專利名稱：低α發(fā)射互連系統(tǒng)的芯片直接焊接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路器件與基片間的電和機(jī)械連接及制造這種連接的方法，特別涉及一種利用低α粒子發(fā)射互連材料的集成電路與基片間的電和機(jī)械連接，及制造該連接的方法。
針對(duì)低功耗和高功能芯片的設(shè)計(jì)，近期開(kāi)發(fā)的CMOS技術(shù)中經(jīng)常遇到發(fā)生軟失效的問(wèn)題。軟失效的發(fā)生是由含鉛互連中隨機(jī)產(chǎn)生的α粒子引起的，這會(huì)導(dǎo)致與芯片中低功率信號(hào)可匹敵的電噪聲。所以使集成電路芯片具有相當(dāng)高的軟失效率(SER)。一種解決這種發(fā)生軟失效問(wèn)題的常見(jiàn)方法是使用含有可容許低α粒子發(fā)射的含鉛焊料。然而，這種含鉛焊料相當(dāng)昂貴，因此，存在著對(duì)更進(jìn)一步開(kāi)發(fā)現(xiàn)有的C4(控制熔塌芯片連接)技術(shù)的限制因素。C4技術(shù)是用富含鉛的鉛/錫合金直接把芯片連接到電路板上的技術(shù)，此技術(shù)現(xiàn)已廣泛用于半導(dǎo)體工業(yè)中。
α粒子引起的SER是因?yàn)镃4的鉛中存在放射性雜質(zhì)的緣故。與宇宙射線SER相比，α粒子引起的SER對(duì)Qcrit(注入到將改變電路狀態(tài)的模式中的電荷量)非常地敏感。在Qcrit約為20fC時(shí)，α粒子SER開(kāi)始超過(guò)宇宙射線SER，并隨著Qcrit的減少以10倍/2-3fC的比率增長(zhǎng)。該比率在Qcrit小于16f時(shí)減小。最小的第六代CMOS RAM單元的標(biāo)稱Qcrit低到17fC，導(dǎo)致了8PPM/K-bit/Khr(或1 fail/M-bit/12yrs)的SER。某些高尖端產(chǎn)品中的第六代CMOS動(dòng)態(tài)邏輯電路已注明20fC這么大的標(biāo)稱Qcrit。因此，在設(shè)計(jì)CMOS邏輯電路時(shí)，不能再忽略C4中α粒子引起的SER。由于在Qcrit減小了2倍的第七代CMOS中直接按比例縮小或轉(zhuǎn)用這些電路，α粒子SER加重(10fC的Qcrit將產(chǎn)生約100ppm/k-ckt/khr＝1 fail/M-ckt/yr的SER)。因此，必須把SER與現(xiàn)代芯片設(shè)計(jì)中通常要考慮的密度/性能/功率/可靠性一起折衷考慮。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，該互連系統(tǒng)沒(méi)有常規(guī)鉛基互連系統(tǒng)的問(wèn)題或缺點(diǎn)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于電子器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，該互連系統(tǒng)使用設(shè)置于半導(dǎo)體芯片表面上的無(wú)鉛導(dǎo)電凸點(diǎn)。
本發(fā)明再一目的是提供一種用于半導(dǎo)體芯片的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，該互連系統(tǒng)使用由聚合物粘合劑和金屬顆粒形成的導(dǎo)電凸點(diǎn)。
本發(fā)明又一目的是提供一種具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，使軟失效發(fā)生率最小。
本發(fā)明又一目的是提供一種用于半導(dǎo)體器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，該互連系統(tǒng)利用由熱塑性聚合物粘合劑和貴金屬小片形成的導(dǎo)電凸點(diǎn)。
本發(fā)明又一目的是提供一種用于包括IC芯片和基片的半導(dǎo)體器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體芯片具有由聚合物和金屬顆粒構(gòu)成的復(fù)合材料形成于其表面上的導(dǎo)電凸點(diǎn)，所述基片具有導(dǎo)電凸點(diǎn)鍵合于其上的導(dǎo)電區(qū)。
本發(fā)明又一目的是提供一種制造用于電子器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)的方法，其方法為將聚合物和金屬顆粒構(gòu)成的導(dǎo)電凸點(diǎn)鍵合于基片的導(dǎo)電區(qū)上。
本發(fā)明提供一種用于電子器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，該互連系統(tǒng)包括半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片具有上表面和設(shè)置于該上表面的導(dǎo)電區(qū)上的間隔導(dǎo)電凸點(diǎn)，所述導(dǎo)電凸點(diǎn)由聚合物和金屬顆粒組成的復(fù)合材料制成。所述聚合物最好是熱塑性聚合物，金屬顆?？梢允墙稹y、鈀或鉑。
在優(yōu)選實(shí)施例中，提供一種用于半導(dǎo)體器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，該互連接系統(tǒng)包括集成電路芯片和基片，所述集成電路芯片有上表面和設(shè)置于該上表面的導(dǎo)電區(qū)上的間隔電阻性凸點(diǎn)，所述電阻性凸點(diǎn)由包含聚合物和金屬顆粒的復(fù)合材料形成，所述基片上有把芯片上的凸點(diǎn)鍵合于其上的導(dǎo)電區(qū)。芯片上的電阻性凸點(diǎn)在鍵合工藝后將變成導(dǎo)電凸點(diǎn)。
本發(fā)明還提供一種制造電子器件的電互連的方法，該方法包括以下步驟首先，提供電子器件，所述器件上設(shè)有大量導(dǎo)電區(qū)；然后，在導(dǎo)電區(qū)上淀積大量聚合復(fù)合物構(gòu)成的電阻性凸點(diǎn)；然后，提供基片，基片上有大量與導(dǎo)電區(qū)鍵合的焊盤(pán)或鍵合焊盤(pán)表面上的電阻性復(fù)合凸點(diǎn)；最后，在預(yù)定壓力和溫度下，把電子器件上的大量焊盤(pán)與基片壓接在一起，并持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使焊盤(pán)間建立電連接。電阻性凸點(diǎn)在鍵合工藝期間變成導(dǎo)電凸點(diǎn)。所述基片可以由陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂、半導(dǎo)體材料或玻璃制成。電阻性凸點(diǎn)可以由熱塑性聚合粘合制和金、銀、鈀或鉑金屬顆粒的復(fù)合材料制成。鍵合復(fù)合凸點(diǎn)和基片上的導(dǎo)電區(qū)的預(yù)定壓力和溫度分別在15psi-1500psi之間和在約150℃-250℃之間。足以建立起電連接的時(shí)間在約2-300秒之間。
以下的詳細(xì)說(shuō)明和附圖會(huì)使本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)更清楚。


圖1A-1C是具有復(fù)合凸點(diǎn)淀積在焊盤(pán)上的芯片(或基片)的放大剖面圖。
圖2A-2C是把芯片焊接到基片上的三個(gè)不同實(shí)施例的放大剖面圖。
圖3是鍵合到基片結(jié)構(gòu)上的芯片的放大剖面圖。
圖4是密封工藝后鍵合到基片結(jié)構(gòu)上的芯片的放大剖面圖。
圖5是由121個(gè)互連鍵合在一起的芯片/基片的拉伸應(yīng)力/應(yīng)變關(guān)系的曲線圖。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于電子器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，該互連系統(tǒng)包括半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片具有上表面和設(shè)置于該上表面的導(dǎo)電區(qū)上的間隔電阻性凸點(diǎn)，所述電阻性凸點(diǎn)由聚合物和金屬顆粒構(gòu)成的復(fù)合材料制成。
已發(fā)現(xiàn)，由常規(guī)鉛基互連系統(tǒng)觸發(fā)的α粒子發(fā)射會(huì)使低功率CMOS集成電路中產(chǎn)生軟失效。本發(fā)明提供一種用于直接把IC芯片焊接到基片上的低α粒子發(fā)射互連系統(tǒng)。該互連系統(tǒng)是聚合物/金屬顆粒復(fù)合物，其中的導(dǎo)電相由如銀、金、鈀或鉑等貴金屬顆粒組成，粘合劑是熱塑性聚合物?？梢岳矛F(xiàn)有的分配工藝，以包括聚合物/金屬顆粒/溶劑系的焊膏的形式淀積復(fù)合材料，以獲得合適的互連尺寸?；|(zhì)粘合劑的熱塑性使該復(fù)合物具有容易和便宜的可再加工性。
本發(fā)明還提供一種利用具有低α粒子發(fā)射的互連材料形成芯片和基片(即電路板)間電和機(jī)械互連的方法。該方法在芯片上相應(yīng)的I/O焊盤(pán)和基片間形成導(dǎo)電鍵合，提供無(wú)鉛互連。在本發(fā)明中，提供一種新型互連材料和鍵合結(jié)構(gòu)，利用倒裝芯片法把IC芯片焊接在基片上，它們具有可容許的低α粒子發(fā)射特性。本發(fā)明還提供一種無(wú)鉛互連材料和技術(shù)，代替目前流行的C4互連系統(tǒng)，用于減少α粒子發(fā)射/發(fā)生。
首先，參見(jiàn)圖1A-1C，它們是具有形成于其上的鍵合焊盤(pán)和復(fù)合凸點(diǎn)的芯片(或基片)的放大剖面圖。圖1A中，示出了具有與電路板(或與芯片)建立電連接的I/O端子的集成電路芯片12(或電路板的基片)。有時(shí)I/O端子也稱為鍵合焊盤(pán)，圖1A中未示出。典型的鍵合焊盤(pán)尺寸在約3密耳-12密耳之間。中心到中心的距離(或間距)一般大于5密耳。鍵合焊盤(pán)的厚度一般小于10μm。適用于本發(fā)明焊盤(pán)/空氣界面處的鍵合焊盤(pán)的冶金結(jié)構(gòu)是金、鈀、鉑/鎳、或鎳。冶金結(jié)構(gòu)的上層有時(shí)稱作端部冶金(terminal metallurgy)?；螂娐钒蹇梢杂商沾苫蛉鏔R4等合適的有機(jī)材料構(gòu)成?；?0(圖2A)可以是單芯片或多芯片模塊。集成電路芯片可以是分立芯片或安裝于一個(gè)晶片上的幾片芯片，它們都稱作芯片。
關(guān)于芯片焊盤(pán)的典型冶金結(jié)構(gòu)，依次疊置于芯片12上的層是鋁層14、鎳層16和金層18。該冶金結(jié)構(gòu)可以按如下方式構(gòu)成。鋁層14上表面一般由鋅酸鹽的置換工藝改性，以便在鋁上淀積鎳層16。然后，利用金浸漬工藝，在鎳層16上淀積金層18。淀積鎳和金的工藝是自選擇法(self-selective method)，不需要昂貴的平板印刷工藝。
基片10(圖2A)(或電路板)的典型冶金結(jié)構(gòu)可以是銅層(代替芯片的鋁層)、鎳層、和上部的金層?？梢岳脴?biāo)準(zhǔn)的鈀引晶工藝將鎳層無(wú)電鍍敷于銅電路板I/O焊盤(pán)上。金層18可以利用類(lèi)似于芯片所用的金浸漬工藝鍍敷在鎳層16上。與芯片金屬化步驟類(lèi)似，用于基片(或電路板)的工藝步驟也可以是自選擇的，并且不需要昂貴的平板印刷工藝。
在IC芯片上構(gòu)成了鋁/鎳/金的冶金結(jié)構(gòu)(或在基片上構(gòu)成了銅/鎳/金的冶金結(jié)構(gòu))后，可以把包括熱塑性聚合物粘合劑、溶劑和導(dǎo)電固體顆粒的焊膏分配在芯片或基片或兩者的I/O焊盤(pán)上。按優(yōu)選實(shí)施例，只在IC芯片上形成復(fù)合凸點(diǎn)，如圖2A所示。按圖2B和2C所示的另一實(shí)施例，只分別在基片上、和芯片及基片兩者上形成復(fù)合凸點(diǎn)。
圖1B示出了由焊膏構(gòu)成的有時(shí)稱作“濕凸點(diǎn)”的復(fù)合凸點(diǎn)22。可以看出，濕凸點(diǎn)22淀積于集成電路芯片(或基片)12上的鍵合焊盤(pán)(未示出)上，焊盤(pán)上表面上具有端部金屬18。對(duì)于IC芯片或基片，端部金屬18是金。
構(gòu)成濕凸點(diǎn)的焊膏包括熱塑性聚合物粘合劑、溶劑和導(dǎo)電固體顆粒。熱塑性聚合物粘合劑可以是由均聚物或嵌段共聚物制成的單質(zhì)，或是一種以上的均聚物或共聚物的混合物。共聚物的段的長(zhǎng)度可以是大于1的任何數(shù)量的重復(fù)單元。重復(fù)單元包括帶有由硅氧烷、和/或含硫(如砜)的部分、和/或含氮(如酰亞胺)的部分構(gòu)成鏈的苯環(huán)。
用于焊膏的溶劑系由選自包括醚、酯、酰胺、內(nèi)酯、酮、砜、芳香烴、烴的溶劑組中的一種或多種有機(jī)溶劑構(gòu)成。一些典型的例子有N-甲基-吡咯烷(NMP)、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、二甲苯、乙酸戊酯、和乙酰苯。
用于該焊膏的導(dǎo)電固體顆?？梢允琴F金屬顆粒，如金、銀、鈀、或具有涂有貴金屬的無(wú)機(jī)或金屬芯的復(fù)合顆粒。該內(nèi)芯可以是金屬或半導(dǎo)體氧化物，如氧化硅、氧化鋁等，或是如銅、鎳或錫等金屬。金屬顆粒的尺寸小于5μm，以實(shí)現(xiàn)互連所需的細(xì)間距可分配性。顆粒的形狀可以是有些象球形的小片。球形顆粒的相對(duì)量可以在約1％-50％之間變化。
所得混合焊膏按重量含約10-20％的溶劑、7-13％的聚合物粘合劑和69-78％的導(dǎo)電填料。所得焊膏具有在約103-105泊之間的零剪切粘度(zero shear viscosity)。在剪切速率(
)約10-103/秒之間時(shí)，粘度(η)應(yīng)根據(jù)以下等式少量增加η=Kr.n-1]]>對(duì)于本發(fā)明的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，剪切稀化指數(shù)n應(yīng)小于0.5，且最好小于0.2。
混合焊膏可以利用模版印刷通過(guò)合適的掩模進(jìn)行分配，以便以大于200μm的間距形成特征尺寸小于150μm的焊膏，且不發(fā)生斑點(diǎn)或短路。例如，47×47陣列形式的75μm特征尺寸的凸點(diǎn)的互連系統(tǒng)可以以200μm的間距淀積。該特征尺寸的焊膏點(diǎn)可以通過(guò)45μm的模版印刷。模版可以由如鉬、不銹鋼、鎳等金屬構(gòu)成。模版還可以由如美國(guó)專利5,314,709中所述的有機(jī)抗蝕劑膜構(gòu)成。本發(fā)明方法還可以用如絲網(wǎng)印刷、注射器分配或擠壓印刷等其它常規(guī)方法。已發(fā)現(xiàn)，分配分辨率受所需工藝的限制。例如，模版厚度增加會(huì)減小可印刷的分辨率。關(guān)于分配工藝，最小的特征尺寸會(huì)受注射器尺寸的限制，一般限定在150μm。
在制造本發(fā)明的復(fù)合凸點(diǎn)的下一步驟中，在約20℃-約120℃之間的溫度下，在真空或不在真空中，干燥圖1B所示的濕凸點(diǎn)22，以蒸發(fā)溶劑，形成“干凸點(diǎn)”26，如圖1C所示。干凸點(diǎn)26基本上包括熱塑性聚合物粘合劑、導(dǎo)電金屬顆粒和可能的微量溶劑。一般干燥約1-10分鐘后，所得芯片上或基片上的干凸點(diǎn)如圖1C所示。已發(fā)現(xiàn)，在例如低于40℃的低溫下，干燥工藝進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間，即2-3天。由于聚合物粘合劑的熱塑性，濕凸點(diǎn)可以在干燥工藝前在干燥環(huán)境中保存很長(zhǎng)時(shí)間。
參見(jiàn)圖2A-2C，圖中示出了本發(fā)明鍵合方法的三個(gè)可能的實(shí)施例。在該處理步驟中，把芯片12和基片10鍵合在一起。由于干凸點(diǎn)22(圖1B)中聚合物粘合劑的熱塑性，開(kāi)始進(jìn)行鍵合步驟和完成形成凸點(diǎn)步驟之間的時(shí)間不定。然而，最好能形成保存于干燥環(huán)境中帶凸點(diǎn)的電子器件。
圖2A-2C示出了本發(fā)明方法可能的三種不同鍵合結(jié)構(gòu)。首先，圖2A示出了形成了干凸點(diǎn)26的IC芯片12和具有金端部金屬18的裸焊盤(pán)的基片10。圖2B示出了基片10形成了干凸點(diǎn)26和IC芯片具有金端部金屬18的裸焊盤(pán)的結(jié)構(gòu)。圖2C示出了IC芯片12和基片10分別形成了干凸點(diǎn)26和36的結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，在芯片12和基片10上形成凸點(diǎn)的工藝與圖1A和1C所示工藝相同。應(yīng)注意的是，使用的分配、干燥條件和焊膏的條件不同。例如，構(gòu)成凸點(diǎn)26和36的模版厚度、干燥時(shí)間及干燥溫度可以不同。
首先分別使前兩種結(jié)構(gòu)中的干凸點(diǎn)26與具有端部金屬18的鍵合焊盤(pán)(見(jiàn)圖2A-2B)對(duì)準(zhǔn)，或使第三種結(jié)構(gòu)的干凸點(diǎn)26和36對(duì)準(zhǔn)，從而完成干凸點(diǎn)間的鍵合工藝。然后，在高于聚合粘合劑的軟化溫度的鍵合溫度和壓力下，壓住干凸點(diǎn)鍵合焊盤(pán)或干凸點(diǎn)/干凸點(diǎn)。通常，鍵合溫度在約150℃-250℃之間，鍵合壓力在約15psi-1500psi之間。在鍵合工藝期間，最好是在溫度達(dá)到最后的鍵合溫度前獲得最后的鍵合壓力。已發(fā)現(xiàn)，達(dá)到最后的壓力和溫度后，合適的鍵合時(shí)間在約2-約120秒之間。圖3示出了芯片12和基片10通過(guò)互連34鍵合在一起的結(jié)構(gòu)。
可以任意用一種密封劑42填充IC芯片和基片的鍵合結(jié)構(gòu)。如圖4所示。密封劑42一般可以是含低α粒子填料的環(huán)氧樹(shù)脂，用以給該結(jié)構(gòu)提供機(jī)械強(qiáng)度，和改善芯片/基片組件電操作期間產(chǎn)生的熱量的熱傳導(dǎo)。
應(yīng)該注意的是，鍵合結(jié)構(gòu)的密封工藝是可選的，如果鍵合焊盤(pán)較大且適當(dāng)?shù)亻g隔開(kāi)，或在干燥或密封環(huán)境中應(yīng)用芯片時(shí)，可以不用進(jìn)行密封。密封的方法可以是常規(guī)方法中的任一種，該方法利用材料在芯片和基片之間的小間隙中的毛細(xì)流現(xiàn)象。一般用作工業(yè)底層填料的密封劑可以用于本發(fā)明。例如，在一般的密封應(yīng)用中，在焊盤(pán)為150μm，并以200μm的間距間隔開(kāi)時(shí)，密封劑在約80℃下由毛細(xì)作用流進(jìn)間隙中。在一個(gè)實(shí)例中，僅在芯片側(cè)邊形成干凸點(diǎn)，鍵合在約220℃的溫度和1000psi的壓力下進(jìn)行3分鐘。芯片和基片間的標(biāo)準(zhǔn)間隙為約40μm。已證明，采用C4特征尺寸中的凸點(diǎn)高度以產(chǎn)生足以使密封劑滲入該間隙的縫隙中。還應(yīng)該注意的是，密封可以增強(qiáng)互連系統(tǒng)的粘附強(qiáng)度，從而可以獲得大于30MPa的有效粘附強(qiáng)度。
已發(fā)現(xiàn)，焊膏材料的實(shí)際組分可以比上述的那些更多，只要圖3和4所示結(jié)構(gòu)滿足幾個(gè)重要特性即可。首先，互連材料應(yīng)具有與鉛/錫焊料相當(dāng)?shù)母唧w導(dǎo)電率。第二，鍵合焊盤(pán)上的端部金屬的接觸電阻應(yīng)與焊料匹配，即對(duì)于芯片或基片來(lái)說(shuō)應(yīng)小于1μΩ-cm2。第三，為了獲得機(jī)械、化學(xué)和熱可靠的結(jié)構(gòu)，芯片和基片間的間隙應(yīng)該用低α粒子發(fā)射的密封劑進(jìn)行底料填充，例如，陶瓷/環(huán)氧樹(shù)脂型密封劑。第四，在應(yīng)用于CMOS芯片時(shí)，應(yīng)該可以在間距為200μm的一列100μm焊盤(pán)上進(jìn)行分配。最后，互連的高度足夠使用熱導(dǎo)率大于0.7W/m/K的密封劑作底料。
實(shí)例在該特殊實(shí)例中，焊膏由在乙酰苯溶劑中重量占30％的聚酰亞胺硅氧烷、和88％(相對(duì)于聚合物)的銀顆粒構(gòu)成。銀小片的平均尺寸約5μm。利用厚225μm的鉬模版，以200μm的間距印刷特征尺寸為150μm成11×11陣列的凸點(diǎn)。最終凸點(diǎn)的高度約65μm。所獲得的互連的體電阻率為約22μΩ-cm，而測(cè)得所得的金金屬接觸電阻在0.6-0.7μΩ-cm2之間。圖5示出了在用一定拉力從基片上剝離芯片時(shí)互連系統(tǒng)的應(yīng)力-應(yīng)變特性的曲線圖。分離速度為2.5mm/sec。在沒(méi)有密封的情況下，所測(cè)得互連結(jié)構(gòu)的粘附強(qiáng)度約為11.5MPa。所得的附著強(qiáng)度是標(biāo)準(zhǔn)的，通過(guò)密封工藝可以相當(dāng)大地提高粘附強(qiáng)度，粘附強(qiáng)度可達(dá)到30MPa。
盡管上面以說(shuō)明的方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)該明白，所用的術(shù)語(yǔ)僅是說(shuō)明性描述，并不限制本發(fā)明。
而且，盡管本發(fā)明對(duì)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施l例和兩個(gè)替代實(shí)施例作了說(shuō)明，但應(yīng)該理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些教導(dǎo)可以對(duì)本發(fā)明做出種種可能的變化。
以下是對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)施例的專有權(quán)或特權(quán)的限定
權(quán)利要求
1.一種用于電子器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電子器件，所述器件具有上表面和設(shè)置于所述上表面的導(dǎo)電區(qū)上的間隔電阻性凸點(diǎn)，所述電阻性凸點(diǎn)包括由聚合物粘合劑和金屬顆粒構(gòu)成的復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的互連系統(tǒng)，其特征在于，所述粘合劑是熱塑性聚合物材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的互連系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬顆粒選自由金、銀、鈀、和鉑構(gòu)成的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的互連系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻性凸點(diǎn)具有大于1000μΩ-cm的電阻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的互連系統(tǒng)，其特征在于，所述電子器件是半導(dǎo)體芯片。
6.一種用于半導(dǎo)體器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括集成電路芯片，所述芯片具有上表面和設(shè)置于所述上表面的導(dǎo)電區(qū)上的間隔電阻性凸點(diǎn)，所述電阻性凸點(diǎn)包括由聚合物粘合劑和金屬顆粒構(gòu)成的復(fù)合材料；基片，所述基片具有在鍵合工藝中把所述電阻性凸點(diǎn)鍵合于其上的導(dǎo)電區(qū)，其中所述電阻性凸點(diǎn)在所述鍵合工藝后轉(zhuǎn)變成導(dǎo)電凸點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的互連系統(tǒng)，其特征在于，利用熱壓工藝把所述導(dǎo)電凸點(diǎn)鍵合于所述基片的導(dǎo)電區(qū)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的互連系統(tǒng)，其特征在于，所述聚合物是熱塑性聚合物材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的互連系統(tǒng)，其特征在于，所述金屬顆粒選自由金、銀、鈀、和鉑構(gòu)成的組。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的互連系統(tǒng)，還包括注入到所述集成電路芯片和所述基片之間的密封劑，用于密封所述導(dǎo)電凸點(diǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的互連系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻性凸點(diǎn)具有大于1000μΩ-cm的電阻率。
12.根據(jù)權(quán)利要求6的互連系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)電凸點(diǎn)具有小于1000μΩ-cm的電阻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求6的互連系統(tǒng)，其特征在于，所述基片由陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂、半導(dǎo)體材料和玻璃組成的組中選出的一種材料組成。
14.一種制造電子器件的電互連的方法，該方法包括以下步驟提供其上設(shè)有大量導(dǎo)電區(qū)的電子器件；在所述導(dǎo)電區(qū)上淀積大量聚合物基復(fù)合物構(gòu)成的電阻性凸點(diǎn)；提供其上表面上有大量導(dǎo)電區(qū)的基片；在預(yù)定壓力和溫度下，把所述大量電阻性凸點(diǎn)壓在所述基片上的所述導(dǎo)電區(qū)上，并持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，使導(dǎo)電凸點(diǎn)間建立電連接和粘附鍵合，所述導(dǎo)電凸點(diǎn)是由電阻性凸點(diǎn)和所述基片上的導(dǎo)電區(qū)轉(zhuǎn)變而來(lái)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述電子器件的所述導(dǎo)電區(qū)為鍵合焊盤(pán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述電子器件是集成電路芯片。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述所述導(dǎo)電凸點(diǎn)的電導(dǎo)率在所述鍵合步驟后小于1000μΩ-cm。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，電子器件和基片間形成的結(jié)合力大于5MPa。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述基片由陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂、半導(dǎo)體材料和玻璃組成的組中選擇的一種材料制成。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述基片上的所述導(dǎo)電區(qū)包括由聚合復(fù)合物構(gòu)成的電阻性凸點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述基片上的所述導(dǎo)電區(qū)包括由熱塑性聚合物和金屬顆粒構(gòu)成的凸點(diǎn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括通過(guò)在所述電子器件和所述基片間注入密封劑密封所述導(dǎo)電凸點(diǎn)的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述預(yù)定壓力和溫度分別在約15psi-1,500psi之間，和在約150℃-250℃之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求1 4的方法，其特征在于，足以建立電連接所用的時(shí)間在約2-120秒之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，所述電阻性凸點(diǎn)在所述加壓步驟后轉(zhuǎn)變成導(dǎo)電凸點(diǎn)。
全文摘要
一種用于電子器件的具有低α粒子發(fā)射特性的互連系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:半導(dǎo)體芯片和基片,所述芯片具有上表面和設(shè)置于所述上表面的導(dǎo)電區(qū)上的間隔電阻性凸點(diǎn),所述電阻性凸點(diǎn)由聚合物粘合劑和金屬顆粒的復(fù)合材料構(gòu)成,所述基片具有在鍵合工藝中把電阻性凸點(diǎn)鍵合于其上的導(dǎo)電區(qū),其中電阻性凸點(diǎn)在鍵合工藝后轉(zhuǎn)變成導(dǎo)電凸點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/60GK1173042SQ9711532
公開(kāi)日1998年2月11日 申請(qǐng)日期1997年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月5日
發(fā)明者蓋伊·保羅·布羅伊萊蒂, 戴韋·赫什·達(dá)諾維奇, 邁克爾·里厄, 威廉·T·毛西福, 朱蒂斯·瑪麗·羅丹, 卡洛斯·居安·薩布塞提, 拉威·F·薩拉夫 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司