[发明专利]薄半导体芯片封装

说明书

背景技术

当薄半导体芯片使用烧料（frit）玻璃作为粘结材料附接至衬底上时，界面空隙可以出现在粘结界面处。这些空隙被认为是由在烧制期间被困在芯片和玻璃烧料之间的气体导致的。

当空隙被形成在芯片和烧料之间时，其通常伴随有应力集中，继而所述应力集中是由芯片、粘结材料和衬底之间的热失配导致的。这些应力集中可以对被形成为芯片的电子设备的性能产生不利影响。用于消除或基本上减少界面空隙（其有时形成在薄芯片和比如烧料玻璃的粘结材料之间）的方法和装置将是对现有技术的改进。

附图说明

图1是通过玻璃烧料附接至衬底上的现有技术半导体装置的横截面图；

图2是其平面底部表面设置有提供路径的形貌（topographies）或柱的半导体芯片的照片，被困的气体可以沿所述路径行进并逃逸；

图3A和图3B是两个不同的柱状形貌的分离视图；

图4是半导体芯片的底部侧的平面视图或顶部视图，其示出了表面形貌的间距和布置；

图5是在烧制玻璃烧料附接层之前的半导体装置的横截面图；

图6是在烧制玻璃烧料附接层之后的半导体装置的横截面图；以及

图7是描绘形成半导体装置（比如在图2-6中所描绘的半导体装置）的方法的步骤的流程图。

具体实施方式

图1是现有技术半导体装置100的横截面图，所述半导体装置100由封装衬底102组成，所述封装衬底102支撑被嵌入在玻璃烧料粘合层106中的半导体芯片104。所述芯片104形成有电子电路105（比如通常用在压力传感器中的压阻桥），但是其他设备和电路可以被形成到芯片104中。

玻璃烧料粘合层106由糊状物（paste）中的研磨玻璃颗粒组成。颗粒承载糊状物被丝网印刷到所述衬底102的上部表面110上并被加热以烧尽糊状物中的挥发性溶剂并部分地使糊状物的外侧表面釉化。所述芯片104然后被放置在预釉化的烧料玻璃的顶部上。当玻璃烧料通过烧制过程完全固化时，其在薄半导体芯片104和衬底102之间提供牢固的粘结。同样重要的是可以使热膨胀系数T_ce接近所述半导体芯片104和所述衬底102的热膨胀系数。

如在图1中所示，所述薄半导体芯片104被嵌入到所述玻璃烧料层106中。在烧制过程期间所述半导体芯片104将自身嵌入到所述玻璃烧料层106中，在所述烧制过程期间所述玻璃烧料层106的温度被升高至玻璃将熔化的点。当所述玻璃烧料层106已经变得熔化时，被放置在所述层的顶部上的芯片104将逐渐沉入其中，将自身嵌入到所述玻璃烧料层106中，从而将芯片密封在其中并同时将其安装到所述衬底。

在图1中描绘的现有技术结构和使用玻璃烧料层将薄芯片附接到衬底上的现有技术方法的结果是在烧制过程期间界面空隙108经常被创建在所述芯片104和所述烧料层106之间。所述空隙由被困住的气体形成，所述气体可以来自环境空气或被用在所述玻璃烧料层106中的有机溶液的出气作用。当一体积的气体被困住而创建空隙108时，来自被困气体的压力抑制玻璃烧料在局部区域中在面向玻璃烧料层的半导体芯片表面上的回流/润湿。这些局部被困气体在烧制过程之后创建界面空隙，所述界面空隙在其周围创建局部应力集中。由于所述芯片104非常薄，因此局部应力集中可以对被形成为芯片的半导体设备的性能产生不利影响并且甚至可以使所述芯片104破裂，从而使其不能使用。用于减少或消除玻璃烧料粘合层中的气体滞留的结构和方法可以是一种改进，这将如在玻璃烧料附接层中没有空隙的情况下形成的半导体装置。

图2是半导体芯片200的横截面图。类似于在图1中描绘的芯片，在图2中的芯片200具有基本上平面的顶部或上部表面202，在所述顶部或上部表面202中形成有电子电路203，比如压阻桥或可能是集成电路。不同于在图1中描绘的芯片，在图2中描绘的芯片200具有基本上平面的底部表面204，所述底部表面204形成有或设置有几个柱状柱206，所述柱状柱206延伸远离并基本上正交于基本上平面的底部表面204。每个柱206具有标称高度208，所述标称高度208在本文中被认为是在平面底部表面204和每个柱206的顶部或最上部点之间的距离。如下面更全面解释的，所述柱被形成在芯片的底部表面上，或从芯片的底部表面向上延伸；它们不是到芯片的底部表面中的缺口。这样形成的柱提供路径，被困的气体可以沿所述路径并穿过所述路径行进并由此在烧制玻璃烧料层期间使在所述底部表面204和熔化玻璃烧料层之间的滞留逃离。