用于具有中介層的封裝件的方法和裝置制造方法
【專利摘要】公開了用于封裝管芯的具有阻攔件的中介層的方法和裝置。中介層可以包括位于襯底上方的金屬層。一個(gè)或多個(gè)阻攔件可以形成在金屬層上方。阻攔件圍繞一區(qū)域，該區(qū)域的尺寸大于可以被連接至該區(qū)域內(nèi)的金屬層上方的接觸焊盤的管芯的尺寸。阻攔件可以包含導(dǎo)電材料或非導(dǎo)電材料，或兩者都包含。底部填充物可以形成在管芯下方、金屬層上方且包含在阻攔件所圍繞的區(qū)域內(nèi)，從而可以使底部填充物不溢出到阻攔件所圍繞的區(qū)域外。另一封裝件可以放置在連接至中介層的管芯上方以形成堆疊式封裝結(jié)構(gòu)。
【專利說明】用于具有中介層的封裝件的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的封裝件，更具體而言，涉及用于具有中介層的封裝件的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自從發(fā)明了集成電路(IC)以來，由于各種電子元件(即，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度的不斷提高，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。在大多數(shù)情況下，集成密度的這種提高源自于最小部件尺寸的不斷減小，其允許更多的元件集成在給定的區(qū)域內(nèi)。這些更小的電子元件也需要比以前的封裝件使用更少面積的更小封裝件。用于半導(dǎo)體器件的一些更小類型的封裝件包括方形扁平封裝(QFP)、引腳網(wǎng)格陣列(PGA)、球柵陣列(BGA)、倒裝芯片(FC)、三維集成電路(3DIC)、晶圓級(jí)封裝(WLP)和堆疊式封裝(PoP)器件。
[0003]可以通過在相互的頂部上堆疊兩個(gè)IC管芯來形成3DIC以實(shí)現(xiàn)更小尺寸的封裝件。一種類型的3DIC是堆疊式封裝(PoP)結(jié)構(gòu)，其中被連接至各自襯底的多個(gè)管芯可以在相互的頂部上堆疊。將第一管芯電連接至第一襯底以形成第一電路。第一電路包括用于連接至第二電路的第一連接點(diǎn)。第二電路包括第二管芯和第二襯底，在第二襯底的每一面上均具有連接點(diǎn)。在第二電路的頂部上堆疊并且電連接第一電路以形成PoP結(jié)構(gòu)。然后可以使用電連接將PoP結(jié)構(gòu)電連接至PCB或類似器件。
[0004]使用硅中介層襯底(有源或無源)形成另一類型的3DIC以提供更精細(xì)的管芯與管芯互連件，從而提高性能并且減少功耗。在這些情況下，電源線和信號(hào)線可以經(jīng)由中介層中的通孔(TV)穿過中介層。例如，在彼此的頂部上接合兩個(gè)管芯，其中下管芯使用位于中介層上的接觸焊盤連接至中介層。然后可以使用電連接將接觸焊盤電連接至印刷電路板(PCB)或類似器件。
[0005]在3DIC封裝件中，可以在管芯和襯底之間或者在管芯和中介層之間使用底部填充材料以加強(qiáng)管芯與襯底或中介層的接合以有助于防止熱應(yīng)力斷開管芯和襯底之間或者管芯和中介層之間的連接。但是，底部填充材料可能溢出或滲出到諸如BGA球的連接件，使得中介層翹曲并且破壞電連接。需要在形成半導(dǎo)體封裝件的同時(shí)阻止底部填充材料溢出或滲出到BGA球上的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種器件，包括:襯底；金屬層，位于所述襯底上方；第一接觸焊盤和第二接觸焊盤，位于所述金屬層上方；和第一阻攔件，位于所述金屬層上方，其中，所述第一阻攔件圍繞一區(qū)域，所述第一接觸焊盤位于所述區(qū)域內(nèi)，而所述第二接觸焊盤位于所述區(qū)域外。
[0007]在所述的器件中，所述第一阻攔件包括圍繞所述區(qū)域的多個(gè)不連續(xù)的部分。
[0008]在所述的器件中，所述第一阻攔件包含選自基本上由鋁、銅、鈦、鎳和它們的組合所組成的組的導(dǎo)電材料。[0009]在所述的器件中，所述第一阻攔件具有矩形形狀，所述矩形形狀的高度介于約連接件的直徑尺寸至約所述連接件的直徑尺寸的1/10的范圍內(nèi)。
[0010]在所述的器件中，所述第一阻攔件的主體具有基本不變的厚度。
[0011]在所述的器件中，所述第一阻攔件具有圓形、八邊形、矩形、橢圓形或菱形的形狀。
[0012]在所述的器件中，所述第一阻攔件包括導(dǎo)電材料的第一層和非導(dǎo)電材料的第二層，所述非導(dǎo)電材料選自基本上由苯并三唑(BT)、改性硅樹脂、環(huán)氧甲酚酚醛樹脂(ECN)、改性BT、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯、聚砜和它們的組合所組成的組。
[0013]所述的器件還包括圍繞所述第一阻攔件和所述區(qū)域的第二阻攔件。
[0014]所述的器件還包括位于所述第一阻攔件所圍繞的區(qū)域內(nèi)并連接至所述金屬層上方的第一接觸焊盤的第一管芯。在一個(gè)實(shí)施例中，所述的器件還包括位于所述第一管芯下方、位于所述金屬層上方且包含在所述第一阻攔件所圍繞的區(qū)域內(nèi)的底部填充物。在一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述的器件還包括:位于所述金屬層上方的第二接觸焊盤上方的連接件；位于所述第一管芯上方的封裝件，所述封裝件連接至所述連接件，其中，所述封裝件包括襯底和連接至所述襯底的第二管芯。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成器件的方法，包括:在襯底上方形成金屬層；在所述金屬層上方形成第一接觸焊盤和第二接觸焊盤；和在所述金屬層上方形成第一阻攔件，其中，所述第一阻攔件圍繞一區(qū)域，所述第一接觸焊盤位于所述區(qū)域內(nèi)，而所述第二接觸焊盤位于所述區(qū)域外。
[0016]在所述的方法中，所述第一阻攔件包含選自基本上由鋁、銅、鈦、鎳和它們的組合所組成的組的導(dǎo)電材料。
[0017]在所述的方法中，同時(shí)形成所述第一阻攔件和所述第一接觸焊盤。
[0018]在所述的方法中，所述第一阻攔件包括導(dǎo)電材料的第一層和非導(dǎo)電材料的第二層，所述非導(dǎo)電材料選自基本上由苯并三唑(BT)、改性硅樹脂、環(huán)氧甲酚酚醛樹脂(ECN)、改性BT、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯、聚砜和它們的組合所組成的組。
[0019]所述的方法還包括:在所述第一阻攔件所圍繞的區(qū)域內(nèi)將第一管芯連接至所述金屬層上方的第一接觸焊盤。在一個(gè)實(shí)施例中，所述的方法還包括:在所述第一管芯下方、所述金屬層上方且在所述第一阻攔件所圍繞的區(qū)域內(nèi)填充底部填充物。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種器件，包括:第一襯底；第一金屬層，位于所述第一襯底上方；第一阻攔件，位于所述金屬層上方，其中，所述第一阻攔件圍繞一區(qū)域，所述區(qū)域的尺寸大于第一管芯的尺寸，所述第一管芯連接至所述區(qū)域內(nèi)的所述金屬層上方的第一接觸焊盤，所述第一阻攔件包括金屬材料層和非導(dǎo)電材料層；底部填充物，位于所述第一管芯下方、所述金屬層上方且包含在所述第一阻攔件所圍繞的區(qū)域內(nèi)；連接件，位于所述金屬層上方的所述第一阻攔件所圍繞的區(qū)域外的第二接觸焊盤上方；以及封裝件，位于所述第一管芯上方，所述封裝件連接至所述連接件，其中，所述封裝件包括第二襯底和連接至所述第二襯底的第二管芯。
[0021]在所述的器件中，所述第一阻攔件具有寬度為約100 μ m至約200 μ m、高度介于約15 μ m至約30 μ m范圍內(nèi)的矩形形狀。
[0022]在所述的器件中，所述第一阻攔件包含選自基本上由鋁、銅、鈦、鎳和它們的組合所組成的組的導(dǎo)電材料。【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在將參考結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述，其中:
[0024]圖1 (a)至圖1 (C)示出具有阻攔件(dam)的中介層和采用該中介層形成的封裝件的實(shí)施例的截面圖；
[0025]圖2(a)至圖2(c)示出在具有一個(gè)或多個(gè)阻攔件的中介層上形成的封裝件的實(shí)施例的俯視圖；以及
[0026]圖3示出堆疊式封裝件的實(shí)施例，其中封裝件形成在具有阻攔件的中介層上。
[0027]除非另有說明，不同附圖中的相應(yīng)標(biāo)號(hào)和符號(hào)通常指相應(yīng)部件。繪制附圖繪制用于清楚地示出實(shí)施例的相關(guān)方面而不必成比例繪制。
【具體實(shí)施方式】
[0028]在下面詳細(xì)論述本發(fā)明的實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的發(fā)明構(gòu)思。所論述的具體實(shí)施例僅是制造和使用本發(fā)明的示例性具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0029]如將在下文中闡述的，公開了用于具有阻攔件(dam)的中介層的方法和裝置，該中介層可以用于封裝管芯。中介層可以包括位于襯底上的金屬層?？梢栽诮饘賹由闲纬梢粋€(gè)或多個(gè)阻攔件。阻攔件圍繞一區(qū)域，該區(qū)域的尺寸大于可以連接至位于所述區(qū)域內(nèi)的金屬層上的接觸焊盤的管芯的尺寸。阻攔件可以包含金屬材料或非導(dǎo)電材料。底部填充物可以形成在管芯下方、金屬層上方且包含在阻攔件所圍繞的區(qū)域內(nèi)，從而使得底部填充物不會(huì)溢出到阻攔件所圍繞的區(qū)域外。
[0030]圖1(a)示出中介層100的截面圖。中介層100包括襯底101?？梢孕纬纱┻^襯底101的多個(gè)通孔(TV) 103。也可以在襯底101內(nèi)形成多個(gè)有源或無源的器件105。可以在襯底101的第一面上形成第一金屬層115?？梢栽诘谝唤饘賹?15上形成第一接觸焊盤117。可以在襯底101的第二面上方形成第二金屬層119和第二接觸焊盤121。雖然層115和119被示意性地示出為單個(gè)連續(xù)層，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將意識(shí)到，這表示位于通用層(commonlayer)內(nèi)作為不同部件形成的各種互連件。可以在第一金屬層115上形成圍繞區(qū)域112的阻攔件113。接觸焊盤可以位于區(qū)域112內(nèi)，而另一接觸焊盤可以位于區(qū)域112外，這些均未被不出?？梢栽诘谝唤饘賹?15下方形成諸如鈍化層或聚合物層的其他層(均未被不出)。在下面的段落中對(duì)這些結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更詳細(xì)的論述。
[0031]如圖1(a)所示，用于中介層100的襯底101可以是用于為中介層100提供支撐的例如摻雜或未摻雜的娃襯底或具有絕緣體上娃(SOI)襯底的有源層。然而，襯底101可以可選地是玻璃襯底、陶瓷襯底、聚合物襯底或可以提供合適的保護(hù)和/或互連功能的任何其他襯底。這些襯底和任何其他合適的材料可以可選地用于襯底101。
[0032]可以在襯底101內(nèi)形成多個(gè)器件105。作為本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將意識(shí)到，諸如晶體管、電容器、電阻器、電感器等多種有源器件和無源器件可以用于生成用于中介層100的設(shè)計(jì)的期望的結(jié)構(gòu)和功能要求。可以使用任何合適的方法在襯底101的表面內(nèi)或表面上形成器件105。[0033]但是，作為普通技術(shù)人員將意識(shí)到，具有器件105的上述襯底101不是可以使用的唯一襯底?？梢钥蛇x地使用可選襯底，諸如其中沒有器件的封裝基板或中介層。可以可選地使用這些襯底和任何其他合適的襯底，并且預(yù)期這些全都包含在本發(fā)明實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0034]可以在襯底101和器件105上方形成其他金屬化層以連接各種器件從而形成功能電路。接觸焊盤可以在金屬化層上方形成并且與金屬化層電接觸。此外，可以在襯底101上在金屬化層和接觸焊盤上方形成鈍化層。可以在鈍化層上形成其他聚合物層。所有這些金屬化層、接觸件、鈍化層和聚合物層均未在圖1(a)中示出。
[0035]可以形成穿過襯底101的多個(gè)TV103?？梢酝ㄟ^涂覆以及顯影合適的光刻膠，然后蝕刻襯底101以產(chǎn)生TV開口來形成TV103?？梢栽谶@個(gè)階段形成用于TV103的開口以使延伸到襯底101中的深度至少大于完成后的中介層100的最終期望高度。因此，雖然深度取決于中介層100的整體設(shè)計(jì)，但是深度可以介于襯底101上的表面之下約I μ m和約700 μ m之間，其中優(yōu)選的深度為約50μπι。可以形成直徑介于約Iym和約ΙΟΟμπι之間(諸如約6ym)的用于TV103的開口。
[0036]一旦已經(jīng)形成用于TV103的開口，可以用例如阻擋層和導(dǎo)電材料來填充用于TV103的開口。阻擋層可以包含諸如氮化鈦的導(dǎo)電材料，然而可以可選地使用其他材料，諸如氮化鉭、鈦等?？梢允褂没瘜W(xué)汽相沉積(CVD)工藝(諸如等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD))形成阻擋層。然而，可以可選地使用其他可選的工藝。可以形成阻擋層從而勾畫出下面的用于TV103的開口的形狀的輪廓。
[0037]用于TV103的導(dǎo)電材料可以包含銅，然而可以可選地使用其他合適的材料諸如鋁、合金、它們的組合等?？梢酝ㄟ^沉積晶種層，然后將銅電鍍到晶種層上來形成導(dǎo)電材料，從而填充及過填充用于TV103的開口。一旦用于TV103的開口被填滿，可以通過研磨工藝(諸如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP))去除用于TV103的開口外面的多余阻擋層和多余導(dǎo)電材料，但是也可以使用任何合適的去除工藝。
[0038]一旦導(dǎo)電材料位于用于TV103的開口內(nèi)，可以對(duì)襯底101的第二面實(shí)施減薄以暴露出用于TV103的開口并且由延伸穿過襯底101的導(dǎo)電材料形成TV103。在實(shí)施例中，減薄襯底101的第二面可以使TV103保持完整?？梢酝ㄟ^諸如CMP或蝕刻的平坦化工藝對(duì)襯底101的第二面實(shí)施減薄。
[0039]但是，作為本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將了解到，上述用于形成TV103的工藝僅是形成TV103的一種方法，而且預(yù)期其他方法也全都包含在實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0040]可選地，可以形成TV103以延伸穿過位于襯底101上方的中介層100的層，諸如第一金屬層115 (在下面進(jìn)行進(jìn)一步描述)。例如，可以在第一金屬層115形成之后或甚至部分地與第一金屬層115同時(shí)形成TV103。例如，可以在單個(gè)工藝步驟中形成穿過第一金屬層115和襯底101的用于TV103的開口?？蛇x地，當(dāng)獨(dú)立地形成每一個(gè)第一金屬層115中時(shí)，可以在第一金屬層115形成之前在襯底101內(nèi)形成并且填充TV103的開口的一部分，然后可以形成并且填充用于TV103的開口的后續(xù)層。這些工藝中的任何工藝，以及可以形成TV103的任何其他合適的工藝預(yù)期全都包含在實(shí)施例的范圍內(nèi)。
[0041]可以在襯底101的第一面上方形成第一金屬層115以使襯底101的第一面與位于襯底101的第二面上的外部器件互連。第一金屬層115可以是再分布層(RDL)。雖然第一金屬層115在圖1(a)中被示出為單層互連件層，但是第一金屬層115可以由交替的導(dǎo)電材料層形成并且可以通過任何合適的工藝(諸如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等)形成。在可以具有一層或多層金屬化層的實(shí)施例中，第一金屬層115內(nèi)的精確層數(shù)至少部分地取決于中介層100的設(shè)計(jì)。
[0042]第一接觸焊盤117可以在第一金屬層115上方形成并且與第一金屬層115電接觸。第一接觸焊盤117可以包括諸如鋁的導(dǎo)電材料層，但是可以可選地使用其他材料，諸如銅、鈦或鎳。第一接觸焊盤117可以作為凸塊下金屬化(UBM)層形成。第一接觸焊盤117可以包括的多個(gè)接觸焊盤，如圖1(a)所示。一些接觸焊盤可以位于區(qū)域112內(nèi)，而一些其他接觸焊盤117可以位于區(qū)域112外?？梢允褂弥T如濺射的沉積工藝來形成材料層(未示出)，然后可以通過合適的工藝(諸如光刻掩蔽和蝕刻)去除部分材料層以形成第一接觸焊盤117來形成第一接觸焊盤117。然而，任何其他合適的工藝(諸如形成開口，沉積用于第一接觸焊盤117的材料，然后平坦化該材料)也可以用于形成第一接觸焊盤117?？梢孕纬珊穸冉橛诩s0.5 μ m和約4 μ m之間(諸如約1.45 μ m)的第一接觸焊盤117。第一接觸焊盤117可以包括多個(gè)子層(未示出)。
[0043]可以在襯底101的第二面上方形成第二金屬層119用于將襯底101的第二面與外部接觸件互連。第二金屬層119可以是再分布層(RDL)。雖然第二金屬層119在圖1(a)中被示出為單個(gè)互連件層，但是第二金屬層119可以由交替的導(dǎo)電材料層形成并且可以通過任何合適的工藝(諸如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等)形成。在可能具有一層或多層金屬化層的實(shí)施例中，第二金屬層119內(nèi)的精確層數(shù)至少部分地取決于中介層100的設(shè)計(jì)。
[0044]第二接觸焊盤121可以在位于襯底101的第二面上的第二金屬層119上方形成并且與第二金屬層119電接觸。第二接觸焊盤121可以包含鋁，但是可以可選地使用其他材料，諸如銅。第二接觸焊盤121可以作為凸塊下金屬化(UBM)層形成。第二接觸焊盤121可以包括多個(gè)接觸焊盤?？梢圆捎贸练e工藝(諸如濺射)來形成材料層(未示出)，然后可以通過合適的工藝(諸如光刻掩蔽和蝕刻)去除部分材料層以形成第二接觸焊盤121來形成第二接觸焊盤121。但是，任何其他合適的工藝(諸如形成開口，沉積用于第二接觸焊盤121的材料，然后平坦化該材料)可以用于形成第二接觸焊盤121?？梢孕纬珊穸冉橛诩s
0.5μηι和約4μηι之間(諸如約1.45 μ m)的第二接觸焊盤121。
[0045]可以在第一金屬層115上，或位于形成在第一金屬層115上的絕緣層或鈍化層上形成阻攔件113。阻攔件113圍繞區(qū)域112，區(qū)域112的尺寸大于管芯的尺寸從而管芯可以被放置在區(qū)域112內(nèi)并且與中介層100 —起封裝，如圖1(b)所示。在截面圖中，在圖1(a)中示出阻攔件113的兩個(gè)部分?？梢栽趫D2(a)或圖2(b)的俯視圖中示出整個(gè)阻攔件以及在區(qū)域112中放置的管芯。
[0046]阻攔件113可以包含導(dǎo)電金屬材料，諸如鋁，然而可以可選地使用其他材料，諸如銅、鈦或鎳。阻攔件113可以包括金屬材料層和另一非金屬材料層，如圖1(b)所示。當(dāng)阻攔件113包含金屬材料時(shí)，可以采用沉積工藝(諸如濺射)以形成材料層(未示出)，然后可以通過合適的工藝(諸如光刻掩蔽和蝕刻)去除部分材料層以形成阻攔件113來形成阻攔件113?？梢酝瑫r(shí)形成阻攔件113和第一接觸焊盤117。形成的阻攔件113可以作為凸塊下金屬化(UBM)層的一部分，正如第一接觸焊盤117。在接觸焊盤117上形成阻攔件113也是可能的。此外，任何其他合適的工藝(諸如形成開口，沉積用于阻攔件113的材料，然后平坦化該材料)可以用于形成阻攔件113。將在圖1(c)中示出并論述阻攔件113的位置和尺寸。阻攔件113圍繞封裝在中介層上的管芯并且控制管芯下方的底部填充物的邊緣形狀。
[0047]阻攔件113的寬度、高度或直徑與諸如球(或凸塊)的連接件的直徑大約相同，或可以是諸如球(或凸塊)的連接件的直徑的尺寸的1/10。例如，阻攔件113可以具有寬度為約100μπι-200μπι、高度介于約20 μ m至約30 μ m范圍內(nèi)的矩形形狀。阻攔件113的高度可以具有與連接件129類似的尺寸，連接件129的直徑尺寸可以為約200 μ m。阻攔件113可以具有窄的、寬的或楔形的形狀。阻攔件113主體可以具有基本不變的厚度。阻攔件113可以具有其他形狀，諸如圓形、八邊形、矩形、拉長(zhǎng)的六邊形(在該拉長(zhǎng)的六邊形的相對(duì)端部上具有兩個(gè)梯形)、橢圓形、菱形。
[0048]圖1(b)示出管芯131在阻攔件113所圍繞的區(qū)域112內(nèi)與中介層100 —起封裝的倒裝芯片封裝件200。在封裝管芯131的過程中，翻轉(zhuǎn)管芯131從而使連接件125接觸位于襯底101上在區(qū)域112內(nèi)的多個(gè)第一接觸焊盤117。在阻攔件113所圍繞的區(qū)域112中，在管芯131下方以及在管芯131和第一金屬層115的表面之間填充底部填充物123。阻攔件114還可以由非導(dǎo)電材料形成并且放置在阻攔件113上?？梢栽趨^(qū)域112外的第一接觸焊盤117上放置多個(gè)連接件129以連接至其他封裝件從而進(jìn)一步形成PoP結(jié)構(gòu)?？梢栽诘诙佑|焊盤121上放置多個(gè)連接件139以連接至例如PCB。
[0049]管芯131可以是由半導(dǎo)體晶圓形成的集成電路芯片。管芯131可以是用于特定應(yīng)用的任何合適的集成電路管芯。例如，管芯131可以是諸如DRAM、SRAM或NVRAM的存儲(chǔ)器芯片或者邏輯電路。
[0050]連接件125可以在第一接觸焊盤117和管芯131之間提供連接。連接件125可以是諸如微凸塊或可控坍塌芯片連接(C4)凸塊的接觸凸塊，并且可以包含諸如錫的材料或諸如銀或銅的其他合適的材料。在其中連接件125是錫焊料凸塊的實(shí)施例中，可以通過諸如蒸發(fā)、電鍍、印刷、焊料轉(zhuǎn)移、球置放等任何合適的方法首先形成優(yōu)選厚度為約ΙΟΟμπι的錫層來形成連接件125。一旦在結(jié)構(gòu)上形成錫層，可以實(shí)施回流以將材料塑造成期望的凸塊形狀。
[0051]位于管芯131和第一金屬層115的表面之間的底部填充物123加強(qiáng)管芯131與中介層100的接合并且有助于防止熱應(yīng)力斷開管芯131和中介層100之間的連接。通常，選擇用于底部填充物123的材料(諸如有機(jī)樹脂)來控制底部填充料123的熱膨脹系數(shù)和收縮。首先，施加液體有機(jī)樹脂使其流入管芯131和第一金屬層115的表面之間的間隙中，然后，液體有機(jī)樹脂固化從而控制固化期間在底部填充物中發(fā)生的收縮。
[0052]如圖1(b)所示，底部填充物123的分布在管芯131下方相對(duì)均勻。但是，在無控制或支持的情況下，底部填充物123可以溢出到管芯區(qū)域之外的其他區(qū)域。阻攔件113可以阻止底部填充物溢出并且將底部填充物123限制于阻攔件113所限定的區(qū)域112。為了形成底部填充物123，施加測(cè)定量的底部填充物以使其在管芯131下方流動(dòng)并且填充阻攔件113所限定的體積。在一個(gè)實(shí)施例中，在器件200的制造期間，根據(jù)有機(jī)底部填充物123的自然流動(dòng)和固化方式(cure schedule)確定底部填充物123的體積以及阻攔件113和管芯131之間的間距。具體地說，底部填充物123的體積、阻攔件113的高度和寬度以及阻攔件113和管芯131之間的間距應(yīng)提供管芯131下方的總填充體積，并且沒有或基本沒有底部填充材料123可以流出超過阻攔件123。[0053]如圖1(b)所示，當(dāng)?shù)谝蛔钄r件113的高度不足以阻止底部填充物123溢出時(shí)，可以在第一阻攔件113上放置由非導(dǎo)電材料形成的第二阻攔件114。第二阻攔件114可以由各種非導(dǎo)電材料形成，包括但不限于分散的有機(jī)隔離材料，諸如苯并三唑(BT)或改性硅樹脂；熱固性模塑料，諸如環(huán)氧甲酚酚醛樹脂(ECN)或改性BT ;或熱塑性化合物，諸如聚醚砜(PES)、聚碳酸酯或聚砜。非導(dǎo)電阻攔件材料可以在第一阻攔件113上沉積并形成期望的形狀?？梢允褂酶鞣N技術(shù)(諸如液體分散法、注入轉(zhuǎn)移模塑和熱壓轉(zhuǎn)移模塑)形成第二阻攔件114。使用在中介層上形成的由非導(dǎo)電材料和金屬材料一起形成的阻攔件可以使封裝更加靈活，從而調(diào)節(jié)封裝工藝所用的底部填充物的不同高度和體積。
[0054]可以分別在第一接觸焊盤117和第二接觸焊盤121上形成多個(gè)連接件，諸如焊球129和139。連接件129可以用于連接至另一封裝件，諸如圖3中示出的封裝件300。連接件139可以用于連接至PCB。諸如129和139的連接件的數(shù)量?jī)H用于說明目的，而不用于限制。連接件可以是提供電連接的任何連接器件，諸如焊球。可以以球柵陣列布置多個(gè)連接件，諸如焊球139或129，其形成封裝的器件的終端并且可以接合至PCB或其他電路。
[0055]圖1 (c)示出阻攔件113的相對(duì)位置和尺寸、管芯131的位置和連接件129的位置的實(shí)施例。層101是如圖1(a)和圖1(b)所示的襯底。層102可以表示未在圖1(a)中示出的多個(gè)層，諸如金屬化層、接觸件、鈍化層和聚合物層。第一金屬層115如圖1(a)所示。將管芯131連接至諸如微凸塊的連接件125，該連接件125的直徑可以為約50 μ m。阻攔件113可以具有寬度為約100 μ m、高度介于約15 μ m至約30 μ m范圍內(nèi)的矩形形狀。連接件129可以具有約200 μ m的直徑尺寸。阻攔件113和連接件129之間的距離可以介于約50 μ m至約ΙΟΟμπι的范圍內(nèi)。連接件125和連接件129之間的距離可以介于約1050 μ m至約1100 μ m的范圍內(nèi)。阻攔件113和連接件125之間的距離可以介于約850 μ m至約950 μ m的范圍內(nèi)。圖1(c)中示出的測(cè)量值僅用于說明目的而不用于限制。隨著部件尺寸和封裝件尺寸的不斷減小，其他實(shí)施例中的測(cè)量值可以變成小于圖1(c)中示出的測(cè)量值。
[0056]圖2(a)至圖2(c)示出具有阻攔件113的中介層100上封裝件的實(shí)施例的俯視圖。圖2(a)是圖1(b)中示出的封裝件200的俯視圖，其中管芯131被放置在中介層100的頂部上?？梢允褂酶鞣N技術(shù)，諸如如圖1(b)所示的倒裝芯片晶圓級(jí)封裝技術(shù)，或使用引線接合技術(shù)，或使用倒裝芯片和跡線上凸塊(bump-on-trace)技術(shù)(這些均未示出)將管芯131與中介層100封裝起來。在中介層100上形成多個(gè)連接件129。
[0057]如圖2(a)所示，從上往下看，阻攔件113圍繞管芯131，其中阻攔件113形成圍繞管芯131的連續(xù)線。圖1(a)中示出的兩個(gè)阻攔件部分113是圖2(a)中示出的阻攔件113的截面圖。可以形成其他形式的阻攔件實(shí)施例。如圖2(b)所示，可以形成圍繞管芯131的多個(gè)阻攔件部分113，但阻攔件113不連續(xù)，其包括多個(gè)斷開的部分。
[0058]此外，可以形成用于圍繞管芯131的多個(gè)阻攔件113，如圖2(c)所示。圍繞管芯131有兩個(gè)阻攔件1131和1132，其中阻攔件1131和1132是連續(xù)的并且環(huán)繞管芯131。阻攔件1131和1132的寬度可以相同(如部分⑴所示)或不相同(如部分(ii)和部分(iii)所示)。圖2(c)中示出的兩個(gè)阻攔件1131和1132僅用于說明而不用于限制。例如，兩個(gè)阻攔件中的一個(gè)或兩個(gè)阻攔件可以包括如圖2(b)所示的不連續(xù)的部分。此外，可以在中介層100上形成多于兩個(gè)的阻攔件。
[0059]圖3示出通過在封裝件200上放置封裝件300形成的PoP結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，其中封裝件200是圖1(b)中示出的相同封裝件。可以將封裝件300和封裝件200電連接以形成PoP器件。可以在中介層100上形成的封裝件200的第一接觸焊盤117上形成一組連接件129，并且將該組連接件129進(jìn)一步連接至封裝件300的一組接觸焊盤227。在一些實(shí)施例中，連接件129可以是PoP連接件。
[0060]封裝件300可以具有襯底301。在襯底301的一面上可以形成第一金屬層317,以及在襯底301的另一面上可以形成第二金屬層315。可以在兩個(gè)金屬層317和315上形成多個(gè)連接件諸如接觸焊盤227。接觸焊盤227可以用于連接至另一封裝件，諸如位于底部的封裝件200?？梢栽诘诙饘賹?15上安裝第一 IC管芯308。第二 IC管芯306可以安裝在第一 IC管芯308上，被諸如熱導(dǎo)電粘合劑的接合材料隔離開，從而在管芯之間提供改善的熱導(dǎo)率?？梢允褂脗?cè)面電互連件(side electrical interconnection) 310將第一 IC管芯308和第二 IC管芯306都連接至位于第二金屬層315上的接觸焊盤227。密封劑或模塑料312可以覆蓋諸如IC管芯306和308、側(cè)面電互連件310、接觸焊盤227和第二金屬層315的元件。通孔(TV)(未示出)可以穿過襯底301用于在管芯308和其他電路之間提供電連接。
[0061]在實(shí)施例中，襯底301可以是任何合適的襯底，諸如硅襯底、高密度互連件、有機(jī)襯底、陶瓷襯底、電介質(zhì)襯底、層壓襯底等。管芯308和306可以是存儲(chǔ)器芯片，諸如DRAM、SRAM或NVRAM ;和/或用于特定應(yīng)用的邏輯芯片?？梢栽诒舜说捻敳可匣蛞幻嫔习惭b多個(gè)管芯。第一金屬層317和第二金屬層315可以是再分布線(RDL)。側(cè)面電互連件310可以是接合引線。連接件227可以包括例如接觸焊盤、無鉛焊料、共晶鉛、導(dǎo)電柱、它們的組合和/或類似物。
[0062]可以在元件上方形成密封劑或模塑料312以保護(hù)元件免受環(huán)境和外部污染。密封劑312可以由多種材料諸如彈性體或剛性樹脂(熱固性環(huán)氧樹脂、硅樹脂和聚氨酯)形成，并且用于封裝內(nèi)部堆疊元件并保護(hù)內(nèi)部堆疊元件免受沖擊和振動(dòng)。
[0063]應(yīng)當(dāng)了解，上面的描述提供了實(shí)施例的一般描述并且實(shí)施例可以包括許多其他部件。例如，實(shí)施例可以包括凸塊下金屬化層、鈍化層、模塑料、其他管芯和/或襯底等。此外，管芯306和管芯308的結(jié)構(gòu)、放置和定位僅用于說明目的，并因此其他實(shí)施例可以使用不同的結(jié)構(gòu)、放置和位置。
[0064]然后，可以在完成PoP結(jié)構(gòu)的形成之后實(shí)施其他常規(guī)工藝。例如，可以通過封裝件200的連接件139，將PoP結(jié)構(gòu)接合至印刷電路板(PCB)、高密度互連件、硅襯底、有機(jī)襯底、陶瓷襯底、電介質(zhì)襯底、層壓襯底、另一半導(dǎo)體封裝件等。
[0065]盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明的實(shí)施例及其優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變、替換和更改。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易理解本文中描述的許多部件、功能、工藝和材料可以發(fā)生改變并且仍保留在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，本申請(qǐng)的范圍預(yù)期并不僅限于說明書中描述的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
將很容易理解，根據(jù)本發(fā)明可以利用現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本文所述相應(yīng)實(shí)施例基本上相同的功能或獲得基本上相同結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該在其范圍內(nèi)包括這樣的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種器件，包括: 襯底； 金屬層，位于所述襯底上方； 第一接觸焊盤和第二接觸焊盤，位于所述金屬層上方；和 第一阻攔件，位于所述金屬層上方，其中，所述第一阻攔件圍繞一區(qū)域，所述第一接觸焊盤位于所述區(qū)域內(nèi)，而所述第二接觸焊盤位于所述區(qū)域外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件包括圍繞所述區(qū)域的多個(gè)不連續(xù)的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件包含選自基本上由鋁、銅、鈦、鎳和它們的組合所組成的組的導(dǎo)電材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件具有矩形形狀，所述矩形形狀的高度介于約連接件的直徑尺寸至約所述連接件的直徑尺寸的1/10的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件的主體具有基本不變的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件具有圓形、八邊形、矩形、橢圓形或菱形的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件包括導(dǎo)電材料的第一層和非導(dǎo)電材料的第二層，所述非導(dǎo)電材料選自基本上由苯并三唑(BT)、改性硅樹脂、環(huán)氧甲酚酚醛樹脂(ECN)、改性BT、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯、聚砜和它們的組合所組成的組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，還包括圍繞所述第一阻攔件和所述區(qū)域的第二阻攔件。
9.一種形成器件的方法，包括: 在襯底上方形成金屬層； 在所述金屬層上方形成第一接觸焊盤和第二接觸焊盤；和 在所述金屬層上方形成第一阻攔件，其中，所述第一阻攔件圍繞一區(qū)域，所述第一接觸焊盤位于所述區(qū)域內(nèi)，而所述第二接觸焊盤位于所述區(qū)域外。
10.一種器件，包括: 第一襯底； 第一金屬層，位于所述第一襯底上方； 第一阻攔件，位于所述金屬層上方，其中，所述第一阻攔件圍繞一區(qū)域，所述區(qū)域的尺寸大于第一管芯的尺寸，所述第一管芯連接至所述區(qū)域內(nèi)的所述金屬層上方的第一接觸焊盤，所述第一阻攔件包括金屬材料層和非導(dǎo)電材料層； 底部填充物，位于所述第一管芯下方、所述金屬層上方且包含在所述第一阻攔件所圍繞的區(qū)域內(nèi)； 連接件，位于所述金屬層上方的所述第一阻攔件所圍繞的區(qū)域外的第二接觸焊盤上方；以及 封裝件，位于所述第一管芯上方，所述封裝件連接至所述連接件，其中，所述封裝件包括第二襯底和連接至所述第二襯底的第二管芯。
【文檔編號(hào)】H01L23/538GK103855114SQ201310161102
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】呂俊麟, 吳凱強(qiáng), 王彥評(píng), 梁世緯, 楊青峰 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司