DE19654828C1

DE19654828C1 - Microchip manufacturing method for photoelectronic microchip with opaque film

Info

Publication number: DE19654828C1
Application number: DE19654828A
Authority: DE
Inventors: Volker Dr Ing Guyenot; Stefan Dipl Ing Risse; Carsten Dipl Ing Lude
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1996-12-23
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2016-12-24

Abstract

The method involves using an ink, an indian ink, a lacquer or a coloured or blackened adhesive as the opaque film (5). This is applied using a modified ink-jet method whereby droplets are sprayed on contactlessly. The covering film can be applied in drop-on-demand mode. The movement of the ink-jet spray head (6) relative to the microchip is controlled using data directly derived from the layout of the microchip.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbe griff des Anspruchs 1 bzw. 4.The invention relates to a method according to the Oberbe handle of claim 1 or 4.

Mikroelektronische Strukturen zeigen gewöhnlich einen gewissen fotoelektrischen Effekt, der normalerweise unerwünscht ist. Dieser stört üblicherweise jedoch nicht, da der "Nacktchip" in einem Gehäuse lichtdicht verkapselt wird.Microelectronic structures usually show one certain photoelectric effect that normally is undesirable. However, this usually disturbs not because the "naked chip" in a housing is light-tight is encapsulated.

Bauelemente, die bestimmungsgemäß eine fotoelektrische Funktion haben und daher fotoelektronische und andere mikroelektronische Strukturen enthalten, können natur gemäß keine lichtdichte Verkapselung aufweisen. Zumin dest die Sensorflächen der fotoelektronischen Struktu ren müssen nach außen offen oder mit einem lichtun durchlässigen Fenster im Gehäuse abgedeckt sein. Bei diesen Bauelementen kann es zu unerwünschten Störlicht erscheinungen und Übersprecheffekten im Bereich der anderen mikroelektronischen Strukturen kommen aufgrund von einfallendem Tageslicht bzw. des zum Betrieb des Chips verwendeten Nutzlichts. Dieses Licht vagabundiert im Gehäuse durch Reflexion, Transmission, Streuung und Wellenleitung und trifft auch auf solche Stellen des Chips, an denen es einen unerwünschten fotoelektrischen Effekt bewirkt.Components that are designed to be photoelectric Have function and therefore photoelectronic and others microelectronic structures can be natural according to have no light-tight encapsulation. At least least the sensor surfaces of the photoelectronic structure They must be open to the outside or with a light permeable window in the housing. At these components can lead to unwanted stray light phenomena and crosstalk effects in the area of other microelectronic structures come about of incoming daylight or of how to operate the Chips used useful light. This light strays in the housing through reflection, transmission, scattering and Waveguide and also meets such parts of the Chips on which there is an undesirable photoelectric Effect.

Um bei einem solchen Strahlungsdetektor mit einem pn- Übergänge aufweisenden Halbleitersubstrat derartige optische Übersprecherscheinungen zu vermeiden, ist es aus der DE 36 17 229 A1 bekannt, auf dem Substrat bzw. einer auf diesem angeordneten, für die zu detektie rende Strahlung durchlässigen Isolierschicht eine für die zu detektierende Strahlung undurchlässige metalli sche Abdeckmaske aufzubringen, die mit den einzelnen Detektorelementen zugeordneten Öffnungen versehen ist, derart, daß ein Auftreffen der zu detektierenden Strah lung auf andere Oberflächenbereiche des Substrats als auf die Detektorelemente im wesentlichen unterbunden wird. Die Abdeckmaske besteht vorzugsweise aus mehreren übereinander aufgedampften Schichten unterschiedlicher Metalle. Das Verfahren zur Bildung dieser Maske ist daher relativ aufwendig.In order to use a pn- Semiconductor substrate having transitions of this type It is to avoid optical crosstalk known from DE 36 17 229 A1, on the substrate or one arranged on this, for the detection radiation permeable insulating layer one for the radiation to be detected is opaque apply masking mask that matches the individual Openings assigned to detector elements is provided, such that an impact of the beam to be detected on other surface areas of the substrate than essentially prevented on the detector elements becomes. The mask is preferably made up of several layers of different layers evaporated on top of each other Metals. The procedure for forming this mask is therefore relatively expensive.

In der nachveröffentlichten, auf einer älteren Anmel dung beruhenden DE 195 23 597 A1 wird ein Verfahren zum Abdecken von EPROM-Fenstern beschrieben, bei dem diese mit einer UV-lichtundurchlässigen Farbschicht vorzugs weise mit einem Tintenstrahldrucker bedruckt werden. Die Farbschicht verhindert eine unerwünschte Löschung des EPROMs. Für eine beabsichtigte Löschung des EPROMs muß die Farbschicht entfernt werden.In the post-published, on an older application based on DE 195 23 597 A1 is a method for Covering EPROM windows is described using this with a UV-opaque color layer preferred be printed with an inkjet printer. The color layer prevents unwanted deletion of the EPROM. For an intended deletion of the EPROM the paint layer must be removed.

Ausgehend von der DE 36 17 229 A1 ist es daher die Auf gabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Her stellung eines fotoelektronischen Mikrochips anzugeben, bei dem die lichtun durchlässige Schicht mit geringem Kosten- und Arbeits aufwand aufgebracht werden kann.Starting from DE 36 17 229 A1, it is therefore up The present invention, a method for Her position of a photoelectronic microchip specify at which the lichtun permeable layer with low cost and labor effort can be applied.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die jeweils im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 4 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 ergeben sich aus den zugeordneten Unteransprüchen.This object is achieved by the each in the characterizing part of claims 1 and 4 specified characteristics. Advantageous further developments of the result according to the method of claim 1 themselves from the assigned subclaims.

Dadurch, daß als abdeckende Schicht eine Tinte, eine Tusche, ein Lack oder ein eingefärbter bzw. geschwärz ter Klebstoff verwendet wird, die durch ein modifizier tes Ink-Jet-Verfahren oder durch einen Stempel- oder Tampondruck aufgebracht wird, ist nur eine sehr einfache Apparatur erforderlich, die durch ein Programm ge steuert werden kann, so daß beispielsweise Änderungen schnell und ohne zusätzlichen apparativen Aufwand durchgeführt werden können.The fact that an ink, a India ink, a varnish or a colored or blackened ter adhesive is used, which is modified by a ink jet process or by a stamp or Pad printing is only a very simple one Equipment required by a program can be controlled, so that for example changes quickly and without additional equipment can be carried out.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er läutert. Es zeigen:The invention is based on one in the Figures illustrated embodiment he closer purifies. Show it:

Fig. 1 einen sogenannten Nacktchip mit be stimmungsgemäßer fotoelektrischer Funktion und Fig. 1 shows a so-called nude chip with be photoelectric function and

Fig. 2 den an ausgewählten Stellen mit einer lichtundurchlässigen Schicht abgedeck ten Chip nach Fig. 1. FIG. 2 shows the chip covered at selected points with an opaque layer according to FIG. 1.

In bzw. auf einem Si-Substrat 1 befinden sich mikro elektronische Strukturen 2, die eine unerwünschte Lichtempfindlichkeit aufweisen können, Bereiche 3 mit einer bestimmungsgemäßen fotoelektrischen Funktion und Bondanschlüsse 4 für die elektrische Verbindung der Strukturen 2 und Bereiche 3 mit externen Schal tungsanordnungen.In or on a Si substrate 1 there are microelectronic structures 2 , which can have an undesirable photosensitivity, areas 3 with an intended photoelectric function and bond connections 4 for the electrical connection of the structures 2 and areas 3 with external circuitry arrangements.

Wie Fig. 2 zeigt, werden die mikroelektronischen Strukturen 2 mit einer lichtundurchlässigen Schicht 5 abgedeckt, um einen Lichteinfall auf diese und damit unerwünschte fotoelektrische Effekte in diesen zu vermeiden. Die Schicht 5 kann das gesamte Si-Substrat l mit Ausnahme der Bereiche 3, die für ihre bestim mungsgemäße Funktion mit Licht bestrahlt werden müs sen, und der Bondanschlüsse 4 bedecken; es reicht aber auch aus, wenn nur die Strukturen 2 einzeln ab gedeckt sind. Eine getrennte Abdeckung der einzelnen Strukturen 2 hat den Vorteil, daß durch die Schicht 5 bewirkte mechanische Spannungen auf den Chip so ge ring wie möglich gehalten werden. As FIG. 2 shows, the microelectronic structures 2 are covered with an opaque layer 5 in order to avoid the incidence of light on them and thus undesirable photoelectric effects therein. The layer 5 can cover the entire Si substrate 1 with the exception of the regions 3 , which must be irradiated with light for their intended function, and the bond connections 4 ; however, it is also sufficient if only the structures 2 are covered individually. A separate covering of the individual structures 2 has the advantage that mechanical stresses caused by the layer 5 on the chip are kept as low as possible.

Aus Fig. 2 ist weiterhin ein dod(drop-on-demand)-Tin tenstrahl-Spritzkopf 6 ersichtlich, mit dessen Hilfe die Schicht 5 auf das Si-Substrat 1 aufgebracht wird. Der dod-Modus ist ein modifiziertes Ink-Jet-Verfah ren, bei dem der Auftrag berührungsfrei durch Auf sprühen von Tropfen erfolgt. Es ist eine genaue Steuerung beim Setzen der einzelnen Tropfen möglich. Die Tropfen haben typischerweise die Größe der ein zelnen Strukturen 2 auf dem Chip, das heißt einen Durchmesser von 0,1 bis 0,5 mm. Die zur Bildung der lichtundurchlässigen Schicht 5 verwendeten Tröpfchen werden einzeln oder mit einer gewünschten Frequenz, zum Beispiel bis zu 2 kHz vom Tintenstrahl-Spritzkopf 6 abgegeben. Das Si-Substrat 1 und der Tintenstrahl- Spritzkopf 6 werden relativ zueinander bewegt; im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines x, y, ϕ- Tisches 7, auf welchem das Si-Substrat 1 fest ange ordnet ist. Die Antriebe und das Steuermodul für den Tisch 7 sind nicht dargestellt. Ebenfalls nicht dar gestellt sind die zur Ausrichtung des Chips zur Schußrichtung des Spritzkopfes 6, d. h. zu dessen Mit telachse 8 erforderlichen Mittel. Diese Ausrichtung wird gegebenenfalls durch den ϕ-Antrieb und die x, y- Antriebe vorgenommen. Nach dem Ausrichten wird pro grammgesteuert durch die Bewegungen des Tisches 7 in den x, y-Richtungen und durch Auslösen des Spritzkop fes 6 die selektive Beschichtung des Si-Substrats 1 durchgeführt. Wird ein UV-härtbares Material für die Schicht verwendet, erfolgt anschließend noch eine UV- Härtung.From FIG. 2, a dod (drop-on-demand) ink jet spray head 6 can also be seen, with the aid of which the layer 5 is applied to the Si substrate 1 . The dod mode is a modified ink jet process, in which the application is made contact-free by spraying on drops. Precise control is possible when placing the individual drops. The drops typically have the size of the individual structures 2 on the chip, that is to say a diameter of 0.1 to 0.5 mm. The droplets used to form the opaque layer 5 are emitted individually or at a desired frequency, for example up to 2 kHz, from the ink jet spray head 6 . The Si substrate 1 and the ink jet spray head 6 are moved relative to one another; in the exemplary embodiment shown by means of an x, y, ϕ table 7 on which the Si substrate 1 is arranged. The drives and the control module for the table 7 are not shown. Also not provided are the means for aligning the chip to the direction of shot of the spray head 6 , ie to its center axis 8 . This alignment may be carried out by the ϕ drive and the x, y drives. After the alignment, the selective coating of the Si substrate 1 is carried out in a program-controlled manner by the movements of the table 7 in the x, y directions and by triggering the spray head 6 . If a UV-curable material is used for the layer, UV curing then takes place.

Anstelle des Tisches 7 kann auch der Spritzkopf 6 die gewünschten Bewegungen ausführen. Zur Erzielung einer gewünschten Schichtdicke können auch mehrere Tropfen übereinander aufgebracht werden. Instead of the table 7 , the spray head 6 can also perform the desired movements. To achieve a desired layer thickness, several drops can also be applied one above the other.

Die Daten zur Steuerung des Tisches 7 bzw. des Spritzkopfes 6 können direkt aus dem Layout des Chips erhalten werden, wobei der Bewegungsablauf frei ge wählt werden kann.The data for controlling the table 7 or the spray head 6 can be obtained directly from the layout of the chip, the movement sequence being freely selectable.

Es können sowohl Einzelchips beschichtet werden als auch Chips, die noch unvereinzelt im Waferverbund vorliegen oder in einem Zwischenarbeitsgang auf einem sog. blue Tape angeordnet sind. In diesen Fällen ist die Beschichtung vorteilhaft mit einer einzigen Ausrich tung des Tisches bzw. des blue Tapes serienmäßig durchführbar.Single chips can be coated as well also chips that are still uncommon in the wafer network exist or in an intermediate work step on a so-called blue tape are arranged. In these cases it is Coating advantageous with a single alignment table or blue tape as standard feasible.

Für große Serien kann alternativ dazu der Auftrag der - absorbieren den oder reflektierenden - lichtundurchlässigen Schicht auch in Form eines Stempel- oder Tampondrucks erfolgen. Für jeden Chiptyp ist dann ein spezielles Druckwerkzeug erforderlich. Darüber hinaus besteht gegenüber dem Ink-Jet-Verfahren der Nachteil, daß das Aufbringen nicht berührungsfrei durchgeführt werden kann.Alternatively, for large series, the order can absorb the or reflective - opaque Layer also in the form of a stamp or pad printing respectively. There is then a special one for each chip type Printing tool required. There is also the disadvantage over the ink jet process that the Application cannot be carried out without contact can.

Claims

1. A method for producing a photoelectronic microchip which has areas ( 3 ) with a photoelectric function in accordance with the intended purpose and other microelectronic structures ( 2 ) sensitive to incident light and connection points ( 4 ), at least the other ones being sensitive to incident light microelectronic structures ( 2 ) and at least not the areas ( 3 ) with an intended photoelectric function and the connection points ( 4 ) are covered with an opaque layer ( 5 ), characterized in that an ink, an as a covering layer ( 5 ) Ink, a varnish or a colored or blackened adhesive is used, which is applied by a modified ink jet process, in which the application is made contact-free by spraying on drops.

2. The method according to claim 1, characterized in that the covering layer ( 5 ) is applied in drop-on-demand (dod) mode.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the movement of the Ink-Jet-Spritzkop fes ( 6 ) relative to the microchip is controlled by data obtained directly from the layout of the microchip.

4. A process for producing a photoelectronic microchip which has areas ( 3 ) with a photoelectric function in accordance with the intended purpose and other microelectronic structures ( 2 ) sensitive to incident light and also connection points ( 4 ), at least the others being sensitive to incident light microelectronic structures ( 2 ) and at least not the areas ( 3 ) with an intended photoelectric function and the connection points ( 4 ) are covered with an opaque layer ( 5 ), characterized in that an ink, an as a covering layer ( 5 ) Ink, a lacquer or a colored or blackened adhesive is used, which is applied by stamp or pad printing.