具有引線鍵合互連且基板少的堆疊封裝的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明是申請?zhí)枮?3/477532、申請日為2012年5月22日的美國專利申請的繼續(xù)申請，其公開的內(nèi)容以引用的方式納入本文。
[0002]如半導(dǎo)體芯片等的微電子器件，典型地需要許多輸入和輸出連接，以與其他電子元器件連接。半導(dǎo)體芯片或其他集成器件的輸入和輸出觸點，通常以基本覆蓋器件的一個表面(通常稱為“面陣”)的格柵狀圖案分布，或者以平行且鄰近于器件正面每個邊緣的細(xì)長行的方式分布，或者分布在正面的中心。典型地，如芯片等的器件必須物理安裝至如印刷電路板等的基板上，且器件的觸點必須與電路板的導(dǎo)電特征電連接。
[0003]半導(dǎo)體芯片一般設(shè)置在封裝內(nèi)，以在芯片的制造過程中以及把芯片安裝在如電路板或其他電路面板等的外部基板上的安裝過程中，方便對芯片的處理。例如，許多半導(dǎo)體芯片設(shè)置在適合于表面安裝的封裝內(nèi)。大量的這種普通類型的封裝用于各種用途。最普遍地，這種封裝包括一般稱為“芯片載體”的介電元件，具有通過電鍍或蝕刻電介質(zhì)上的金屬結(jié)構(gòu)而形成的端子。典型地，通過沿芯片載體自身延伸的薄跡線等的特征及在芯片觸點與端子或跡線之間延伸的細(xì)引線或?qū)Ь€，這些端子與芯片自身的觸點連接。在表面安裝操作時，封裝放置在電路板上，使得封裝上的每個端子都與電路板上相對應(yīng)的觸點墊對齊。焊料或其他結(jié)合材料放置在端子與觸點墊之間。通過加熱組件使焊料或其他活性結(jié)合材料熔化或“回流”，而使封裝永久結(jié)合定型。
[0004]許多封裝包括附接至封裝端子上的、直徑典型為約0.1mm至約0.8mm(5密耳至30密耳)的、焊料球形式的焊料塊。具有從其底面突出的焊料球陣列的封裝，一般稱為球柵陣列封裝或“BGA”封裝。其他封裝，通常稱為平面柵格陣列封裝或“LGA”封裝，通過焊料形成的薄層或薄面而固定在基板上。這種類型的封裝可相當(dāng)緊湊。某些一般稱為“芯片級封裝”的封裝，在電路板上占據(jù)的面積等于或稍大于包含在封裝內(nèi)的器件的面積。這樣有利于減小組件的總體尺寸，并允許基板上的各器件之間采用較短的互連，短互連又會縮短器件之間的信號傳輸時間，從而有利于組件在高速下工作。
[0005]封裝的半導(dǎo)體芯片通常設(shè)置在“堆疊”布置內(nèi)，例如其中一個封裝設(shè)置在電路板上，而另一個封裝安裝在第一個封裝的頂上。這種布置可允許大量的不同芯片安裝在電路板的單個安裝位(footprint)內(nèi)，且通過在封裝間設(shè)置短互連可進(jìn)一步有利于高速工作。通常，這種互連的距離只稍大于芯片自身的厚度。為在芯片封裝堆疊內(nèi)實現(xiàn)互連，在每個封裝(最上層封裝除外)的兩面上都設(shè)置用于機(jī)械連接和電連接的結(jié)構(gòu)是必需的。例如，這可通過在芯片安裝基板的兩個面上都設(shè)置觸點墊或觸點面來完成，觸點墊通過貫穿基板的導(dǎo)電通路或類似結(jié)構(gòu)而連接。焊料球或類似結(jié)構(gòu)用于橋接下層基板頂面上的觸點與鄰接的上層基板底面上的觸點之間的間隙。焊料球的高度必須大于芯片的高度，以與觸點連接。在公開號為2010/0232129 (下文稱為“ ’ 129申請”)的美國專利申請中，提供了堆疊芯片布置和互連結(jié)構(gòu)的示例，其公開的內(nèi)容全文以引用的方式納入本文。
[0006]盡管在本領(lǐng)域中已有上述這些改進(jìn)，但在制造及檢測微電子封裝方面，進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)仍是可取的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，涉及制造微電子單元的方法。該方法包括:在第一表面上形成復(fù)數(shù)條鍵合引線(wire bonds)，第一表面為包含可圖案化金屬元件的結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電結(jié)合表面的形式。形成的鍵合引線具有與第一表面接合的基底和遠(yuǎn)離基底且遠(yuǎn)離第一表面的端面。鍵合引線進(jìn)一步具有在基底與端面之間延伸的邊緣表面。該方法還包括在導(dǎo)電層第一表面的至少一部分上及鍵合引線的一部分上形成介電封裝層，使得鍵合引線的未被封裝的部分，由端面或未被封裝層覆蓋的邊緣表面的部分中的至少一個來限定。然后，選擇性地圖案化金屬元件，以形成通過至少部分的封裝層而相互之間絕緣的第一導(dǎo)電元件。至少一些鍵合引線位于第一導(dǎo)電元件的頂上。
[0008]在進(jìn)行去除部分導(dǎo)電層的步驟時，微電子元件可包含在結(jié)構(gòu)內(nèi)并與導(dǎo)電層電連接。形成介電封裝層的步驟進(jìn)行時，微電子元件可已與導(dǎo)電層電連接，使得封裝層至少部分地覆蓋其至少一個表面。至少一些第一導(dǎo)電元件可在相對應(yīng)的鍵合引線與微電子元件之間電連接。
[0009]該方法的示例可進(jìn)一步包括在封裝層的第二表面上方形成再分布層的步驟。再分布層可包括沿至少一個橫向方向偏離鍵合引線未暴露部分的導(dǎo)電觸點。
[0010]至少一些鍵合引線可形成為，使得其端面沿一個或多個橫向方向偏離其基底。在一示例中，鍵合引線的基底可以具有第一最小間距的第一圖案布置，而鍵合引線的未封裝部分可以具有第二最小間距的圖案布置，第二最小間距大于第一最小間距。替代地，基底可以具有第一最小間距的第一圖案布置，而鍵合引線的未封裝部分可以具有第二最小間距的圖案布置，第二最小間距小于第一最小間距。
[0011]該方法可進(jìn)一步包括形成覆蓋介電層第二表面的第二導(dǎo)電元件。至少一些第二導(dǎo)電元件可與至少一些鍵合引線的未封裝部分中相對應(yīng)的一個連接。
[0012]選擇性地去除部分導(dǎo)電層的步驟可包括，形成至少一些作為觸點墊的第一導(dǎo)電元件，未與單元的其他元件電連接的鍵合引線的基底，與第一導(dǎo)電元件電連接。
[0013]該方法進(jìn)一步包括通過研磨或拋光中的一種工藝減薄單元的步驟。在一示例中，可形成具有初始厚度的封裝層，使得鍵合引線的端面基本被覆蓋，而減薄單元的步驟可包括去除封裝層的一部分，使得端面不被封裝層封裝。
[0014]形成封裝層的步驟可包括，在導(dǎo)電層的第一表面及鍵合引線的至少邊緣表面上涂布封裝劑。進(jìn)一步地，形成封裝層的步驟可包括，模制與導(dǎo)電層、鍵合引線的至少邊緣表面、及微電子元件的至少表面都接觸的封裝劑。
[0015]該方法可進(jìn)一步包括，在進(jìn)行選擇性地去除部分導(dǎo)電層的步驟之前，從導(dǎo)電層的與鍵合引線相反的表面上除去載體。
[0016]在一實施例中，導(dǎo)電層可具有小于20微米的厚度。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，涉及制造微電子封裝的方法。該方法可包括，在過程中單元的導(dǎo)電層的第一表面上形成復(fù)數(shù)條鍵合引線。該過程中單元具有與其接合并與其一部分電連接的至少一個微電子元件。鍵合引線形成為具有與第一表面接合的基底以及遠(yuǎn)離基底并遠(yuǎn)離第一表面的端面。鍵合引線進(jìn)一步具有在基底與端部表面之間延伸的邊緣表面。該方法還包括在導(dǎo)電層第一表面的至少一部分上、該至少一個微電子元件的至少一部分上、及鍵合引線的一部分上形成介電封裝層，使得鍵合引線的未被封裝的部分由端面或未被封裝層覆蓋的邊緣表面的部分中的至少一個來限定。選擇性地去除部分導(dǎo)電層以形成第一導(dǎo)電元件。至少一些第一導(dǎo)電元件與至少一些鍵合引線電連接，且至少一些第一導(dǎo)電元件包括至少一些與微電子元件電連接的導(dǎo)電層部分。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，涉及制造微電子單元的方法。該方法包括，在第一表面上形成復(fù)數(shù)條鍵合引線，該第一表面為包含可圖案化金屬元件的結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電結(jié)合表面。鍵合引線具有與第一表面接合的基底、及遠(yuǎn)離基底并遠(yuǎn)離第一表面的端面。鍵合引線進(jìn)一步具有在基底與端部表面之間延伸的邊緣表面。在形成鍵合引線時，導(dǎo)電層包括復(fù)數(shù)個至少在一些邊緣相互附接的區(qū)域。該方法還包括在導(dǎo)電層第一表面的至少一部分上、及鍵合引線的一部分上形成介電封裝層，使得鍵合引線的未被封裝的部分，由端面或未被封裝層覆蓋的邊緣表面的部分中的至少一個來限定，其中在進(jìn)行選擇性地去除部分封裝層的步驟時，復(fù)數(shù)個微電子元件與導(dǎo)電層接合，形成具有至少一個微電子元件的過程中單元，該微電子元件與導(dǎo)電層的至少一些區(qū)域中的每一個電連接。然后，選擇性地圖案化金屬元件，以形成第一導(dǎo)電元件，通過至少部分的封裝層，第一導(dǎo)電元件之間彼此絕緣。至少一些鍵合引線位于第一導(dǎo)電元件的頂上。然后將過程中單元切割為復(fù)數(shù)個微電子單元，每個微電子單元包括導(dǎo)電層一區(qū)域的第一導(dǎo)電元件及與其電連接的至少一個微電子元件。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，涉及制造微電子組件的方法。該方法包括制造第一微電子封裝，包括在過程中單元的導(dǎo)電層的第一表面上形成復(fù)數(shù)條鍵合引線。該過程中單元具有與其接合并與其一部分電連接的至少一個微電子元件。鍵合引線形成為具有與第一表面接合的基底、及遠(yuǎn)離基底并遠(yuǎn)離第一表面的端面。鍵合引線進(jìn)一步具有在基底與端部表面之間延伸的邊緣表面。形成第一微電子封裝還包括在導(dǎo)電層第一表面的至少一部分上、該至少一個微電子元件的至少一部分上、及鍵合引線的一部分上形成介電封裝層的步驟，使得鍵合引線的未被封裝的部分，由端面或未被封裝層覆蓋的邊緣表面的部分中的至少一個來限定。然后，選擇性地去除部分導(dǎo)電層以形成其第一導(dǎo)電元件。至少一些第一導(dǎo)電元件與至少一些鍵合引線電連接，且至少一些第一導(dǎo)電元件包括與微電子元件電連接的導(dǎo)電層的至少一些部分。該方法還包括使第一微電子封裝與第二微電子封裝接合，第二微電子封裝覆蓋第一封裝的封裝層的第二表面。第二微電子封裝包括在其第一表面暴露的復(fù)數(shù)個觸點。使第一微電子封裝與第二微電子封裝接合包括，使第一微電子封裝的鍵合引線的未封裝部分與第二微電子封裝的觸點電連接。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，涉及包括至少一個微電子元件的微電子封裝。封裝進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電元件，第一導(dǎo)電元件包括在封裝安裝表面暴露的端子。通過與第一導(dǎo)電元件整體形成的通路