使用分隔結(jié)構(gòu)作為停止層的封裝體減薄的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種形成減薄的經(jīng)封裝的芯片結(jié)構(gòu)的方法,一種形成減薄的經(jīng)封裝的半導(dǎo)體器件的方法,一種形成減薄的經(jīng)封裝的電子芯片的方法,以及一種經(jīng)封裝的芯片結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多技術(shù)領(lǐng)域中,使用被封裝在封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)的電子芯片。存在持續(xù)的趨勢以提供具有非常小厚度的電子芯片,例如用于功率應(yīng)用。然而,精確地減薄晶片電子芯片并且處理它們以用于封裝和后續(xù)工藝處理是一個挑戰(zhàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]在減薄的電子芯片或晶片的處理期間,可能需要以高精度執(zhí)行對電子芯片或晶片的減薄而不具有質(zhì)量退化的風(fēng)險。
[0004]根據(jù)示例性實施例,提供了一種形成減薄的經(jīng)封裝的芯片結(jié)構(gòu)的方法,其中該方法包括:提供設(shè)置在電子芯片內(nèi)的分隔結(jié)構(gòu),由封裝結(jié)構(gòu)封裝電子芯片的一部分,以及選擇性地減薄由封裝結(jié)構(gòu)部分地封裝的電子芯片,以使得封裝結(jié)構(gòu)保持具有比減薄的電子芯片更大的厚度,其中分隔結(jié)構(gòu)用作減薄停止層。
[0005]根據(jù)另一示例性實施例,提供了一種形成減薄的經(jīng)封裝的半導(dǎo)體器件的方法,其中該方法包括:在晶片級,在形成晶片的一部分的半導(dǎo)體芯片內(nèi)形成分隔層,以使得分隔層相對于半導(dǎo)體芯片的在分隔層的另一側(cè)上的第二芯片主體而分隔半導(dǎo)體芯片的在分隔層的一側(cè)上的第一芯片本體;在晶片級,在第一芯片本體中和/或上形成至少一個集成電路元件;從晶片分割芯片;由封裝結(jié)構(gòu)封裝分割的芯片的一部分;選擇性地移除第二芯片本體直至分隔層,以使得封裝結(jié)構(gòu)保持具有比第一芯片本體更大的厚度。
[0006]根據(jù)又一示例性實施例,提供了一種經(jīng)封裝的芯片結(jié)構(gòu),其包括:芯片結(jié)構(gòu),在芯片結(jié)構(gòu)中和/或上的至少一個集成電路元件,形成芯片結(jié)構(gòu)的一部分的分隔結(jié)構(gòu),以及封裝芯片結(jié)構(gòu)的封裝結(jié)構(gòu),其中芯片結(jié)構(gòu)包括相對于分隔結(jié)構(gòu)的材料以及封裝結(jié)構(gòu)的材料而可選擇性刻蝕的材料。
[0007]根據(jù)又一示例性實施例,提供了一種形成減薄的經(jīng)封裝的電子芯片的方法,其中該方法包括:提供具有分隔結(jié)構(gòu)的晶片,分隔結(jié)構(gòu)相對于在分隔結(jié)構(gòu)的另一側(cè)上第二晶片本體而分隔在分隔結(jié)構(gòu)的一側(cè)上的第一晶片本體,在第一晶片本體中和/或上形成集成電路元件,在封裝結(jié)構(gòu)中封裝晶片的一部分以使得第二晶片本體暴露于環(huán)境,以及選擇性地移除第二晶片本體直至分隔結(jié)構(gòu)而基本上不移除封裝結(jié)構(gòu),并且在移除之后,將晶片分割為多個減薄的經(jīng)封裝的電子芯片,每個電子芯片包括第一晶片本體的區(qū)段以及封裝結(jié)構(gòu)的區(qū)段。
[0008]示例性實施例具有優(yōu)點在于,使用分隔結(jié)構(gòu)作為嵌入式減薄停止層而在封裝體中減薄了電子芯片或晶片(也即在由封裝結(jié)構(gòu)至少部分地封裝了電子芯片或晶片之后)。通過在執(zhí)行減薄工序之前在封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)封裝電子芯片或晶片,大大簡化了對減薄的電子芯片的處理,這是因為封裝結(jié)構(gòu)在減薄的配置結(jié)構(gòu)中用作支撐了電子芯片或晶片的剛性和穩(wěn)定的機械基座。因此,可以由永久封裝結(jié)構(gòu)(形成了最終產(chǎn)品的一部分)執(zhí)行對電子芯片的處理,而不是通過使用臨時載體(并未形成最終產(chǎn)品的一部分)。因此,無需附加配置,可以安全地防止由對減薄的結(jié)構(gòu)處理導(dǎo)致的對減薄的電子芯片或晶片的損傷。同時,可以以非常高精度和均勻性執(zhí)行保護,因為埋設(shè)或者嵌入的分隔結(jié)構(gòu)用作可靠和可預(yù)測的減薄停止層,以使得減薄工序可以精確地停止在良好限定的位置處。
[0009]根據(jù)實施例,特別有利的是,可以在晶片級執(zhí)行分隔結(jié)構(gòu)的形成以及電子芯片內(nèi)集成電路元件的形成,也即在將晶片分割為電子芯片(作為晶片區(qū)段)之前。可以在封裝之后以及在分割電子芯片之前或之后執(zhí)行減薄工序。因此,可以對于許多電子芯片同時執(zhí)行在不同的電子芯片之間以高均勻度形成分隔結(jié)構(gòu)以及形成集成電路元件,并且可以已經(jīng)在封裝體中執(zhí)行了它們的減薄。封裝結(jié)構(gòu)可以用作并未通過減薄移除的減薄掩模,由此安全地防止了處理減薄的電子芯片的必需性。
[0010]對其它示例性實施例的描述
[0011]以下,將解釋方法以及經(jīng)封裝的芯片結(jié)構(gòu)的其它示例性實施例。
[0012]在本申請的上下文中,術(shù)語“經(jīng)封裝的芯片結(jié)構(gòu)”可以特定地表示安裝在作為封裝體的封裝結(jié)構(gòu)(諸如模具結(jié)構(gòu))內(nèi)的具有一個或多個電子芯片(諸如從晶片分割或者仍然構(gòu)成了晶片的一部分的半導(dǎo)體芯片)的結(jié)構(gòu)。這種電子芯片可以具有小于標(biāo)準(zhǔn)晶片厚度和/或小于封裝結(jié)構(gòu)厚度的厚度。
[0013]在本申請的上下文中,術(shù)語“分隔結(jié)構(gòu)”可以特定的表示嵌入在電子芯片內(nèi)部中、與相鄰材料相比而局部具有不同化學(xué)和/或物理特性的結(jié)構(gòu),特別是在其可刻蝕性(也即其被刻蝕的能力)方面。特別地,分隔結(jié)構(gòu)的材料可以配置為通過具有比相鄰材料低的刻蝕速率(特別是具有遠遠更低的刻蝕速率)的刻蝕而可移除。由于其特殊的化學(xué)和/或物理特性,這種分隔結(jié)構(gòu)可以空間地分隔了在分隔結(jié)構(gòu)一側(cè)上芯片材料(諸如芯片本體)與在分隔結(jié)構(gòu)相對另一側(cè)上的芯片材料(諸如另一芯片本體)。由此,分隔結(jié)構(gòu)可以具有用作刻蝕停止層的能力。在分隔結(jié)構(gòu)被配置為薄的平坦層的情況下,其也可以表示為分隔層。電子芯片的分隔結(jié)構(gòu)可以形成晶片的較大分隔主體結(jié)構(gòu)的一部分,晶片包括多個區(qū)段,每一個區(qū)段具有含有分配的嵌入式分隔結(jié)構(gòu)的電子芯片。特別地,這種分隔主體結(jié)構(gòu)可以被配置為分隔主體層,也即嵌入在整個晶片內(nèi)并且在整個晶片之上延伸的薄平坦層。
[0014]在本申請的上下文中,術(shù)語“選擇性地減薄電子芯片”可以特別地表示可以應(yīng)用如下減薄工序(諸如背面刻蝕工序或機械研磨工序),其以比封裝結(jié)構(gòu)和/或分隔結(jié)構(gòu)遠遠更高的移除速率(諸如研磨速率或刻蝕速率)來移除電子芯片的材料。
[0015]在本申請的上下文中,術(shù)語“減薄停止層”可以特別地表示減薄自動的停止在分隔結(jié)構(gòu)上,因為當(dāng)?shù)竭_分隔結(jié)構(gòu)時減薄工序?qū)⒚鎸ψ钃鯇右杂糜跍p薄工序繼續(xù)有效移除材料。這可以通過分隔結(jié)構(gòu)的非可刻蝕特性和/或通過在將要制造減薄的經(jīng)封裝的芯片結(jié)構(gòu)的環(huán)境中可以檢測到(例如通過分析等離子刻蝕裝置的廢氣,其中廢氣的組分的突然改變表示了背面刻蝕工序現(xiàn)在已經(jīng)到達分隔結(jié)構(gòu)的事實)的開始移除分隔結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)。
[0016]在本申請的上下文中,術(shù)語“在晶片級”可以特別地表示并非對于僅個體芯片或者對于大量個體電子芯片(可以由分隔矩陣等等相互連接或者不連接)執(zhí)行某一工序,而是與之相反地,工序適用于形成了整個晶片(諸如半導(dǎo)體晶片)的一部分的多個電子芯片(諸如半導(dǎo)體芯片)。例如,這種晶片可以是半導(dǎo)體晶片,并且對應(yīng)的電子芯片可以是該晶片的一部分,其稍后被分割以形成作為相互分隔的結(jié)構(gòu)的電子芯片。
[0017]在本申請的上下文中,“設(shè)置在……內(nèi)”可以特別地理解為“位于……中”或者“埋設(shè)在......中”。
[0018]示例性實施例的本質(zhì)可見,可以以高均勻性將半導(dǎo)體襯底(例如硅晶片、硅芯片)減薄至良好限定的最終厚度而不涉及薄晶片處理或薄芯片處理。特別地,可以通過注入氧(SIMOX)而施加分隔來高度有利地實現(xiàn)封裝體減薄。對應(yīng)的將氧注入標(biāo)準(zhǔn)晶片襯底中隨后進行退火工藝導(dǎo)致了形成埋設(shè)的氧化硅層。在氧化硅之上的薄單晶硅襯底層隨后可以用作襯底以用于半導(dǎo)體制造工藝(前端制造(FE0L),后端制造(BEOL))。系統(tǒng)(襯底、芯片)可以倒裝嵌入在諸如模塑化合物(例如用于形成模塑晶片)的封裝結(jié)構(gòu)中,并且可以隨后采用等離子刻蝕工藝(例如采用模塑結(jié)構(gòu)作為刻蝕掩模)減薄。一旦暴露了埋設(shè)的氧化硅層,則有利地停止該刻蝕。因此,可以以高精確度空間地限定刻蝕工序的終止。如果需要的話,暴露的氧化硅層表面可以接著通過進一步高度選擇性的刻蝕工藝而容易地移除。在該封裝體減薄工藝(或者減薄封裝)期間,封裝結(jié)構(gòu)可以同時形成封裝體自身以及用于封裝體減薄工藝的刻蝕掩模。使用埋設(shè)的注入氧化硅層作為減薄停止層具有兩個重大優(yōu)點。一方面,廉價的標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體襯底可以用作基底(比絕緣體上硅襯底SOI更便宜)。其次,離子注入進入晶態(tài)半導(dǎo)體晶片中形成了在晶片內(nèi)小深度處的分隔結(jié)構(gòu),例如在微米幅度量級的深度處。因此,集成電路元件(諸如晶體管,特別是具有垂直電流的部件)可以形成在該非常小的晶態(tài)表面區(qū)域內(nèi)(如果需要的話,通過在該仍然基本上晶態(tài)的表面層上外延生長而附加地增厚)。這種小厚度導(dǎo)致集成電路元件的合適的電子特性。此外,由于對在分隔結(jié)構(gòu)的與具有集成電路元件的薄表面層相對的一側(cè)上的襯底材料的大多數(shù)進行背面刻蝕,所以最終芯片的厚度可以非常小。因此,可以制造極薄的電子芯片,這對于功率半導(dǎo)體芯片特別有利。因為封