專利名稱：覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)及其制造方法，特別涉及一種使用異方性導(dǎo)電接著劑的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
伴隨著電子產(chǎn)品朝向輕、薄、短、小、高速化與高機(jī)能化的發(fā)展趨勢，而使得半導(dǎo)體組件封裝技術(shù)對(duì)于增加組件可靠度、接合密度以及減少組件尺寸方面的要求不斷提高，因此傳統(tǒng)打線接合(wire bonding)逐漸被覆晶封裝(flip-chip倒裝)技術(shù)所取代。
覆晶封裝技術(shù)是以芯片與基板的接合面形成焊球數(shù)組(array of solderball)或是導(dǎo)電凸塊(bump)以取代公知封裝技術(shù)所使用的導(dǎo)線架(leadframe)。通過直接壓合芯片與基板的接合面之間的焊球數(shù)組(array of solderball)或?qū)щ娡箟K來達(dá)成電路導(dǎo)通，可降低芯片與基板間的電子訊號(hào)傳輸距離，適用于高速組件的封裝。公知的覆晶封裝方法，系于芯片及基板的表面形成導(dǎo)電凸塊(bump)等接合結(jié)構(gòu)，然后在基板表面涂布接著劑；再將芯片及基板表面的導(dǎo)電凸塊經(jīng)過對(duì)位壓合以完成覆晶封裝結(jié)構(gòu)。在芯片與基板間使用接著劑加以接合時(shí)，由于兩者具有嚴(yán)重的熱膨脹系數(shù)差異，當(dāng)溫度產(chǎn)生變化時(shí)，熱應(yīng)力的影響容易使芯片及基板的導(dǎo)電凸塊接點(diǎn)產(chǎn)生變形。
為了減少接著劑、基板和芯片間的熱膨脹系數(shù)差異以及增加接點(diǎn)的強(qiáng)度，可在膠材中混入適當(dāng)?shù)牧Ｗ右哉{(diào)整接著劑的熱膨脹系數(shù)差異，并可在接著劑中添加適當(dāng)濃度的導(dǎo)電粒子，以形成各向異性導(dǎo)電接著劑(AnisotropicConductive Film，ACF)。但是在極細(xì)間距的情況下，各向異性導(dǎo)電接著劑的導(dǎo)電粒子容易聚集于接點(diǎn)的側(cè)面而產(chǎn)生相鄰接點(diǎn)短路的情形，因此其所能應(yīng)用的線寬和間距受限。

發(fā)明內(nèi)容
法，在芯片與基板的接點(diǎn)側(cè)面形成絕緣膜，以阻絕接點(diǎn)之間因?qū)щ娊又鴦┑膶?dǎo)電粒子聚集而產(chǎn)生的短路現(xiàn)象，此覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)能應(yīng)用于細(xì)線寬與細(xì)間距的組件覆晶封裝。
本發(fā)明公開一種使用各向異性導(dǎo)電接著劑的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)及其制造方法，是利用組件與基板的接點(diǎn)側(cè)面的絕緣膜以隔絕其側(cè)向的電性導(dǎo)通，其組件結(jié)構(gòu)是以絕緣膜包覆于接點(diǎn)側(cè)面直接阻隔導(dǎo)電性接著劑的導(dǎo)電粒子，防止接點(diǎn)間因?qū)щ娏Ｗ泳奂a(chǎn)生的短路現(xiàn)象。其覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)是由基板、組件及各向異性導(dǎo)電接著劑所形成，其中基板表面形成數(shù)個(gè)接合墊以作為基板的導(dǎo)電線路；組件表面形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊，導(dǎo)電凸塊側(cè)面是形成一絕緣膜，其導(dǎo)電凸塊壓合于基板的接合墊，以形成基板與組件的電性導(dǎo)通；及包括有數(shù)個(gè)導(dǎo)電粒子的導(dǎo)電性接著劑，是填充于基板和組件的接合區(qū)域以電性連接基板與組件。
此外，本發(fā)明還包括覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，是在上述的組件和基板的表面分別形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊與接合墊；于每一導(dǎo)電凸塊側(cè)面形成絕緣膜；同時(shí)于基板表面涂布各向異性導(dǎo)電接著劑；再將組件表面的數(shù)個(gè)導(dǎo)電導(dǎo)電凸塊對(duì)準(zhǔn)基板表面的數(shù)個(gè)接合墊后壓合，并且固化各向異性導(dǎo)電接著劑。由于導(dǎo)電粒子也可能堆積于基板的接合墊之間而導(dǎo)致短路，故于基板的接合墊側(cè)面形成一絕緣膜。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2和圖3為本發(fā)明的絕緣膜分布示意圖；圖4至圖6為絕緣膜的制作流程示意圖；圖7至圖9為絕緣膜的制作流程示意圖；圖10為本發(fā)明第一實(shí)施例的制作流程圖；及圖11為本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中附圖標(biāo)記100芯片110導(dǎo)電凸塊111絕緣膜
111絕緣膜120導(dǎo)電性接著劑130光罩140研磨輪121導(dǎo)電粒子200基板210接合墊211絕緣膜步驟310提供一芯片，在其表面形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊步驟320提供一基板，于其表面形成數(shù)個(gè)接合墊步驟330于芯片表面形成絕緣膜步驟340將含有導(dǎo)電粒子的各向異性導(dǎo)電接著劑覆蓋于基板上步驟350對(duì)位壓合芯片與基板以并固化各向異性導(dǎo)電接著劑以形成覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
為使對(duì)本發(fā)明的目的、構(gòu)造特征及其功能有進(jìn)一步的了解，配合附圖詳細(xì)說明如下根據(jù)本發(fā)明所公開的覆晶(flip chip，倒裝片)封裝接合結(jié)構(gòu)及其制造方法，是為解決使用各向異性導(dǎo)電接著劑以接合組件與基板，其間距縮小時(shí)所容易產(chǎn)生的短路問題。各向異性導(dǎo)電接著劑中含有相當(dāng)濃度的導(dǎo)電粒子，濃度越高其導(dǎo)電性質(zhì)越好，相對(duì)也容易因?qū)щ娏Ｗ泳奂诮狱c(diǎn)之間而產(chǎn)生短路，其可應(yīng)用于各種半導(dǎo)體封裝及組裝結(jié)構(gòu)，特別是芯片與基板的接合。
本發(fā)明的較佳實(shí)施例，是由基板、芯片及各向異性導(dǎo)電接著劑所形成，請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括一芯片100，其表面具有數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊110，其導(dǎo)電凸塊110的側(cè)面是具有絕緣膜111；一基板200，其表面具有數(shù)個(gè)接合墊210；以及一各向異性導(dǎo)電接著劑120，是為含有導(dǎo)電粒子121的高分子材料。芯片100與基板200是以面對(duì)面的方式接合使數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊110個(gè)別地壓合于數(shù)個(gè)接合墊210之上而形成電性導(dǎo)通。其中，本發(fā)明的特征點(diǎn)是在于芯片與基板的接點(diǎn)的側(cè)面，如導(dǎo)電凸塊或接合墊，形成絕緣膜。依制造過程或應(yīng)用的差異，其絕緣膜的分布形式可配合調(diào)整，如僅涂布于接點(diǎn)周圍或是涂布于整個(gè)芯片表面僅露出接合處，即填充于各個(gè)導(dǎo)電凸塊之間或接合墊之間的間隙。請(qǐng)參考圖2和圖3，其為本發(fā)明的絕緣膜分布示意圖。
如圖2所示，絕緣膜111是僅形成于芯片100表面的導(dǎo)電凸塊110周圍。
如圖3所示，絕緣膜111是形成于芯片100的整個(gè)接合表面，即填充于各個(gè)導(dǎo)電凸塊110之間的間隙，僅露出導(dǎo)電凸塊110導(dǎo)電接合面。
覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的絕緣膜可由多種方法加以制作，請(qǐng)參考圖4至圖6，其為絕緣膜的制作流程示意圖，是配合光微影技術(shù)以制作絕緣膜。
如圖4所示，提供一芯片100，在其表面形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊110，并于芯片100表面涂布光阻材料作為絕緣膜111，并且完全覆蓋導(dǎo)電凸塊110。
如圖5所示，使用光罩130曝光芯片100表面的導(dǎo)電凸塊110導(dǎo)電接合面的區(qū)域。
如圖6所示，顯影光阻材料的圖案使其于導(dǎo)電凸塊110側(cè)面形成絕緣膜111，并露出導(dǎo)電凸塊110的導(dǎo)電接合面。
此外，亦可使用鍍膜后機(jī)械研磨方式形成絕緣膜，請(qǐng)參考圖7至圖9，其為絕緣膜的制作流程示意圖。
如圖7所示，提供一芯片100，在其表面形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊110，并于芯片表面濺鍍半導(dǎo)體絕緣材料以作為絕緣膜112，并且完全覆蓋導(dǎo)電凸塊110。
如圖8所示，以研磨輪140對(duì)導(dǎo)電凸塊110表面施以化學(xué)機(jī)械研磨，直至露出導(dǎo)電凸塊110的導(dǎo)電接合面。
如圖9所示，去除導(dǎo)電凸塊110的導(dǎo)電接合面的半導(dǎo)體絕緣層后，芯片100表面即形成覆蓋于導(dǎo)電凸塊110側(cè)面的絕緣膜111并露出導(dǎo)電凸塊110的導(dǎo)電接合面。
配合絕緣膜制造工藝的差異，其用以覆蓋導(dǎo)電凸塊側(cè)面的絕緣膜的材質(zhì)與其涂布區(qū)域可做各種調(diào)整，配合不同制造工藝，絕緣膜可選擇光阻材料或絕緣材料。本發(fā)明所公開的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)及其制造方法，可用于任何半導(dǎo)體組裝應(yīng)用上，且特別適合用于液晶顯示器(LCD)的驅(qū)動(dòng)芯片與玻璃基板或軟質(zhì)基板的接合。
請(qǐng)參考圖10，其為本發(fā)明第一實(shí)施例的制作流程圖，首先，提供一芯片，在其表面形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊(步驟310)；其次，提供一基板，于其表面形成數(shù)個(gè)接合墊(步驟320)；于芯片表面形成絕緣膜(步驟330)，絕緣膜是包覆導(dǎo)電凸塊側(cè)面并且露出導(dǎo)電凸塊的導(dǎo)電接合面；再將含有導(dǎo)電粒子的各向異性導(dǎo)電接著劑覆蓋于基板上(步驟340)；經(jīng)由芯片與基板的對(duì)準(zhǔn)定位使導(dǎo)電凸塊對(duì)準(zhǔn)接合墊，然后對(duì)位壓合芯片與基板并固化導(dǎo)電性接著劑，以形成覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)(步驟350)。上述的基板可選擇有機(jī)基板、陶瓷基板、玻璃基板、硅基板或砷化鎵基板等等。其各向異性導(dǎo)電接著劑亦可選擇熱固化的高分子基接著劑、光固化高分子基接著劑或其它接著材料，并配合材料以加熱、曝光或微波等方式固化。
由于導(dǎo)電粒子也可能堆積于基板的接合墊之間而導(dǎo)致短路，基板的接合墊側(cè)面亦可形成一絕緣膜，于本發(fā)明的制作流程步驟中還包括于基板形成絕緣膜的步驟，絕緣膜是包覆接合墊側(cè)面并且露出接合墊的導(dǎo)電接合面。請(qǐng)參考圖11，其為本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。芯片100與基板200是以面對(duì)面的方式接合使數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊110個(gè)別地壓合于數(shù)個(gè)接合墊210而形成電性導(dǎo)通。于芯片與基板的接點(diǎn)側(cè)面，包括導(dǎo)電凸塊110和接合墊210，皆形成絕緣膜111、211來防止因各向異性導(dǎo)電接著劑120的導(dǎo)電粒子121產(chǎn)生聚集而產(chǎn)生的短路現(xiàn)象。
雖然本發(fā)明的較佳實(shí)施例公開如上所述，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作一些變動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的專利保護(hù)范圍以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括有一基板，其表面形成數(shù)個(gè)接合墊以作為該基板的導(dǎo)電線路；一組件，其表面形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊，該導(dǎo)電凸塊側(cè)面是具有一絕緣膜以隔絕其側(cè)向的電性導(dǎo)通，該數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊壓合于該數(shù)個(gè)接合墊，以電性連接該基板與該組件；及一各向異性導(dǎo)電接著劑，包括有數(shù)個(gè)導(dǎo)電粒子，該各向異性導(dǎo)電接著劑是涂布于該基板與該組件的接合區(qū)域以接著該基板與該組件。
2.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該絕緣膜的材質(zhì)是為光阻材料及絕緣材料其中之一。
3.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該絕緣膜是填充于該導(dǎo)電凸塊之間的間隙以覆蓋該導(dǎo)電凸塊側(cè)面。
4.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該接合墊側(cè)面是覆蓋一接合墊絕緣膜。
5.如權(quán)利要求4所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該接合墊絕緣膜的材質(zhì)是為光阻材料及絕緣材料其中之一。
6.如權(quán)利要求4所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該接合墊絕緣膜是填充于該接合墊之間的間隙以覆蓋該接合墊側(cè)面。
7.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該組件是為一液晶顯示器驅(qū)動(dòng)芯片。
8.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基板是選自有機(jī)基板、陶瓷基板、玻璃基板、硅基板和砷化鎵基板所組成的族群其中之一。
9.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，該各向異性導(dǎo)電接著劑是選自熱固化高分子基接著劑及光固化高分子基接著劑其中之一。
10.一種覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，步驟包括有提供一組件，于其表面形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊；提供一基板，于其表面形成數(shù)個(gè)接合墊；于該導(dǎo)電凸塊側(cè)面形成一絕緣膜；于該基板表面涂布一各向異性導(dǎo)電接著劑；使該導(dǎo)電凸塊對(duì)準(zhǔn)壓合于該基板表面的該接合墊；及固化該各向異性導(dǎo)電接著劑以接合該組件與該基板。
11.如權(quán)利要求10所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該于該導(dǎo)電凸塊側(cè)面形成絕緣膜的步驟，是將該絕緣膜填充于該導(dǎo)電凸塊之間的間隙，以覆蓋該導(dǎo)電凸塊的側(cè)面。
12.如權(quán)利要求10所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該于該導(dǎo)電凸塊側(cè)面形成一絕緣膜的步驟，是以光微影方法于該導(dǎo)電凸塊側(cè)面形成該絕緣膜。
13.如權(quán)利要求10所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該于該導(dǎo)電凸塊側(cè)面形成一絕緣膜的步驟，是于組件表面沉積絕緣層，再施以化學(xué)機(jī)械研磨去除該導(dǎo)電凸塊表面的絕緣層，以形成覆蓋于該導(dǎo)電凸塊側(cè)面的該絕緣膜。
14.如權(quán)利要求10所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，還包括于該基板形成一接合墊絕緣膜的步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該于該接合墊側(cè)面形成一接合墊絕緣膜的步驟，是將該絕緣膜填充于該接合墊之間的間隙，以覆蓋該接合墊的側(cè)面。
16.如權(quán)利要求14所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該于該接合墊側(cè)面形成一接合墊絕緣膜的步驟，是以光微影方法于該接合墊側(cè)面形成該接合墊絕緣膜。
17.如權(quán)利要求14所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該于該接合墊側(cè)面形成一接合墊絕緣膜的步驟，于該基板表面沉積絕緣層，再施以化學(xué)機(jī)械研磨去除該接合墊表面的絕緣層，以形成覆蓋于該接合墊側(cè)面的該接合墊絕緣膜。
18.如權(quán)利要求14所述的覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，該固化該各向異性導(dǎo)電接著劑以接合該組件與該基板的步驟，是選自加熱、曝光及微波方法其中之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種覆晶封裝接合結(jié)構(gòu)及其制造方法，包括有一基板，其表面形成數(shù)個(gè)接合墊以作為該基板的導(dǎo)電線路；一組件，其表面形成數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊，該導(dǎo)電凸塊側(cè)面是具有一絕緣膜以隔絕其側(cè)向的電性導(dǎo)通，該數(shù)個(gè)導(dǎo)電凸塊壓合于該數(shù)個(gè)接合墊，以電性連接該基板與該組件；及一各向異性導(dǎo)電接著劑，包括有數(shù)個(gè)導(dǎo)電粒子，該各向異性導(dǎo)電接著劑是涂布于該基板與該組件的接合區(qū)域以接著該基板與該組件。本發(fā)明可以防止接點(diǎn)之間因?qū)щ娊又鴦┑膶?dǎo)電粒子聚集而產(chǎn)生的短路現(xiàn)象，是應(yīng)用于使用導(dǎo)電性接著劑的細(xì)線寬與細(xì)間距組件覆晶封裝。
文檔編號(hào)H01L23/48GK1567582SQ0313709
公開日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者黃元璋 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院