專利名稱：減小基片與基片上的凸出電極之間的應(yīng)力的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有基片以及基片上的凸出電極的半導(dǎo)體元 件，該凸出電極用于將半導(dǎo)體元件電連接到外部基片上。本發(fā)明還涉 及包括半導(dǎo)體元件和外部基片的元件外接基片組件，涉及制造半導(dǎo)體 元件的方法，并且涉及制造元件外接基片組件的方法。
背景技術(shù)：
為了在諸如電路板的外部基片上安裝半導(dǎo)體元件(如包括集成 電路的芯片)，公知的技術(shù)是通過(guò)半導(dǎo)體元件的內(nèi)部基片上的凸出電 極使半導(dǎo)體元件結(jié)合到外部基片上。凸出電極通常形如凸塊。注意， 在下文中將把半導(dǎo)體元件的內(nèi)部基片簡(jiǎn)稱為"基片"，外部基片將一直 稱為"外部基片"而不加省略。
US 5,545,589解決了凸塊與半導(dǎo)體元件的基片(其上配置有凸出 電極)之間的機(jī)械應(yīng)力的問(wèn)題。為了避免破裂，在把面向基片的凸塊 前端通過(guò)導(dǎo)電粘合劑固定到基片上之前為凸塊前端提供了粗糙表面。 這樣，接觸表面積得以增加，從而提高了粘合強(qiáng)度，改進(jìn)了機(jī)械連接 和電連接的可靠性。然而，凸塊與基片之間更強(qiáng)固的機(jī)械連接僅提高 了可容許的機(jī)械應(yīng)力閾值。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種具有基片和基片上的凸出電 極的半導(dǎo)體元件。凸出電極適用于將半導(dǎo)體元件電連接至外部基片。 凸出電極具有基片表面，其面向基片并且包括一個(gè)通過(guò)間隙與基片分
離的第一基片表面部分。該間隙允許凸出電極相對(duì)基片發(fā)生應(yīng)力補(bǔ)償 形變。凸出電極的基片表面還包括第二基片表面部分，其與基片具有 固定的機(jī)械連接并具有電連接。本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件通過(guò)凸出電極與基片在第二基 片表面部分處的機(jī)械連接的減小的接觸面積(相比于凸出電極的基片 表面的全部面積)，減小了凸出電極施加給基片的應(yīng)力。如果施加了 機(jī)械應(yīng)力，則凸出電極有能力通過(guò)其相對(duì)于基片發(fā)生三維形變來(lái)順應(yīng) 該應(yīng)力。在凸出電極的基片表面的第一基片表面部分處將凸出電極與 基片分開(kāi)的間隙減少了凸出電極與基片之間的接合并且使凸出電極 能夠發(fā)生形變。
凸出電極與基片之間的機(jī)械應(yīng)力，或者在元件外接基片組件中 凸出電極與外部基片之間的機(jī)械應(yīng)力例如是由元件與外部基片的熱 膨脹系數(shù)之間的差異導(dǎo)致的。由于元件通常基于硅并且還包括金屬層 以及由絕緣體構(gòu)成的層，而外部基片通常由有機(jī)材料構(gòu)成，從而在溫 度變化時(shí)表現(xiàn)出不同的特性。由熱膨脹系數(shù)的差異所導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力 會(huì)造成半導(dǎo)體元件基片上的隔離層的破裂、層的剝離、甚至硅的崩落。 在電路板一側(cè)，也己觀察到由于所施加的機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致布置在電路板 上的薄膜的剝離。
因此，凸出電極與基片之間的機(jī)械連接具有更小的覆蓋面積
(footprint)，本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件的凸出電極能夠在三 個(gè)維度上順應(yīng)所施加的應(yīng)力，而不會(huì)將相同量的應(yīng)力傳遞給基片或者 外部基片。不同于增加凸塊和基片之間的連接的機(jī)械強(qiáng)度(如US 5,545,589所建議)，本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件具備增強(qiáng)的順 應(yīng)機(jī)械應(yīng)力的能力。這還使得組件壽命得以提高，在所述組件中半導(dǎo) 體元件的基片通過(guò)凸出電極連接至外部基片。
本發(fā)明具有很寬的應(yīng)用范圍。其可以用于半導(dǎo)體元件和外部基
片的組件，用于基于Si、 GaAs、 SiGe或其它技術(shù)的分立元件、用于 光學(xué)元件、用于機(jī)械組件、用于MEMS、以及任何其它使用剛性凸 出電極結(jié)構(gòu)的組件。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種包括本發(fā)明的第一方面的半 導(dǎo)體元件的元件外接基片組件，其中所述半導(dǎo)體元件通過(guò)凸出電極連 接至外部基片。該元件外接基片組件享有本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體 元件的優(yōu)點(diǎn)。下面將對(duì)本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件的優(yōu)選實(shí)施例以及元 件外接基片組件的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)理解，半導(dǎo)體元件的優(yōu) 選實(shí)施例也構(gòu)成了包含本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件的元件外接 基片組件的優(yōu)選實(shí)施例。此外，除非是明確描述的替代實(shí)施例，文中 所述的實(shí)施例可以彼此進(jìn)行組合。
凸出電極和基片之間的機(jī)械連接的覆蓋面積可以最小化為在基 片和凸出電極之間提供工作狀態(tài)所需粘合力的所需量。因此，在第一 實(shí)施例中，第二基片表面部分相對(duì)第一基片表面部分所占的面積量與 基片和凸出電極之間所需的最小粘合力相對(duì)應(yīng)。在此實(shí)施例中，第一 基片表面部分的面積比例是最大化的，從而容許凸出電極通過(guò)應(yīng)力引 發(fā)的形變來(lái)盡可能地順應(yīng)所施加的機(jī)械應(yīng)力。
可以在基片和凸出電極的第一基片表面部分之間的間隙中填充 任何允許凸出電極相對(duì)基片發(fā)生應(yīng)力引發(fā)的形變的介質(zhì)。盡管優(yōu)選氣 體介質(zhì)，但是還可以用液態(tài)介質(zhì)或乳濁液來(lái)填充間隙，以改善基片與
凸出電極之間的熱接觸。
優(yōu)選的是，凸出電極的基片表面是平坦的。這提供了易于加工 的特別簡(jiǎn)單的凸出電極幾何結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)替代實(shí)施例中，凸出電極的基片表面具有凹進(jìn)結(jié)構(gòu)，其 在第一基片表面部分和基片之間形成間隙。
然而，優(yōu)選的是，第一基片表面部分和基片之間的間隙包括與 基片相關(guān)聯(lián)的凹進(jìn)結(jié)構(gòu)。此實(shí)施例提供了能夠通過(guò)制造基片期間的很 簡(jiǎn)單的處理技術(shù)、以及后續(xù)對(duì)凸出電極在第一基片表面部分的范圍內(nèi)
進(jìn)行鉆蝕(under-etching)來(lái)制造的間隙，如在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí) 施例的部分所詳細(xì)說(shuō)明的。
在剛剛描述的實(shí)施例中，凹進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)選地包括不同的面向凸出 電極的表面部分，它們被布置在距離第一基片表面部分中的凸出電極 底表面的不同距離處。該凹進(jìn)結(jié)構(gòu)可以包括例如多個(gè)相鄰的溝槽狀結(jié) 構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)在鉆蝕步驟中通過(guò)毛細(xì)效應(yīng)促進(jìn)液態(tài)蝕刻劑的擴(kuò)散。
此外，凹進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)選形成在布置于基片上的疊層中。疊層可以 包括例如金屬化層以及沉積在金屬化層上的鈍化層。在這樣的層結(jié)構(gòu)中，凸出電極在其第二基片部分與金屬化層連接，以建立與基片的電 連接。鈍化層優(yōu)選由電絕緣材料如二氧化硅Si02或氮氧化硅構(gòu)成。
在一個(gè)實(shí)施例中，既在凸出電極的基片表面上也在基片側(cè)提供 了凹進(jìn)結(jié)構(gòu)。
凸出電極與基片在第二基片表面部分處的機(jī)械粘合優(yōu)選地通過(guò) 導(dǎo)電粘合層來(lái)增強(qiáng)。該粘合層可以例如沉積在上述層結(jié)構(gòu)中的金屬化 層上。然而，粘合層不延伸至第一基片表面部分以提供凸出電極的形 變能力。
凸出電極優(yōu)選地形成凸塊，如在現(xiàn)有技術(shù)中廣泛使用的。適用 于形成凸出電極的優(yōu)選材料是金Au和銅Cu。其它的例子有鋁Al、 銀Ag、鉑Pt或鎳Ni。 一般來(lái)說(shuō)，任何能夠制造成所需高度、形狀 并能連接至外部基片的導(dǎo)電層都可適用。
在元件外接基片組件的一個(gè)實(shí)施例中，外部基片包括金屬電極， 該金屬電極與半導(dǎo)體器件的凸出電極相連接。盡管一般在基片上提供 間隙并且不在外部基片上提供間隙較為容易，仍然可以在凸出電極和 外部基片的交界處提供相應(yīng)的應(yīng)力順應(yīng)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種在基片上制造半導(dǎo)體元件的
方法。該方法包括如下步驟
在基片上制造用于將半導(dǎo)體元件電連接至外部基片的凸出電
極，
在基片和凸出電極在其第一基片表面部分的基片表面之間制造 間隙，該間隙容許凸出電極相對(duì)基片發(fā)生應(yīng)力順應(yīng)形變，
將第二基片表面部分處的凸出電極電連接并機(jī)械固定到基片上。
在本發(fā)明的上述方法中，制造間隙的步驟是在制造凸出電極的 步驟之后進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行的。這包含了以多個(gè)處理步驟來(lái)制造間隙 的可能性，其中某些步驟與制造凸出電極的步驟同時(shí)進(jìn)行，某些步驟
在制造凸出電極的步驟之后進(jìn)行。同時(shí)制造間隙和電極意味著在尚未 完成凸出電極的制造時(shí)制造間隙。
此外，對(duì)凸出電極的第二基片表面部分進(jìn)行電連接以及機(jī)械固定的步驟是在制造間隙的步驟之前進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行的。這包含了以 多個(gè)處理步驟來(lái)制造間隙的可能性，其中某些步驟與將凸出電極電連 接并機(jī)械固定至內(nèi)部基片的步驟同時(shí)進(jìn)行，某些步驟在前述步驟之后 進(jìn)行。
本發(fā)明的方法提供用于制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的工藝。 本發(fā)明的另一個(gè)方面是形成元件外接基片組件的方法，該方法 包括如下步驟
提供本發(fā)明的第一方面的半導(dǎo)體元件； 提供外部基片；
通過(guò)凸出電極連接半導(dǎo)體元件和外部基片。
下面將對(duì)本發(fā)明的兩個(gè)方法的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)理解， 第三方面(制造半導(dǎo)體元件)的方法的實(shí)施例也能構(gòu)成第四方面(形 成元件外接基片組件)的方法的實(shí)施例。另外，除非是明確描述的替 代實(shí)施例，這些實(shí)施例可以彼此進(jìn)行組合。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，制造間隙的方法包括
在制造凸出電極結(jié)構(gòu)的步驟之前，制造與基片相關(guān)的凹進(jìn)結(jié)構(gòu)，
以及
在制造凸出電極結(jié)構(gòu)的步驟之后，移除該凹進(jìn)結(jié)構(gòu)與凸出電極 在其第一基片表面部分處的基片表面之間的層。
在該實(shí)施例中，凸出電極另外用作移除第一基片表面部分和第 二基片表面部分以外的粘合層的掩模。在一個(gè)實(shí)施例中，凹進(jìn)結(jié)構(gòu)和 凸出電極的基片表面之間的部分移除的層是在本發(fā)明的半導(dǎo)體元件 的其它實(shí)施例部分提到過(guò)的粘合層。
優(yōu)選地，從凹進(jìn)結(jié)構(gòu)和凸出電極在其第一基片表面部分中的基 片表面之間移除層的步驟包括使該層暴露于蝕刻劑。優(yōu)選為液態(tài)蝕刻 劑。為了促進(jìn)液態(tài)蝕刻劑在第二基片表面部分的擴(kuò)散，制造凹進(jìn)結(jié)構(gòu) 的步驟優(yōu)選地包括在凹進(jìn)結(jié)構(gòu)中制造狹縫，狹縫具有能夠通過(guò)毛細(xì)效 應(yīng)促進(jìn)液態(tài)蝕刻劑擴(kuò)散的橫向?qū)挾取?br> 本發(fā)明的另一個(gè)方面是用于形成元件基片組件的方法，該方法 包括如下步驟提供根據(jù)本發(fā)明第一方面的半導(dǎo)體元件； 提供外部基片；
通過(guò)凸出電極連接半導(dǎo)體元件和外部基片。
提供根據(jù)本發(fā)明第一方面的半導(dǎo)體元件的步驟優(yōu)選地包括執(zhí)行 根據(jù)本發(fā)明第三方面或其一個(gè)實(shí)施例的方法。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例還在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行了限定。應(yīng)當(dāng)理 解，本發(fā)明第一方面的半導(dǎo)體元件和本發(fā)明第二方面的組件以及用于 形成半導(dǎo)體元件和形成元件外接基片組件的方法具有類似和/或相同 的實(shí)施例。


現(xiàn)參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，其中
圖1和圖2示出半導(dǎo)體元件的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖視圖。
圖3和圖4示出包含圖1和圖2的半導(dǎo)體元件的元件外接基片 組件的不同示意性剖視圖。
圖5示出用于在基片上制造半導(dǎo)體元件的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2示出半導(dǎo)體元件的一個(gè)實(shí)施例的示意性剖視圖。圖1 和圖2的兩個(gè)截面圖示出了相互垂直的截面。圖1所示的截面在圖2 中由短劃線I-I表示。后文中同時(shí)參照?qǐng)D1和圖2。
半導(dǎo)體元件100具有基片102和基片102上的凸塊104形式的 凸出電極?；?02包含集成電路(未示出)，并被疊層106覆蓋， 所述疊層106包含隔離層108、金屬化層110和鈍化層112。鈍化層 112由二氧化硅或氮氧化硅或氮化硅或其組合構(gòu)成，例如以?shī)A心層結(jié) 構(gòu)的層結(jié)構(gòu)形式。也可以是有機(jī)材料如聚酰亞胺。金屬化層由含Cu 或Si的Al構(gòu)成，或者由Cu構(gòu)成。在本實(shí)施例中，凸塊104由Au 構(gòu)成?？商娲牟牧鲜茿1、 Cu、或者Au和Cu的組合。 一般來(lái)說(shuō)， 任何導(dǎo)電并可以通過(guò)焊接、粘合或其它已知技術(shù)固定至外部基片(如 電路板)以提供機(jī)械連接和電連接的材料均可用作凸塊。金屬化層110以及其上的鈍化層112包含一個(gè)凹進(jìn)結(jié)構(gòu)114。該 凹進(jìn)結(jié)構(gòu)包括金屬化層110中的多個(gè)開(kāi)口，在示意圖中以示例的形式 示出了其中的開(kāi)口116至126。開(kāi)口 116至126產(chǎn)生了金屬化線的規(guī) 則間隔的柵格。金屬化線具有橫向?qū)挾葁和橫向間距p，對(duì)橫向間距 p進(jìn)行選擇來(lái)容許在鈍化層112的保形沉積期間形成狹縫(如開(kāi)口 120 中的狹縫128)。狹縫的橫向?qū)挾冗m于形成溝槽，這些溝槽通過(guò)毛細(xì) 效應(yīng)來(lái)促進(jìn)液態(tài)蝕刻劑的擴(kuò)散。這樣，凹進(jìn)結(jié)構(gòu)114使得能夠在制造 期間在基片102上的疊層106和凸塊104之間間隙，如將對(duì)圖5的說(shuō) 明部分所詳細(xì)說(shuō)明的。該凹進(jìn)結(jié)構(gòu)還在基片側(cè)限定了凸塊104和鈍化 層112之間的間隙的輪廓。顯然，鈍化層112的不同表面部分被布置 在距離凸出電極在其第一基片表面部分132的底表面的不同距離處。
凸塊104具有面向基片102的基片表面130?；砻?30具有
在凹進(jìn)結(jié)構(gòu)114上延伸的第一基片表面部分132。第一基片表面部分 基本上是平坦的。第二基片表面部分134在凹進(jìn)結(jié)構(gòu)114的橫向區(qū)域 以外延伸，并且與粘合層136接觸。粘合層136是可導(dǎo)電的。鈍化層 112中的開(kāi)口 138被伸入其中的粘合層136和凸出塊部分140填充。
這樣，凸塊104通過(guò)粘合層136與金屬化層IIO機(jī)械連接和電 連接。但是凸塊104和基片之間的機(jī)械接觸僅限于第二基片表面部分 134。凸塊104與基片在第一基片表面部分130處通過(guò)凹進(jìn)接口 114 和第一基片表面部分132之間的間隙分開(kāi)。這種結(jié)構(gòu)保持了電接觸不 受影響，但減小了基片與凸塊之間的機(jī)械接觸的覆蓋面積。機(jī)械接觸 被減小到可確保凸塊至元件所需最小粘合力的程度。
凸塊104和下面的基片之間減小的機(jī)械連接覆蓋面積減小了二 者之間所施加的機(jī)械應(yīng)力，例如在半導(dǎo)體元件受熱或受冷的情況下。 由于元件和凸塊通常具有不同的材料成分，因此二者由于其各自的熱 膨脹系數(shù)而對(duì)變化溫度具有不同的機(jī)械適應(yīng)度。如果由于熱效應(yīng)或機(jī) 械沖擊而產(chǎn)生了機(jī)械應(yīng)力，則凸塊104能夠在三個(gè)維度上順應(yīng)應(yīng)力， 而不會(huì)將應(yīng)力施加給下面的基片(包括疊層106)。
這樣就能夠避免層結(jié)構(gòu)106的層的剝離或者材料從基片102中 崩落。圖3和圖4示出包括圖1和圖2中的半導(dǎo)體元件的元件外接基
片組件的不同示意性剖視圖。具體來(lái)說(shuō)，圖3和圖4的元件外接基片 組件200包括圖1和圖2的半導(dǎo)體元件100。另外，元件外接基片組 件200包括帶有金屬電極204的電路板202形式的外部基片，該外部 基片通過(guò)例如焊接連接至凸塊104。
元件外接基片組件200具有更好地順應(yīng)例如在熱循環(huán)期間或者 受到機(jī)械沖擊時(shí)所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，施加在基 片202、凸塊104、半導(dǎo)體元件100的基片102及其頂部的層結(jié)構(gòu)之 間的機(jī)械應(yīng)力的量得以減小。
電路板202通常由有機(jī)材料構(gòu)成，其一般具有比半導(dǎo)體元件100 的不同層更高的熱膨脹系數(shù)。在現(xiàn)有器件中，這樣的機(jī)械應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致 電路板上的薄膜的剝離。該問(wèn)題在允許凸塊104在三個(gè)維度上順應(yīng)機(jī) 械應(yīng)力的元件外接基片組件200中得以避免。這使得組件壽命得以提 高。
半導(dǎo)體元件可以基于硅或其它基片材料，如砷化鎵(GaAs)、 硅鍺(SiGe)或其它基片材料。圖1至圖4的元件及組件結(jié)構(gòu)還可以 形成光學(xué)組件或電光組件、機(jī)械組件、MEMS或其組合。類似的， 任何其它使用剛性凸塊型結(jié)構(gòu)的組件都可以形成半導(dǎo)體元件100或 元件外接基片組件200。
圖5示出用于在基片上制造半導(dǎo)體元件的方法的流程圖。本發(fā) 明該方法的這個(gè)實(shí)施例涉及圖1至圖4的半導(dǎo)體元件IOO和元件外接 基片組件200的制造。
在第一步驟300中，半導(dǎo)體元件100的制造到達(dá)金屬化層110 的沉積。
隨后，在步驟302中，通過(guò)適當(dāng)?shù)膱D案形成技術(shù)(如光刻法) 在金屬化層110中形成開(kāi)口 116至126來(lái)為金屬化層形成橫向結(jié)構(gòu)。 在后續(xù)的處理步驟304中，沉積鈍化層112，優(yōu)選使用保形沉積技術(shù)。 這樣，形成了諸如狹縫128的小狹縫，它們形成能夠在后面的處理中 促進(jìn)蝕刻劑傳播的毛細(xì)溝槽。
然后，在鈍化層112的頂部沉積粘合層136 (步驟306)。使用保形沉積技術(shù)來(lái)形成粘合層。此時(shí)，粘合層覆蓋整個(gè)基片表面。
然后使用本身已知的技術(shù)來(lái)在鈍化層112和粘合層136的頂部
制造凸塊104 (步驟308)。在一個(gè)實(shí)施例中，該步驟包括金屬的掩 模沉積。
在下一個(gè)處理步驟中，從基片所有未被凸塊104覆蓋的部分移 除粘合層136。此外，使用凹進(jìn)結(jié)構(gòu)114在第一基片表面部分132的 下面在鈍化層和凸塊104的基片表面130之間制造間隙(步驟310)。 當(dāng)液態(tài)蝕刻劑穿透并蝕刻粘合層136，則形成了間隙。通過(guò)在凹進(jìn)結(jié) 構(gòu)中形成的溝槽使蝕刻劑擴(kuò)散來(lái)提供支撐。這樣凹進(jìn)結(jié)構(gòu)中提供的溝 槽用于形成間隙。于是移除了第一基片表面部分132下面的粘合層 136。
下面對(duì)到此為止的處理進(jìn)行概括
步驟300:制造半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)到達(dá)金屬化層。
步驟302:制造凹進(jìn)結(jié)構(gòu)。
步驟304:沉積鈍化層。
步驟306:沉積粘合層。
步驟308:制造凸出電極。
步驟310:從凸出電極的第一基片表面部分的下面移除粘合層。
為了制造諸如組件200的組件，半導(dǎo)體元件100在金屬電極204 處與電路板202接觸。隨后使用己知的技術(shù)來(lái)將凸塊104附接至金屬 電極204。
盡管在附圖和前述說(shuō)明中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了具體圖解和說(shuō)明，但 這些圖解和說(shuō)明應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是說(shuō)明性或者示例性而非限定性；本發(fā)明不
限于所公開(kāi)的實(shí)施例。
本發(fā)明的應(yīng)用包括但不限于電子、光電、MEMS、生物醫(yī)學(xué)技 術(shù)和傳感器領(lǐng)域的元件和組件。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員在實(shí)踐所要求的發(fā)明時(shí)可以通過(guò)對(duì)附圖、公 開(kāi)和權(quán)利要求的研究來(lái)理解和實(shí)現(xiàn)所公開(kāi)實(shí)施例的其它變型。
在權(quán)利要求中，詞語(yǔ)"包括"并不排除其它的元素或步驟，不定 冠詞"一種"或"一個(gè)"并不排除多種或多個(gè)。權(quán)利要求中的任何參考標(biāo)號(hào)均不應(yīng)理解為對(duì)發(fā)明范圍的限制。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體元件(100)，具有基片(102)和基片上的凸出電極(104)，所述凸出電極用于將半導(dǎo)體元件電連接至外部基片(202)，其中所述凸出電極具有基片表面(130)，所述基片表面(130)面向所述基片并且包括通過(guò)間隙(114)與基片分離的第一基片表面部分(132)，所述間隙(114)允許凸出電極相對(duì)基片發(fā)生應(yīng)力補(bǔ)償形變，所述基片表面(130)還包括第二基片表面部分(134)，其與基片具有固定的機(jī)械連接和電連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其中所述間隙被氣體介質(zhì) 填充。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其中凸出電極的基片表面 (130， 132， 134)是平坦的。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件，其中所述間隙包括與基片 相關(guān)聯(lián)的凹進(jìn)結(jié)構(gòu)(114)。
5. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件，其中凹進(jìn)結(jié)構(gòu)(114)包括 布置在距離凸出電極在其第一基片表面部分(132)的底表面不同距 離處的不同表面部分。
6. 如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體元件，其中凹進(jìn)結(jié)構(gòu)在疊層(106) 中形成，所述疊層(106)布置在基片(102)上。
7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體元件，其中所述疊層在從基片到 凸出電極的方向上包括金屬化層(110)和鈍化層(112)，并且其中 凸出電極在其第二基片表面部分(B4)處與金屬化層(110)連接。
8. 如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體元件，其中凸出電極在其第二基片表面部分(134)處通過(guò)導(dǎo)電粘合層(136)固定至金屬化層(110)。
9. 一種元件外接基片組件(200)，包括如權(quán)利要求1所述的半 導(dǎo)體元件(100)，其中半導(dǎo)體元件(100)通過(guò)凸出電極(104)連 接至外部基片(202)。
10. —種在基片(102)上制造半導(dǎo)體元件(100)的方法，包括 如下步驟在基片(102)上制造用于將半導(dǎo)體元件電連接至外部基片(202) 的凸出電極(104);在基片和凸出電極在其第一基片表面部分(132)的基片表面 (130)之間制造間隙(114)，所述間隙允許凸出電極相對(duì)基片發(fā)生 應(yīng)力補(bǔ)償形變；將在第二基片表面部分(134)的凸出電極(104)電連接并機(jī) 械固定至基片(102);其中制造間隙的步驟是在制造凸出電極的步驟之后進(jìn)行或者同 時(shí)進(jìn)行的；并且其中將凸出電極的第二基片表面部分電連接和機(jī)械固定的步驟 是在制造間隙的步驟之前進(jìn)行或者同時(shí)進(jìn)行的。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中制造間隙的步驟包括 在制造凸出電極結(jié)構(gòu)的步驟之前，制造與基片(102)相關(guān)聯(lián)的凹進(jìn)結(jié)構(gòu)(114);以及在制造凸出電極結(jié)構(gòu)的步驟之后，移除凹進(jìn)結(jié)構(gòu)(114)和凸出 電極在其第一基片表面部分(132)的基片表面(130)之間的層。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中移除所述層的步驟包括將 所述層暴露于蝕刻劑，并且其中制造凹進(jìn)結(jié)構(gòu)的步驟包括在凹進(jìn)結(jié)構(gòu)(114)中制造狹縫(116-124)，所述狹縫具有能夠通過(guò)毛細(xì)效應(yīng)促 進(jìn)液態(tài)蝕刻劑擴(kuò)散的橫向?qū)挾?w)。
13. —種形成元件基片組件(200)的方法，包括如下步驟提供如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件(100);提供外部基片(202);以及通過(guò)凸出電極(104)連接半導(dǎo)體元件和外部基片。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有基片和凸出電極的半導(dǎo)體元件。凸出電極具有基片表面，其面向基片并且包括一個(gè)通過(guò)間隙與基片分離的第一基片表面部分。該間隙允許凸出電極相對(duì)基片發(fā)生應(yīng)力補(bǔ)償形變。凸出電極的基片表面還包括第二基片表面部分，其與基片具有固定的機(jī)械連接并具有電連接。由于凸出電極與基片之間的機(jī)械連接的覆蓋面積較小，凸出電極可以在三個(gè)維度上順應(yīng)所施加的機(jī)械應(yīng)力，而不會(huì)將相同量的應(yīng)力傳遞給基片或傳遞給組件中的外部基片。這使得組件壽命得以提高，在組件中半導(dǎo)體元件通過(guò)凸出電極連接至外部基片。
文檔編號(hào)H01L23/485GK101506970SQ200780030383
公開(kāi)日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者約爾格·賈斯珀 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司