專利名稱：一種封裝結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路封裝工藝，且特別涉及一種利用凸塊對(duì)半導(dǎo)體裸 片進(jìn)行倒裝芯片封裝的集成電路封裝結(jié)構(gòu)及其形成方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代集成電路由無(wú)數(shù)個(gè)有源器件，例如晶體管(transistors)，以及電容器 (capacitors)組成。這些器件一開始是各自分離的，但后來(lái)會(huì)互連在一起形成
功能電路。典型的互連結(jié)構(gòu)包含橫向互連，如金屬線，以及垂直互連，如通孔 (vias)及觸點(diǎn)(contacts)?，F(xiàn)代集成電路性能及密度的限制，越來(lái)越多地由
互連決定。
互連結(jié)構(gòu)的頂端會(huì)形成焊盤(bondpads)，并暴露于對(duì)應(yīng)的芯片表面。通 過(guò)焊盤將芯片電性連接到封裝襯底，焊盤可用于引線接合(wire bonding)或
倒裝芯片接合。
圖1至圖2B說(shuō)明傳統(tǒng)的倒裝芯片封裝法。參照?qǐng)D1，裸片(die) 10的表 面包含焊盤12，其中焊盤12和裸片10中的集成電路相連接。通過(guò)一引線接 合器(圖中未示)的接合頭(bondhead)15，可在焊盤12上形成凸塊(studbumps) 14。當(dāng)裸片IO上的每一接合完成后，引線接合器會(huì)施加一個(gè)力以剪斷對(duì)應(yīng)的 接合線，使凸塊14附著到焊盤12上。
參照?qǐng)D2A，裸片10倒裝接合到封裝襯底16。典型地，接合工藝包含將 凸塊14置于封裝襯底16的焊盤18上，使焊錫球(solder balls) 20位于凸塊 14和對(duì)應(yīng)的焊盤18之間。接著執(zhí)行再流(reflow)以熔化焊錫球20，使凸塊 14能電性連接到焊盤18。
圖2B是另一倒裝芯片接合圖，其中裸片10通過(guò)各向異性導(dǎo)電膜 (Anisotropic Conducting Film， ACF) 22，倒裝接合到封裝襯底16。各向異性 導(dǎo)電膜22可將凸塊14電性連接到與其對(duì)應(yīng)的焊盤18，而不用提供橫向的電 路(lateral electricapaths)來(lái)短接鄰近的凸塊14及焊盤18。
使用凸塊封裝半導(dǎo)體裸片具有降低封裝成本的優(yōu)勢(shì)特征。然而，傳統(tǒng)制造 凸塊的方法有其缺點(diǎn)。參照?qǐng)D1，欲切斷凸塊14各自的接合線時(shí)，需施加一
個(gè)力，焊盤12可能會(huì)因此與裸片10分層。裸片10要形成互連結(jié)構(gòu)通常需包
含低k值的介電材料，而低k值的介電材料極可能會(huì)有分層的現(xiàn)象產(chǎn)生。隨著
集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，所使用的介電材料的k值也越來(lái)越低，并因而增加 了分層的可能性，因此需要該問(wèn)題的解決辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，用以對(duì)半 導(dǎo)體裸片進(jìn)行倒裝芯片封裝。
本發(fā)明的另一目的是提供一種集成電路封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)通過(guò)在封裝 襯底形成凸塊，避免對(duì)半導(dǎo)體裸片造成損壞。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，包含提供一半 導(dǎo)體裸片、提供一封裝襯底、以及形成電性連接于半導(dǎo)體裸片和封裝襯底之間 的凸塊。每一個(gè)凸塊都具有靠近半導(dǎo)體裸片的第一部分，以及靠近封裝襯底的 第二部分，其中第一部分的寬度小于第二部分的寬度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，包含提供一 半導(dǎo)體裸片、提供一封裝襯底、以及形成位于封裝襯底的凸塊。并將半導(dǎo)體裸 片接合到封裝襯底，其中凸塊電性連接半導(dǎo)體裸片及封裝襯底。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明又提供一種集成電路封裝結(jié)構(gòu)，包含一半導(dǎo)體 裸片、 一封裝襯底、以及電性連接于半導(dǎo)體裸片和封裝襯底之間的凸塊。每一 個(gè)凸塊都具有靠近半導(dǎo)體裸片的第一部分，以及靠近封裝襯底的第二部分，其 中第一部分的寬度小于第二部分的寬度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明又提供一種集成電路封裝結(jié)構(gòu)，包含具有頂部 表面及位于頂部表面的焊盤的一半導(dǎo)體裸片、 一封裝襯底、以及電性連接于半 導(dǎo)體裸片和封裝襯底之間的凸塊。凸塊以物理方式連接到封裝襯底，其中至少 一個(gè)凸塊與其對(duì)應(yīng)的焊盤以物理方式隔離開來(lái)。
因此，本發(fā)明通過(guò)先在封裝襯底形成凸塊，可以消除對(duì)半導(dǎo)體裸片造成損壞。
為使本發(fā)明和其優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下面結(jié)合附圖進(jìn)行描述。


圖1至圖2B說(shuō)明利用凸塊形成集成電路封裝結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方法； 圖3A至圖7是制造本發(fā)明的凸塊倒裝芯片封裝結(jié)構(gòu)的一較佳實(shí)施例的中 間步驟的剖面圖；以及
圖8A及圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中裸片接合到引線框架上。
主要器件符號(hào)說(shuō)明
10:裸片40:凸塊
12:焊盤40,:基部
14:凸塊402:頂部
15:接合頭42:導(dǎo)電指狀條
16:封裝襯底50:裸片
18:焊盤52:焊盤
20:焊錫球56:各向異性導(dǎo)電膜
22:各向異性導(dǎo)電膜58:導(dǎo)電粒子
30:封裝襯底60:非導(dǎo)電基質(zhì)
32:焊盤62:焊錫球
34:重布線路64:模材料
36:焊盤
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)描述本發(fā)明較佳實(shí)施例的制造與使用。然而應(yīng)可理解的是，本發(fā) 明提供諸多可應(yīng)用的發(fā)明概念，其能具體化于各種特定內(nèi)容中。所描述的特定 實(shí)施例僅以特定形式說(shuō)明制造及使用本發(fā)明，并非用以限制本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明提供一種新穎的封裝結(jié)構(gòu)和形成該封裝結(jié)構(gòu)的方法。以下說(shuō)明一種 制造本發(fā)明的實(shí)施例的中間步驟。在本發(fā)明的不同附圖和說(shuō)明性實(shí)施例中，相 似的元件使用相同的參考編號(hào)。
參照?qǐng)D3A，其中示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一種封裝襯底30。在一實(shí)施 例中，封裝襯底30可以是雙馬來(lái)酰亞胺三嗪(BismaleimideTriazine, BT)襯
底、印刷電路板(Print Circuit Board, PCB)襯底、或其它可封裝裸片的常用 襯底。封裝襯底30包含位于頂部表面的焊盤32。焊盤32進(jìn)一步連接到重布 線路(redistribution traces) 34而到達(dá)底部表面，并和焊盤36相連接。重布線 路34也連接封裝襯底30頂部表面的焊盤。
以使用引線接合器為例，引線接合器會(huì)在焊盤32上面形成凸塊40。凸塊 40和引線接合形成的方式相似，不同之處在于引線接合器會(huì)使接合線斷裂， 以讓凸塊40留在焊盤32上面。在一較佳實(shí)施例中，凸塊40由具有良好導(dǎo)電 及接合性質(zhì)的金構(gòu)成，凸塊40也可以利用其它金屬如銅構(gòu)成。通過(guò)這種凸塊 形成方法，每一個(gè)凸塊40包含一基部40,(第二部分)及一頂部402 (第一部 分)，基部40i寬度Wl遠(yuǎn)大于頂部402寬度W2。
參照?qǐng)D3B的另一實(shí)施例，封裝襯底30為具有多個(gè)導(dǎo)電指狀條(conductive fingers) 42的引線框架(lead frame)，利用類似于前述段落所述的方法，在 導(dǎo)電指狀條42上面形成凸塊40。
參照?qǐng)D4，其中示出一種半導(dǎo)體裸片50。如本領(lǐng)域公知的技術(shù)，半導(dǎo)體裸 片形成在半導(dǎo)體晶片(wafer)中，每一個(gè)晶片具有多個(gè)相同的裸片。當(dāng)一半 導(dǎo)體晶片形成后，該晶片會(huì)進(jìn)行晶片研磨(wafer-grinding)以減少其厚度，并 進(jìn)行晶片測(cè)試和晶片切割(sawing)。因此裸片50是優(yōu)質(zhì)裸片(Kown-good-die)， 包含位于頂部表面的焊盤52，其中焊盤52和裸片50內(nèi)部的集成電路相連接。
參照?qǐng)D5，其中示出裸片50與封裝襯底30的接合圖。焊盤52與凸塊40 利用各向異性導(dǎo)電膜56電性連接較佳。各向異性導(dǎo)電膜56包含許多導(dǎo)電粒子 (conductive particles) 58，導(dǎo)電粒子58彼此之間會(huì)被環(huán)氧樹脂(epoxies)所 組成的非導(dǎo)電基質(zhì)(non-conductive base material) 60所隔離開來(lái)。在本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施例中，各向異性導(dǎo)電膜56會(huì)形成在裸片50上。然后通過(guò)施加一壓力 壓縮裸片50及封裝襯底30，并加熱，于是裸片50上的焊盤52通過(guò)導(dǎo)電粒子 58和凸塊40電性連接。各向異性導(dǎo)電膜56有利于使相鄰的凸塊40及相鄰的 焊盤32彼此絕緣。
圖6與圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例。參照?qǐng)D6，裸片50置于封裝 襯底30對(duì)面，凸塊40與焊盤52之間具有焊錫球62。焊錫球62可隨著焊劑 (Fhix)(圖中未示)先置于裸片50的焊盤32或凸塊40上，接著執(zhí)行再流 而形成如圖7所示的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)再流的焊錫球62電性連接焊盤52及凸塊40，并應(yīng)用模材料(molding compound) 64以保護(hù)該封裝結(jié)構(gòu)。
圖8A與圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，其中裸片50和引線框架相 接合。參照?qǐng)D8A，裸片50通過(guò)一各向異性導(dǎo)電膜56電性連接凸塊40。參照 圖8B，裸片50通過(guò)焊錫(如焊錫球)62電性連接凸塊40。
在上述實(shí)施例中，封裝襯底30與半導(dǎo)體晶片的大小可能類似。在這種情 況下，封裝襯底30會(huì)包含許多子區(qū)域，每一個(gè)子區(qū)域用以接合裸片。不管是 整個(gè)晶片或是多個(gè)彼此隔離的個(gè)別裸片，都可接合在封裝襯底30上。
本發(fā)明的實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)。由于凸塊40形成于封裝襯底30而非裸片 50上，因此在形成凸塊的過(guò)程中，可避免所施加的力對(duì)于裸片50造成的損壞。 另一方面，由于封裝襯底30不具有低k值的介電材料，因此在凸塊形成過(guò)程 中不容易被損壞。同時(shí)，即使是具有k值極低的介電層的裸片，也可以使用本 發(fā)明的凸塊技術(shù)。此外，封裝裸片的產(chǎn)量也有所提高。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)封裝技術(shù)中， 形成凸塊于裸片上的步驟需在裸片和襯底接合之前。然而，在本發(fā)明的實(shí)施例 中，凸塊可先形成于襯底上，因此可降低裝配工藝的循環(huán)時(shí)間。
雖然本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)已詳細(xì)描述，但在不脫離本發(fā)明后附的權(quán)利要求書的 精神和范圍的情況下，可以作出各種改變、替代與改進(jìn)。此外，本發(fā)明的應(yīng)用 范圍并不局限于上述說(shuō)明書中的特定實(shí)施例的工藝、機(jī)器、制造、要素組成、 工具、方法及步驟。從本發(fā)明的公開范圍中，本領(lǐng)域內(nèi)的任何普通技術(shù)人員容 易理解，與在此描述的相應(yīng)的實(shí)施例執(zhí)行大體上相同功能或達(dá)到大體上相同的 結(jié)果的、已存在或以后將被開發(fā)的工藝、機(jī)械、制造、要素組成、工具、方法 或步驟可以根據(jù)本發(fā)明加以利用。因此，所附權(quán)利要求書旨在包含該工藝、機(jī) 械、制造、要素組成、工具、方法或步驟的范圍。
權(quán)利要求
1、一種形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，至少包含提供一半導(dǎo)體裸片；提供一封裝襯底；以及形成多個(gè)凸塊電性連接于該半導(dǎo)體裸片和該封裝襯底之間，其中每一個(gè)該凸塊都具有靠近該半導(dǎo)體裸片的第一部分，以及靠近該封裝襯底的第二部分，其中該第一部分的寬度小于該第二部分的寬度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述形成 這些凸塊于所述半導(dǎo)體裸片和所述封裝襯底之間的步驟包含形成所述凸塊于所述封裝襯底上；以及在形成所述凸塊于所述封裝襯底的步驟后，將所述半導(dǎo)體裸片固定在所 述封裝襯底上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述凸塊 通過(guò)一各向異性導(dǎo)電膜電性連接所述半導(dǎo)體裸片。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述半導(dǎo) 體裸片通過(guò)多個(gè)焊錫電性連接到所述凸塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述半導(dǎo) 體裸片位于一半導(dǎo)體晶片內(nèi)，且該方法包含在形成所述凸塊電性連接于所 述半導(dǎo)體裸片和所述封裝襯底之間的步驟后，將所述半導(dǎo)體裸片從該半導(dǎo)體 晶片上切割下來(lái)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，還包含: 在形成所述凸塊電性連接于所述半導(dǎo)體裸片和所述封裝襯底之間的步驟前， 將該半導(dǎo)體裸片從一半導(dǎo)體晶片上切割下來(lái)。
7、 一種形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，至少包含 提供一半導(dǎo)體裸片；提供一封裝襯底；形成多個(gè)凸塊位于所述封裝襯底上；以及接合該半導(dǎo)體裸片和該封裝襯底，其中該凸塊電性連接該半導(dǎo)體裸片和 該封裝襯底。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，還包含 形成一各向異性導(dǎo)電膜于所述半導(dǎo)體裸片和所述封裝襯底之間，其中所述凸 塊通過(guò)該各向異性導(dǎo)電膜和所述半導(dǎo)體裸片電性連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述凸塊 通過(guò)焊錫和所述半導(dǎo)體裸片電性連接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述接合步驟至少包含將焊錫球置于所述凸塊和位于所述半導(dǎo)體裸片頂部表面的焊盤之間；以及再流該焊錫球以連接所述焊盤及所述凸塊。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述封裝襯底由包含玻璃襯底、雙馬來(lái)酰亞胺三嗪襯底及印刷電路板襯底的群組中 選出。
12、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述封 裝襯底為一引線框架，所述凸塊形成于該引線框架的多個(gè)指狀條上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，還包含 提供一半導(dǎo)體晶片；以及在所述接合步驟之前，將所述半導(dǎo)體裸片從該半導(dǎo)體晶片上切割下來(lái)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的形成封裝結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述半 導(dǎo)體裸片位于一半導(dǎo)體晶片內(nèi)，且該方法包含在所述半導(dǎo)體裸片連接到所 述封裝襯底后，進(jìn)行晶片切割。
15、 一種集成電路封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)至少包含一半導(dǎo)體裸片； 一封裝襯底；以及多個(gè)凸塊電性連接于該半導(dǎo)體裸片和該封裝襯底之間，其中每一個(gè)該凸 塊都具有靠近該半導(dǎo)體裸片的第一部分，以及靠近該封裝襯底的第二部分， 其中該第一部分的寬度小于該第二部分的寬度。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo) 體裸片具有多個(gè)焊盤位于頂部表面，且所述集成電路封裝結(jié)構(gòu)包含多個(gè)焊錫 位于所述凸塊和所述焊盤之間。
17、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一 各向異性導(dǎo)電膜位于所述半導(dǎo)體裸片和所述封裝襯底之間，其中該半導(dǎo)體裸 片具有多個(gè)焊盤位于頂部表面，且所述凸塊通過(guò)該各向異性導(dǎo)電膜內(nèi)的多個(gè) 導(dǎo)電粒子電性連接所述焊盤。
18、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封裝襯底由包含玻璃襯底、雙馬來(lái)酰亞胺三嗪襯底及印刷電路板襯底的群組中選 出。
19、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封裝 襯底為一引線框架，所述凸塊形成于該引線框架的多個(gè)指狀條上。
20、 一種集成電路封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)至少包含 一半導(dǎo)體裸片，其具有一頂部表面及多個(gè)位于該頂部表面的焊盤； 一封裝襯底；以及多個(gè)凸塊電性連接所述半導(dǎo)體裸片的所述焊盤及所述封裝襯底，其中所 述凸塊以物理方式和所述封裝襯底相連接，且至少一個(gè)該凸塊和其對(duì)應(yīng)的該 焊盤以物理方式隔離開來(lái)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一 焊接材料位于所述焊盤及所述凸塊之間。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的集成電路封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一各向異性導(dǎo)電膜，其中該各向異性導(dǎo)電膜內(nèi)的多個(gè)導(dǎo)電粒子連接所述焊盤及 所述凸塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種形成封裝結(jié)構(gòu)的方法和一種集成電路封裝結(jié)構(gòu)。該方法至少包含提供一半導(dǎo)體裸片、提供一封裝襯底、形成凸塊于封裝襯底上、以及將半導(dǎo)體裸片接合到封裝襯底上，其中凸塊電性連接半導(dǎo)體裸片及封裝襯底。
文檔編號(hào)H01L21/60GK101345199SQ20071030189
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2007年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者李新輝 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司