具有預(yù)形成過孔的嵌入式封裝的制作方法
【專利說明】具有預(yù)形成過孔的嵌入式封裝
相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用[0001 ]本專利申請(qǐng)是提交于2013年8月7日的美國(guó)第13/961，344號(hào)專利申請(qǐng)的接續(xù)申請(qǐng)，該專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容據(jù)此以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本專利申請(qǐng)描述了多種結(jié)構(gòu)，諸如可整合到微電子組件中的結(jié)構(gòu)，該微電子組件可包括未封裝的半導(dǎo)體晶?；蛞逊庋b的半導(dǎo)體晶粒;還描述了制作此類結(jié)構(gòu)的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]微電子器件(諸如半導(dǎo)體芯片)通常要求到其他電子部件的許多輸入和輸出連接。半導(dǎo)體芯片或其他相當(dāng)?shù)钠骷妮斎牒洼敵鲇|點(diǎn)通常設(shè)置成基本上覆蓋器件表面的柵格狀圖案(俗稱為“面積陣列”)，或設(shè)置成可平行于且相鄰于器件的前表面的每個(gè)邊緣或在前表面的中心中延伸的細(xì)長(zhǎng)行。通常，器件(諸如芯片)必須物理地安裝在襯底(諸如印刷電路板)上，且器件的觸點(diǎn)必須電連接到電路板的導(dǎo)電特征結(jié)構(gòu)。
[0004]通常將半導(dǎo)體芯片提供在封裝中，所述封裝促進(jìn)在制造期間和在將芯片安裝在外部襯底(諸如電路板或其他電路面板)上期間處置芯片。例如，將諸多半導(dǎo)體芯片提供在適于進(jìn)行表面安裝的封裝中。已提議這種一般類型的眾多封裝來用于各種應(yīng)用。最常見的是，這些封裝包括在電介質(zhì)上具有形成為電鍍或蝕刻的金屬結(jié)構(gòu)的端子的介電元件，俗稱為“芯片載體”。這些端子通常通過以下項(xiàng)連接到芯片自身的觸點(diǎn):諸如沿芯片載體自身延伸的薄跡線的特征結(jié)構(gòu)，和在芯片觸點(diǎn)與端子或跡線之間延伸的細(xì)引線或?qū)Ь€。在表面安裝操作中，將封裝放置到電路板上，使得封裝上的每個(gè)端子與電路板上的對(duì)應(yīng)接觸焊盤對(duì)準(zhǔn)。在端子與接觸焊盤之間提供焊料或其他粘結(jié)材料。可通過對(duì)組件加熱以便使焊料熔化或“回流”或以其他方式使粘結(jié)材料活化，來將封裝永久性粘結(jié)在適當(dāng)位置。
[0005]諸多封裝包括焊料球形式的焊料塊，這些焊料塊附接到封裝的端子，直徑通常介于約0.005mm和約0.8mm之間。具有從其底部表面凸出的焊料球陣列的封裝俗稱為球柵陣列或“BGA”封裝。其他封裝(稱為連接盤柵格陣列或“LGA”封裝)通過由焊料形成的薄層或連接盤固定到襯底。這種類型的封裝可能相當(dāng)緊湊。某些封裝(俗稱為“芯片級(jí)封裝”)占據(jù)電路板的面積等于或略大于整合在封裝中的器件的面積。此有利之處在于其減小組件的整體大小且允許在襯底上的各種器件之間使用短互連，這繼而限制器件之間的信號(hào)傳播時(shí)間且因此促進(jìn)以高速度操作組件。
[0006]可設(shè)置內(nèi)插板作為互連元件，該內(nèi)插板上的觸點(diǎn)及其頂部表面和底部表面在一個(gè)或多個(gè)已封裝或未封裝半導(dǎo)體晶粒的頂部表面或底部表面之一處與這一個(gè)或多個(gè)已封裝或未封裝半導(dǎo)體晶粒電連接，并且在這一個(gè)或多個(gè)已封裝或未封裝半導(dǎo)體晶粒的頂部表面或底部表面中另一表面處與另一部件電連接。在一些情況下，所述另一部件可以是封裝襯底，此封裝襯底繼而可與又一部件(可以包括電路面板，也可以不包括)電連接。
[0007]盡管本領(lǐng)域已獲得前述多種技術(shù)進(jìn)展，但仍需進(jìn)一步改進(jìn)微電子組件、其獨(dú)立部件(諸如內(nèi)插板、微電子元件等)，以及制作微電子組件及其獨(dú)立部件的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文公開了微電子組件，以及制作微電子組件的方法。在一些實(shí)施例中，微電子組件包括微電子元件，該微電子元件具有前表面、界定前表面的邊緣表面，以及前表面上的多個(gè)觸點(diǎn)；該微電子元件具有從前表面沿第一方向延伸的第一厚度。該微電子組件包括沿所述第一方向延伸的大體剛性金屬柱，這些金屬柱設(shè)置在至少一個(gè)邊緣表面與微電子組件的對(duì)應(yīng)邊緣之間。每個(gè)金屬柱的側(cè)壁沿所述第一方向把該金屬柱的第一端面與第二端面分隔開，其中金屬柱側(cè)壁的均方根(rms)表面粗糙度小于約I微米。該微電子組件還包括包封，該包封具有在包封的第一表面與第二表面之間沿所述第一方向延伸的第二厚度;該包封至少與微電子元件的邊緣表面和金屬柱側(cè)壁接觸;其中，金屬柱至少部分地延伸穿過第二厚度，并且該包封使相鄰的金屬柱彼此電絕緣。該微電子組件的第一側(cè)面和第二側(cè)面分別與所述包封的第一表面與第二表面相鄰，而且在第一側(cè)面處具有端子。該微電子組件包括絕緣層，該絕緣層在第一側(cè)面處覆蓋在所述包封的第一表面上，并具有遠(yuǎn)離包封的第一表面延伸的厚度。該微電子組件還包括多個(gè)連接元件，這些連接元件遠(yuǎn)離金屬柱的第一端面延伸并穿過絕緣層的厚度。第一連接元件將至少一些第一端面與對(duì)應(yīng)的端子電連接，其中至少一些連接元件的橫截面比金屬柱的橫截面小。該微電子組件包括沉積在絕緣層上的導(dǎo)電的重新分布結(jié)構(gòu)。該重新分布結(jié)構(gòu)通過至少一些連接元件將端子與金屬柱的對(duì)應(yīng)第一端面電連接，其中至少一些金屬柱與微電子元件的觸點(diǎn)電連接。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，金屬柱從包封的第一表面延伸到包封的第二表面。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，第一厚度小于或等于第二厚度。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，微電子組件還包括第二連接元件，第二連接元件從金屬柱的第二端面，沿包封的第二厚度的所述第一方向，延伸到包封的第二表面。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，第二連接元件的側(cè)壁的rms表面粗糙度大于I約微米。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，金屬柱沿包封的第二厚度的所述第一方向，延伸到第二厚度的至少約50 %。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，第二連接元件中至少有一些的橫截面比金屬柱的橫截面小。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，微電子組件還在其第二側(cè)面處包括第二端子。所述重新分布結(jié)構(gòu)沉積在微電子組件的第二側(cè)面上，通過第二連接元件中的至少一個(gè)將第二端子與金屬柱的對(duì)應(yīng)第二端面電連接。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，微電子組件還在其第二側(cè)面處包括第二端子。該微電子組件還包括第二絕緣層，該第二絕緣層在微電子組件的第二側(cè)面處覆蓋在所述包封的第二表面上，并具有遠(yuǎn)離包封的第二表面延伸的厚度。該微電子組件還包括第二連接元件，第二連接元件遠(yuǎn)離金屬柱的第二端面延伸并穿過第二絕緣層的厚度，而且第二連接元件將至少一些第二端面與對(duì)應(yīng)第二端子電連接，其中至少一些第二連接元件的橫截面比金屬柱的橫截面小。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，第一厚度與第二厚度相同。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，微電子組件還在其第二側(cè)面處包括第二端子。所述重新分布結(jié)構(gòu)包括多根跡線，這些跡線沿橫向于第一方向的第二方向延伸到金屬柱的邊緣表面之外；其中，第一端子中的至少一個(gè)通過這些跡線與第一端面電連接，或者第二端子通過這些跡線與第二端面電連接。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，微電子組件包括第二微電子元件，該第二微電子元件至少覆蓋在第一微電子元件的一部分上;其中，該第二微電子元件具有第一表面和界定第一表面的邊緣表面，該第二微電子元件具有沿第一方向遠(yuǎn)離該第二微電子元件的第一表面延伸的厚度，其中所述包封至少與第二微電子元件的邊緣表面接觸。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種形成微電子組件的方法，該方法包括下列步驟:首先形成一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括微電子元件，該微電子元件具有前表面、界定前表面的邊緣表面、前表面上的多個(gè)觸點(diǎn)，以及沿第一方向延伸的大體剛性金屬柱。這些金屬柱設(shè)置在至少一個(gè)邊緣表面與微電子組件的對(duì)應(yīng)邊緣之間。每個(gè)金屬柱的側(cè)壁把該金屬柱的第一端面與第二端面分隔開，金屬柱側(cè)壁的均方根(rms)表面粗糙度小于約I微米。該方法包括形成包封，該包封具有在包封的第一表面與第二表面之間沿所述第一方向延伸的第二厚度。該包封至少與微電子元件的邊緣表面和金屬柱側(cè)壁接觸;其中，金屬柱至少部分地延伸穿過第二厚度，并且該包封使相鄰的金屬柱彼此電絕緣。該方法包括在包封的第一表面上沉積絕緣層，該絕緣層具有遠(yuǎn)離包封的第一表面延伸的厚度。該方法包括形成連接元件，這些連接元件遠(yuǎn)離金屬柱的第一端面延伸并穿過絕緣層的厚度;其中，至少一些連接元件的橫截面比金屬柱的橫截面小。該方法包括在絕緣層上沉積導(dǎo)電的重新分布結(jié)構(gòu)，該重新分布結(jié)構(gòu)層將至少一些金屬柱與微電子元件的觸點(diǎn)電連接。該方法包括在微電子組件的第一側(cè)面上與包封第一表面相鄰的位置形成多個(gè)端子;其中，所述連接元件將至少一些第一端面與對(duì)應(yīng)的端子電連接。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，在形成所述結(jié)構(gòu)之前，將金屬柱設(shè)置在導(dǎo)電層第一表面的第一部分與導(dǎo)電層的對(duì)應(yīng)邊緣之間，使金屬柱沿第一方向從導(dǎo)電層的第一表面延伸。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，形成所述結(jié)構(gòu)還包括把微電子元件的前表面附接到導(dǎo)電層第一表面的第一部分。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，在形成所述結(jié)構(gòu)之前，該方法還包括:提供一襯底，該襯底具有沿第一方向從其第一表面延伸到其第二表面的厚度，該襯底在其第二表面上具有沿第一方向延伸的多個(gè)剛性元件;然后在該襯底的第二表面和剛性元件的表面上沉積導(dǎo)電材料，以形成金屬柱和導(dǎo)電層。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，在形成包封之后，該方法還包括:移除襯底和剛性元件，從而露出金屬柱中的孔隙，這些金屬柱中的孔隙從微電子組件的正面沿第一方向延伸;然后用另外的導(dǎo)電材料填滿這些孔隙，之后沉積絕緣層。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，在形成包封之后、沉積絕緣層之前，該方法還包括: