區(qū)域3的下側(cè)。在晶片下側(cè)1b上執(zhí)行平版印刷操作，使結(jié)合墊區(qū)域保持暴露。在蝕刻凹坑6的區(qū)域中制作線接觸7，還用導(dǎo)電材料12填充蝕刻凹坑。用于此目的適當(dāng)工藝是通過電鍍Ni(P)而增厚。在從晶片下側(cè)除去塑料之后，施加球柵陣列8。接著，晶片沿著平面9分割。結(jié)果是獲得具有氣密封裝的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2的電子元件。
可替換地，還可以不除去塑料層10，從而，后者在下側(cè)1b上原位置上保留作為保護(hù)層，如圖7b所示。
圖8、8a和9示出在下側(cè)上制作玻璃層11的典型實(shí)施例。程序與圖5結(jié)合圖7示出的實(shí)施例相似，即，制作填充的連接結(jié)構(gòu)區(qū)域，并且晶片的整個(gè)下側(cè)1b被涂敷玻璃層11。接著，如圖8所示，通過研磨或蝕刻，或者如圖8a所示，通過借助卸下技術(shù)分離塑料層15，在蝕刻凹坑6的區(qū)域中除去玻璃層11，以便隨后施加球柵陣列，如圖9所示，其中，塑料層15已事先通過平版印刷術(shù)施加在蝕刻凹坑區(qū)域中。在沿平面9分離之后，獲得具有封裝半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的元件。
用于層4和/或11的玻璃系統(tǒng)代表至少二元系統(tǒng)。優(yōu)選多元系統(tǒng)。
Schott生產(chǎn)的8329類型蒸發(fā)涂敷玻璃已證明是特別合適的，并且具有以下成分，以重量百分比表示成分 重量百分比SiO275-85B2O310-15Na2O1-5Li2O0.1-1K2O 0.1-1A2O30.1-1電阻為大約1010Ω/cm(100℃時(shí))，折射率為大約1.470，介電常數(shù)ε為大約4.7(25℃，1MHz)，tanδ為大約45×10-4(25℃，1MHz)。
為了獲得各成分的特性，對于頂側(cè)和下側(cè)上的玻璃層，使用不同玻璃成分的玻璃可能是有利的。也可以通過蒸發(fā)涂敷在基片上接連施加多種具有不同特性的玻璃，所述特性例如為折射率、密度、彈性模量、努氏硬度、介電常數(shù)、tanδ。
作為電子束蒸發(fā)的替代方案，也可以使用其它方式來轉(zhuǎn)移沉淀為玻璃的材料。蒸發(fā)材料例如可在通過電子碰撞加熱進(jìn)行加熱的坩堝里。此種類型的電子碰撞加熱基于熱離子排流，所述熱離子排流被加速運(yùn)動(dòng)到坩堝，以便撞擊將以預(yù)定動(dòng)能蒸發(fā)的材料。這些工藝還允許不對基片施加過度熱負(fù)載而制作玻璃層，其中，玻璃沉淀在基片上。
圖11、11a和12示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。在此實(shí)施例中，在基片1的下側(cè)1b上已施加玻璃層14和塑料層5。
首先參照圖11，基片1的頂側(cè)1a上的連接結(jié)構(gòu)區(qū)域3通過塑料平版印刷術(shù)用結(jié)構(gòu)化塑料層或覆蓋層15有選擇性地覆蓋。包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的區(qū)域2保持暴露。接著，通過蒸發(fā)涂敷在基片頂側(cè)上施加玻璃復(fù)制保護(hù)層4。隨后，復(fù)制保護(hù)層至少被研磨或蝕刻到低于塑料層15的水平。然后，從頂側(cè)1a有選擇性地除去塑料層15。
在圖11a中示出進(jìn)一步的構(gòu)造選項(xiàng)，其中，與圖11中一樣，通過塑料平版印刷術(shù)在基片頂側(cè)上局部覆蓋塑料。在隨后的玻璃蒸發(fā)涂敷操作過程中，由蒸發(fā)涂敷施加的玻璃的層厚不超過塑料層的層厚。接著，在后續(xù)的工藝步驟中，通過卸下技術(shù)分離基片頂側(cè)上局部覆蓋的塑料層和玻璃層。
如圖12所示，與圖11或圖11a相似的處理制作其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)2用玻璃涂敷而連接區(qū)域3暴露的晶片。
現(xiàn)在參照圖13，圖13示出倒裝片技術(shù)的具體實(shí)施例，所有柵極陣列18施加到晶片頂側(cè)的連接區(qū)域3上。
最后，分割晶片，以制作氣密封的電路，從而獲得具有復(fù)制保護(hù)的芯片。
圖14示出復(fù)制保護(hù)層4，復(fù)制保護(hù)層4在橫向上包括多個(gè)部分，至少有兩個(gè)具有不同蝕刻阻力的部分。在此實(shí)例中，復(fù)制保護(hù)層包括第一材料的第一部分4a和橫向相鄰的第二材料的第二部分4b，其中，第一和第二材料具有不同的蝕刻速率。例如，第一材料包括SiO2，第二材料包括Schott生產(chǎn)的蒸發(fā)涂敷玻璃8329或G018-189。
進(jìn)而，第一和第二部分4a、4b具有不同的厚度。而且，在復(fù)制保護(hù)層4的一側(cè)上布置金屬層30。另外，金屬層30位于復(fù)制保護(hù)層4和另外的復(fù)制保護(hù)層4′之間。
結(jié)果，如果發(fā)生蝕刻侵襲，即使證實(shí)在保留第二部分4b下方的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的部分2b的同時(shí)除去第二部分4b是可以的，但半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的至少一部分，如位于第一部分4a下方的部分2a，被有利地毀壞。
以下描述提供對由玻璃8329制成的復(fù)制保護(hù)層執(zhí)行的各種測試的結(jié)果。
圖15示出TOF-SIMS測量的結(jié)果，其中，描繪的計(jì)數(shù)率是濺射時(shí)間的函數(shù)。所述測量表征復(fù)制保護(hù)層中元素濃度的分布。確定小于1％層厚的復(fù)制保護(hù)層的厚度一致性。
進(jìn)而如下所述，對由玻璃8329制成的復(fù)制保護(hù)層執(zhí)行密閉性測試。
硅晶片設(shè)置有蝕刻停止掩模。如圖16所示，晶片97劃分為九個(gè)穿孔區(qū)域98(1cm×1cm)。在所述區(qū)域內(nèi)的各個(gè)孔間距隨著行而改變，如下所示第一行孔間距1mm第二行孔間距0.5mm第三行孔間距0.2mm。
所有正方形孔具有15μm的邊長。
在晶片的未結(jié)構(gòu)化的背面已經(jīng)涂敷玻璃8329的8μm(樣本A)或18μm(樣本B)層之后，接著對晶片進(jìn)行干式蝕刻，直到穿孔區(qū)中的玻璃。在透射光顯微鏡下，容易觀察蝕刻的成功。
對于所有18個(gè)測量區(qū)，氦泄漏測試揭示小于10-8mbar l/sec的泄漏率。
在各個(gè)測量區(qū)的測量過程中，盡管晶片有明顯的膨脹，但玻璃層的高強(qiáng)度還是令人驚異。即使在200℃條件作用之后，玻璃結(jié)構(gòu)也沒有變化。
進(jìn)而，根據(jù)DIN/ISO對復(fù)制保護(hù)層執(zhí)行阻力測量。結(jié)果在表1中給出。
表1
本領(lǐng)域中技術(shù)人員清楚本發(fā)明不局限于所述典型實(shí)施例，并且在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可結(jié)合各個(gè)典型實(shí)施例的特征。
權(quán)利要求
1.一種用于為電子電路制作復(fù)制保護(hù)的方法，包括以下步驟提供基片(1)，至少在基片(1)的第一側(cè)(1a)上具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2)；提供用于涂敷基片(1)的材料(23)；用復(fù)制保護(hù)層(4)涂敷基片(1)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2)至少在區(qū)域中被復(fù)制保護(hù)層(4)覆蓋，復(fù)制保護(hù)層(4)以蝕刻工藝同樣侵蝕基片(1)的方式與基片(1)匹配，其中，蝕刻工藝溶解復(fù)制保護(hù)層(4)，所述侵蝕方式為半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2)至少部分被毀壞。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，基片(1)包括硅的半導(dǎo)體層，并且復(fù)制保護(hù)層(4)包含硅。
4.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，施加連續(xù)層作為復(fù)制保護(hù)層(4)。
5.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括玻璃，尤其是硅酸鹽玻璃。
6.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括具有少量鋁氧化物和堿金屬氧化物的硼硅玻璃。
7.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，通過蒸發(fā)涂敷而施加復(fù)制保護(hù)層(4)。
8.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括至少二元系統(tǒng)。
9.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括對電磁波的屏蔽。
10.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，通過由熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)引起的蒸發(fā)涂敷而施加復(fù)制保護(hù)層(4)。
11.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)以0.01-1000μm的厚度施加到基片上。
12.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，在低于300℃的偏置溫度下用復(fù)制保護(hù)層(4)涂敷基片(1)。
13.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，在10-3mbar-10-7mbar的壓力下用復(fù)制保護(hù)層(4)涂敷基片(1)。
14.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，玻璃層(14)施加到基片(1)的第二側(cè)(1b)上，第二側(cè)(1b)在第一側(cè)(1a)的相反側(cè)上。
15.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，塑料層(5)施加到基片(1)的第二側(cè)(1b)上，第二側(cè)(1b)在第一側(cè)(1a)的相反側(cè)上。
16.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，使基片(1)變薄；在基片(1)的第一側(cè)(1a)制作具有連接結(jié)構(gòu)區(qū)域(3)作為蝕刻停止的蝕刻凹坑(6)；通過塑料平版印刷術(shù)，塑料層(10)施加到基片(1)的第二側(cè)(1b)上，連接結(jié)構(gòu)區(qū)域(3)保持敞開，其中，第二側(cè)(1b)在第一側(cè)(1a)的相反側(cè)上；通過涂敷導(dǎo)電層而在第二側(cè)(1b)上制作觸點(diǎn)(7)；施加球柵陣列(8)；以及，把基片(1)分割為各個(gè)芯片。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，再次除去第二側(cè)(1b)上的塑料層(10)。
18.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，用0.01μm-550μm厚的玻璃層(11)蒸發(fā)涂敷基片(1)的第二側(cè)(1b)，其中，第二側(cè)(1b)在第一側(cè)(1a)的相反側(cè)上，并且，通過研磨或蝕刻而暴露位于玻璃層(11)下方的連接結(jié)構(gòu)區(qū)域(7)。
19.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，用導(dǎo)電材料填充蝕刻凹坑(6)。
20.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，基片(1)包括在涂敷復(fù)制保護(hù)層(4)之前用結(jié)構(gòu)化覆蓋層(15)涂敷的連接結(jié)構(gòu)；使復(fù)制保護(hù)層(4)變薄，至少直到暴露覆蓋層(15)為止；并且，除去覆蓋層(15)，以便暴露連接結(jié)構(gòu)(3)。
21.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，通過卸下技術(shù)除去至少部分覆蓋層(15)和至少部分復(fù)制保護(hù)層(4)。
22.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，球柵陣列(18)施加到基片(1)在連接結(jié)構(gòu)(3)上的第一側(cè)(1a)。
23.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2)包括電子解密部件。
24.一種可由前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述工藝制作的電子元件。
25.具有復(fù)制保護(hù)的電子元件，包括基片(1)上的電子電路以及復(fù)制保護(hù)層(4)，其中，在基片(1)的第一側(cè)(1a)上具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2)。
26.如權(quán)利要求24或25所述的電子元件，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包含第一材料，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2)至少在區(qū)域中被復(fù)制保護(hù)層(4)覆蓋，復(fù)制保護(hù)層(4)固定地接合到基片(1)，并且，以蝕刻工藝同樣侵蝕基片的方式而確定第一材料，其中，蝕刻工藝溶解復(fù)制保護(hù)層，所述侵蝕方式為毀壞電子電路。
27.如權(quán)利要求24-26中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，基片(1)包括硅的半導(dǎo)體層，并且復(fù)制保護(hù)層(4)包含硅。
28.如權(quán)利要求24-27中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括連續(xù)層。
29.如權(quán)利要求24-28中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括玻璃，尤其是硅酸鹽玻璃。
30.如權(quán)利要求24-29中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括具有少量鋁氧化物和堿金屬氧化物的硼硅玻璃。
31.如權(quán)利要求24-30中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，通過蒸發(fā)涂敷而施加復(fù)制保護(hù)層(4)。
32.如權(quán)利要求24-31中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括二元系統(tǒng)。
33.如權(quán)利要求24-32中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括對電磁波的屏蔽。
34.如權(quán)利要求24-33中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，通過由熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)引起的蒸發(fā)涂敷而施加復(fù)制保護(hù)層(4)。
35.如權(quán)利要求24-34中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)的厚度為0.01-1000μm。
36.如權(quán)利要求24-35中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，基片(1)具有連接結(jié)構(gòu)(3)，在基片(1)的第二側(cè)(1b)上布置升高的連接結(jié)構(gòu)(8)，其中，第二側(cè)(1b)在第一側(cè)(1a)的相反側(cè)上，連接觸點(diǎn)(8)電連接到連接結(jié)構(gòu)(3)。
37.如權(quán)利要求36所述的電子元件，其中，在連接觸點(diǎn)(8)之間，基片(1)的第二側(cè)(1b)用塑料(10)涂敷，并且，連接觸點(diǎn)(8)以它們可接觸連接的方式保持暴露。
38.如權(quán)利要求36或37所述的電子元件，其中，在連接觸點(diǎn)(8)之間，基片(1)的第二側(cè)(1b)用玻璃(11)涂敷，并且，連接觸點(diǎn)(8)保持暴露，從而，它們可接觸連接。
39.如權(quán)利要求24-38中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，基片(1)具有連接結(jié)構(gòu)，在基片(1)的第一側(cè)(1a)上布置升高的連接觸點(diǎn)(18)，連接觸點(diǎn)(18)電連接到連接結(jié)構(gòu)(3)。
40.如權(quán)利要求24-39中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，在基片(1)的第一側(cè)(1a)上的復(fù)制保護(hù)層(4)在連接觸點(diǎn)(3，18)之間延伸，連接觸點(diǎn)(3，18)保持暴露，從而，它們可接觸連接。
41.如權(quán)利要求24-40中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，電子電路包括解密部件。
42.如權(quán)利要求24-41中任一項(xiàng)所述的電子元件，其中，復(fù)制保護(hù)層(4)包括具有不同蝕刻特性具體為包括具有不同蝕刻速率的材料的第一部分(4a)和第二部分(4b)。
43.一種用于對加密信號進(jìn)行解密的解密裝置，該裝置具體用于付費(fèi)廣播，并包括如權(quán)利要求24-42中任一項(xiàng)所述的元件。
44.一種設(shè)計(jì)為執(zhí)行如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述工藝的設(shè)備。
45.在電子電路上使用涂層，以防止通過蝕刻掉涂層而暴露該電路，所述涂層可具體通過如權(quán)利要求1-23中任一項(xiàng)所述的方法而制作，和/或所述涂層是如權(quán)利要求24-42中任一項(xiàng)所述電子元件的一部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于為集成電路制作復(fù)制保護(hù)的方法。本發(fā)明的目的是提供一種有效和可靠的復(fù)制保護(hù)，以便防止集成電路的未授權(quán)復(fù)制。為此，本發(fā)明提供的方法包括以下步驟提供基片(1)，至少在基片(1)的第一側(cè)(1a)上具有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2)；提供用于涂敷基片(1)的材料；以及，用復(fù)制保護(hù)層(4)涂敷基片(1)。已經(jīng)證實(shí)通過汽相淀積硅酸鹽玻璃而制作復(fù)制保護(hù)層(4)是有利的，使得除去復(fù)制保護(hù)層的蝕刻方法也對基片(1)起作用，從而至少部分地毀壞半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(2)。
文檔編號H01L23/02GK1647276SQ03808569
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月15日
發(fā)明者迪特里希·蒙德, 于爾根·萊布 申請人:肖特股份公司