封装的微电子器件制造技术

一种封装的微电子器件。该器件包括半导体基片、与半导体基片相邻的微电子器件以及与微电子器件相邻的至少一第一阻挡叠层件。该阻挡叠层件封装微电子器件，其包括至少一第一阻挡层和至少一聚合物层。所述封装的微电子器件可有选择地包括位于半导体基片与微电子器件之间的至少一第二阻挡层。所述第二阻挡层包括至少一第二阻挡层与至少一第二聚合物层。还公开了用于制造封装的微电子器件的方法。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的涉及微电子器件，具体涉及封装于阻挡叠层件(或势垒叠层)中的微电子器件。于半导体基片上制成的微电子器件需要钝化或封装，使之不受大气污染物与大气成分、机械损伤、应力、热应力与热循环、下游处理以及侵蚀性化学制品的影响。微电子器件的钝化起到几种作用。首先，它使微电子器件与其他微电子器件电绝缘。它于半导体表面上保持了复合速度。它也起到应力缓冲的作用而使开裂最少化。它在光刻处理中提供了免于处理化学制品、紫外光曝光和光刻胶影响的保护。此外，它还使微电子器件不受潮湿、氧化剂、腐蚀物质、划伤与机械损伤等影响。最后，钝化也能吸除移动离子如Cl-与Na+。可参看Lavinger等的J.Vac.Sci.Technol.A16(2)，Mor./Apr.1998，p.530。传统的金属或陶瓷气密封接能提供有效的保护。但是传统的气密封接外壳有较庞大的体积(约4-6mm深)，而这会给产品增加可观的重量，削弱了微型化的优点。要求钝化的许多器件当前是在玻璃、溶融石英与陶瓷基片上制造。例如薄膜非晶体氮化硅(Si3N4)与二氧化硅(SiO2)用在p型半导体器件上作为防护覆层、光刻加工的掩模、非易失性金属-氮化-氧化物存储器件的电荷存储系统、金属层之间的绝缘层、薄膜晶体管的栅极绝缘以及超大规模积成器件的超薄电介质。在集成电路应用中，SiO2是应力缓冲层而Si3N4是钝化层，如同美国专利No.5851603中的说明的那样，该专利的内容通过引用包括进来。氮化硅主要由化学汽相淀积(CVD)法淀积，例如由大气压力化学汽相淀积(APVCD)、低压化学淀积(LPCVD)与等离子增强的化学汽相淀积(PEVCD)。但是应用标准半导体工艺如化学汽相淀积法淀积的无机材料存在某些缺点。最严重的缺点是脆性、在机械应力下开裂的倾向、逐步覆盖率差、平面化性质差以及弱的阻挡性质。由电子回旋谐振等离子体增强汽相淀积法(ECR PECVD)淀积的Si3N4的最佳氧渗透率据说接近1cc/m2/日。SiO2的最佳氧渗透率也近似1cc/m2/日。由于上述这类问题，业已作过很大努力用聚合物电介质来替换无机材料例如SiO2与Si3N4等。感兴趣的聚合物材料包括聚酰亚胺、聚酰胺与聚对二甲苯(parylene)。有机材料能提供良好的粘合性、充分的弹性与足够的抗张强度。但这类材料却有因脆性引起的种种问题以及孔隙一类缺陷。参看C.P.Wong，Ceramic Trans.33，1993，p.125。由有机与无机材料提供的阻挡保护常不足以确保可靠的微电子器件工作。在封装之前则添加有其他的阻挡层。硅橡胶之类材料用作阻挡层。集成电路可通过注塑而嵌于塑料中以进一步增加防潮保护。环氧树脂类也用于阻挡和封装。用于封装的环氧树脂层只约为传统气密封接所需层厚的1/4。但即使是这样一个厚度生产出的器件在许多应用中其重量与体积也是不可接受的。除此，环氧树脂的水蒸汽渗透率对某些应用太高了。当前用于微电子技术的钝化层包括厚达约1μm的二氧化硅、氮化硅氮氧化物层。这类层是由CVD与反应磁控管溅射法淀积成，此两种方法要求基片温度与处理温度高达800℃。由CVD淀积成的材料也会具有很强的应力(即大于10000MPa)。在无机层后通常继以旋转铸造的厚约0.5μm的聚酰亚胺层。此聚酰亚胺层用于钝化、封装、平面化和粘合/模制到组件上。此聚酰亚胺层是离心铸造上的并在高达250℃温度下固化。聚酰亚胺的氧与水蒸汽阻挡性质差，属于聚合物基片的典型情形(＞10cc/m2/日)。聚酰亚胺的透光性极差，在可见光波长有很强的吸收。聚酰亚胺膜会有大量的孔隙，影响到集成电路的可靠性。这些孔隙还会造成能损害集成电路元件的热点与裂纹。另一种用来保护微电子电路系统的方法是淀积聚对二甲苯膜。但聚对二甲苯的水蒸汽渗透率对许多应用是太高了。此外，聚对二甲苯在温度高于约120℃时易发生热氧化。另外，PEVCD覆层则有针孔、弱的逐步覆盖率与颗粒等问题。此种覆层的质量通常很差。这些层的淀积过程会损伤例如集成电路、有机发光器件、发光聚合物与微激光器中的热敏材料。结果，采用传统的淀积方法就不能在半导体基片上实现热敏器件完全有效的封装。此外，为了获得所需的封装与钝化，当前钝化层的厚度必须与器件的厚度与大小相匹配，这在制造多层集成电路中造成问题。最后，如上所述，所述材料的阻挡性质在许多应用中是不够的。这样就需要有能用于封装微电子器件的改进的轻量薄膜阻挡层结构以及用于制造这种封装微电子器件的方法。本专利技术通过提供封装的微电子器件及其制造方法满足了上述要求。所述器件包括半导体基片、与该半导体基片相邻的微电子器件以及与此微电子器件相邻的至少一层第一阻挡叠层件。这里所谓的相邻是指邻近而不必是邻接。其间可以有其他介入层。此阻挡叠层件封装微电子器件。其包括至少一第一阻挡层和至少一第一聚合物层。封装的微电子器件可选地包括位于半导体基片和微电子器件间的至少一个第二阻挡叠层件。此第二阻挡叠层件包括至少一第二阻挡层和至少一第二聚合物层。所述第一与第二阻挡叠层件的第一与第二阻挡层，最好其中之一或全部是基本透明的。所述至少一第一阻挡层最好包括选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氮氧化物、金属硼氧化物以及它们的组合。在有需要时，不论是第一还是第二阻挡层都可以基本上不透明。不透明的阻挡层最好选自不透明的金属、不透明聚合物、不透明陶瓷与不透明的金属陶瓷等。第一与第二阻挡叠层件的聚合物层最好是含丙烯酸酯的共聚物。这里用到的含丙烯酸酯聚合物一词包括含丙烯酸酯聚合物、含甲基丙烯酸酯以及它们的组合物。所述第一和/或第二阻挡叠层中的聚合物层可以相同或不同。所述半导体基片可以是挠性的或刚性的。所述微电子器件最好选自集成电路、电荷耦合器件、发光二极管、发光聚合物、有机发光器件、金属传感器片、微盘激光器、电致变色器件、光致变色器件、微机电系统以及太阳能电池。这种封装的微电子器件必要时还可包括另外的层例如聚合物光滑层、抗划痕层或其他功能层。这种封装的微电子器件还可包括与至少一个第一阻挡垫层件相邻的盖。本专利技术还包括制造封装微电子器件的方法。此方法包括提供其上具有微电子器件的半导体基片以及将至少一个第一阻挡叠层件置于微电子器件上将其封装。所述阻挡叠层件包括至少一个第一阻挡层和至少一个第一聚合物层。所述微电子器件可以通过扩散、离子注入或淀积，或是层叠设置到半导体基片之上。该至少一个第一阻挡叠层件可以通过将阻挡叠层件淀积最好是真空淀积或是通过层叠到环境敏感器件上而设置到微电子器件上。所述层叠可以用粘合剂、焊接、超声焊、加压或加热完成。第二阻挡叠层件可以先于微电子器件设置到半导体基片上。该第二阻挡叠层件包括至少一第二阻挡层和至少一第二聚合物层。第二阻挡叠层件最好通过真空淀积法淀积到半导体基片上。在需要时，可从封装的微电子器件上除去半导体基片。这样，本专利技术的一个目的是提供封装的微电子器件以及提供制造这种器件的方法。附图说明图1是本专利技术的封装的微电子器件一实施例的横剖图。图2是本专利技术的封装的微电子器件另一实施例的横剖图。本专利技术的封装的微电子器件的一实施例在图1中示出。封装的微电子器件100包括半导体基片105、微电子器件110与115以及至少一阻挡叠层件120。微电子器件115嵌在半导体基片10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装的微电子器件，包括：半导体基片；与该半导体基片相邻的微电子器件；以及包括至少一第一阻挡层与至少一第一聚合物层的至少一第一阻挡叠层件，该至少一第一阻挡叠层件与该微电子器件相邻，其中该至少一第一阻挡叠层件封装所述微电子器件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2000-5-15 09/571,6491.一种封装的微电子器件，包括半导体基片；与该半导体基片相邻的微电子器件；以及包括至少一第一阻挡层与至少一第一聚合物层的至少一第一阻挡叠层件，该至少一第一阻挡叠层件与该微电子器件相邻，其中该至少一第一阻挡叠层件封装所述微电子器件。2.如权利要求1所述封装的微电子器件，还包括位于此半导体基片与微电子器件间的至少一第二阻挡叠层件，所述至少一第二阻挡叠层件包括至少一第二阻挡层和至少一聚合物层。3.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述至少一第一阻挡层基本上是透明的。4.如权利要求2所述封装的微电子器件，其中此至少一第二阻挡层基本上是透明的。5.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述至少一第一阻挡层中至少之一包括的材料选自金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物、金属氮氧化物、金属硼氧化物以及它们的组合。6.如权利要求5所述封装的微电子器件，其中所述金属氧化物选自氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化铟、氧化锡、氧化铟锡、氧化钽、氧化锆、氧化铌以及它们的组合。7.如权利要求5所述封装的微电子器件，其中所述金属氮化物选自氮化铝、氮化硅、氮化硼以及它们的组合。8.如权利要求5所述封装的微电子器件，其中所述金属氮氧化物选自氮氧化铝、氮氧化硅、氮氧化硼以及它们的组合。9.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述至少一第一阻挡层基本上是不透明的。10.如权利要求2所述封装的微电子器件，其中所述至少一第二阻挡层基本上是不透明的。11.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述至少一第一阻挡层中至少之一是选自不透明金属、不透明聚合物、不透明陶瓷与不透明金属陶瓷。12.如权利要求2所述封装的微电子器件，其中所述至少一第二阻挡层中至少之一是选自不透明金属、不透明聚合物、不透明陶瓷与不透明金属陶瓷。13.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述半导体基片包括挠性半导体基片材料。14.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述半导体基片包括刚性半导体基片材料。15.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述至少一第一聚合物层中至少之一包括含丙烯酸酯的聚合物。16.如权利要求2所述封装的微电子器件，其中所述至少一第二聚合物层中至少之一包括含丙烯酸酯的聚合物。17.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述微电子器件选自集成电路、电荷耦合器件、发光二极管、发光聚合物、有机发光器件、金属传感器片、微盘激光器、电致变色器件、光致变色器件、微机电系统与太阳能电池。18.如权利要求1所述封装的微电子器件，还包括与半导体基片相邻的聚合物光滑化层。19.如权利要求1所述封装的微电子器件，还包括与半导体基片相邻的抗划痕层。20.如权利要求1所述封装的微电子器件，还包括一抗反射覆层。21.如权利要求1所述封装的微电子器件，还包括一抗指印覆层。22.如权利要求1所述封装的微电子器件，还包括一抗静电覆层。23.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述至少一第一阻挡层包括两个阻挡层。24.如权利要求23所述封装的微电子器件，其中所述两个阻挡层是由相同阻挡材料制成。25.如权利要求24所述封装的微电子器件，其中所述两个阻挡层是由不同阻挡材料制成。26.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中通过所述至少一第一阻挡叠层件的氧透过率，在23℃与0％相对湿度下小于0.005cc/m2/日，在38℃与90％相对湿度下小于0.005cc/m2/日。27.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中通过所述至少一第一阻挡叠层件的水蒸汽透过率在38℃与100％相对湿度下小于0.005gm/m2/日。28.如权利要求1所述封装的微电子器件，还包括与半导体基片相邻位于微电子器件相对侧的塑料基片。29.如权利要求28所述封装的微电子器件，还包括位于所述塑料基片与聚合物基片之间的至少一第三阻挡叠层件，该至少一第三阻挡叠层件包括至少一第三阻挡层和至少一第三聚合物层。30.如权利要求1所述封装的微电子器件，还包括与所述至少一第一阻挡叠层件相邻的盖。31.如权利要求1所述封装的微电子器件，其中所述微电子器件是嵌入所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：GL格拉夫，PM马丁，ME格罗斯，MK施，MG哈尔，ES马斯特，
申请(专利权)人：巴特勒记忆研究所，
类型：发明
国别省市：US[美国]