具有無過孔襯底的集成電路封裝系統(tǒng)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及集成電路封裝系統(tǒng)，并且更加具體地涉及具有無過孔襯底的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電子設(shè)備(諸如，智能手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、基于位置的服務(wù)裝置、企業(yè)級服務(wù)器或企業(yè)級存儲陣列)正將更多的集成電路打包到不斷縮小的物理空間內(nèi)以期望降低成本。已經(jīng)開發(fā)了眾多技術(shù)來滿足這些要求。研發(fā)策略重點(diǎn)放在新技術(shù)以及提高現(xiàn)有的成熟技術(shù)上?，F(xiàn)有技術(shù)的研發(fā)可以采取眾多不同的方向。
[0003]現(xiàn)代電子設(shè)備要求需要增加集成電路封裝的功能性同時在系統(tǒng)中提供更小的物理空間。雖然這些方法在集成電路內(nèi)提供了更多的功能，但是，它們并不能完全滿足對于更低高度、更小空間、制造簡化和成本降低的要求。
[0004]降低成本的一種方式是通過現(xiàn)有的制造方法和設(shè)備使用成熟的封裝技術(shù)。重復(fù)使用現(xiàn)有的制造工藝通常不會縮小封裝尺寸。對于更低成本、更小尺寸、更好的連接性和更多功能性的需求仍然在繼續(xù)。
[0005]由此，對于包括更低成本、更小尺寸和更多功能性的集成電路封裝系統(tǒng)的需要仍然存在。鑒于對提高集成和降低成本的需要的不斷增加，尋找解決這些問題的方法越發(fā)重要。不斷增加的商業(yè)競爭壓力，結(jié)合增長的消費(fèi)者期望，使得尋找解決這些問題的方法至關(guān)重要。另外，降低成本、提高效率和性能，并且滿足競爭壓力的需要使得尋找解決這些問題的方法更加緊迫。
[0006]長期以來人們一直在尋找解決這些問題的方案，但是，現(xiàn)有的發(fā)展尚未教導(dǎo)或提出任何解決方案，由此，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員一直沒能掌握解決這些問題的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種集成電路封裝系統(tǒng)的制造方法，該方法包括:直接在基礎(chǔ)載體上形成跡線層；直接在一部分該跡線層和一部分該基礎(chǔ)載體上形成立柱，用于與該跡線層形成金屬-金屬連接；直接在該跡線層、該立柱和該基礎(chǔ)載體上形成介電層；通過去除該基礎(chǔ)載體來形成無過孔襯底，用于使該跡線層、該立柱和該介電層暴露出來；將有源器件安裝在從該無過孔襯底暴露出來的跡線層上，該有源器件耦合至具有管芯互連結(jié)構(gòu)的跡線層；以及，將外部互連結(jié)構(gòu)連接至立柱，用于電耦合該有源器件、該跡線層、該立柱和該外部互連結(jié)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明提供了一種集成電路封裝系統(tǒng)，包括:跡線層；立柱，其直接位于一部分該跡線層上，用于與該跡線層形成金屬-金屬連接；介電層，其直接位于該跡線層和該立柱上，用于形成使該跡線層和該介電層暴露出來的無過孔襯底；位于該跡線層上的有源器件，該跡線層從該無過孔襯底暴露出來；管芯互連結(jié)構(gòu)，其耦合在該有源器件和該跡線層之間，用于提供電連通性；以及，與立柱連接的外部互連結(jié)構(gòu)，用于電耦合該有源器件、該跡線層、該立柱和該外部互連結(jié)構(gòu)。
[0009]本發(fā)明的特定實(shí)施例具有除這些上述提到的步驟或元件之外的或者替換這些步驟或元件的其他步驟或元件。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，通過閱讀下面參見附圖所做的詳細(xì)說明，這些步驟或元件將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方案的集成電路封裝系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0011]圖2是在制造的準(zhǔn)備階段中的圖1的結(jié)構(gòu)。
[0012]圖3是在制造的保護(hù)階段中的圖2的結(jié)構(gòu)。
[0013]圖4是在制造的開孔階段中的圖3的結(jié)構(gòu)。
[0014]圖5是在制造的去除階段中的圖4的結(jié)構(gòu)。
[0015]圖6是在制造的附接階段中的圖5的結(jié)構(gòu)。
[0016]圖7是在制造的互連階段中的圖6的結(jié)構(gòu)。
[0017]圖8是在制造的模塑階段中的圖7的結(jié)構(gòu)。
[0018]圖9是在制造的連接階段中的圖8的結(jié)構(gòu)。
[0019]圖10是本發(fā)明第二實(shí)施方案的集成電路封裝系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0020]圖11是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的集成電路封裝系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0021]圖12是在制造的準(zhǔn)備階段中的圖10的結(jié)構(gòu)。
[0022]圖13是在制造的保護(hù)階段中的圖12的結(jié)構(gòu)。
[0023]圖14是在制造的開孔階段中的圖13的結(jié)構(gòu)。
[0024]圖15是在制造的去除階段中的圖14的結(jié)構(gòu)。
[0025]圖16是在制造的附接階段中的圖15的結(jié)構(gòu)。
[0026]圖17是在制造的模塑階段中的圖16的結(jié)構(gòu)。
[0027]圖18是在制造的連接階段中的圖17的結(jié)構(gòu)。
[0028]圖19是本發(fā)明第四實(shí)施方案的集成電路封裝系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0029]圖20是在制造的準(zhǔn)備階段中的圖19的結(jié)構(gòu)。
[0030]圖21是在制造的保護(hù)階段中的圖20的結(jié)構(gòu)。
[0031]圖22是在制造的開孔階段中的圖21的結(jié)構(gòu)。
[0032]圖23是在制造的去除階段中的圖22的結(jié)構(gòu)。
[0033]圖24是在制造的附接階段中的圖23的結(jié)構(gòu)。
[0034]圖25是在制造的互連階段中的圖24的結(jié)構(gòu)。
[0035]圖26是在制造的模塑階段中的圖25的結(jié)構(gòu)。
[0036]圖27是在制造的連接階段中的圖26的結(jié)構(gòu)。
[0037]圖28是本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案的集成電路封裝系統(tǒng)的制造方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]對下面的實(shí)施方案進(jìn)行足夠詳細(xì)地描述，從而使本領(lǐng)域中的技術(shù)人員能夠制作和使用本發(fā)明。可以理解的是，其他實(shí)施方案基于本公開將是顯而易見的，并且，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出系統(tǒng)、過程或機(jī)械改變。
[0039]在下面的說明中，給出了多種具體細(xì)節(jié)以徹底理解本發(fā)明。然而，顯而易見的是，在不具有這些具體細(xì)節(jié)的情況下，也可以實(shí)施本發(fā)明。為了避免模糊本發(fā)明，一些已知的電路、系統(tǒng)配置和過程步驟不再詳細(xì)公開。
[0040]示出了系統(tǒng)的實(shí)施方案的附圖是半示意性質(zhì)的并且并不一定是按比例繪制，并且，尤其，一些尺寸是出于表示的清晰起見而在附圖中放大示出。相似地，雖然出于方便說明之目的，在附圖中的視圖一般示出了相似的定向，但是，在附圖中的描繪在大多數(shù)的情況下是任意的?？偠灾?，可以任何定向操作本發(fā)明。
[0041]在多個實(shí)施方案被公開并且描述為具有一些共同特征的情況下，為了清楚且方便地圖示、說明和理解這些實(shí)施方案，相似的和相同的特征通常用相似的附圖標(biāo)記進(jìn)行描述。為了方便進(jìn)行描述，已經(jīng)將實(shí)施方案編號為第一實(shí)施方案、第二實(shí)施方案等，但是，其并不意味著具有任何其他意義或者對本發(fā)明提供限制。
[0042]在本文中使用的術(shù)語“處理(processing) ”包括:如形成所描述結(jié)構(gòu)所需的，材料或光刻膠的沉積、圖案化、曝光、顯影(development)、蝕刻、燒蝕、研磨、拋光、清洗和/或去除材料或光刻膠。
[0043]出于闡釋的目的，本文中使用的術(shù)語“水平的(horizontal)”定義為平行于集成電路有源側(cè)的平面，而無論其定向如何。術(shù)語“垂直的(vertical)”指的是其方向垂直于剛才定義的“水平的”的方向。術(shù)語，諸如“在……上面(above)”、“在……下面(below) ”、“底部(bottom)，，,頂部(top)，，、“側(cè)(side)”(如在“側(cè)壁”(sidewall))、“更高(higher) ”、“更低(lower)”、“上方(upper)”、“在......之上(over)”和“......下面(under) ”均是相對于水平面而定義的，如附圖所示。
[0044]術(shù)語“在......上(on) ”指元件之間存在直接接觸。術(shù)語“直接在…上(directly
on) ”指在一個元件和另一元件之間存在直接接觸，無中間介入元件。
[0045]現(xiàn)在參考圖1，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的引線接合實(shí)施方案的集成電路封裝系統(tǒng)100的側(cè)視圖。該集成電路封裝系統(tǒng)100可包括電耦合至跡線層104和立柱106的有源器件 112。
[0046]跡線層104為用于分布信號的導(dǎo)電元件。跡線層104可由銅、金、鎳、其他金屬、金屬合金、其他高度導(dǎo)電的材料、或它們的組合形成。
[0047]跡線層104可包括在接合手指(bond fingers)上的用于連接有源器件112的選擇性電鍍層(未示出)，諸如引線接合管芯。例如，跡線層104可包括保護(hù)層，諸如有機(jī)可焊性保護(hù)劑(OSP)、镲、金或它們的組合。跡線層104可配置為焊盤之上焊接(solder-on-pad，SOP)結(jié)構(gòu)。
[0048]立柱106是用于傳導(dǎo)信號的導(dǎo)電兀件。立柱106可由銅、銅合金、其他金屬、金屬合金、其他高度導(dǎo)電的材料、或它們的組合形成。
[0049]立柱106可直接形成在部分跡線層104上。立柱106可部分地形成在跡線層104上和之上，從而使立柱106的底側(cè)可與跡線層104的底側(cè)共面。立柱106可偏離跡線層104的側(cè)邊。立柱106可與跡線層104形成金屬-金屬連接。
[0050]在說明性示例中，可使用光刻工藝使立柱106形成在跡線層104之上。可將掩膜(未示出)形成在跡線層104之上，可將立柱106的材料電鍍在跡線層104之上，并且，可去除掩膜從而使立柱106形成為與跡線層104直接接觸。
[0051]通過將立柱106直接形成在跡線層104上，跡線層104可有效地穿入立柱106。在形成跡線層104之后，可在跡線層104之上進(jìn)行光刻工藝，從而使立柱106通過光刻掩膜(未示出)中的開口直接電鍍在跡線層104上。
[0052]跡線層104與立柱106之間的界面形成金屬-金屬連接。該界面可具有與底部銅焊盤相同的組成。立柱106可完全覆蓋跡線層104的直接在有源器件112下面的一些部分。有源器件112下面的立柱106可提供連通性以連接至外部系統(tǒng)和外部連接器。
[0053]人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將立柱106直接形成在跡線層104上可通過在立柱106與跡線層104之間創(chuàng)建牢固連接來提高可靠性并且減小電阻。改善在立柱106與跡線層104之間的連接質(zhì)量改善了信號質(zhì)量并且減小了連接的熱覆蓋區(qū)。
[0054]集成電路封裝系統(tǒng)100可包括直接位于立柱106和跡線層104上的介電層108。介電層108是保護(hù)層。介電層108可由光敏材料或介電材料形成。例如，可使用干膜阻焊劑、膜、液體或它們的組合物來形成介電層108。
[0055]介電層108可通過作為結(jié)構(gòu)元件并且提供機(jī)械穩(wěn)定性使立柱106和跡線層104保持就位。介電層108可對立柱106和跡線層104進(jìn)行電隔離和保護(hù)。
[0056]介電層108可包括用于暴露立柱106的附接焊盤開口 110?？赏ㄟ^光刻工藝、機(jī)械燒蝕、激光燒蝕、蝕刻、鉆孔或它們的組合來形成該附接焊盤開口 110。
[0057]附接焊盤開口 110的大小可與立柱106的大小相同或更大以便能夠?yàn)榱⒅?06的整個側(cè)面提供通路。附接焊盤開口 110可從立柱106背向跡線層104的一側(cè)延伸至介電層108背向有源器件112的一側(cè)。
[0058]附接焊盤開口 110可具有附接焊盤126，其附接在立柱106暴露在附接焊盤開口110內(nèi)部的一側(cè)。附接焊盤126是導(dǎo)電元件，用于在介電層108背向跡線層104的一側(cè)為互連元件提供附接位置。附接焊盤126可由金屬、合金、焊料、導(dǎo)電材料或它們的組合形成。附接焊盤126可作為結(jié)構(gòu)元件并且填充附接焊盤開口 110。附接焊盤126可提供通往立柱106的導(dǎo)電路徑。
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