[发明专利]一种芯片的片上导线直接引出结构及制作方法

说明书

本发明涉及一种芯片的片上导线直接引出结构及制作方法，属于电子器件类。本发明特征在于使用微加工方法，在硅片表面形成一个容纳导线的槽，槽的形状为V形、梯形、U形、弧形、方形或其组合的凹槽、凹坑或者通孔，然后再在其上制作金属电极，从而实现百微米到毫米量级导线的直接引出结构。提供了一种在芯片上实现百微米到毫米量级导线的直接引出结构，从而可显著提高导线与芯片的连接强度，避免由于温度或者压力等外界环境变化以及人员操作所导致的芯片与导线的连接损坏而引起的断路等问题。

技术领域

本发明涉及一种芯片的片上导线直接引出结构及制作方法，属于电子器件类。

背景技术

在IC芯片或MEMS芯片封装的过程中，为了保持产品具有一定的柔软性或自由度，或满足在特定的体积和温度下的应用要求，有时不能采用管壳或者塑料封装进行电连接，只能直接在芯片上采用导线引出实现电信号采集或对芯片供电。这样，在封装或封装后操作以及使用的过程中，由于高温、振动等因素，时常会造成导线与芯片的结合处承受巨大应力。由于导线的管径相对芯片较粗，芯片表面平整度较好，目前一般采用热焊接、激光焊接等方法来实现导线的直接引出。但是采用这些方法虽然可能暂时实现导线与器件的电连接，由于焊接接触面积过小，在高温下使用一段时间后，焊锡非常容易退化软化；或者由于弯折等动作导致焊接点受力，从而出现芯片上的金属薄膜与衬底的结合力下降、脱落，出现虚焊。

本发明拟提出一种引出结构，在不增大芯片尺寸的情况下巧妙地增加焊接面积，提高芯片与导线的焊接牢固度，减少引线焊接失效的概率，从而提高器件使用的可靠性。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种芯片的片上导线直接引出结构，具体地说本发明提出了使用微加工方法，在硅片表面形成一个容纳导线的槽，槽的形状为可以为V形、梯形、U形、弧形、方形或其组合的凹槽、凹坑或者通孔，然后在其上制作金属电极，从而实现百微米到毫米量级导线的直接引出结构。由于增大了芯片焊接区域面积，可以减小芯片连接后硅片厚度与电极厚度和导线直径构成的整体厚度，有效分散承载的应力，显著提高芯片与百微米到毫米量级导线的电连接牢固性和可靠性。

本发明的目的之二是所述的芯片的片上导线直接引出结构的制作方法，

本发明的特征在于，采用厚度大于导线半径的(100)或(110)晶面的硅片，利用硅的湿法腐蚀技术，从硅片正面或者反面刻蚀出凹槽或者凹坑，或者结合通孔设计，用于固定电路连接的导线。凹坑和凹槽可以为硅片各向异性腐蚀获得的V形、梯形、U形、弧形或方形的槽或凹坑，也可以为硅片干法刻蚀得到的V形、梯形、U形、弧形或方形的凹槽或凹坑，或者其他手段获得的V形、梯形、U形、弧形或方形的凹槽或凹坑。通孔可以为单向腐蚀或者正反两面双向腐蚀制作，或者干法刻蚀获得，或者激光打孔等其他手段获得。焊接区域一般覆盖由边长不小于导线直径构成的正方形面积的芯片平面以及部分或者全部的凹槽与凹坑。芯片正反两面的相关区域可以同时有凹槽或者凹坑结构，并有金属薄膜作为电极，通过通孔内壁的金属层相连通，从而达到既作为正反两面器件结构间的电互联通道，又同时作为引出导线的定位孔。通孔内壁也可以没有金属层，仅仅由穿过通孔的导线在正反两面分别焊接，达到连接两侧并同时引出的目的，或者在只有一侧有电路的情况下，仅仅起到加固引出焊接强度的作用。

本发明所述的结构的制作具体步骤是：

步骤1在硅片的正面，利用湿法各向具异性腐蚀方法，腐蚀V形、梯形、U形、弧形、方形或其它组合的槽；

步骤2分两种情况

(a)用溅射或蒸发工艺，在步骤1制作的槽中形成均匀的金属薄膜；

(b)或用干法刻蚀工艺或激光等工艺在步骤1制作的槽的另一端刻蚀出一个直径不小于导线直径的圆孔，或在芯片正面或背面的槽中都形成一层金属薄膜，确保槽侧壁完全被金属薄膜覆盖；

步骤3分两种情形