金属保护的扇出空腔制造技术

本发明专利技术涉及金属保护的扇出空腔。一种金属保护的扇出空腔使得能够实现层叠封装（PoP）集成电路的组装，同时减小PoP焊料间隔和总体z高度。水平扇出导体提供管芯触点与下封装通孔之间的接触。在制造期间可以使用金属保护层来保护扇出导体，诸如在激光刮削期间提供激光停止。金属保护层材料和蚀刻溶液可以被选择成允许后续经由蚀刻去除，同时使扇出导体不受损伤。金属保护层和扇出导体材料还可以被选择成减少或消除金属保护层与扇出导体之间的金属间化合物（IMC）的形成。

【技术实现步骤摘要】
金属保护的扇出空腔
本文中描述的实施例一般地涉及电子设备中的电气互连。
技术介绍
一个或多个集成电路（IC）经常被实现为IC封装。在制造电子设备期间，可以将多个封装组合在层叠封装（PoP）配置中。PoP制造工艺通常包括在第一封装上将焊球布置在触点阵列上（即球栅阵列（BGA）），将第二封装置于BGA上，并且回流焊料以在两个封装之间创建电气和机械连接。可以使用具有至少一个BGA的中介层（interposer）来连接两个封装。例如，两个封装可以包括具有不同焊球间隔（例如，焊球间距）或者不同焊球排布的BGA，并且中介层可以包括用以连接到第一封装的第一BGA间距以及用以连接到第二封装的第二BGA间距。由于对最小焊球间隔的要求（例如，对最小间距的要求），PoP架构的尺寸的减小受限于PoP互连间距的最小要求。在示例中，为了为管芯厚度提供足够的分开高度，用于PoP互连的焊球需要大于某个最小焊球尺寸。这个最小的焊球尺寸限制了可以置于一区域内的焊球的密度（例如，PoP间距）。通常，基于穿透模塑通孔（TMV）或穿透硅通孔（TSV）架构的PoP间距在焊球触点之间包括大约350μm的最小间距。焊球尺寸和封装高度也会导致最小PoPz高度。改善PoP互连间距并减小PoPz高度以允许PoP架构的尺寸的进一步减小是合期望的。附图说明图1是根据本专利技术的至少一个实施例的组装的扇出空腔PoP结构的框图。图2A-2I是根据本专利技术的至少一个实施例的金属保护层组装件的框图。图3是根据本专利技术的至少一个实施例的组装的扇出空腔PoP结构的框图。图4图示出根据本专利技术的至少一个实施例的系统级图示。具体实施方式本文中描述的技术提供了对面向PoP互连间距限制的技术问题的技术解决方案。当将管芯（例如，IC组件）置于（例如，嵌入在）形成于下封装基板内的空腔内时，减小PoP互连间距是可能的。可以将管芯完全或部分地置于该空腔内。这种嵌入在空腔内也降低了总体的PoPz高度。为了能够使用PoP空腔，将下封装触点电气并机械地连接到管芯触点。然而，当管芯触点以与下封装触点不同的配置或间距进行排布时，需要附加的导体迹线。对于垂直导电的穿透模塑通孔（TMV）架构，水平扇出导体提供下封装通孔与管芯触点之间的电气接触。以下描述和附图充分地例示了具体实施例，以使得本领域技术人员能够实践它们。其它实施例可以包含结构、逻辑、电气、工艺和其它改变。一些实施例的部分和特征可以被包括在其它实施例的部分和特征中，或者替代其它实施例的那些。权利要求中阐述的实施例涵盖那些权利要求的所有可得到的等同物。图1是根据本专利技术的至少一个实施例的组装的扇出空腔结构100的框图。结构100包括基板110（例如，电介质），所述基板110包括扇出通孔120和垂直通孔125。基板110包括空腔115，并且可以将管芯130置于该空腔115内。扇出通孔120和垂直通孔125提供到基板110的底表面上的触点的迂回布线（routing）迹线（例如，导电迹线）。如图1所示，扇出通孔120提供了管芯130和在管芯130的宽度之外的下触点之间的连接，完全同时还支持标准垂直通孔连接。扇出通孔120还可以在不首先通过下层的情况下提供到上触点的垂直连接，否则穿过下层的布线将需要使用标准垂直通孔连接。基板110可以被实现为IC封装的一部分，或者可以被实现为要被置于管芯130与下封装（未示出）之间的中介层。可以使用各种制造架构来形成基板110内的空腔115。空腔115可以通过在基板110内钻孔而形成。为了减少或消除由于钻孔对附近组件造成的损坏，可以在空腔115的周围使用禁止区，以避免钻入一个或多个附近组件中。空腔115可以通过用基板110创建并去除可去除层而形成，诸如通过在可去除层与基板110之间创建释放层。释放层的使用可能留下释放层残留物或可去除层残留物，并且可以去除该残留物以避免后续处理步骤产生问题。可以通过使用激光微调（例如，激光刮削）来去除基板110的一部分来形成空腔115。例如，可以使用激光围绕基板110的矩形部分来切割周界，并且去除该矩形部分以形成空腔115。为了暴露基板110内的通孔和其它触点，可以将金属激光停止周界布置在空腔115的底部上以确保激光微调至空腔115的期望深度。虽然可以使用金属激光停止周界来暴露空腔115的边界内的一个或多个通孔125或其它触点，但是金属激光停止周界可能横切扇出通孔120的上导电部分。金属激光停止周界的使用可能引起扇出通孔120的阻抗或其它电气特性的不合期望的改变，并且可能在扇出通孔120与另一扇出通孔之间创建不合期望的电气连接（例如，短路）。为了提供正确的深度并避免金属激光停止周界与扇出通孔之间的不期望的电气连接，可以使用金属保护层，诸如图2A-2I所示。图2A-2I是根据本专利技术的至少一个实施例的金属保护层组装件200的框图。组装件200包括在基板制造期间在现有布线迹线之上的金属保护层的应用（例如，电镀）。这种金属保护层在激光刮削期间用作激光停止层。金属保护层材料组成的合适选择允许在通过激光刮削形成空腔之后蚀刻金属保护层。金属保护层的这种蚀刻留下空腔内的未受损伤的任何通孔和扇出布线迹线。可以将图2A-2I中的工艺流程无缝地整合到半加成法工艺（SAP）制造流程、改良型SAP（MSAP）制造流程或另一制造架构中。图2A示出具有空腔布线互连220（例如，迹线、通孔）的基板210（例如，电介质）。这些布线迹线被电气连接，并且可以包括一个或多个通孔或扇出通孔。图2B示出保护层边缘230的添加。可以将保护层边缘230实现为用作后续金属保护层的边缘（例如，外周界）的图案化干膜抗蚀剂（DFR）层。图2C示出空腔布线互连220上的和保护层边缘230内的金属保护层240的电镀。金属保护层240的材料组成被选择成包括针对空腔布线互连220内的导电材料的高蚀刻选择性。在示例中，当铜（Cu）用在空腔布线互连220中时，可以在金属保护层240中使用镍（Ni）或锡（Sn）。当暴露于化学蚀刻化合物（例如，氯化铁、过硫酸铵）时，镍和铜可以以不同的速率去除。镍的蚀刻速率大于铜的蚀刻速率，并且在一些示例中，镍显示出比铜更高的蚀刻选择性比10:1。后续的制造工艺步骤可以基于在金属保护层240和空腔布线互连220内使用的材料来选择。例如，为了避免在铜层和锡层之间形成金属间化合物（IMC），可以在后续的制造工艺步骤中使用较低的温度，诸如在已经预先用树脂浸渍（例如，预浸渍层合）的固化层中。通过在铜层和锡层之间添加阻挡层，还可以减少或消除铜锡IMC，其中所述阻挡层材料包括类似于镍的蚀刻选择性。使用镍作为金属保护层240可以提供附加的优点，因为在镍和铜之间形成IMC所需的共晶温度大于1000℃，远高于大约220℃的预浸渍层合温度。此外，锡和镍的金属反射率的测量结果展现出大约10μm的CO2激光波长处的可比较的反射比。由于该可比较的反射比，镍或锡可以用作CO2激光刮削的有效金属保护层。图2D示出保护层边缘230的去除，这暴露了金属保护层240以及空腔布线互连220的部分。图2E示出空腔布线互连220的一部分的去除。在示例中，这种去除包括铜籽晶蚀刻，并且允许将一个或多个导体225与空腔布线互连220的其它部分隔离。图2F示出构建附加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子设备，包括：布置在基板的空腔内的半导体管芯；至少一个导电互连，其部分地暴露在所述空腔内并且部分地嵌入在所述基板内；以及其中所述空腔是通过包括以下步骤的工艺形成的：在要形成所述空腔的区域中在所述至少一个导电互连之上形成保护层；在比要形成所述空腔的所述区域更大的区域中、在所述基板之上以及在所述保护层之上形成电介质层；激光切割所述空腔直到所述保护层；以及在所述空腔内蚀刻掉所述保护层以暴露所述至少一个导电互连的一部分。

【技术特征摘要】
2017.03.20 US 15/4635231.一种电子设备，包括：布置在基板的空腔内的半导体管芯；至少一个导电互连，其部分地暴露在所述空腔内并且部分地嵌入在所述基板内；以及其中所述空腔是通过包括以下步骤的工艺形成的：在要形成所述空腔的区域中在所述至少一个导电互连之上形成保护层；在比要形成所述空腔的所述区域更大的区域中、在所述基板之上以及在所述保护层之上形成电介质层；激光切割所述空腔直到所述保护层；以及在所述空腔内蚀刻掉所述保护层以暴露所述至少一个导电互连的一部分。2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述保护层包括金属保护层。3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个导电互连包括导电通孔扇出。4.根据权利要求3所述的电子设备，进一步包括在去除所述保护层之后布置在所述至少一个导电互连上的管芯。5.根据权利要求4所述的电子设备，其中：所述导电通孔扇出包括下垂直通孔连接；并且所述至少一个导电互连提供所述管芯与所述下垂直通孔连接之间的下连接。6.根据权利要求3所述的电子设备，进一步包括在去除所述保护层之后布置在所述至少一个导电互连上在所述空腔内的空腔封装。7.根据权利要求6所述的电子设备，进一步包括布置在上触点上在所述空腔封装和空腔之上的上封装。8.根据权利要求7所述的电子设备，其中：所述导电通孔扇出包括到所述上触点的上垂直通孔连接；并且所述至少一个导电互连通过所述上垂直通孔连接提供第一封装与所述上封装之间的上连接。9.一种方法，包括：在基板内形成空腔，这包括：在要形成所述空腔的区域中在至少一个导电互连之上形成保护层，所述至少一个导电互连部分地暴露在所述空腔内并且部分地嵌入在所述基板内；在比要形成所述空腔的所述区域更大的区域中、在所述基板之上以及在所述保护层之上形成电介质层；激光切割所述空腔直到所述保护层；以及在所述空腔内蚀刻掉所述保护层以暴露所述至少一个导电互连的一部分。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述保护层包括金属保护层。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述至少一个导电互连包括导电通孔扇出。12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括在去除所述保护层之后将管芯布置在所述至少一个导电互连上。13.根据权利要求12所述的方法，其中：所述导电通孔扇出包括下垂直通孔连接；并且所述至少一个导电互连提供所述管芯与所述下...

【专利技术属性】
技术研发人员：A舒克曼，A阿卢尔，张崇，K达马维卡塔，R梅，李声，SC查瓦利，邓一康，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US