專利名稱：不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種構(gòu)裝集成電路的結(jié)構(gòu)，特別是一種不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，以增加構(gòu)裝集成電路內(nèi)的電路密度與構(gòu)裝集成電路的可靠度。
在過去，集成電路廠商所發(fā)展出來的集成電路構(gòu)裝技術(shù)，已企圖滿足微小化的要求。對于微小化的集成電路改良方法，是使其能夠在硅底材上結(jié)合包含電路、芯片等數(shù)以百萬計的晶體管電路組件。這些改良的方法導(dǎo)致在有限的空間中構(gòu)裝電路組件的方法更加受到重視。
集成電路由一硅晶圓經(jīng)過復(fù)雜的蝕刻、摻雜、沉積及切割等技術(shù)，在集成電路設(shè)備中制造出來。一硅晶圓至少包含一集成電路芯片，每一芯片代表一單獨的集成電路。最后，此芯片可由包圍在芯片四周的塑料模具構(gòu)裝起來，且有多樣化的針腳露出和互相連接的設(shè)計。例如提供一相當(dāng)平坦構(gòu)裝的M型雙列直插式構(gòu)裝體(M Dual-In-Line-Package；M-Dip)，其有兩列平行的引腳從底部穿通孔中延伸出來，接觸并固定于在下面的集成電路板上。容許較高密度集成電路的印刷電路板為單列式構(gòu)裝體(Single-In-Line-Package；SIP)和小外型接腳構(gòu)裝(Small Outline J-leaded；SOJ)，其為采用模型的構(gòu)裝。
依照構(gòu)裝中組合的集成電路芯片數(shù)目，構(gòu)裝集成電路的種類大致可分為單芯片構(gòu)裝(Single Chip Package；SCP)與多芯片構(gòu)裝(MultichipPackage；MCP)兩大類，多芯片構(gòu)裝也包括多芯片模塊構(gòu)裝(MultichipModule；MCM)。若依照組件與電路板的接合方式，構(gòu)裝集成電路可區(qū)分為引腳插入型(Pin-Through-Hole；PTH)與表面黏著型(Surface MountTechnology；SMT)兩大類。引腳插入型組件的引腳為細(xì)針狀或是薄板狀金屬，以供插入腳座(Socket)或電路板的導(dǎo)孔(Via)中進(jìn)行焊接固定。而表面黏著型的組件則先黏貼于電路板上后再以焊接的方式固定。目前所采用的較先進(jìn)的構(gòu)裝技術(shù)為芯片直接黏結(jié)(Direct Chip Attach；DCA)構(gòu)裝，以降低構(gòu)裝集成電路的體積的大小，并增加構(gòu)裝集成電路內(nèi)部的電路的密度。芯片直接黏結(jié)的技術(shù)為直接將集成電路的芯片(Integrated Circuit Chip)固定至基板(Substrate)上，再進(jìn)行電路的連結(jié)。
參照

圖1所示，此為傳統(tǒng)使用防焊膜將芯片固定于基板上的示意圖。首先提供一基板10及一芯片40，其中此基板10上包含已布局好的多個電路導(dǎo)線25、多個第一焊接墊(Solder Pad)20、防焊膜30、與預(yù)焊平臺(Presoldering)18(可依需要省略)。而此芯片上則包含多個第二焊接墊45與多個焊接凸塊(Solder Bump)15。多個焊接凸塊15借助多個第二焊接墊45連接于芯片40上。接下來芯片40即可借助多個焊接凸塊15連接于基板10上的多個第一焊接墊20或預(yù)焊平臺18上，以將芯片40固定于基板10上，其中任一焊接凸塊15的位置均對應(yīng)于任一第一焊接墊20。
在傳統(tǒng)的構(gòu)裝集成電路結(jié)構(gòu)中，使用防焊膜30的目的是避免基板10上的聯(lián)機電路導(dǎo)線25受到外來環(huán)境的侵害，并防止后續(xù)制程中，因焊接凸塊15的溢流而造成電路之間的短路。因此在傳統(tǒng)包含防焊膜的構(gòu)裝集成電路結(jié)構(gòu)中，防焊膜30必須覆蓋在分布于基板上的電路25上，以保護(hù)分布在基板10上的電路25。為了提供較佳的保護(hù)功能，防焊膜30更須覆蓋部分分布于基板10上的任一第一焊接墊20上，以避免焊接凸塊15在后續(xù)的制程中因溢流而造成短路的缺陷。由于防焊膜必須覆蓋在部分分布于基板10上的任一第一焊接墊20上，因此在傳統(tǒng)使用防焊膜的構(gòu)裝集成電路結(jié)構(gòu)中，第一焊接墊20的周邊需要預(yù)留額外的邊界以便有足夠?qū)ξ徽`差容許的寬度來承載焊接凸塊，也因此在基板上的第一焊接墊20與第一焊接墊20之間所能容許導(dǎo)線的數(shù)目將會變少。此現(xiàn)象將造成使用防焊膜的構(gòu)裝集成電路結(jié)構(gòu)的體積無法縮小，而使此技術(shù)無法適用于集成電路的體積越來越小的需求。
使用防焊膜的構(gòu)裝集成電路，由于防焊膜必須覆蓋在部分的任一第一焊接墊上，因此也會在焊接凸塊連接至第一焊接墊上時，發(fā)生焊接凸塊定位不準(zhǔn)的的問題而影響構(gòu)裝集成電路的品質(zhì)。而且當(dāng)基板有多層的電路時，防焊膜將無法徹底充填至所需充填的位置，而導(dǎo)致電路容易發(fā)生短路的缺陷。當(dāng)使用的構(gòu)裝形式為沒有全部覆蓋的灌膠模混合物(Molding Compound)的覆晶接合(Flip Chip；FC)時，或所代替的覆晶填充(Underfill)與覆蓋于電路上的防焊膜因結(jié)合力較弱將容易剝落而導(dǎo)致較差的構(gòu)裝可靠性及與基板上的電路容易發(fā)生短路的缺陷。
本實用新型的第二個目的為利用具焊接沾附性的金屬，作為第一焊接墊的材質(zhì)，并在金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，以提高構(gòu)裝集成電路在基板上的電路密度。
本實用新型的第三個目的為利用具焊接沾附性的金屬，作為第一焊接墊的材質(zhì)，并在金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，以增加構(gòu)裝集成電路的可靠度。
本實用新型的第四個目的為利用具焊接沾附性的金屬，作為第一焊接墊的材質(zhì)，并在金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，以提高構(gòu)裝集成電路的良率(yield)。
本實用新型的第五個目的為利用具焊接沾附性的金屬，作為第一焊接墊的材質(zhì)，并在金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，縮減制程以提高構(gòu)裝集成電路的生產(chǎn)效率。
本實用新型的再一個目的為利用具焊接沾附性的金屬，作為第一焊接墊的材質(zhì)，并在金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，以降低構(gòu)裝集成電路的生產(chǎn)成本。
根據(jù)以上所述的目的，本實用新型提供了一項未使用防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，利用具焊接沾附性的金屬，作為第一焊接墊的材質(zhì)，并在金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，以避免未完全覆蓋防焊膜的構(gòu)裝集成電路發(fā)生短路。首先提供一基板并在此基板上形成一金屬層，其中此金屬層的材質(zhì)大部分采用銅(Copper)。接下來在此金屬層上使用曝光顯影制程，開口定義第一焊接墊的位置并在非第一焊接墊部分的金屬層上形成一第一光阻層。接下來在開口部上形成一第一焊接墊金屬層于原金屬層上并移除第一光阻層，其中此第一焊接墊為具焊接沾附性的金屬，以電氣/化學(xué)電鍍的方式或是以物理/化學(xué)沉積的方式形成。接下來在金屬層上形成第二光阻層以移除部分的金屬層并形成所需的導(dǎo)電線路圖案，之后并移除第二光阻層以在基板上形成多個焊接界面即第一焊接墊及導(dǎo)電線路圖案，其中任一焊接界面第一焊接墊與導(dǎo)電線路圖案用來作為基板表面的電路。最后在金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，即可完成未包含防焊膜的構(gòu)裝集成電路中的基板表面的電路的制作程序。由多個預(yù)焊平臺連接到多個焊接凸塊與多個第二焊接墊的芯片，可直接由多個焊接凸塊經(jīng)回焊加熱連接至多個預(yù)焊平臺與多個第一焊接墊上，以使芯片直接固定于基板上。最后在基板上覆蓋一層構(gòu)裝灌膠?；旌衔?Molding Compound)或植入覆晶填充(Underfill)方式以保護(hù)基板上所形成的電路與芯片，即可完成未包含防焊膜的構(gòu)裝集成電路的制程。
利用本實用新型的制程與結(jié)構(gòu)可提高構(gòu)裝集成電路在基板上的電路密度，并增加構(gòu)裝集成電路的可靠度。利用本實用新型的制程與結(jié)構(gòu)也可提高構(gòu)裝集成電路的良率與生產(chǎn)構(gòu)裝集成電路的效率。利用本實用新型的制程與結(jié)構(gòu)更可降低構(gòu)裝集成電路的生產(chǎn)成本。
圖中符號說明10基板15焊接凸塊18預(yù)焊平臺20第一焊接墊25電路導(dǎo)線30防焊膜40芯片45第二焊接墊100基板110金屬層110a金屬層110b金屬層112絕緣層120第一光阻層122開口130第一焊接墊140第二光阻層160焊接界面300芯片310第二焊接墊320第一焊接凸塊400構(gòu)裝灌膠?；旌衔?00第三焊接墊510第二焊接凸塊本實用新型提供了一種不需使用防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，利用具焊接沾附性的金屬作為第一焊接墊的材質(zhì)，并在非第一焊接墊金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，以避免不具防焊膜的構(gòu)裝集成電路發(fā)生短路。參照圖2所示，此為在基板上表面形成金屬層的示意圖；因基板內(nèi)部線路結(jié)構(gòu)非本實用新型的重點因此省略。本實用新型首先必須提供一基板100并在基板上形成一金屬層110。此金屬層110可依產(chǎn)品的需求采用不同的材質(zhì)。通常此金屬層110所采用的材質(zhì)為銅。參照圖3所示，此為在部分金屬層上形成第一光阻層120的示意圖。當(dāng)此金屬層110上以第一光阻層120開口定義所欲在基板100上形成的第一焊接墊的位置。
參照圖4所示，此為在任一開口底部122形成一第一焊接墊于金屬層上的示意圖。參照圖5所示，此為移除第一光阻層并在部分的金屬層上形成第一焊接墊130的示意圖。當(dāng)由第一光阻層120在金屬層110上形成多個開口122之后，隨即在任一開口122的底部形成一第一焊接墊130于金屬層上110并移除第一光阻層120。此第一焊接墊130用以連接后續(xù)制程中的第一焊接凸塊，以使芯片能固定于基板之上。此第一焊接墊130為一具有較佳焊接沾附性(Solder Wettability)的金屬材質(zhì)。此第一焊接墊130的厚度可隨產(chǎn)品及制程需求的不同而改變。而第一焊接墊130的寬度可隨產(chǎn)品及制程需求的不同而改變。任兩第一焊接墊130之間的寬度可隨產(chǎn)品及制程需求的不同而改變。通常若第一焊接墊130為用來連接后續(xù)制程中的第一焊接凸塊，以使芯片能固定于基板100上，第一焊接墊130通常以電氣/化學(xué)電鍍方法或是物理/化學(xué)沉積方法形成。
參照圖6所示，此為在部分的基板上形成第二光阻層140的示意圖。當(dāng)移除第一光阻層120后，隨即在部分的基板100上形成一第二光阻層140。此第二光阻層140的目的為用來布局基板100上的電路。參照圖7所示，此為移除部分的金屬層的示意圖。當(dāng)在部分的金屬層上形成第二光阻層140之后，隨即移除部分的金屬層110后并移除第二光阻層140(參照圖8所示)，以在基板上形成多個金屬線路層110a與多個焊接界面160，其中任一焊接界面160包含金屬層110b與第一焊接墊130。當(dāng)移除第二光阻層140之后，殘留在基板100上的多個金屬層110a即為欲在基板100上形成的導(dǎo)電線路。在移除部分金屬層110的過程中，在焊接界面160內(nèi)且在第一焊接墊130下方的金屬層110b因為有第一焊接墊130的保護(hù)，因此即使未在第一焊接墊130上方形成第二光阻層140，在焊接界面內(nèi)的金屬層110b也不會被移除。
參照圖9所示，此為在金屬層的表面上形成一焊接沾附性絕緣層的示意圖。當(dāng)在部分的基板100上形成多個金屬層110a與多個焊接界面后160，隨即在金屬層的表面及側(cè)表面上形成一焊接沾附性絕緣層112。此絕緣層112的材質(zhì)為一不具焊接沾附性的金屬，其主要的目的為防止在后續(xù)制程中，因為第一焊接凸塊的溢流而導(dǎo)致不具防焊膜的構(gòu)裝集成電路發(fā)生短路。通常將基板100進(jìn)行一氧化處理，以在金屬層的表面及側(cè)表面上形成一金屬氧化物層作為絕緣層112。絕緣層112的厚度隨著制程與產(chǎn)品需求的不同而改變。
當(dāng)在金屬層的表面形成一絕緣層之后，隨即可在基板的表面上覆蓋一層離形膜(Release Film)(未于圖中標(biāo)出)，以防止基板在運送至后續(xù)制程的過程中遭受外部環(huán)境污染或表面刮傷。當(dāng)基板被運送至下一道制程時，離形膜可輕易地被剝離基板的表面。在經(jīng)過一道簡易的清洗或去殘留膠渣步驟后，基板隨即可進(jìn)行下一階段的構(gòu)裝制程步驟。參照圖10所示，此為芯片連接至基板上的示意圖。當(dāng)基板100經(jīng)過氧化程序之后，隨即可將芯片300與基板100相互連結(jié)。芯片300由多個第二焊接墊310與多個第一焊接凸塊320相互連結(jié)且任一第二焊接墊310均對應(yīng)于任一第一焊接凸塊320。芯片上更包含一保護(hù)層，以防止芯片在加熱黏結(jié)的過程中受到損毀。多個第一焊接凸塊320可由加熱的方式連接至基板100上的多個第一焊接墊130(第一焊接墊)以將芯片300固定于基板100上。任一第一焊接凸塊320均可輕易對應(yīng)于任一作為第一焊接墊的第一焊接墊130。由于本實用新型中并未使用防焊膜而且在第一焊接凸塊320連接至第一焊接墊130的過程中不會產(chǎn)生定位的問題，因此本實用新型可增加集成電路的制程運作效率，并降低生產(chǎn)構(gòu)裝集成電路所需要的成本。將芯片固定在基板上僅為利用本實用新型的一種實施利，但并不限制本實用新型的保護(hù)范圍。本實用新型還可利用在焊接界面上的第一焊接墊由一導(dǎo)線而連接至其它的電路組件。當(dāng)芯片300固定于基板100上后，隨即可將芯片300及基板與芯片的接合處采用構(gòu)裝灌膠?；旌衔?Package MoldingCompound)400構(gòu)裝方式或是覆晶填充物(Underfill)構(gòu)裝方式固定，并在基板底部形成緊密填充(參照圖11所示)以保護(hù)芯片300與基板100上的電路在運作的過程中不會受到外界環(huán)境的影響而降低其運作的效能，并完成未包含防焊膜的構(gòu)裝集成電路的制程。在基板底部可由多個第三焊接墊500與多個第二焊接凸塊510相連接，以使未包含防焊膜的構(gòu)裝集成電路可再連接其它組件，其中第三焊接墊500通常為焊球墊(Ball Pad)而第二焊接凸塊510通常為焊球(Solder Ball)。參照圖11所示，與基板100底部相連結(jié)的多個第二焊接凸塊510僅為本實用新型的一實施例而不限制本實用新型的保護(hù)范圍。利用本實用新型所制作的不具防焊膜的構(gòu)裝集成電路，仍可采用其它構(gòu)裝形式連接至其它組件上。
本實用新型中由于未使用防焊膜，因此第一焊接墊的周邊不需要額外的邊界，且任兩第一焊接墊之間可布局較多的電路。此現(xiàn)象可使未包含防焊膜的構(gòu)裝集成電路的體積順利地縮小且可包含較多的電路，以提高縮小體積后的構(gòu)裝集成電路的效能，并可以提高構(gòu)裝集成電路的穩(wěn)定度。
綜上所述，根據(jù)以上所述的目的，本實用新型提供了一項未使用防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，利用具焊接沾附性的金屬為第一焊接墊的材質(zhì)，并在金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，以避免未包含防焊膜的構(gòu)裝集成電路發(fā)生短路。首先提供一基板并在此基板上形成一金屬層，其中此金屬層的材質(zhì)大部分采用銅(Copper)。接下來在此金屬層上定義第一焊接墊的位置并在部分的金屬層上形成一第一光阻層，其中第一光阻層內(nèi)包含多個第一焊接墊開口。接下來在任一開口的底部形成一第一焊接墊于金屬層上并移除第一光阻層，其中此第一焊接墊為具焊接沾附性的金屬，以電氣/化學(xué)電鍍的方式或是以物理/化學(xué)沉積的方式形成。接下來在部分的金屬層上形成第二光阻層以移除部分的金屬層，并移除第二光阻層以在基板上形成多個焊接界面及多個金屬層，其中任一焊接界面包含第一焊接墊與金屬層且此多個金屬層用來作為基板表面的電路。最后在金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，即可完成未包含防焊膜的構(gòu)裝集成電路中的基板的制作程序。由多個焊接凸塊連接到多個第二焊接墊的芯片，可直接由多個焊接凸塊加熱連接至多個第一焊接墊上，以使芯片直接固定于基板上。最后在基板上覆蓋一層構(gòu)裝灌膠?；旌衔锘蛑踩敫簿畛?Underfill)方式，以保護(hù)基板上所形成的電路與芯片，即可完成未包含防焊膜的構(gòu)裝集成電路的制程。利用本實用新型的制程與結(jié)構(gòu)可提高構(gòu)裝集成電路在基板上的電路密度，并增加構(gòu)裝集成電路的可靠度。利用本實用新型的制程與結(jié)構(gòu)也可提高構(gòu)裝集成電路的良率與生產(chǎn)構(gòu)裝集成電路的效率。利用本實用新型的制程與結(jié)構(gòu)更可降低構(gòu)裝集成電路的生產(chǎn)成本，不僅具有實用功效，并且為前所未見的設(shè)計，具有功效性與進(jìn)步性的增進(jìn)。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用以限定本實用新型的保護(hù)范圍；凡其它未脫離本實用新型所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包含一基板；多個金屬層，位于部分的該基板上用以作為該基板上的一導(dǎo)電電路；多個具焊接沾附性(Solder Wettability)的第一焊接墊，位于部分該金屬層上以形成多個焊接界面；一不具焊接沾附性的絕緣層，形成于該金屬層的一表面與一側(cè)表面；及其中，上述的金屬層與焊接界面的間不具有防焊膜。
2.如權(quán)利要求1所述的不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的金屬層的材質(zhì)為銅。
3.如權(quán)利要求1所述的不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的構(gòu)裝集成電路包含一芯片。
4.如權(quán)利要求3所述的不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，進(jìn)一步包含多個第二焊接墊，以將上述的芯片與多個焊接凸塊相互連結(jié)。
5.如權(quán)利要求4所述的不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的任一焊接凸塊均對應(yīng)至任一該第二焊接墊。
6.如權(quán)利要求4所述的不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的多個焊接凸塊與該多個第一焊接墊相互連接而將該芯片固定于該基板上。
7.如權(quán)利要求6所述的不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的任一焊接凸塊均對應(yīng)至任一該第一焊接墊。
8.如權(quán)利要求1所述的不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的不具焊接沾附性絕緣層可為一金屬氧化層。
9.如權(quán)利要求3所述的不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的芯片及該基板與該芯片的接合處采用灌膠?；旌衔?Molding Compound)構(gòu)裝方式固定。
10.如權(quán)利要求3所述的不具防焊膜的集成電路構(gòu)裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述的芯片及該基板與該芯片的接合處采用覆晶填充(Underfill)構(gòu)裝方式固定。
專利摘要本實用新型涉及一種構(gòu)裝集成電路(Packaging Integrated Circuit)的結(jié)構(gòu)，特別是一種不具防焊膜(Solder Mask)的構(gòu)裝集成電路的結(jié)構(gòu)，本實用新型為在不具防焊膜的構(gòu)裝集成電路中采用具焊接沾附性的金屬，作為第一焊接墊的材質(zhì)，并在非焊接墊金屬層的表面及側(cè)表面形成一不具焊接沾附性的絕緣層，以避免構(gòu)裝集成電路發(fā)生短路的缺陷，由此可增加構(gòu)裝集成電路內(nèi)的電路密度(density)與構(gòu)裝集成電路的可靠度。
文檔編號H01L23/14GK2559098SQ0223188
公開日2003年7月2日 申請日期2002年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月3日
發(fā)明者何昆耀, 宮振越 申請人:威盛電子股份有限公司