用于基片和裸片之间的粘合剂控制的方法
【专利说明】用于基片和裸片之间的粘合剂控制的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有2013年12月2日提交的题为“TECHNIQUES FOR ADHESIVECONTROL BETWEEN A SUBSTRATE AND A DIE”的美国临时申请N0.61/910，601 和 2014年 2 月5 日提交的题为 “TECHNIQUES FOR ADHESIVE CONTROL BETWEEN A SUBSTRATE AND A DIE”的美国临时申请N0.61/935，917的权益。美国临时申请N0.61/910，601和N0.61/935，917因此以其整体通过引用被并入本发明中。
【背景技术】
[0003]在半导体器件的制造中使用的传统制造工艺采用显微光刻法来将集成电路的图案制作到由诸如硅等的半导体形成的圆形晶片上。通常地，这些带图案的晶片被分割成单独的集成电路芯片或裸片，从而将各集成电路从彼此分开。这些单独的集成电路芯片采用各种各样的封装技术进行组装或封装，以形成可被安装至印刷电路板的半导体器件。
[0004]多年以来，封装技术已发展成开发更小、更廉价、更稳定、且环境更友好的封装。例如，芯片尺寸封装技术已被开发，其直接采用表面贴装封装，所述表面贴装封装具有不大于集成电路芯片区域的1.2倍的表面区域。晶片级封装是一种新兴的芯片尺寸封装技术，其包括各集成电路芯片借以在分割之前在晶片级进行封装的各种技术。晶片级封装将晶片制造工艺延展到包括器件互连以及器件保护工艺。因此，晶片级封装通过允许晶片制造、封装、测试以及老化工艺在晶片级的一体化而使制造工艺流水化。
【发明内容】
[0005]本发明描述了采用被构造成对基片和裸片之间的粘合剂施加进行控制的技术的半导体器件。晶片级芯片尺寸封装器件包括芯片载体基片，其具有位于其中的用于接纳裸片的腔。例如，这些腔可以是被构造成接纳裸片的带斜坡的腔，在该处粘合剂(例如，环氧树脂或胶)将裸片保持在腔内。在一种实现方式中，牺牲层被设置在裸片的顶表面上以保护该表面和该表面上的接合垫免受粘合剂的溢出。随后，牺牲层和溢出的粘合剂被从裸片和/或芯片载体去除。在一种实现方式中，裸片包括裸片底表面上的用于将裸片粘附到基片的腔中的裸片附着膜(DAF)。裸片被利用热和压力施加到腔中，以便致使裸片附着膜(DAF)的一部分从裸片底表面流到基片腔的侧表面。
[0006]本
【发明内容】
部分旨在以简单的形式引入对下面在【具体实施方式】部分中进一步描述的一些概念的选择。本
【发明内容】
部分并不意在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在被用作确定所要求保护的主题的范围时的辅助。
【附图说明】
[0007]详细的说明是参考附图进行描述的。在说明书和附图中的不同例子中使用相同的附图标记可能表示相似或相同特征。
[0008]图1A是示出了晶片级芯片尺寸封装器件的示意性截面侧视图，其中裸片将利用粘合剂被固定至基片；
[0009]图1B是示出了图1A的晶片级芯片尺寸封装器件的示意性截面视图，其中该裸片被安装至基片；
[0010]图2A是根据本发明的示例性实现方式的被安装至基片的裸片的示意性局部截面视图，其中裸片包括位于裸片顶表面上的牺牲层；
[0011]图2B是图2A的被安装至基片的裸片的示意性局部截面视图，其中牺牲层被去除；
[0012]图3A是图2A的被安装至基片的裸片的示意性局部截面视图，其中基片包括位于基片顶表面上的牺牲层；
[0013]图3B是图3A的被安装至基片的裸片的示意性局部截面视图，其中牺牲层被从裸片和基片去除；
[0014]图4A是根据本发明的示例性实现方式的具有裸片底表面上的裸片附着膜(DAF)的裸片的示意性局部截面视图，其中裸片在压力下被施加至受热的基片；
[0015]图4B是图4A的被安装至基片的裸片的示意性局部截面视图，其中裸片附着膜(DAF)的一部分从裸片下面流出；
[0016]图5是根据本发明的示例性实现方式的用于制造封装结构的示例性工艺的流程图；
[0017]图6是根据本发明的示例性实现方式的用于制造封装结构的示例性工艺的流程图；
[0018]图7是根据本发明的示例性实现方式的被安装至基片的裸片的封装结构的示意性局部截面视图；
[0019]图8是根据本发明的示例性实现方式的具有被并入的焊料凸块的封装结构的示意性局部截面视图。
【具体实施方式】
[0020]概述
[0021]晶片级封装促进了相比于采用很多其它封装技术制造的器件而言成本较低、形状因数较小、且寄生效应较低的半导体器件的生产。然而，晶片级封装的凸块间距比印刷电路板(PCB)的垫间距缩放(scaling)得快。基片被设计有用于接纳裸片的腔(例如，带斜坡的，长方形的，等等)，使得晶片级封装的凸块间距可以散开(fan-out)(例如，利用再分配层)以便匹配印刷电路板(PCB)的垫间距。裸片可通过诸如环氧树脂、胶、等等的粘合剂被安装至基片。例如，如图1A和IB所示，裸片50构造成通过粘合剂56安装在基片54的腔52中。裸片50包括用于提供到裸片50的电连接性的多个接合垫58。粘合剂的流动特性能够致使粘合剂撞击基片的侧壁并溢出到裸片顶表面上，这可能妨碍裸片上的接合垫(例如，涂覆、遮盖、或其它方式抑制其导电性)。例如，当裸片50被定位至腔52内时，粘合剂56的一部分60可能会流到裸片的顶表面62上，它会覆盖一个或多个接合垫58的至少一部分。
[0022]因此，本发明描述了如下半导体器件:其采用被构造成对基片和裸片之间的粘合剂施加进行控制的技术，并且其被构造成用于晶片级芯片尺寸的封装。例如，基片可以包括构造成接纳裸片的腔(例如，带斜坡的，长方形的，等等)。粘合剂(例如，环氧树脂或胶)将裸片安装在腔中。在一种实现方式中，牺牲层被设置在裸片顶表面上，用以保护该表面和该表面上的接合垫免受粘合剂的溢出。随后牺牲层和溢出的粘合剂被从裸片和/或芯片载体去除。在一种实现方式中，裸片包括位于裸片底表面上的用于将裸片粘附至基片的腔中的裸片附着膜(DAF)。裸片被利用热和压力施加至腔中，以便致使裸片附着膜(DAF)的一部分从裸片底表面流到基片腔的侧表面。
[0023]示例性实现方式
[0024]图2A至图4B示出了根据本发明的示例性实现方式的晶片级芯片尺寸封装器件100。如图所示，器件100包括构造成通过粘合剂106安装到基片104的裸片102。基片104包括在其中形成的一个或多个腔108。裸片102的尺寸和/或形状可能取决于将在该晶片级芯片尺寸封装器件100中实现的集成电路的复杂度、布局、设计特性等等。腔108的尺寸和/或形状可能取决于裸片102的相应的尺寸和/或形状。例如，腔108可以包括从基片104的底表面向外延伸的带斜坡的侧壁，诸如图2A至图4B所示的那些。在一些实施方式中，腔108可以包括从基片的底表面竖直延伸的侧壁，以形成正方形或长方形的腔108。在一些实施方式中，腔108可以形成不规则的或非图形化的形状。腔108可以通过刻蚀基片，诸如通过标准刻蚀工艺，而在基片中被形成。例如，腔108可以使用湿刻蚀工艺(采用湿刻蚀剂，诸如氢氧化钾)、干刻蚀(例如等离子刻蚀)工艺(诸如深反应离子刻蚀(DRIE))、或二者的结合而被刻蚀到基片104中。
[0025]在一种实现方式中，如图2A所示，晶片级芯片尺寸封装器件100包括定位于裸片102的顶表面112 (例如，远离基片104的那个表面)上的牺牲层110。牺牲层110被构造成覆盖裸片102顶表面112的至少一部分，用以提供保护裸片102的功能。例如，牺牲层110可覆盖裸片102的一个或多个接合垫114以防止各接合垫114与任何溢出的粘合剂106之间的接触。牺牲层110可以是聚合物层,抗蚀剂层(resist layer),等等,其依据多种施加方法(诸如，例如沉积技术、溅射技术等等)而被沉积在裸片102上。在一个或多个实现方式中，基于该层和粘合剂之间的期望的相互作用来选择牺牲层110的材料，诸如通过指定该材料的接触角度或该材料的浸润性。例如，在一种实现方式中，牺牲层110包括PBO(聚对苯撑苯并二恶唑)或其它聚合物。
[0026]在特定的实现方式中，在将裸片102引入至基片104的腔108内的粘合剂106之前，牺牲层I1被施加到裸片102上。一旦裸片102被安装，牺牲层110就可以被去除以便去除堆积在牺牲层110上的任何溢出的粘合剂(在图2A中以116示出)。去除牺牲层110的技术将取决于牺牲层110所采用的材料。例如，牺牲层110可以利用被构造成溶解或弱化至少部分牺牲层110的结合能力的溶剂而被去除，该溶剂诸如NMP (N-甲基-2-吡咯烷酮)。图2B显示了牺牲层110 (及相关的溢出粘合剂)被去除的器件100的实现方式。在一种实现方式中，在用NMP去除牺牲层110之前，粘合剂106至少部分地被固化。这种部分固化可以防止用于去除牺牲层110的溶剂将粘合剂106去除。例如，环氧树脂粘合剂可以在120°C、持续大约I小时的条件下被固化，从而提供防止NMP溶剂将粘合剂去除的抵抗功能。在一个或多个实现方式中，在剥离牺牲层110之后可以对器件100进行处理，以便从接近裸片102顶表面112的邻近处去除溢出的粘合剂的一些部分。例如，可以使用高压水流来清理在剥离牺牲层110之前与牺牲层110接触的溢出粘合剂的那些部分。
[0027]在一个或多个实现方式中，诸如图3A中所示的实现方式，器件100包括裸片102上的牺牲层I1以及基片104的顶表面120上的附加牺牲层118。基片104上的牺牲层118可包括与裸片102上的牺牲层110的材料相同或不同的材料。牺牲层118可被构造成对基片104的顶表面120提供保护功能。例如，牺牲层118可覆盖顶表面120的至少一部分来防止该顶表面120和任何溢出粘合剂106之间的接触。图3B显示了在牺牲层110、118被去除(诸如通过利用NMP溶剂剥离)并且溢出的粘合剂106被从表面112、120冲洗掉之后的器件100。如可以看到的，裸片102的顶表面112以及基片104的顶表面120基本上不存在粘合剂106，同时裸片102被安装在腔108内。
[0028]在一个或多个实现方式中，诸如图4A和4B中所示的实现方式，器件100包括将被安装在基片104的腔108内的裸片102。在这些实现方式中，粘合剂是固定至裸片102底表面402的裸片附着膜(DAF)400。例如，DAF400可以作为在用来生产裸片102的分段或切割工艺期间所使用的切割带的一部分而被结合，