專利名稱：晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝以及晶片的散熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種半導體集成電路的覆晶封裝，特別有關(guān)于一種新式的改良晶片散熱座裝置以及于集成電路(IC)晶片運作中的散熱方法。
背景技術(shù)：
半導體集成電路的最后制程之一為多層級封裝，其方法包括增加IC晶片的電極距離，保護晶片免于受機械與外界應力；提供適當?shù)臒嵬緩揭越栌删龑岵⑿纬呻娦赃B接。晶片封裝的方法決定了封裝晶片的整個制程花費、功能以及可靠度以及提供封裝的系統(tǒng)。
IC晶片封裝一般可廣泛地分類為二一是將晶片封裝于一陶瓷封裝以借由真空密封與外界隔絕。此封裝為典型陶瓷并應用于高效能需求。另一晶片封裝于一塑料封裝，換句話說，由于封膠主要是由環(huán)氧樹脂組成，因此晶片并非完全與外界環(huán)境隔絕。所以周圍空氣會滲透封包并對晶片產(chǎn)生不良影響。然而最近改良塑料封裝已將其范圍及運用能力擴大。由于塑料封裝的制程有助于自動整批處理因此較符合經(jīng)濟效益。
球柵陣列(BGA)封裝為最近發(fā)展的IC晶片封裝，其可利用陶瓷封裝或塑料封裝并可為不同種類的集成封裝結(jié)構(gòu)。球柵陣列(BGA)封裝是使用焊錫球或凸塊以電性及機械內(nèi)連接晶片至其它微電子裝置。晶粒自晶圓分割后，通常借由形成焊錫凸塊于電路晶片或晶粒上，以保護連接至電路板的IC晶片并電性連接晶片電路至形成于電路板上的導電圖案。BGA技術(shù)屬于覆晶技術(shù)的領(lǐng)域。
覆晶封裝技術(shù)可用于連接不同種類的電路板，包括陶瓷基板、印刷電路板、軟性電路板以及硅基板。焊錫凸塊一般設置于覆晶周圍，借由導電連接墊以電性內(nèi)連接覆晶上的電路。由于覆晶的微電路提供多種功能，因此通常需要較多的焊錫凸塊。覆晶尺寸一般為每邊13毫米以沿覆晶邊緣塞滿焊錫凸塊。因此覆晶導電圖案由多個各別的導體組成，其中該分隔的間距約0.1毫米或更小。
請參照圖1A其是顯示一般覆晶26的剖面圖，其包括例如一上層導電層16與下層導電層22透過一絕緣層18相互分隔。下層的多個導電層22借由絕緣層18彼此分隔。而導電層16、22透過穿過絕緣層18的導電介層孔20彼此相互電性連接。絕緣層18及導電層22是以傳統(tǒng)方式依序沉積于硅基板24上。
于形成多個IC晶片或晶粒沉積于單一半導體晶圓基板24上之后，基板24會切割成獨立的晶粒。多個焊錫凸塊10接著直接焊接至連續(xù)的各別凸塊墊14的上表面，其中每一焊錫墊14外型呈矩形，且部分被保護層12覆蓋。凸塊墊14周圍由介電層15(例如基板26中的氧化物)環(huán)繞。此外同樣參照圖1A，每一焊錫墊14皆與上導電層16形成電性接觸。
請參照圖1B，于覆晶26上形成焊錫凸塊10后，將晶片26反轉(zhuǎn)(一般稱之為覆晶)而焊錫凸塊10連接至基板28(例如印刷電路板)的導電端。最后將金屬散熱座30裝設于覆晶26的基板24背面25，以于集成電路裝置(而覆晶26是其中的一部分)操作時散熱。散熱座30包括多個散熱縫32，并利用含有銀粒的涂膠34連接于基板背面25。一般在涂膠34以及基板背面25之間會設置一層金屬蓋36。
利用傳統(tǒng)方式裝設散熱座于晶體電路晶片具有幾項缺點。其中之一是于晶粒分割及封裝后，裝設散熱座至每一封裝晶粒需要高成本，另一是晶片封裝尺寸大。因此業(yè)界急需一種新的改良式晶片散熱座裝置及方法以降低成本及其封裝尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種新的散熱座以應用于集成電路晶片。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種新IC晶片散熱座以減小封裝尺寸。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種新的IC晶片散熱座以降低成本。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種新的IC晶片散熱座以使晶片的每單位面積具有高速的熱傳遞。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種新的IC晶片散熱座及方法，以利用連續(xù)的制程步驟同時形成在所有IC晶片或晶粒于晶圓基板上。
根據(jù)上述及其它目的，本發(fā)明提供一種新的IC晶片散熱座，其具有低成本、每單位面積具有有效的熱傳遞以及具有小尺寸的晶片封裝。典型的實施例是先沉積一金屬晶種層于半導體晶圓背面，以形成IC晶片散熱座，其中半導體晶圓上具有多個IC晶片。然后沉積一光致抗蝕劑層于該晶種層上并圖案化之以定義多個光致抗蝕劑開口。電鍍金屬于光致抗蝕劑開口以形成多個散熱柱于晶種上。最后除去晶種層上的光致抗蝕劑以定義多個散熱柱使其自晶種層延伸以及一網(wǎng)狀散熱通道延伸于該些散熱柱之間。
本發(fā)明更包括于電子產(chǎn)品操作中產(chǎn)品中的IC晶片的散熱方法。典型實施例的方法包括提供一半導體晶圓；形成多個IC晶片于該晶圓上；沉積金屬晶種層于晶圓背面；沉積光致抗蝕劑層于晶種層上；圖案化多個光致抗蝕劑開口于光致抗蝕劑層中；沉積金屬于光致抗蝕劑開口中及晶種層上；清除晶種層上的光致抗蝕劑層；分割I(lǐng)C晶片，其中IC晶片散熱座留在每一晶片背片；將每一晶片封裝于電子產(chǎn)品中；以及于電子產(chǎn)品運作時透過散熱座使晶片散熱。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供一種晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，所述晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝包括一半導體晶圓，具有一晶背以及一圖案化表面；多個集成電路晶片于該晶圓的圖案化表面上；以及一散熱座于該晶背上以熱傳導每一該集成電路晶片。
本發(fā)明所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，該晶背的散熱座是利用沉積散熱材料于該晶背上并經(jīng)由蝕刻而成。
本發(fā)明所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，該晶背的散熱座包括一金屬晶種層于該晶背以及一金屬層于該晶種層上。
本發(fā)明所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，該散熱座包括多個散熱柱以及一網(wǎng)狀散熱通道延伸于該些散熱柱之間。
本發(fā)明所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，更包括多個焊錫凸塊于該圖案化表面上以電性接觸該集成電路晶片。
本發(fā)明所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，該散熱座是導熱金屬，其擇自由銅、銀以及鈦所組成的族群。
本發(fā)明所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，該多個該集成電路晶片是覆晶晶片。
本發(fā)明另提供一種集成電路晶片的散熱方法，所述集成電路晶片的散熱方法包括提供一半導體晶圓，具有一晶背以及一圖案化表面；提供多個集成電路晶片于該晶圓上，其是借由制作集成電路于該圖案化表面上；形成一散熱座于該晶背上；以及將每一集成電路晶片相互分割，以使該散熱座形成于每一該集成電路晶片上。
本發(fā)明所述的集成電路晶片的散熱方法，形成該散熱座于該晶背上包括提供一金屬晶種層于該晶背上，然后提供一圖案化光致抗蝕劑層于該晶種層上，再沉積一金屬于該晶種層上以及移除該晶種層上的該光致抗蝕劑層。
本發(fā)明所述的集成電路晶片的散熱方法，該散熱座包括多個散熱柱以及一網(wǎng)狀散熱通道延伸于該些散熱柱之間。
本發(fā)明所述的集成電路晶片的散熱方法，該散熱座是導熱金屬，其是擇自由銅、銀以及鈦所組成的族群。
本發(fā)明所述的集成電路晶片的散熱方法，于該散熱座是利用沉積散熱材料于該晶背并經(jīng)由蝕刻而成。
本發(fā)明所述的集成電路晶片的散熱方法，更包括提供多個焊錫凸塊于該圖案化表面以于形成該散熱座于該晶背之前先與該集成電路電性接觸。
本發(fā)明所述的集成電路晶片的散熱方法，于每一集成電路晶片相互分割后，封裝每一該集成電路晶片，其是借由提供多個基板并個別連接該些晶片至該些基板上。


圖1A是顯示半導體晶圓基板的部分剖面圖，其圖解說明以傳統(tǒng)的球柵陣列(BGA)IC晶片封裝結(jié)構(gòu)的方式，提供焊錫凸塊以電性連接沉積于基板上的導電層；圖1B是顯示傳統(tǒng)集成電路覆晶的封裝以及傳統(tǒng)提供散熱座于晶片背面的剖面圖；圖2是顯示一集成電路覆晶剖面圖，根據(jù)本發(fā)明其具有散熱座于晶片背面；圖3是顯示圖2的部分區(qū)域的IC晶片散熱座的上視圖；圖4A至圖4G是顯示集成電路覆晶的剖面圖，其是圖解說明根據(jù)本發(fā)明方法制作散熱座于覆晶背面的連續(xù)制程步驟；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的一方法的連續(xù)制程步驟的流程圖；
圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一方法的連續(xù)制程步驟的流程圖。
具體實施例方式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下請參照圖2、圖3，其是繪示本發(fā)明一較佳實施例的IC晶片散熱座58于覆晶40上。覆晶40包括IC晶片42其具有圖案化表面44a以及一晶背44b的典型硅半導體晶圓44，而該圖案化表面44a覆蓋一保護層50。于制作半導體的過程中，集成電路(未顯示)逐漸地形成于圖案化表面44a上。利用本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)形成焊錫凸塊46，以各別透過于圖案化表面44a的凸塊墊48電性連接集成電路(ICs)。
一般于封裝過程中在制作集成電路晶面散熱座于其上后將該晶片42翻轉(zhuǎn)并于其上形成焊錫凸塊以電性接觸基板54，例如印刷電路板以用于電子產(chǎn)品中。一般常利用環(huán)氧樹脂52來固定IC晶片42于基板54上。接著提供基板54以透過焊錫凸塊56電性接觸電子產(chǎn)品的其它的電路(未顯示)。根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)進行封裝以及組合步驟。
覆晶40的IC晶片散熱座58是由高熱傳導金屬形成。適用于制作體電路晶片散熱座58的金屬包括銅、銀以及鈦，但亦可包括其它金屬。IC晶片散熱座58包括形成于半導體晶圓44背面44b的金屬晶種層60。多個散熱柱62彼此相互間隔鄰接并自晶種層60表面垂直延伸。如圖3所示，鄰接的散熱柱62以交錯的行74及列76的陣列排列以定義出交錯的散熱通道64網(wǎng)。如圖2所示，每一散熱柱62的散熱柱高78至少約100微米而其散熱柱寬80約10至100微米。
請參照圖4A至圖4G，其是顯示制作集成電路散熱座于IC晶片42上。于圖4A至圖4G中，簡單地顯示單一IC晶片42，然而根據(jù)本發(fā)明方法于將晶圓分割成各自獨立的晶片前，于整個半導體晶圓44背面44b形成IC晶片散熱座58。因此于下述中，在晶粒切割與分割后，每一IC晶片42上便具有IC晶片散熱座58。
根據(jù)本發(fā)明方法，IC晶片散熱座的典型制法如下。整個半導體制作方法，是開始于制作集成電路(未顯示)于半導體晶圓44的圖案化表面44a上。接著提供連接墊以電性接觸每一IC晶片42的集成電路。然后請參照圖4A，焊錫凸塊46對應地形成于連接墊上。
接著請參照圖4B，一保護層薄板66沉積于圖案化表面44a上，以于制作IC晶面散熱座58時覆蓋并保護焊錫凸塊46。保護層薄板66的厚度足以覆蓋焊錫凸塊46，并可利用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的傳統(tǒng)化學氣相沉積技術(shù)沉積保護層薄板66于圖案化表面44a上。
請參照圖4C，接著將晶片42翻轉(zhuǎn)并于半導體晶片44的背面44b沉積金屬晶種層60。在此金屬晶種層60可為銅、銀、鈦或其它導熱金屬。其中晶種層60是利用傳統(tǒng)的物理氣相沉積濺鍍步驟形成于晶背44b上。
請參到圖4D，沉積一光致抗蝕劑層68于金屬晶種層60上，其中光致抗蝕劑層68一般為干膜光致抗蝕劑。光致抗蝕劑層68的厚度68a以至少100微米較佳，接著將光致抗蝕劑層68圖案化以于晶種層60上形成尺寸大小及位置符合各個散熱柱62(如圖2)的多個光致抗蝕劑開口70。每一光致抗蝕劑開口70的一般寬度70a約10至100微米。
請參照圖4E，沉積金屬層72于晶種層上60以填充光致抗蝕劑層68的光致抗蝕劑開口70。其中金屬層72是68利用傳統(tǒng)電化學電鍍技術(shù)沉積，而金屬層72厚度與光致抗蝕劑層的厚度68a實質(zhì)上相同。完成電鍍后，化學機械研磨法平坦化金屬層72并依所需移除過量的金屬層72。
請參照圖4F，接著移除晶種層60上的光致抗蝕劑層68以完成IC晶片散熱座58的制作。因此IC晶片散熱座58的散熱柱自晶種層60延伸，并大抵與晶種層60表面垂直。同時保護層薄板66會自半導體晶圓44的圖案化表面44a移除。或者保護層薄板66亦可于另外的制程步驟中自半導體晶圓44移除。
于完成上述的散熱座制程步驟后，連續(xù)散熱座58覆蓋于整個半導體晶圓44背面，包括先前形成于晶圓44上的所有IC晶片42背面。接著將制作于半導體晶圓44上的多個IC晶片42借由晶圓的切割而彼此分開且散熱座58順著切刻線(未顯示)。于晶片分割制程后，IC晶片散熱座58留在每一晶片42背面。
請參照圖4G，借由將每一IC晶片42的焊錫凸塊46貼附至基板54上以完成每一覆晶40的裝配，貼附方式一般是利用環(huán)氧樹脂52。接著根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的技術(shù)，將覆晶40裝設于電子產(chǎn)品中(未顯示)。
請參照圖5，其是顯示根據(jù)本發(fā)明方法的制程步驟的流程圖。步驟1，是先將IC裝置制作于半導體晶圓上。步驟2，是形成連接墊以電性連接IC裝置與形成于凸塊墊上的焊錫凸塊。步驟3是于焊錫凸塊上形成保護層薄板，以于后續(xù)散熱座制作過程中保護焊錫凸塊。
步驟4是沉積金屬晶種層于晶圓背面。步驟5于晶種層上層壓并圖案化一光致抗蝕劑層。步驟6是電鍍金屬于晶種層上以及光致抗蝕劑開口中。步驟7是除去晶圓上的光致抗蝕劑與保護層。步驟8利用晶粒分割制程，將先前形成于晶圓上的多個IC晶片彼此分隔，其中每一IC晶片背面具有散熱座。于步驟9完成晶片封裝制程，每一IC晶片連接至基板(例如印刷電路板)并將覆晶裝配成電子產(chǎn)品。
請參照圖6，其是顯示根據(jù)本發(fā)明另一方法的制程步驟的流程圖。制程步驟1至3與上述圖5的步驟1至3相同。然而制程步驟4a是沉積金屬層于晶圓背面。制程步驟5a是沉積一光致抗蝕劑層于金屬層上以圖案化形成光致抗蝕劑開口來定義散熱通道的尺寸與構(gòu)造以于后續(xù)蝕刻金屬層。制程步驟6a是蝕刻透過光致抗蝕劑開口所露出的部分金屬層以于金屬層中形成網(wǎng)狀散熱通道。而制程步驟7、8、9與上述圖5的步驟7、8、9相同。
以上所述僅為本發(fā)明較佳實施例，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉本項技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可在此基礎(chǔ)上做進一步的改進和變化，因此本發(fā)明的保護范圍當以本申請的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
附圖中符號的簡單說明如下10焊錫凸塊12保護層14凸塊墊15介電層16導電層18絕緣層20導電介層孔22導電層24硅基板25背面26基板28基板30散熱座
32散熱縫34涂膠36金屬蓋40覆晶42IC晶片44半導體晶圓44a圖案化表面44b背面46焊錫凸塊48凸塊墊50保護層52環(huán)氧樹脂54基板56焊錫凸塊58散熱座60光致抗蝕劑層62散熱柱64散熱通道66保護層薄板68光致抗蝕劑層68a厚度70光致抗蝕劑開口70a寬度72金屬層74行76列78散熱柱高
80散熱柱寬1制作裝置于晶圓上2提供連接墊及焊錫凸塊于晶圓上3提供保護層于焊錫凸塊上4沉積金屬晶種層于晶圓背面5沉積并圖案化光致抗蝕劑層于晶種層上6電鍍金屬于光致抗蝕劑層開口7自晶圓上移除光致抗蝕劑層及保護層8分割晶片9封裝晶片4a沉積金屬層于晶背上5a沉積并圖案化光致抗蝕劑層于金屬層上6a蝕刻散熱通道于金屬層中7a自金屬層上移除光致抗蝕劑層
權(quán)利要求
1.一種晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，所述晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝包括一半導體晶圓，具有一晶背以及一圖案化表面；多個集成電路晶片于該晶圓的圖案化表面上；以及一散熱座于該晶背上以熱傳導每一該集成電路晶片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，其特征在于該晶背的散熱座是利用沉積散熱材料于該晶背上并經(jīng)由蝕刻而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，其特征在于該晶背的散熱座包括一金屬晶種層于該晶背以及一金屬層于該晶種層上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，其特征在于該散熱座包括多個散熱柱以及一網(wǎng)狀散熱通道延伸于該些散熱柱之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，其特征在于更包括多個焊錫凸塊于該圖案化表面上以電性接觸該集成電路晶片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，其特征在于該散熱座是導熱金屬，其擇自由銅、銀以及鈦所組成的族群。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝，其特征在于該多個該集成電路晶片是覆晶晶片。
8.一種集成電路晶片的散熱方法，所述集成電路晶片的散熱方法包括提供一半導體晶圓，具有一晶背以及一圖案化表面；提供多個集成電路晶片于該晶圓上，其是借由制作集成電路于該圖案化表面上；形成一散熱座于該晶背上；以及將每一集成電路晶片相互分割，以使該散熱座形成于每一該集成電路晶片上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路晶片的散熱方法，其特征在于形成該散熱座于該晶背上包括提供一金屬晶種層于該晶背上，然后提供一圖案化光致抗蝕劑層于該晶種層上，再沉積一金屬于該晶種層上以及移除該晶種層上的該光致抗蝕劑層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路晶片的散熱方法，其特征在于該散熱座包括多個散熱柱以及一網(wǎng)狀散熱通道延伸于該些散熱柱之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路晶片的散熱方法，其特征在于該散熱座是導熱金屬，其是擇自由銅、銀以及鈦所組成的族群。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路晶片的散熱方法，其特征在于于該散熱座是利用沉積散熱材料于該晶背并經(jīng)由蝕刻而成。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路晶片的散熱方法，其特征在于更包括提供多個焊錫凸塊于該圖案化表面以于形成該散熱座于該晶背之前先與該集成電路電性接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路晶片的散熱方法，其特征在于于每一集成電路晶片相互分割后，封裝每一該集成電路晶片，其是借由提供多個基板并個別連接該些晶片至該些基板上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種晶背上具有整合散熱座的晶圓級封裝以及晶片的散熱方法，具體涉及一種IC晶片的散熱座及其IC晶片散熱的方法，其實施方式可包括于晶背上沉積晶種層以形成IC晶片的散熱座，其中晶圓上具有多個集成電路晶片。然后沉積一光致抗蝕劑層于晶種層上并圖案化之以定義多個光致抗蝕劑開口。電鍍金屬于光致抗蝕劑開口以形成多個散熱柱于晶種上。最后除去自晶種層上延伸的光致抗蝕劑以定義多個散熱柱，其中該些散熱柱自晶種層延伸且該些散熱柱間具有網(wǎng)狀散熱通道。晶片運作時可透過散熱座散熱。本發(fā)明所述IC晶片散熱座，其是低成本、每單位面積具有有效的熱傳遞以及具有小尺寸的晶片封裝。
文檔編號H01L21/48GK1758431SQ200510071128
公開日2006年4月12日 申請日期2005年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者林國偉, 張小平 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司