專利名稱：具有接觸支撐層的半導(dǎo)體封裝以及制造該封裝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造包括接觸支撐層的半導(dǎo)體封裝的方法。
背景技術(shù)：
DE101 33 791 A1公開了一種用于將預(yù)形成的焊球設(shè)置和附著到半導(dǎo)體芯片上的方法。該方法復(fù)雜且不可靠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是制造一種更加可靠的半導(dǎo)體封裝以及一種用于制造該封裝的簡單節(jié)省成本的方法。
本發(fā)明的該目的通過獨立權(quán)利要求的主題來解決。進一步的改進從從屬權(quán)利要求的主題中產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明組裝包括接觸支撐層的半導(dǎo)體封裝的方法包括以下步驟。提供包括多個半導(dǎo)體管芯或芯片的半導(dǎo)體晶片。每個半導(dǎo)體管芯包括具有多個管芯接觸區(qū)或墊的有源表面。在該工藝的下一步驟中，前驅(qū)導(dǎo)電裝置或前驅(qū)凸起形成或沉積于管芯接觸區(qū)上。前驅(qū)導(dǎo)電裝置優(yōu)選包括焊料基材料，如高鉛、共晶焊料或無鉛焊料。
包括管芯的有源表面的晶片的前表面以及至少前驅(qū)導(dǎo)電裝置的基底涂覆有電絕緣或接觸支撐層。支撐層的厚度優(yōu)選是約0.1μm至約10μm。然后加熱晶片以由前驅(qū)導(dǎo)電裝置形成導(dǎo)電裝置如焊料凸起或微觀焊球。然后，由于殘余物減少了，因此將帶或帶疊層優(yōu)選為UV帶附著到導(dǎo)電裝置的上表面上和電絕緣層的上表面上，以提供導(dǎo)電裝置的進一步保護。然后減薄晶片的背表面直到晶片具有希望的厚度和/或表面光潔度為止。在減薄工藝之前晶片通常具有約750μm的厚度，且在減薄工藝之后具有小于約250μm的厚度。然后，去除帶并從晶片分離出各個管芯。
根據(jù)本發(fā)明的電絕緣或支撐層非常有利。在焊料回流工藝中加熱前驅(qū)導(dǎo)電裝置之前將其沉積在晶片的前表面上。因此防止了優(yōu)選包括焊料裝置的前驅(qū)導(dǎo)電裝置橫向擴展，且將其機械地限制到管芯接觸區(qū)。這防止了在管芯的有源表面上的電路之間形成短路。
在焊料回流期間，由于表面張力的影響，導(dǎo)電裝置的上部變成圓形。該圓形形狀是所希望的且是有利的。此外，由于電絕緣層近接觸導(dǎo)電裝置的基底以及導(dǎo)電裝置和管芯接觸墊之間的界面，因此在晶片減薄或背面研磨工藝期間，電絕緣層有利地用作機械支撐或?qū)щ娧b置的套環(huán)(collar)。
電絕緣層進一步的益處在于，在帶層疊階段期間，該帶很好地裝配在導(dǎo)電裝置上，且避免了導(dǎo)電裝置基底處的滯留空氣。這產(chǎn)生在減薄工藝期間用于導(dǎo)電裝置的更加可靠的支撐，而且在減薄工藝期間接觸不會被破壞。因此改善了使用本發(fā)明方法制造的封裝的可靠性。
電絕緣層優(yōu)選包括透明或半透明材料，并且具有使得在晶片上沉積涂層之后包括在晶片前側(cè)中的各個管芯之間的鋸齒跡(sawstreet)保持可見的厚度。由于接著可將鋸齒跡用于從晶片更加精確地分離出各個管芯或芯片，因此這是有利的。
電絕緣層也用作在芯片的有源表面上的鈍化層和底部填充材料之間的界面增強裝置。芯片的更加有效且可靠的底部填充物使用根據(jù)本發(fā)明的方法來實現(xiàn)。封裝的可靠性也改善了。
由于電絕緣層為導(dǎo)電裝置提供了另外的機械支撐，因此在隨后的處理以及制造工藝的測試階段期間，包括電絕緣層的封裝也較小可能被破壞。因此，廢棄了較少的封裝，改善了制造工藝的生產(chǎn)率。
有利地，前驅(qū)導(dǎo)電裝置形成或沉積于晶片級的管芯接觸區(qū)上，且更有利地借助電鍍技術(shù)來實現(xiàn)。晶片級的前驅(qū)導(dǎo)電裝置的形成更加有效和節(jié)省成本。由于在一個制造步驟中且基本上是同時形成所有的前驅(qū)導(dǎo)電裝置，因此使用電鍍技術(shù)是有效的。這降低了制造時間且簡化了工藝。電鍍也改善了在管芯接觸墊上設(shè)置導(dǎo)電裝置的精確性和導(dǎo)電裝置的均勻性。
可替換地，通過有利地用于沉積晶片級的前驅(qū)導(dǎo)電裝置的絲網(wǎng)印刷技術(shù)將前驅(qū)導(dǎo)電裝置形成于管芯接觸區(qū)上。降低了制造時間并簡化了工藝。
通過電鍍沉積的前驅(qū)導(dǎo)電裝置通常具有傘狀形狀，其中凸起的頂部具有圓形形式且橫向大于基本上為棒狀的底部。絕緣支撐層有利地支撐前驅(qū)凸起的基底并改善接觸的可靠性。
優(yōu)選地，電絕緣層通過旋涂技術(shù)沉積于晶片的前表面上。這具有的益處在于可以簡單且快速地沉積層，并且其厚度可根據(jù)需要來控制。具有均勻厚度和良好覆蓋的涂層有利地使用旋涂技術(shù)來獲得。
可替換地，電絕緣層通過浸涂技術(shù)來沉積。浸涂具有的益處在于可控制在導(dǎo)電凸起的表面上方的涂層的厚度。該涂層例如在基底處較厚且向著頂部變薄，如果需要的話?；旧戏蛛x的環(huán)氧樹脂助熔劑(epoxy flux)的套環(huán)形成于每個導(dǎo)電凸起的基底部分周圍。這具有的益處在于在凸起的基底處提供另外的機械支撐，且降低了用在工藝中的環(huán)氧樹脂助熔劑材料的質(zhì)量?？商鎿Q地，基本上連續(xù)的環(huán)氧樹脂助熔劑層可形成于晶片的上表面上。
電絕緣層優(yōu)選包括環(huán)氧樹脂助熔劑或環(huán)氧樹脂助熔劑底部填充材料。
晶片背側(cè)的減薄或晶片的背面研磨通過機械研磨和拋光或化學(xué)蝕刻或現(xiàn)有技術(shù)中公知的方法來進行。
本發(fā)明的方法有利地用于倒裝片或球柵陣列封裝或芯片尺寸封裝或超薄球柵陣列封裝或晶片級芯片尺寸封裝或過鑄模倒裝片封裝。
在管芯從晶片分離之后，將其組裝形成半導(dǎo)體封裝。將管芯安裝在襯底如再分配板上，以使管芯的有源表面面對再分配板的上表面，且導(dǎo)電裝置提供芯片或管芯和再分配板之間的電連接。將外部接觸或?qū)щ娧b置如焊球附著到再分配板的底表面上，以提供從封裝到外部襯底如印刷電路板的電連接。
根據(jù)本發(fā)明組裝的半導(dǎo)體封裝包括襯底，例如再分配板，其包括在其上表面上的多個上導(dǎo)電跡線及上部接觸區(qū)和在其底表面上的第二多個導(dǎo)電跡線和外部接觸區(qū)。外部導(dǎo)電裝置如焊球附著到襯底底部上的外部接觸區(qū)。
半導(dǎo)體封裝還包括半導(dǎo)體管芯或芯片，其包括具有多個管芯接觸區(qū)或墊的有源表面。導(dǎo)電裝置如微觀焊球提供管芯接觸區(qū)和襯底的上部接觸區(qū)之間的電連接。管芯的有源表面和襯底的上表面之間的區(qū)域通過例如環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂助熔劑底部填充物來底部填充。本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝還包括管芯的有源表面上的導(dǎo)電裝置之間的電絕緣或支撐層，其至少覆蓋導(dǎo)電裝置的基底部分。該電絕緣層包括例如環(huán)氧樹脂助熔劑或環(huán)氧樹脂助熔劑底部填充材料。借助于顯微鏡，電絕緣支撐層可在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的拋光的截面中看到。
在背面研磨凸起的晶片期間，根據(jù)本發(fā)明的接觸支撐層對凸起提供改善程度的支撐。與使用蠟不同，沉積環(huán)氧樹脂支撐層簡單且靈活，并且不需要冗長的去除工藝。由于凸起的基底已經(jīng)由環(huán)氧樹脂支撐，因此可獲得帶和凸起之間的良好接觸。這確保了UV帶完全固化并降低了在凸起的圓周處的殘余物形成。對比于使用抗蝕劑來支撐凸起，本發(fā)明的方法還非常簡單和快捷。尤其是，抗蝕劑的剝離困難且耗時。


現(xiàn)在將借助于實例參考附圖描述本發(fā)明的實施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明組裝的球柵陣列半導(dǎo)體封裝的截面圖，圖2示出了包括多個半導(dǎo)體管芯的晶片，每一個包括根據(jù)本發(fā)明的方法中使用的多個電鍍凸起，圖3示出了具有電絕緣層的圖2的晶片的旋涂，圖4示出了圖3的晶片的電鍍凸起的回流，圖5示出了UV帶至圖4的晶片的附著，圖6示出了圖5的晶片的背面研磨，圖7示出了半導(dǎo)體管芯從圖6的晶片的去帶(detaping)和單切(singulation)，圖8示出了用于本發(fā)明的替換實施例的圖3的方法步驟，其中通過浸涂沉積電絕緣涂層，圖9示出了用于圖8的實施例的圖4的方法步驟，和圖10示出了用于圖8的替換實施例的圖4的方法步驟。
具體實施例方式
圖1示出了包括半導(dǎo)體管芯2的半導(dǎo)體封裝1的截面圖，其通過倒裝片技術(shù)安裝至再分配板3。
半導(dǎo)體管芯2包括包含多個管芯接觸墊4的有源表面和無源表面。再分配板3包括非導(dǎo)電核心材料5的片，并包括在其上表面上的多個上導(dǎo)電跡線6和上接觸墊7以及在其底表面上的多個下導(dǎo)電跡線8和外部接觸區(qū)9。再分配板3還包括多個基本上垂直的導(dǎo)電通孔10，其將上接觸墊7與再分配板3的底表面上的接觸區(qū)9電連接。焊球11附著到外部接觸區(qū)9以提供從封裝1至外部電路板(其在圖中未示出)的電連接。
半導(dǎo)體管芯2安裝有其與再分配板3的上表面面對的有源表面，并且其通過設(shè)置在管芯接觸區(qū)4和再分配板3上表面上的上接觸墊7之間的微觀焊球12電連接至再分配板3。在此微觀用于描述借助于顯微鏡看到的焊球。
環(huán)氧樹脂的薄支撐層13涂覆微觀焊球12之間的管芯2的有源表面。在薄支撐環(huán)氧樹脂層13和再分配板3的上表面之間的區(qū)域用底部填充材料14來填充?？山柚陲@微鏡，在拋光的截面中觀察薄環(huán)氧樹脂層13和底部填充材料14之間的界面。
圖2示出了包括用在根據(jù)本發(fā)明的方法中的多個管芯2的半導(dǎo)體晶片15。每個管芯2包括在其有源表面上的多個管芯接觸墊4。晶片15的前側(cè)19包括管芯2的有源表面。在根據(jù)本發(fā)明的方法的第一步驟中，通過公知的電鍍方法在管芯接觸墊4上沉積多個前驅(qū)導(dǎo)電凸起16。前驅(qū)導(dǎo)電凸起16包括焊料。如此沉積的前驅(qū)凸起16具有蘑菇形狀，其是該工藝的特征。凸起16的上部是圓形的，且橫向上比具有基本上為棒形狀的下部大。
圖3示出了通過旋涂技術(shù)在晶片15的前側(cè)19上薄電絕緣層的沉積或環(huán)氧樹脂13的涂覆。環(huán)氧樹脂層13具有使得附著到包括在晶片15的前表面19中的管芯接觸墊4的電鍍凸起16的下部涂覆有環(huán)氧樹脂層13的厚度。環(huán)氧樹脂層13的上表面在焊料凸起12之間基本上是凹形。環(huán)氧樹脂層13是接觸支撐層。
圖4示出了工藝的下一階段，其中圖3的晶片15經(jīng)受焊料回流工藝。在工藝的該步驟中，電鍍前驅(qū)凸起16的上部在加熱處理形成微觀焊球12期間變成圓形。環(huán)氧樹脂層13防止了前驅(qū)凸起16從管芯接觸墊4向外橫向擴展到相鄰區(qū)域中。環(huán)氧樹脂層13的上表面在焊球12之間具有基本上是凹形的形式。
圖5示出了UV帶疊層18至圖4的晶片15的前側(cè)19的附著。由于焊球13的基底部分借助環(huán)氧樹脂層13來支撐，因此帶疊層18緊密地裝配在焊球12的在環(huán)氧樹脂層13上暴露的表面和環(huán)氧樹脂層13的設(shè)置在焊球12之間的上表面上方。
圖6示出了圖5的晶片15的背側(cè)20的研磨和拋光，以降低晶片15的厚度。晶片15的厚度通常從約750μm降低到小于約250μm。圖7示出了從晶片15的帶18的去除和各個管芯2的單切。
圖8示出了用環(huán)氧樹脂支撐層17涂覆晶片15的前側(cè)19的替換方法。在本發(fā)明的該實施例中，包括電鍍前驅(qū)凸起16的晶片15的前側(cè)19浸漬到包括環(huán)氧樹脂助熔劑樹脂的槽21中。電鍍前驅(qū)凸起16和晶片15的前表面19涂覆有電絕緣支撐層17。
圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二實施例在電鍍凸起16的焊料回流凸起以形成微觀焊球12之后的晶片15。用在浸涂工藝中的環(huán)氧樹脂助熔劑的體積較小，以使環(huán)氧樹脂助熔劑的套環(huán)22形成在每個焊球12的基底周圍。環(huán)氧樹脂套環(huán)22在每個焊球12周圍形成基本上分離的支撐區(qū)。
圖10示出了通過其中使用較大體積的環(huán)氧樹脂助熔劑的浸涂方法形成的替換環(huán)氧樹脂支撐層。在本發(fā)明的該實施例中，環(huán)氧樹脂支撐層17形成了焊球12之間的基本上連續(xù)的層，并具有在焊球12之間基本上為凹形的起伏表面。每個焊球12的涂層厚度在附著到管芯接觸墊4的焊球12的基底處比在頂部處大。
使用與前述相似的工藝減薄根據(jù)圖9和10中示出的實施例的晶片15。然后將帶18附著到環(huán)氧樹脂支撐層17并研磨和拋光晶片15的背側(cè)20。晶片15的厚度通常被從約750μm降低到小于約250μm。然后從晶片分離出各個管芯。
然后將管芯2安裝在再分配板3上以形成半導(dǎo)體封裝1，對其測試、封裝并輸送給用戶。
參考數(shù)字1半導(dǎo)體封裝2半導(dǎo)體管芯3再分配板4管芯接觸區(qū)5核心材料6上導(dǎo)電跡線7上接觸墊
8下導(dǎo)電跡線9外部接觸區(qū)10通孔11外部焊球12微觀焊球13環(huán)氧樹脂電絕緣層14底部填充物15晶片16電鍍前驅(qū)凸起17被浸漬的電絕緣層18UV帶疊層19晶片的前表面20晶片的背表面21環(huán)氧樹脂助熔劑槽22環(huán)氧樹脂助熔劑套環(huán)
權(quán)利要求
1.一種組裝半導(dǎo)體封裝(1)的方法，包括以下步驟-提供晶片(15)，其包括多個半導(dǎo)體管芯(2)，每個半導(dǎo)體管芯(2)包括具有多個管芯接觸區(qū)(4)的有源表面，-在管芯接觸區(qū)(4)上形成前驅(qū)導(dǎo)電裝置(16)，-用電絕緣層(13；17；22)涂覆晶片(15)的前表面(19)和至少前驅(qū)導(dǎo)電裝置(16)的基底，-加熱晶片(15)以由前驅(qū)導(dǎo)電裝置(16)形成導(dǎo)電裝置(12)，-將帶(18)附著至導(dǎo)電裝置(12)的上表面以及電絕緣層(13，17)的上表面，-減薄晶片(15)的背表面(20)，-去除該帶(18)，-從晶片(15)分離出各個管芯(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的組裝半導(dǎo)體封裝(1)的方法，其特征在于，前驅(qū)導(dǎo)電裝置(12)通過電鍍技術(shù)形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的組裝半導(dǎo)體封裝(1)的方法，其特征在于，前驅(qū)導(dǎo)電裝置(12)通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)來形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項的組裝半導(dǎo)體封裝(1)的方法，其特征在于，通過旋涂技術(shù)將電絕緣層(13)沉積在晶片(15)的前表面(19)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的一項的組裝半導(dǎo)體封裝(1)的方法，其特征在于，通過浸涂技術(shù)將電絕緣層(17；22)沉積于晶片(15)的前表面(19)上。
6.一種半導(dǎo)體封裝(1)，包括-襯底(3)，包括在其上表面上的多個導(dǎo)電跡線(6)和上部接觸區(qū)(7)和在其底表面上的第二多個下導(dǎo)電跡線(8)和外部接觸區(qū)(9)，以及附著到外部接觸區(qū)(9)的外部導(dǎo)電裝置(11)，-半導(dǎo)體管芯(2)，包括具有多個管芯接觸墊(4)的有源表面，通過導(dǎo)電裝置(12)電連接到襯底(3)的接觸區(qū)(7)，和-在管芯(2)的有源表面上的導(dǎo)電裝置之間至少覆蓋導(dǎo)電裝置(12)的基底部分的支撐層(13；22)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體封裝(1)，其特征在于，電絕緣層(13；22)包括環(huán)氧樹脂助熔劑或環(huán)氧樹脂底部填充材料。
全文摘要
半導(dǎo)體封裝(1)包括襯底(3)，該襯底包括在其上表面上的多個導(dǎo)電跡線(6)和上接觸區(qū)(7)和其底表面上的第二多個下導(dǎo)電跡線(8)和外部接觸區(qū)(9)，以及附著到外部接觸區(qū)(9)的外部導(dǎo)電裝置(11)。半導(dǎo)體封裝(1)還包括半導(dǎo)體管芯(2)，其包括具有多個管芯接觸墊(4)的有源表面，通過導(dǎo)電裝置(12)電連接到襯底(3)的接觸區(qū)(7)。在管芯(2)的有源表面上的導(dǎo)電裝置之間的支撐層(13)至少覆蓋導(dǎo)電裝置(12)的基底部分。
文檔編號H01L23/485GK1914720SQ200480041536
公開日2007年2月14日 申請日期2004年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月11日
發(fā)明者K·陳, G·奧夫納, 李維民 申請人:英飛凌科技股份公司