專利名稱：用于球柵陣列封裝的薄膜組合上的倒裝芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的領(lǐng)域一般講與半導(dǎo)體器件及工藝有關(guān)，更為具體而言，則與薄膜組合(Film assembly)上具有倒裝芯片(flip-chip assembly)的球柵陣列(ball grid array)封裝的結(jié)構(gòu)和工藝有關(guān)。
背景技術(shù)：
硅集成電路(IC)制作工藝流程中倒裝芯片組合的日漸及普及是由以下幾個(gè)事實(shí)加以驅(qū)動(dòng)的。首先，當(dāng)與常規(guī)的絲鍵合(Wire Bonding)互連技術(shù)相關(guān)的寄生電感得以減小時(shí)可改善半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。其次，與絲鍵合相比，倒裝芯片組合提供芯片與封裝之間更高的互連密度。第三，倒裝芯片組合比絲鍵合消耗更少的硅片“真實(shí)所有地”并因而有助于節(jié)約硅片面積和降低成本。以及第四，當(dāng)采用整體聯(lián)動(dòng)鍵合(gang-bonding)技術(shù)而非接連的單個(gè)鍵合步驟時(shí)可使制作成本降低。
常規(guī)的制作工藝采用焊球及其回流技術(shù)作為球鍵合的標(biāo)準(zhǔn)方法。雖已廣泛采用鉛/錫合金作為焊球的材料，但為使焊球成功地達(dá)到冶金學(xué)上的接觸，IC芯片的接觸壓頭必須接受特殊的金屬化處理。金屬化焊料的結(jié)構(gòu)和制備以及關(guān)于接觸的可靠性方面已有很多出版物加以介紹，最為突出的是在IBM J/Res.Develop.Vol.13，pp226-296，1969，226-296中定義所謂“C-4”技術(shù)的一組開拓論文P.A.Totta等的“SLT器件冶金學(xué)及其整體延伸”，L.F.Miller的“受控的倒塌式回流芯片連接”，L.S.Goldmann的“受控的倒塌互連的幾何最佳化”，K.C.Norris等的“受控的倒塌式互連之可靠性”，S.Oktay的“用受控的倒塌式技術(shù)連接的芯片中溫度分布圖之參數(shù)研究”，B.S.Berry等的“SLT芯片接頭的冶金學(xué)研究”。
然而在已有技術(shù)中可達(dá)到的突起節(jié)距(bump pitch)是受到限止的。對(duì)于焊接材料，目前突起或焊球限于160μm的節(jié)距。這些限制使能在可用芯片表面上制作的連接數(shù)目大受約束，且限止了倒裝芯片技術(shù)對(duì)具有小IC芯片器件的采用。
后來(lái)有人企圖用金突起替代焊基互連球。借助于所謂的“帶式自動(dòng)鍵合”(TAB)技術(shù)，在接觸金屬引線(例如銅或鍍錫的銅)至金突起方面取得了許多進(jìn)步。然而，該技術(shù)和常規(guī)絲球鍵合或焊料回流鍵合相比，由于其相對(duì)高的成本而只得到有限的接受。借助改良過(guò)的絲球技術(shù)束獲得金突起的努力并未使制造成本明顯降低。在該技術(shù)中允許突起保留一小的“尾巴”，后者是在自由空氣球業(yè)已形成并對(duì)著襯底加壓成“突起”之后當(dāng)金絲被切換時(shí)形成的。對(duì)于金柱突起或鍍金突起，目前在生產(chǎn)中25μm的直徑是器件用的較低值。
在以后數(shù)年，欲把IC芯片倒裝鍵合上的基片業(yè)已從陶瓷變?yōu)橹T如印刷電路板一類的有機(jī)體(例如FR-4或聚合物基薄片、在1999.6.27公布的美國(guó)專利號(hào)5,928,458(Aschenbrenner等)“用非導(dǎo)電粘合劑的倒裝芯片鍵合”)中描述有一種方法，該片把在上述絲球法的基礎(chǔ)上加以改良過(guò)的金突起技術(shù)和倒裝總組合用的柔性有機(jī)芯片相結(jié)合。采用由熱固性或熱塑性混合物制成的非導(dǎo)電性粘合劑來(lái)穩(wěn)定金突起對(duì)溫度循環(huán)試驗(yàn)中所遇到的機(jī)械應(yīng)力。由于該“突起”一個(gè)接著一個(gè)產(chǎn)生，故該片對(duì)于大批量生產(chǎn)的成本上是不合算的。同樣它也并不輕易地適用于小的芯片級(jí)器件。
因此急需一種相容而且低價(jià)的組裝高引腳數(shù)但仍為芯片級(jí)器件的方法，所述芯片級(jí)器件相似于球柵陣列封裝那樣，可被用來(lái)焊接至電路版上。該器件還應(yīng)具有優(yōu)良的電學(xué)性能，機(jī)械的穩(wěn)定性以及高的產(chǎn)品可靠性。這種制作方法應(yīng)靈活到足以適用于不同的半導(dǎo)體產(chǎn)品系數(shù)和寬廣的設(shè)計(jì)及工藝變化種類。更為可取的是，這些革新應(yīng)在縮短生產(chǎn)周期時(shí)間和增加產(chǎn)量以及采用現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)從而無(wú)需投資新制造機(jī)器的情況下加以完成。

發(fā)明內(nèi)容
描述球柵陣列或連接頭柵陣列(Land-Gvid Array)塑封IC器件的結(jié)構(gòu)和方法，該器件在其芯片接觸壓頭上具有金突起，其中心到中心的間隔小于100μm，并把倒裝的芯片附加至薄膜塑料基片上。遮蓋模壓(over mold)封裝對(duì)連接到外部另件的焊球提供穩(wěn)定性。用作突起下填物的一任選非導(dǎo)電性聚合物粘結(jié)劑提供額外的封裝剛度。
本發(fā)明描述一種半導(dǎo)體器件，它包括具有外形、有源和無(wú)源表面的芯片，和包括在有源表面上多個(gè)細(xì)節(jié)距接觸壓頭在內(nèi)的諸有源元件。該器件還包括多個(gè)附加至接觸壓頭的電學(xué)耦合構(gòu)件(耦合構(gòu)件由以下組成的系列選擇金突起，銅突起，銅/鎳/鈀突起以及Z-軸導(dǎo)電環(huán)氧)。該器件進(jìn)一步包括具有第一和第二表面的電絕緣薄膜間隔層，多個(gè)全部在第一表面的導(dǎo)電連接，多個(gè)延伸穿過(guò)間隔層的導(dǎo)電路徑，使之接觸導(dǎo)電連線，并在所述第二表面上形成引出端點(diǎn)。間隔層具有一與芯片外形基本上相同的外形。
芯片耦合構(gòu)件附加接觸到導(dǎo)電連線，使得芯片覆蓋住第一間隔層表面的平地部分。最后封裝材料保持無(wú)源的芯片表面和至少未被附加上的芯片覆蓋住的第一間隔層表面的部分。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，器件作為連接頭柵陣列或壓頭柵陣列封裝加以制作。通過(guò)進(jìn)一步附加上焊球到第二間隔層表面上的引出端點(diǎn)，該器件變變成為提供給本發(fā)明第二實(shí)施例的球柵陣列封裝。雖然本發(fā)明適用于任何尺寸的器件，但某些小幾何尺寸的器件則適配于芯片級(jí)和芯片尺寸封裝一類的范疇。
在本發(fā)明的第3實(shí)施例中，該器件具有一非導(dǎo)電聚合物的粘合劑，它從下面充填于附加至少芯片底下導(dǎo)電連線的芯片耦合構(gòu)件之間的任何空間，這一特征進(jìn)一步對(duì)器件增強(qiáng)穩(wěn)定性。
本發(fā)明的一個(gè)方面在于以總的薄劑面封裝高引腳數(shù)的芯片級(jí)器件提供一低價(jià)的方法和系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面在于通過(guò)采用熱壓鍵合用的整體聯(lián)動(dòng)鍵合技術(shù)來(lái)提供一高的生產(chǎn)能力。
在發(fā)明的再一個(gè)方面是通過(guò)使寄生電阻和電感減至最小來(lái)改進(jìn)電氣產(chǎn)品的性能。
本發(fā)明的又一個(gè)方面是在不增加成本的情況下通過(guò)工藝內(nèi)部控制來(lái)提供高的質(zhì)量控制和可靠性保證。
在發(fā)明的再一個(gè)目的在于為薄剖面和可靠性引入諸組半概念，它們是靈活的，俾能使之適用于半導(dǎo)體產(chǎn)品的許多系列，并且是普遍的，俾能使之適用于半導(dǎo)體產(chǎn)品未來(lái)的若干代。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于使設(shè)備中投資的成本以及另件和產(chǎn)品的移動(dòng)減至最少。
這些方面業(yè)已通過(guò)在發(fā)明有關(guān)適合于大量生產(chǎn)設(shè)計(jì)概念和工藝流程的進(jìn)授而加以達(dá)到。已成歷采用各種不同的改進(jìn)以滿足產(chǎn)品幾何尺寸和材料的不同選擇。
由本發(fā)明所代表的技術(shù)進(jìn)步以及它們的目的當(dāng)結(jié)合附圖以及在所附權(quán)利要求中提出諸新的特征加以考慮時(shí)，將從以下本發(fā)明諸優(yōu)選實(shí)施例的描述中變得明朗起來(lái)。


圖1為按本發(fā)明球柵陣列器件簡(jiǎn)化了的截面示意。
圖2A-2E表示按本發(fā)明連接頭柵陣列器件在其組裝工藝的諸重要步驟中的頂視和截面示意。
圖2A示出帶有金突起的IC芯片。
圖2B示出薄膜間隔層。
圖2C示出附加具有突起的芯片至間隔層的工藝過(guò)程。
圖2D示出借助遮蓋模塑進(jìn)行的封裝工藝。
圖2E示出借助球頂進(jìn)行的封裝工藝。
具體實(shí)施例方式
圖1以示意性和簡(jiǎn)化了的形式示出按本發(fā)明通過(guò)通常在球柵陣列封裝的配置圖中標(biāo)以100的-器件之橫截面。然而，本發(fā)明是發(fā)展的，這意味著在工藝(下述)中略加變動(dòng)就可特指該器件為連接頭柵陣列，壓頭柵陣列，或改良過(guò)的引腳-柵-陣列。
器件100是作為具有底剖面封裝加以描述的。正此處所定義的那樣，術(shù)語(yǔ)“剖面”系指集成電路封裝的厚度或高度。該定義的確包括在其被回流接觸至印刷電路板之前焊球的高度在內(nèi)。本發(fā)明適用于任何外形的器件，包括那些具有芯片級(jí)或芯片尺寸的封裝外形在內(nèi)。正如此處所定義，術(shù)語(yǔ)“外形”涉及本發(fā)明之集成電路封裝的整個(gè)寬度和長(zhǎng)度。封裝的外形同樣也指封裝的軌跡，因它限定封裝將要占據(jù)的絲鍵合成組裝板上的表面區(qū)域。本發(fā)明涉及所有尺寸或者芯片外形封裝形之比的封裝口。因此，本發(fā)明同樣涉及諸如所謂的芯片級(jí)和芯片尺寸封裝一類的小外形封裝。
在圖1中示出球柵陣列芯片級(jí)器件100，其結(jié)構(gòu)相似于美國(guó)Texas，Dallas的TI所制的“MicroSkr JuniorTM”封裝。該封裝的重要部分乃為薄膜間隔層101。該基線聚合物膜101(例如聚酰亞胺)以適應(yīng)用以連接至外部另件之“焊球”、“連接頭”接觸數(shù)所需的外形加以穿孔。對(duì)某些器件，這意味著典型地增加小于20％的硅芯片面積之外形。對(duì)另外一些器件，基線膜片能不得不顯著大于芯片外形以適應(yīng)高引腳數(shù)的芯片。該基線膜101由諸如聚酰亞胺一類電絕緣材料制成，厚度范圍最為在大約40至80μm，在某些例子中可能還要厚些。其它合適的材料包括KaptonTM，UpilexTM，PCB環(huán)氧，F(xiàn)R-4(一種環(huán)氧樹脂)，或者氰酸鹽酯環(huán)氧(有時(shí)用編織的玻璃織物加強(qiáng)之)。這些材料通?？捎扇舾僧a(chǎn)地取得，例如在美國(guó)包括3M，杜邦，以及Sheldahl在內(nèi)的諸公司；在日本則包括Shinko，Shindo，Sumitomo和Mitsui，以及Ube工業(yè)有限公司；在香港則為Compass。
間隔層101具有第一表面101和第二表面101b。在表面101上為一粘結(jié)劑層102，上面粘結(jié)的是金屬箔103。從箔103上形成多條導(dǎo)電連線。此外，可以該箔上形成其它的無(wú)源電氣元件結(jié)構(gòu)。例如電阻，電感，分布元件以及無(wú)源元件和互連結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。這是在本發(fā)明的范圍以內(nèi)，即至少可將這些無(wú)源結(jié)構(gòu)的部分(例如電感和電容)放置在IC芯片的下面。
金屬箔103的厚度最好大約介于15和40μm之間，優(yōu)選的箔材料包括銅，銅合金，金，銀，鈀鉑以及鎳/金和鎳/鈀的疊層。粘合劑層102的厚度典型也介于8和15μm之間。顯然，金屬連線乃隨附加至芯片接觸壓頭上耦合構(gòu)件的數(shù)量和節(jié)距而變?；蚪饘龠B線由衍形成，則腐蝕是最好的生產(chǎn)方法。若金屬連線沉積而成，則鍍敷工藝是有利的。
IC芯片104具有的外形和剖面最先決定器件100的外形和剖面。芯片剖面(厚度)可在130至375μm間變化，目前大多數(shù)的芯片落在250-375μm的厚度范圍。芯片外形可在大約0.2至22mm之間變化。封裝外形可在大約每邊1.5mm至50mm(對(duì)正方形芯片)之間變化；長(zhǎng)方形或矩形芯片和封裝是普遍的。
芯片104具有有源表面104a和無(wú)源表面104b。把形成IC的有源元件制作在有源表面104a上，其中包括多個(gè)接觸壓頭105。接觸壓頭的數(shù)量變化很廣，從3個(gè)到3000個(gè)以上，視在發(fā)明所適用的許多不同半導(dǎo)體器件類型而定。目前大多數(shù)芯片所具有的接觸壓頭數(shù)范圍在30至600個(gè)。
雖然可將本發(fā)明適用于接觸壓頭105和任何節(jié)距，但對(duì)本發(fā)明而言，將接觸壓頭105從中心至中心彼此間隔100μm以下乃是重要的。換言之，雖然本發(fā)明適用于任何一種器件，即使引腳數(shù)相對(duì)少的器件也適用，但本發(fā)明的全部效果和優(yōu)點(diǎn)在引腳數(shù)相對(duì)多和十分多的器件種類中才更為顯得出來(lái)。在倒裝芯片配置中這些接觸壓頭可利用整個(gè)芯片面積作為輸入/輸出目的。由于這些細(xì)節(jié)距接觸壓頭的原故，即使對(duì)大數(shù)量的輸入/輸出，也可使所需芯片的面積保持在最小。
附加至這些接觸壓頭上的電氣耦合構(gòu)件106為了小的壓頭節(jié)距而加以調(diào)整。較可取的是，耦合構(gòu)件為金屬突起，它們由以下組成的系列中選出金，銅，銅合金，或成層的銅/鎳/鈀。另外一種選擇是Z-軸上導(dǎo)電的環(huán)氧。突想可具有各種形狀，例如，矩形，正方形，圓形，或半圓頂。圖1中突起的橫截面適用于這些耦合構(gòu)件的若干種形狀選擇。
文獻(xiàn)上已對(duì)常規(guī)芯片接觸壓頭的鋁金屬化沉積金突起的方法有所描述。最普通的方法是電鍍；然而，也使用無(wú)電極沉積。在最近芯片接觸壓頭的銅金屬化上沉積突起的方法最好是諸如銅/鎳/鈀一類成層的突起。以下的美國(guó)專利申請(qǐng)已對(duì)成功的技術(shù)加以描述02/18/2000提出的#60/183,405(Stierman等，“供銅金屬化IC鍵合壓頭用的結(jié)構(gòu)和方法”)和07/07/2000提出的#09/611,623(Shen等，“在有源電路上帶有鍵合層的集成電路”。這些申請(qǐng)的方法此處通過(guò)引證加以結(jié)合。
正如已在先前帶式自動(dòng)鍵(TAB)制作法中加以實(shí)踐過(guò)的那樣，附加該耦合構(gòu)件106至導(dǎo)電連線103的方法是基于金屬內(nèi)部擴(kuò)散的熱壓鍵合技術(shù)。對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)是供陣列組合用的整體聯(lián)動(dòng)鍵合技術(shù)。該技術(shù)具有快速和低成本運(yùn)作的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)獲得高質(zhì)量和可靠的接觸。自動(dòng)化的裝置通?？捎扇毡镜腟hinkawa公司提供。
正如圖1所指出的，電絕緣薄膜間隔層101具有多個(gè)導(dǎo)電路徑107，后者從其第一表面101延伸穿通間隔層101至其第二表面101b。這些路徑借助于通過(guò)間隔層101開出通孔(采用腐蝕，激光或沖孔技術(shù))，并填交以或者焊接金屬或者焊料而加以獲得。在10/31/2000提出的美國(guó)專利申請(qǐng)TI-31014(Pritchelt等，“具有集成無(wú)源元件和塑料芯片級(jí)封裝”)中已對(duì)合合的制造方法有所描述，此處通過(guò)引證加以結(jié)合。
導(dǎo)電路徑107在介面107a處接觸導(dǎo)電連線103。在間隔層101的第二表面101b路徑107形成引出端點(diǎn)107b。正如圖1所示，對(duì)于球柵-陣列器件，可有焊球108附加接觸至這些引出端點(diǎn)107b。對(duì)于連接頭柵陣列器件，這些焊球?qū)⑹遣槐匾摹?br> 正如這里所定義的，術(shù)語(yǔ)焊“球”并不一定意味著焊焊接觸必須是球形的。它們可以具有各種不同的形式，諸如半球形，半圓頂，截錐，或者一般的突起。直實(shí)的形狀隨沉積技術(shù)(諸如蒸發(fā)，電鍍，或預(yù)制件)，回流技術(shù)(諸如紅外，或輻射熱)以及材料組成而變，焊球可選自以上組成的系列純錫，包括錫/銅、錫/銦、錫/銀、錫/鉍、錫/鉛在內(nèi)的錫合金，以及導(dǎo)電的粘合劑混合物。
正如圖1所示，通過(guò)封裝芯片104和至少間隔層103的鄰近部分而產(chǎn)生具有剛度的組合結(jié)構(gòu)乃是本發(fā)明的一個(gè)重要方面。圖1實(shí)施例示出一遮蓋模塑器件的例子。采用眾所周知的傳遞模塑模塑混合物(通常為具有合適聚合物特性、玻璃轉(zhuǎn)化溫度、和穩(wěn)定化無(wú)機(jī)填料的環(huán)氧基材料)，帶有適應(yīng)于整個(gè)器件所希剖面之厚度的封裝109使得以產(chǎn)生。對(duì)于連接頭柵陣列封裝，器件剖面大約處在0.1至11.0mm的范圍，對(duì)于球柵陣列封裝，正如圖1所示，必須加上所附焊接材料的厚度。
在圖1的實(shí)施例中，封裝環(huán)繞并保持芯片104的無(wú)源表面104b和第一間隔層表面101a的全部面積及其上集成的導(dǎo)電連線103。在圖2E所示本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一球頂封裝只覆蓋住器件的中心部分，但其面積足以對(duì)器件提供穩(wěn)定性。
圖1示出選擇以材料110從下面充填附加有突起的芯片。對(duì)下填材料110較可取的選擇是作導(dǎo)電的粘結(jié)聚合物，諸如絕緣的粘結(jié)劑，不加導(dǎo)電充填物/料五的熱塑/熱固化混合物。一個(gè)例子是可由諸如全為日本的Hitachi化學(xué)，Toshiba化學(xué)以及Namics一類賣主獲得的環(huán)氧基罐裝材料。
圖2A-2E示意性地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中連接頭柵陣列結(jié)構(gòu)的制作方法。每個(gè)重要的工藝步驟均由(簡(jiǎn)化了的)頂視和(簡(jiǎn)化了的)橫截面兩者加以示出。
圖2A描述的是帶有附加耦合構(gòu)件202(例如金突起)的IC芯片201之頂視和橫截面。圖2A所述芯片已由許多工業(yè)上良好建立因而沒(méi)有示出的先前工藝加以形成。這些工藝步驟均在一晶圓片制造廠的整條半導(dǎo)體晶圓片線上加以完成。對(duì)于本發(fā)明下列工藝步驟尤為重要*沉積金，銅，或銅/鎳/鈀的電氣耦合構(gòu)件于晶圓片上每一IC芯片的每個(gè)接觸壓頭，每一芯片具有的壓頭從中心至中心彼此間隔小于100μm。IC接觸壓頭位于芯片的有源表面201a上；*安裝半導(dǎo)體晶圓片于安裝帶上，后者緊密地保持在固體架上，以備芯片切割(鋸切)；*鋸切晶圓片為分立的芯片；以及*紫外處理安裝帶以便從安裝帶上取下所切鋸的芯片。
圖2B描述的一按上述材料和工藝步驟加以制備的片絕緣薄膜間隔層之頂視和橫截面。具體而言，電絕緣膜210具有多個(gè)從第一表面210a至第2表面210b直通間隔層厚度的導(dǎo)電路徑211，另外在第一表面上還有多條導(dǎo)電連線212。在間隔層的第一表面上還具有多個(gè)作成圖案的接觸點(diǎn)213，后者與IC芯片上諸耦合構(gòu)件(金突起)的圖案相匹配。薄膜間隔層的制作步驟包括以下幾個(gè)主要步驟*在間隔層第一表面210a上沉積和制作多個(gè)導(dǎo)電連線212和接觸點(diǎn)213；以及*形成多個(gè)穿通間隔層的導(dǎo)電路徑211。這些路徑211與第一間隔層表面(211a)上的導(dǎo)電連線相接觸，并在第二間隔層表面(211b)上形成引出端點(diǎn)(107b)。
圖2C示出IC芯片的組裝工藝步驟和間隔層。圖2C的頂視圖示出組裝至間隔層210之后芯片的無(wú)源表面201b，而有源芯片表面201則面對(duì)間隔層第一表面210a(倒裝芯片組合)。這一重要工藝步驟包括*組裝有源芯片表面201a至第一間隔層表210a上，俾使每個(gè)芯片耦合構(gòu)件202與間隔層相應(yīng)的接觸點(diǎn)213相互對(duì)準(zhǔn)并保持接觸；以及*系用整體聯(lián)動(dòng)的熱壓鍵合，使所有接觸聯(lián)結(jié)通過(guò)金屬內(nèi)擴(kuò)散面從根本上同時(shí)產(chǎn)生。這樣間隔層的芯片尺寸部分就由所組裝上的芯片201加以覆蓋。
一任選的工藝包括下填粘結(jié)劑聚合物220于芯片底下芯片諸耦合構(gòu)件202之間的任何空間；這些空間已由組裝芯片201至間隔層210的工藝步驟加以形成。下填材料使該組合得以強(qiáng)化。
以上述工藝流程的一個(gè)變動(dòng)中，施加下填材料可在熱壓鍵工藝步驟之前進(jìn)行。
圖2D和2E示出封裝所組裝器件的重要工藝步驟從獲得具有剛度的組合結(jié)構(gòu)。該工藝步驟包括*用一聚合混合物封裝芯片的無(wú)源表面210b和至少未被所附加芯片覆蓋住的第一間隔層表面210a的部分。
**若采用傳送模塑法，則模塑混合物231混合保持第一間隔層表面210a(圖2D)。這樣模塑混合物的外形就限定了器件的外形。包括模塑混合物固化在內(nèi)的傳遞模塑是較為可取的方法，因?yàn)樗潜涣己媒⒍值统杀?批量工藝)的工藝技術(shù)。
**若采用球頂保護(hù)法，則聚合物材料232只覆蓋住未被所附加芯片蓋住的第一間隔層表面210a的部分。在圖2E中該表面部分標(biāo)以240。球頂可以是圓形，如圖2E所示，或者具有任何所希的其它外形(例如正方形或矩形)。
在封裝步驟之后接下來(lái)的步驟*分離得到的組合結(jié)構(gòu)成為分立的單元。較可取的是鋸切。得到的器件外形可以是那種新一代的球柵陣列器件，或者更為明確的芯片級(jí)或芯片尺寸器件。
如圖2D和2E中所示的最終器件屬于連接頭柵陣列器件的類型。為了制作球柵陣列器件，尚需如下的額外工藝步驟*在第二間隔層表面210上的附加焊球至引出端點(diǎn)211b。這一工藝步驟最好在執(zhí)行上述分離步驟之前進(jìn)行。
以下諸工藝步驟對(duì)于已知的制作技術(shù)都是類似的●打標(biāo)記；●試驗(yàn)；●目視/機(jī)械檢查；●間隔層剪輯；●包裝；以及●交貨。
雖然為了說(shuō)明諸實(shí)施例，以文獻(xiàn)形成敘述了本發(fā)明，但這一敘述并非企圖以有限的意義加以解釋。對(duì)該技術(shù)熟練的人員而言，當(dāng)參考這一敘述時(shí)，將會(huì)明白所述實(shí)施例的各種不同改良和聯(lián)合以及本發(fā)明的其它實(shí)施例。作為一個(gè)例子，提供金突起至IC芯片以連接間隔層的方法可用一提供Z-軸導(dǎo)電環(huán)氧的方法加以替代作為另一例子，該間隔層可包括2或3層片絕緣的和導(dǎo)電的材料。而作為又一個(gè)例子，半導(dǎo)體芯片材料可以是硅，硅鍺，砷化鎵，或者任何用于大量生產(chǎn)的其它半導(dǎo)體材料。因此，所述的權(quán)利要求企圖包括任何這樣的改良或?qū)嵤├?br> 權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括集成電路芯片，它具有外形、有源和無(wú)源表面以及包括在所述有源表面上從中心至中心彼此間隔小于100μm的多個(gè)接觸壓頭在內(nèi)的有源元件，附加到所述接觸壓頭的多個(gè)電氣耦合構(gòu)件，所述耦合構(gòu)件由以下組成的系列選擇金突起，銅突起，銅/鎳/鈀突起，以及Z軸導(dǎo)電環(huán)氧，電絕緣的薄膜間隔層，它具有第一和第二表面，多條集成在所述第一表面的導(dǎo)電連線，多個(gè)延伸穿通所述間隔層的導(dǎo)電路徑，與所述導(dǎo)電連線接觸并在所述第二表面上形成引出端點(diǎn)，附加到所述導(dǎo)電連線的所述芯片耦合構(gòu)件覆蓋所述第一間隔層表面的部分面積，以及封裝材料，它保持所述無(wú)源芯片表面和至少未被所述附加芯片覆蓋的所述第一間隔層表面的部分。
2.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，還包括附加到所述第二間隔層表面上所述引出端點(diǎn)的焊球。
3.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，還包括非導(dǎo)電的粘結(jié)聚合物，它從下面充填于附加到所述芯片下面所述導(dǎo)電連線的所述芯片耦合構(gòu)件間的任何空間。
4.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述間隔為聚酰亞胺膜。
5.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述間隔層具有大于所述芯片外形的外形。
6.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述導(dǎo)電連線由以下組成的系列材料選擇制成銅，銅合金，或鍍以錫的銅，錫合金，銀或者金。
7.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述耦合構(gòu)件接觸由熱壓鍵合的金屬內(nèi)擴(kuò)散提供。
8.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述封裝材料為模塑混合物。
9.如權(quán)利要求8所述的器件，其特征在于，所述模塑混合物具有與所述間隔層相同的外形。
10.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包含集成電路芯片，它具有外形、有源和無(wú)源表面以及包括在所述有源表面上多個(gè)接觸壓頭在內(nèi)的有源元件，多個(gè)附加到所述接觸壓頭的導(dǎo)電耦合構(gòu)件，所述耦合構(gòu)件由以下組成的系列選擇金突起，銅突起，銅/鎳/鈀突起，以及Z軸導(dǎo)電環(huán)氧，電絕緣的薄膜間隔層，它具有第一和第二表面，集成在所述第一表面的多條導(dǎo)電連線，延伸穿過(guò)所述間隔層的多個(gè)導(dǎo)電路徑，與所述導(dǎo)電連線接觸并在所述第二表面上形成引出端點(diǎn)，附加到所述導(dǎo)電連線的所述芯片耦合構(gòu)件覆蓋所述第一間隔層表面的部分面積，以及封裝材料，它保持所述無(wú)源芯片表面和至少未被所述附加芯片覆蓋的所述第一間隔層表面的部分。
11.一種組裝集成電路器件的方法，其特征在于，包括以下步驟沉積金，銅，或銅/鎳/鈀的電氣耦合構(gòu)件于芯片的每一接觸壓頭上，所述壓頭從中心到中心彼此間隔小于100μm，沉積形成電絕緣的薄膜間隔層，并在其第一表面上制作多個(gè)導(dǎo)電連線的圖案，制作多個(gè)延伸穿過(guò)所述間隔層的導(dǎo)電路徑，在所述第一表面上接觸連接所述導(dǎo)電連線，并在所述間隔層的第二表面上形成引出端點(diǎn)，在所述第一間隔層表面上組裝所述芯片的有源表面，使得每一所述耦合構(gòu)件分別附加接觸到所述連線之一，從而覆蓋住所述第一間隔層表面的部分面積，用聚合物混合物封裝所述芯片的無(wú)源表面以及至少未被所述附加上的芯片蓋住的所述間隔層的部分，從而獲得具有剛性的組合結(jié)構(gòu)，以及將得到的組合結(jié)構(gòu)分離成分立的單元。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟將非導(dǎo)電的粘結(jié)聚合物從下面充填到所述芯片下面所述芯片耦合構(gòu)件之間的任何空間，并通過(guò)組裝所述的芯片于所述的間隔層之上而形成，從而強(qiáng)化所述的組合。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包含以下步驟在完成所述封裝步驟之后和所述分離步驟之前，在所述第二間隔層表面附加焊球到所述的引出端點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述沉積步驟包括鍍敷，電鍍，濺射或者蒸發(fā)。
15.如權(quán)利要求11的方法，其特征在于，所述分離步驟包括切割，修正以及形成所述組合結(jié)構(gòu)的步驟。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述組裝步驟包括整體聯(lián)動(dòng)熱壓鍵合所述芯片耦合構(gòu)件于所述間隔層連線之上的方法。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種球柵陣列或連接頭柵陣列塑封集成電路(IC)器件100的結(jié)構(gòu)和方法,該器件具有金突起于芯片接觸壓頭105上,諸壓頭從中心到中心彼此間隔小于100μm,并以倒裝芯片附加于薄膜塑料基片101上。遮蓋模塑封裝料109對(duì)接觸連到外部另外的焊球提供穩(wěn)定性。任選的作為突起下填物使用的非導(dǎo)電的聚合物粘結(jié)劑提供額外的封裝剛度。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1357911SQ0113747
公開日2002年7月10日 申請(qǐng)日期2001年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月16日
發(fā)明者A·L·科伊爾, M·L·布施邦 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司