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在再钝化之前具有球附接的晶圆芯片级封装

阅读:128发布:2024-01-10

专利汇可以提供在再钝化之前具有球附接的晶圆芯片级封装专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 申请 公开了在再 钝化 之前具有球附接的 晶圆 芯片级封装。所公开的示例提供了方法(200),其包括至少部分地在晶圆的导电部件上方形成导电结构(214),将焊球结构附接到导电结构的侧面(220),然后在晶圆的侧面上靠近导电结构的侧面形成再 钝化层 (230)。进一步的示例提供微 电子 器件和集成 电路 ,其包括与 金属化 结构的导电部件耦合的导电结构、连接到导电结构的焊球结构以及设置在金属化结构的侧面上靠近导电结构的侧面的印刷的再钝化层。,下面是在再钝化之前具有球附接的晶圆芯片级封装专利的具体信息内容。

1.一种方法,其包括:
至少部分地在晶圆的导电部件上方形成导电结构;
将焊球结构附接到所述导电结构的侧面;以及
在将所述焊球结构附接到所述导电结构的所述侧面之后,在所述晶圆的侧面上靠近所述导电结构的所述侧面形成再钝化层。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在所述晶圆的所述侧面上形成所述再钝化层包括:
执行印刷过程,所述印刷过程在所述晶圆的所述侧面上靠近所述导电结构的所述侧面形成所述再钝化层;以及
固化所述再钝化层。
3.根据权利要求2所述的方法,其中执行所述印刷过程包括执行多个印刷行程以靠近所述导电结构的所述侧面沉积所述再钝化层的多个层。
4.根据权利要求3所述的方法,其中固化所述再钝化层包括:
在执行所述印刷过程的同时加热所述晶圆以至少部分地固化所述再钝化层。
5.根据权利要求4所述的方法,其中固化所述再钝化层还包括:
在执行所述印刷过程之后,执行热固化所述再钝化层的最终固化过程。
6.根据权利要求3所述的方法,其中固化所述再钝化层包括:
在执行所述印刷过程的同时将所述再钝化层暴露于紫外光以至少部分地固化所述再钝化层。
7.根据权利要求6所述的方法,其中固化所述再钝化层还包括:
在执行所述印刷过程之后,执行UV固化所述再钝化层的最终固化过程。
8.根据权利要求3所述的方法,其中形成所述导电结构包括:
执行镶嵌过程,所述镶嵌过程将导电材料沉积到图案化光致抗蚀剂的开口中,以在所述导电部件上方形成所述导电结构。
9.根据权利要求2所述的方法,其中形成所述导电结构包括:
执行镶嵌过程,所述镶嵌过程将导电材料沉积到图案化光致抗蚀剂的开口中,以在所述导电部件上方形成所述导电结构。
10.根据权利要求1所述的方法,其中形成所述导电结构包括:
执行镶嵌过程,所述镶嵌过程将导电材料沉积到图案化光致抗蚀剂的开口中,以在所述导电部件上方形成所述导电结构。
11.根据权利要求1所述的方法,其中在所述晶圆的侧面上形成所述再钝化层包括在所述晶圆的所述侧面上印刷聚酰亚胺、聚苯并恶唑即PBO、环树脂或双来酰亚胺。
12.根据权利要求1所述的方法,其中在所述晶圆的所述侧面上形成所述再钝化层包括在晶圆的所述侧面上印刷预酰亚胺化聚酰亚胺、环氧树脂丙烯酸酯、环氧树脂和丙烯酸交联剂的共混物或共聚物、环氧树脂和酚交联剂的共混物或共聚物或环氧树脂和乙烯基交联剂的共混物或共聚物。
13.根据权利要求1所述的方法,还包括:
至少部分地在晶圆的所述导电部件上方形成导电种子层;以及
在所述导电种子层的至少一部分上形成所述导电结构。
14.一种器件,其包括:
电子元件,其设置在半导体衬底上或所述半导体衬底中;
金属化结构,其设置在所述半导体衬底上方,所述金属化结构包括导电部件;
导电结构,其与所述金属化结构的所述导电部件耦合,所述导电结构从所述金属化结构的侧面向外延伸;
焊球结构,其连接到所述导电结构;以及
印刷的再钝化层,其设置在所述金属化结构的侧面上靠近所述导电结构的侧面。
15.根据权利要求14所述的器件,其中所述印刷的再钝化层包括聚酰亚胺、聚苯并恶唑即PBO、环氧树脂或双马来酰亚胺。
16.根据权利要求14所述的器件,其中,所述印刷的再钝化层包括预酰亚胺化聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸酯、环氧树脂和丙烯酸交联剂的共混物或共聚物、环氧树脂和酚醛交联剂的共混物或共聚物或环氧树脂和乙烯基交联剂的共混物或共聚物。
17.根据权利要求14所述的器件,还包括导电种子层,其设置在所述导电结构和所述金属化结构的所述导电部件之间。
18.一种集成电路即IC,其包括:
管芯,所述管芯包括:
半导体衬底,所述半导体衬底包括电子元件,和
金属化结构,其设置在所述半导体衬底上,所述金属化结构包括导电部件;
导电结构,其与所述金属化结构的所述导电部件耦合,所述导电结构从所述金属化结构的侧面向外延伸;
焊球结构,其连接到所述导电结构;
印刷的再钝化层,其设置在所述金属化结构的所述侧面上靠近所述导电结构的侧面;
以及
封装结构,所述封装结构包围所述管芯并提供与所述导电结构的电连接。
19.根据权利要求18所述的IC,其中所述印刷的再钝化层包括聚酰亚胺、聚苯并恶唑即PBO、环氧树脂或双马来酰亚胺。
20.根据权利要求18所述的IC,其中,所述印刷的再钝化层包括预酰亚胺化聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸酯、环氧树脂和丙烯酸交联剂的共混物或共聚物、环氧树脂和酚醛交联剂的共混物或共聚物或环氧树脂和乙烯基交联剂的共混物或共聚物。
21.根据权利要求19所述的IC,其中,所述封装结构包括衬底,所述衬底具有第一侧面、第二侧面以及焊球,所述第一侧面具有被焊接到所述导电接触结构的导电焊盘,所述第二侧面具有电连接到所述第一侧面的所述导电焊盘的导电焊盘,所述焊球被焊接到所述第二侧面的所述导电焊盘。
22.根据权利要求19所述的IC,其中所述封装结构包括:
导电金属引线框架结构,包括被焊接到所述导电接触结构的引线;以及
陶瓷结构或模制材料,其包封所述管芯、所述导电接触结构、所述印刷的聚合物材料和部分的所述导电金属引线框架结构。
23.一种制造集成电路即IC的方法,所述方法包括:
至少部分地在晶圆的导电部件上方形成导电结构;
将焊球结构附接到所述导电结构的侧面;
在将所述焊球结构附接到所述导电结构的所述侧面之后,在所述晶圆的侧面上靠近所述导电结构的所述侧面形成再钝化层;以及
构建封装结构,所述封装结构包围所述管芯并提供与所述导电接触结构的电连接。
24.根据权利要求23所述的方法,其中,在所述晶圆的所述侧面上形成所述再钝化层包括:
执行印刷过程,所述印刷过程在所述晶圆的所述侧面上靠近所述导电结构的所述侧面形成所述再钝化层;以及
固化所述再钝化层。
25.根据权利要求23所述的方法,其中,形成所述导电结构包括:
执行镶嵌过程,所述镶嵌过程将导电材料沉积到图案化光致抗蚀剂的开口中,以在所述导电部件上方形成所述导电结构。
26.根据权利要求23所述的方法,其中,在所述晶圆的所述侧面上形成所述再钝化层包括在所述晶圆的所述侧面上印刷聚酰亚胺、聚苯并恶唑即PBO、环氧树脂或双马来酰亚胺。
27.根据权利要求23所述的方法,其中在所述晶圆的所述侧面上形成所述再钝化层包括在所述晶圆的所述侧面上印刷预酰亚胺化聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸酯、环氧树脂和丙烯酸交联剂的共混物或共聚物、环氧树脂和酚醛交联剂的共混物或共聚物或环氧树脂和乙烯基交联剂的共混物或共聚物。
28.根据权利要求23所述的方法,还包括:
至少部分地在晶圆的所述导电部件上方形成导电种子层;以及
在所述导电种子层的至少一部分上形成所述导电结构。

说明书全文

在再钝化之前具有球附接的晶圆芯片级封装

背景技术

[0001] 集成电路和封装的电子元件(例如,微电子器件)通常由具有一个或更多个电子元件的基于半导体的管芯或芯片制成。提供各种集成封装类型,包括倒装芯片球栅阵列(FC-BGA)直接表面贴装封装。FC-BGA包括安装到衬底的管芯,诸如印刷电路板(PCB),其又具有用于焊接到用户板的导电焊盘或球。晶圆芯片级封装或晶圆级芯片规模封装(WCSP或WLCSP)技术用于制造倒装芯片BGA器件。在一个WCSP过程中,在将管芯表面安装焊接到载体衬底之前,在晶圆或管芯上执行光刻步骤是在用于形成接触结构并且随后进行焊球下落或放置的位置旋涂、曝光、显影和蚀刻具有图案化开口的再钝化层。再钝化材料保护铜并钝化铜表面,并在组装到载体衬底期间机械地加强铜柱的基部。在低材料使用和附加的过程掩模方面,使用旋涂和图案化来形成再钝化层是昂贵的。印刷处理可用于沉积再钝化层,但由于最小印刷液滴尺寸和较低分辨率位置控制,印刷的形状不如图案自旋编码(spin-coded)过程精确。此外,油墨渗出导致边缘粗糙并且在用于放置焊球的区域中存在再钝化材料,由于焊球破裂和应集中的分层而导致缺少焊球。此外,焊球的未熔合导致缺少焊球,由于油墨渗出而导致焊料未熔合。此外,再钝化材料的边缘粗糙度导致要放置焊球处的非圆形开口,并且可能由于球附接和回流之后的应力集中而导致缺失焊球。发明内容
[0002] 所描述的示例提供了使用焊球放置随后形成再钝化层的晶圆级芯片规模封装过程和器件,以减轻或避免在焊球位置处的再钝化材料边缘粗糙度和渗出效应。在某些示例中,在焊球放置之后使用增材制造技术来印刷再钝化层,以与传统的再钝化层旋涂过程相比进一步提供材料使用益处。公开的方法示例包括至少部分地在晶圆的导电部件上方形成导电结构,将焊球结构附接到导电结构的侧面,然后在晶圆的侧面上靠近导电结构的侧面形成再钝化层。进一步的示例提供微电子器件和集成电路,其包括与金属化结构的导电部件耦合的导电结构、连接到导电结构的焊球结构以及设置在金属化结构的侧面上靠近导电结构的侧面的印刷的再钝化层。附图说明
[0003] 图1是具有接触结构和印刷的再钝化层的微电子器件的局部截面侧视图。
[0004] 图2A和图2B示出了制造微电子器件及其接触结构的方法的流程图
[0005] 图3-图15是根据图2A和图2B的方法进行制造处理的微电子器件的局部截面侧视图。
[0006] 图16是一个封装的微电子器件的局部截面侧视图。
[0007] 图17是另一个封装的微电子器件的局部截面侧视图。

具体实施方式

[0008] 在附图中,相同的附图标记始终指代相同的组件,并且各种部件/特征不一定按比例绘制。在以下讨论和权利要求中,术语“包括”、“具有”、“含有(with)”或其变体意为与术语“包含”类似的方式包括在内,因此,应该解释为意思是“包括,但不限于……”。此外,术语“耦合”意为包括间接或直接电的或机械的连接或其组合。例如,如果第一器件耦合到第二器件或与第二器件耦合,则该连接可以通过直接电连接,或通过经由一个或更多个介入器件和连接的间接电连接。
[0009] 图1示出了微电子器件100,其包括设置在半导体衬底102上或半导体衬底102中的多个电子元件101(例如,金属化物半导体(MOS)晶体管)。尽管示例器件100是具有多个元件101的集成电路,但是其他微电子器件实施方式可以包括单个电子元件。在一个示例中,半导体衬底102是晶圆、绝缘体上的硅(SOI)衬底或其他半导体结构。隔离结构103设置在衬底102的上表面或侧面的选择部分上。在一些示例中,隔离结构103可以是浅沟槽隔离(STI)部件或场氧化物(FOX)结构。器件100还包括设置在衬底102上方的多层金属化结构104、106。金属化结构包括在衬底102上方形成的第一电介质结构层104以及多层上部金属化结构106。在一个示例中,第一电介质104结构层是设置在元件101和衬底102的上表面上方的金属前电介质(PMD)层。在一个示例中,第一电介质结构层104包括沉积在元件101、衬底102和隔离结构103上方的二氧化硅(SiO2)。
[0010] 图1的示例器件100包括含有第一层108的6层上部金属化结构106,本文中称为层间或夹层电介质(ILD)层。可以在不同的实施方式中使用不同数量的层。在一个示例中,第一ILD层108和上部金属化结构106的其他ILD层由二氧化硅(SiO2)或其他合适的电介质材料形成。在某些实施方式中,多层上部金属化结构106的各个层形成为两个阶段,包括金属内电介质(IMD,未示出)子层和覆盖IMD子层的ILD子层。各个IMD和ILD子层可以由任何合适的一种或更多种电介质材料形成,诸如基于SiO2的电介质材料。钨或其他导电接触/触点110延伸穿过第一电介质结构层104的选择部分。第一ILD层108和上部金属化结构106中的后续ILD层包括导电金属化互连结构112,诸如在下面的层的顶部表面上形成的。在该示例中,第一层108和随后的ILD层还包括导电通孔113(诸如钨),其提供从单个层的金属化部件112到覆盖的金属化层的电连接。图1的示例包括设置在第一层108上方的第二层114。ILD层108包括导电互连结构112和通孔113。所说明的结构包括进一步的金属化层级,其具有相应电介质层115、116和117以及最上面的或顶部金属化层118。在该示例中,各个层115-118包括导电互连结构112和相关联的通孔113。衬底102、电子元件101、第一电介质结构层104和上部金属化结构106形成具有上部侧面或表面121的晶圆或管芯120。在一个示例中,金属化结构106的上部侧面121形成晶圆或管芯120的上部侧面。
[0011] 顶部金属化层118包括两个示例导电部件119,诸如最上面的铝通孔。导电部件119包括在最上面的金属化层118的顶部处的晶圆或管芯120的上部侧面121处的侧面或表面。可以提供任何数量的导电部件119。导电部件119中的一个或更多个可以与电子元件101电耦合。在一个示例中,上部ILD电介质层118被一个或更多个钝化层123(例如,保护性外涂层(PO)和/或钝化层)覆盖,例如,氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiOxNy)或二氧化硅(SiO2)。在一个示例中,一个或更多个钝化层123包括一个或更多个开口,这些开口暴露导电部件119的一部分以允许部件119电连接到相应的接触结构。
[0012] 在图1的示例中,微电子器件100包括两个接触结构122。接触结构122从金属化结构106的上部侧面121向外(例如,图1中沿“Y”方向向上)延伸。各个接触结构122与导电部件119中相应的一个导电部件电耦合。各个接触结构122是包括导电种子层(seed layer)124和导电结构126(例如,铜杆或柱)。在某些示例中,可以省略种子层124。导电结构126与金属化结构106的导电部件119耦合,并从金属化结构106的上部侧面121向外延伸。
[0013] 微电子器件100还包括设置在晶圆120的侧面121上靠近导电接触结构122的侧面的再钝化层128(例如,印刷的聚合物材料),以及连接到导电结构126的焊球结构130。导电种子层124至少部分地设置在相应的导电部件119上。在一个示例中,导电种子层124包括(Ti)或钛钨(TiW)。各个接触结构还包括铜结构126,其从晶圆或管芯120的上部侧面121至少部分地向外(例如,在图1中向上)延伸。在一个示例中,铜结构126提供铜柱或杆,以用于随后使用焊球130焊接到衬底或芯片载体。在一个示例中,导电种子层124和铜结构126的横向尺寸(例如,图1中沿着X轴方向)是彼此近似相等的。
[0014] 在一个示例中,沉积的(例如,印刷的)聚合物材料128设置在(例如,延伸到)铜结构126的横向侧面上。在另一个示例中,印刷的聚合物材料128与铜结构126的至少一个横向侧面间隔开。在某些示例中,印刷的聚合物材料128提供了保护铜结构126并钝化其铜表面的再钝化层。另外,在某些示例中,印刷的聚合物材料128在组装到载体衬底(未示出)期间机械地加强铜柱结构126的基部。在一个示例中,印刷的聚合物材料128是热固化材料,其包括聚酰亚胺、聚苯并恶唑(PBO)、环氧树脂或双来酰亚胺中的一种或更多种。在另一个示例中,印刷的聚合物材料128是紫外(UV)可固化材料,其包括预酰亚胺化聚酰亚胺、环氧树脂丙烯酸酯、环氧树脂和丙烯酸交联剂的共混物或共聚物、环氧树脂和酚交联剂的共混物或共聚物或环氧树脂和乙烯基交联剂的共混物或共聚物中的一种或更多种。如本文所使用的,共混物是可以相互反应或不相互反应的组分的混合物,共聚物是衍生自两种或更多种一起反应的单体种类的体系。如下面结合图2-图15进一步详述的,可以使用各种增材沉积和固化步骤(诸如喷墨印刷和热和/或UV固化)来印刷材料128,以改善材料使用,减少铜迁移,降低生产成本,以及便于在减少生产中的掩模数量的同时扩展到较高的铜密度。如下面在图12中进一步所示,器件100还可以包括导电再分配层和第二印刷的聚合物材料。
[0015] 还参见图2A-图16。图2A和图2B示出了制造微电子器件(诸如图1的器件100)的方法200。示例方法200有利地提供了球先(ball-first)处理,其中焊球结构(例如,图1中的130)附接到导电结构126的侧面,并且此后在晶圆120的侧面上靠近导电结构126的侧面形成再钝化层(例如,图1中的层128)。在某些示例中,使用印刷或其他增材制造过程形成再钝化层128。与自旋编码的再钝化层形成技术相比,示例方法200通过增强的再钝化层材料使用来降低生产成本。此外,与在再钝化层沉积之后提供焊球附接的其它过程相比,示例方法
200减轻或避免了由于油墨渗出引起的焊料未熔合、焊球开裂和应力集中分层以及渗出和边缘粗糙度导致的焊球缺陷。示例方法200还包括器件100的管芯切单和封装以提供集成电路产品。图3-图15说明了在根据方法200生产图1的器件100的制造的各个中间阶段的处理,以及图16示出了以封装的微电子器件形式的集成电路(IC)。
[0016] 在图2A和图2B中的方法200包括在202处(图2A)在衬底上和/或衬底中制造一个或更多个电子元件。在202处可以使用任何合适的半导体处理步骤,以便在半导体衬底102上和/或半导体衬底102中制造一个或更多个电子元件。例如,在202处的处理可以包括经由图3中的处理300在半导体衬底102上和/或半导体衬底102中制造一个或更多个晶体管101。在一个示例中,在202处的制造处理包括制造附加结构部件,诸如图3中所示的隔离结构103。
图2A中的方法200还包括在204处在衬底上方制造金属化结构(例如,图3中的衬底102上方的第一电介质结构层104和上部金属化结构106)。图3示出了用于制造电子元件101和金属化结构104、106的处理300。在某些示例中,在204处的金属化结构构造包括制造至少部分地在金属化结构106中的一个或更多个附加电子元件(例如,电阻器、电感器、电容器、变压器未示出)。
[0017] 方法200还包括在图2A中的206处形成钝化层。图3示出了一个示例,其中处理300包括形成含有开口的一个或更多个钝化层123,这些开口暴露金属化结构106的导电部件119的上部部分以允许部件119电连接到随后形成的接触结构。图2A中的方法200还包括在
208处至少部分地在晶圆120的导电部件上形成导电种子层。图3示出了一个示例,其中处理
300包括溅射或电沉积过程,其将导电种子层124沉积在晶圆120的上部侧面121上。在一个示例中,溅射沉积过程在晶圆侧121上形成钛或钛钨材料导电种子层124,其至少部分地在晶圆120的导电部件119上延伸,如图3所示。在一个示例中,在202-208处的处理提供了如图3所示的晶圆120。在制造过程200中的这一点处,沉积的种子层材料124也在先前沉积的一个或更多个钝化层123上方延伸,如图3所示。
[0018] 在210-218处继续,图2A中的示例方法200包括:在沉积的种子层124上方形成导电结构126(例如,铜杆或柱)。一个示例包括在214处执行镶嵌过程(damascene process),其将导电材料沉积到图案化的光致抗蚀剂的开口中以在导电部件119上方形成导电结构126。该示例包括在210处形成光致抗蚀剂层,以及在212处图案化光致抗蚀剂层以形成用于柱的开口。图4示出了沉积并图案化光致抗蚀剂材料层402的示例沉积过程400。在一个示例中,光致抗蚀剂层402在212处使用光刻过程被图案化,该光刻过程选择性地去除部分光致抗蚀剂材料402以暴露晶圆120的导电部件119上方的部分。在一个示例中,光致抗蚀剂层402中的开口的横向(例如,X轴)宽度通常与晶圆120的导电部件119的横向宽度共同延伸,但不是所有可能的实施方式的要求。
[0019] 方法200还包括在214处在图案化开口中形成导电材料(例如,铜)。在一个示例中,导电结构形成包括在214处在导电部件119上方的种子层材料124(如果包括的话)的暴露部分上沉积铜材料。在没有使用种子层124的情况下,导电材料沉积在导电部件119的暴露部分上。图5示出了一个示例,包括执行电镀沉积过程500,其在图案化光致抗蚀剂402的开口中形成铜导电结构126。过程500在晶圆120的导电部件119的暴露部分上形成铜结构126或任何介入的种子层材料124。方法200在图2A中的216处继续,去除剩余的抗蚀剂层。图6示出了从晶圆120去除光致抗蚀剂材料402的光致抗蚀剂去除过程600(例如,选择性蚀刻)。
[0020] 尽管上文使用镶嵌型过程来说明和描述示例方法200以使用图案化的光致抗蚀剂402形成导电铜结构126,但是可以使用其他处理步骤在晶圆120的导电部件119上方的种子层124上形成导电铜结构126,或在不使用种子层的情况下直接在导电部件119上形成导电铜结构126。此外,尽管所说明的示例晶圆120包括多个导电部件119和对应的接触结构122,但是其他实施方式也是可能的,其中仅形成单个接触结构122,并且其中形成多于两个接触结构122的其他示例是可能的。方法200在图2A中继续,在218处具有种子蚀刻,其去除任何包括的种子层124的暴露部分。图7示出了执行蚀刻过程700的示例,该蚀刻过程700蚀刻暴露的种子层124以暴露一个或更多个钝化层123的部分。
[0021] 在图2B中继续,示例方法200提供球先处理,包括在220处将焊球结构130附接到导电结构126的侧面,并且在将焊球结构附接到导电结构126的侧面之后,在230处,在晶圆120的侧面上接近导电结构126的侧面形成再钝化层128。在一个示例中,在220处的焊球附接处理包括在导电结构126的侧面(例如,顶部)的至少一部分上沉积助焊剂。图8示出了示例助焊剂沉积过程800,该过程使用被支撑在晶圆120的上表面上方的掩模802将助焊剂材料804沉积在导电结构126的顶部的至少一部分上。然后通过用于沉积助焊剂材料804的处理设备自动去除助焊剂掩模802。在图2B中的224处焊球附接继续,包括球下落或球放置。图9示出了示例球下落过程900,其将焊球结构130下落到被支撑在晶圆120的上表面上方的球下落掩模902的开口中的助焊剂804的部分。然后通过用于放置焊球130的处理设备自动去除球下落掩模902。在图2B中的226处,焊球附接处理220继续在226处进行热处理回流焊接结构130的部分。图10示出了加热或以其他方式回流焊球结构130的示例性热处理1000。在一个示例中,226处的回流处理消耗了先前沉积的助焊剂材料804的全部或至少一部分。在图10的示例中,在热处理1000之后可以保留少量的剩余助焊剂804。图2A中的示例方法200还包括在228处的可选的助焊剂清洁操作。图11示出了去除全部或至少一部分剩余助焊剂材料的示例清洁过程1100。在220处的球附接处理将焊球130附接到导电铜柱结构126的暴露部分的顶部表面,如图11所示。
[0022] 在图2B中的230处形成再钝化层128。可以在230处执行任何合适的沉积过程。在一个示例中,230处的处理包括在232处执行印刷过程,该印刷过程在晶圆120的侧面上靠近导电结构126的侧面形成印刷的聚合物材料128,如图12-图15所示。图12和图13示出了使用印刷头1202执行喷墨印刷过程1200的示例。过程1200选择性地将印刷的聚合物材料128印刷或沉积在钝化层123的预定暴露部分上。如图12所示,在一个示例中,印刷处理1200将聚合物再钝化材料128印刷在铜柱结构126的横向侧面附近(例如,与铜柱结构126的横向侧面稍微横向间隔开或接合),但是间隔的关系不是所有可能实施方式的要求。
[0023] 在232处可以使用任何合适的再钝化材料和印刷过程。在一个示例中,使用可印刷材料128,其具有10-30cP的粘度,20-40mN/m的表面张力和小于200纳米的固体颗粒尺寸,但这并非是对所有可能实施方式的严格要求。在一个示例中,使用基于热的油墨,诸如聚酰亚胺、环氧树脂、双马来酰亚胺,其中基于热的油墨是溶剂稀释的体系,固体含量范围为20-35wt%,用于原位热和/或后固化。在另一个示例中,在232处印刷基于UV的油墨,诸如预酰亚胺化聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸酯、环氧树脂和丙烯酸交联剂的共混物或共聚物、环氧树脂和酚醛交联剂的共混物或共聚物、环氧树脂和乙烯基交联剂的共混物或共聚物,其中基于UV的油墨包括UV引发剂以开始聚合作用。在一些示例中,基于UV的油墨是无溶剂体系。
在其他示例中,可以使用基于UV的油墨,其是固体含量在20-35wt%之间的溶剂稀释的体系。在某些示例中,可以使用后固化的基于UV的油墨。在其他示例中,可以使用具有UV光源的印刷头(例如,图12中的1206)来印刷基于UV的油墨,以在印刷期间,单独或与随后的最终固化组合(例如,在图2A和图2B中的236处),将印刷材料128至少部分地热固化(例如,“销钉”)到印刷表面。
[0024] 在232处的印刷处理有利地节省了印刷的再钝化材料128的消耗,从而降低了生产成本并增强了制造过程200中的材料使用,特别是与传统的旋涂沉积方法相比。图12说明了使用根据晶圆120的设计布局进行编程的喷墨印刷机装置的一个示例,其中印刷头1202沿着编程的路径1204移动,以选择性地在晶圆120的顶部侧面上的期望的位置中印刷材料128。在一个示例中,初始固化功能与232处的印刷同时实施,以在印刷期间至少部分地固化再钝化材料128。一个示例实施方式包括在232处执行印刷处理时加热晶圆120以至少部分地固化印刷的聚合物材料128。在另一示例中,在232处的印刷过程期间,印刷头1202配备有发射紫外光1208的紫外光源1206,如图12所示。该示例包括在执行印刷过程的同时将聚合物材料128暴露于紫外光以至少部分地固化聚合物材料128。
[0025] 在某些示例中可以形成单个印刷的再钝化层128。在其他示例中,印刷处理包括执行多个印刷行程/通道(pass)以靠近导电结构126的侧面沉积多层聚合物材料128。在一个示例中,过程200还包括在234处确定是否需要另外的钝化层。例如,可以印刷多个再钝化材料层128,以便针对给定的设计控制再钝化材料层128的最终厚度。如果需要另外的钝化材料层(在234处为是),则在232处印刷另一个再钝化层并且可选地部分固化。图12和图13示出了一个示例实施方式,包括在图12中印刷第一层聚合物再钝化材料128,随后使用过程1200印刷一个或更多个附加层,以便形成如图13所示的多层再钝化材料结构128。
[0026] 如果不需要附加的再钝化层(在234处为否),则示例方法200在图2B中的236处继续,在执行印刷过程1200之后,使用最终固化过程来热固化聚合物材料128。图14示出了经历最终固化过程1400的晶圆120,最终固化过程1400固化印刷的聚合物材料128。在一个示例中,最终固化过程1400是热过程,例如,在适当的温度下将晶圆120加热适当的持续时间以固化聚合物材料128。如图14中所示,在一个示例中,在236处的最终固化处理(例如,通过芯吸作用)将至少一些印刷的聚合物材料128粘附到导电铜柱结构126的横向侧面。在另一个示例中,236处的最终固化处理包括将晶圆120暴露于紫外光,例如,以固化UV可固化的印刷的聚合物材料128。示例方法200在238处继续进行等离子体清洁步骤。图15示出了移动任何剩余的未固化聚合物材料128的示例等离子体清洁过程1500。
[0027] 在图2B中的240处,方法200还包括管芯切单(例如,将晶圆120分离成两个或更多个管芯)和封装,以提供完成的微电子器件,无论是包括单个电子元件101,还是包括多个电子元件101的集成电路,其包括封装管芯120并提供与导电接触结构122的电连接的封装结构。该器件可以用于各种不同的产品配置,诸如细间距倒装芯片封装(例如,FCBGA)、引线上的倒装芯片封装(例如,FCOL)以及晶圆级芯片规模封装(WLCSP)等。图16示出了使用从图15的晶圆120切单的管芯的封装处理1600所得的示例封装倒装芯片球栅阵列(FCBGA)集成电路(IC)器件1601。倒装芯片实施方式使用小的印刷头尖端来印刷钝化材料(例如,上面的图12中的印刷头1202)。较低分辨率的印刷设备可用于印刷WLCSP器件的钝化材料128。图16中的示例IC 1601包括使用焊球130被焊接到衬底或载体1602的管芯120。在一个示例中,在图
2B中的240处,使用表面安装技术(SMT)过程将管芯120焊接到载体衬底1602,该过程将焊球
130焊接到载体衬底1602的上部侧面上的导电焊盘1604。焊球130的回流在管芯120的导电铜柱结构126和PCB 1602的导电焊盘1604之间产生焊接接头。IC 1601还包括位于载体衬底
1602的底部侧面上的导电焊盘1606,以及相应的焊球1608以允许IC 1601被焊接到终端用户印刷电路板(未示出)。
[0028] 在该示例中,载体衬底1602还包括被焊接到载体衬底1602的上部或顶部侧面的电容器或其他电子元件1610,以及在载体衬底1602的底部侧面上的附加的暴露(例如,下侧面)电子元件(例如,电容器)1614。在图16中的完成的IC 1601还包括底部填充粘合剂材料1616(例如,环氧树脂),其密封管芯120和载体衬底1602之间的焊接连接。在一个示例中,载体衬底1602是多层印刷电路板结构,其包括印刷电路板材料,诸如聚酰亚胺、玻璃增强环氧树脂层压材料(例如,符合UL94V-0标准的阻燃剂FR-4材料)或具有被层压在刚性核心材料上方的铜层和刚性核心材料下面的铜层之间的Ajinomoto积层膜(Ajinomoto build-up film,ABF)电介质层的衬底积层技术。在其他示例中,衬底1602可以是单层结构或多层衬底。在一个示例中,衬底1602包括电镀的穿孔和/或微通孔,其中一些或全部提供多层结构的电介质层之间的电互连。衬底1602还包括在顶部侧面、底部侧面和/或通过导电通孔结构选择性地连接的内部层之内或其之间的迹线或导电路由部件。所说明的示例包括导电连接
1605(例如,铝和/或铜)。各个连接1605将衬底1602的上部侧面上的一个或更多个导电焊盘
1604电连接到衬底1602的底部侧面上的一个或更多个相关联的导电焊盘1606。连接1605包括一个或更多个迹线层和通孔结构。示例IC 1601还包括经由热界面材料(例如,硅凝胶等)
1618被安装到管芯120的顶部表面的盖子散热器结构1620(例如,镀镍铜、AlSiC、Al等),以及将盖子1620的外部部分保持在载体衬底1602上的导电或非导电盖子密封粘合剂1622。
[0029] 在另一个示例中,在图2中的240处构建封装的晶圆级芯片规模封装(WLCSP)IC,其包括使用SMT处理被焊接到主印刷电路板(PCB)的管芯120,SMT处理将焊球130焊接到PCB的上部侧面上的导电焊盘。在该示例中,在图2中的240处执行表面安装技术过程,以回流焊球130以在管芯120的导电铜柱结构126和PCB的导电焊盘之间构建焊接接头。
[0030] 图17示出了示例封装的引线上的倒装芯片(FCOL)IC 1700。IC 1700是模制封装引线框架组件,其包括被焊接到导电金属引线框架结构1702的引线的管芯120。管芯120和引线框架被包封在陶瓷结构或模制材料1704(例如塑料)中。引线框架1702和材料1704包围管芯120。引线框架1702的部分未被材料1704覆盖,以在IC 1700被焊接到主印刷电路板(未示出)时允许用户电路板焊盘与导电接触结构122的电连接。以上示例仅说明了本公开的各个方面的若干可能实施例,其中本领域技术人员在阅读和理解本说明书和附图后将想到进行等同的改变和/或修改。在所描述的实施例中修改是可能的,并且在权利要求的范围内,其他实施例也是可能的。
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