在芯片和基板之间的新型端接和连接制造技术

一种将芯片贴附至基板的方法，所述基板具有外层，所述外层包括嵌入在如阻焊层的电介质中的通孔柱，所述通孔柱的端部与所述电介质齐平，所述方法包括以下步骤：(o)任选地移除有机清漆，(p)将包括端接有焊料凸点的引脚的芯片定位为接触所述通孔柱的暴露端部，和(q)加热熔融所述焊料凸点并使所述通孔的端部被焊料润湿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及端接互连结构以及在芯片和基板之间的连接。
技术介绍
在对于越来越复杂的电子元件的小型化需求越来越大的带动下，诸如计算机和电信设备等消费电子产品的集成度越来越高。这已经导致要求支撑结构如IC基板和IC插件具有通过介电材料彼此电绝缘的高密度的多个导电层和通孔。这种支撑结构的总体要求是可靠性和适当的电气性能、薄度、刚度、平整度、散热性好和有竞争力的单价。在实现这些要求的各种途径中，一种广泛实施的创建层间互连通孔的制造技术是采用激光钻孔，所钻出的孔穿透后续布设的介电基板直到最后的金属层，后续填充金属，通常是铜，该金属通过镀覆技术沉积在其中。这种成孔方法有时也被称为“钻填”，由此产生的通孔可称为“钻填通孔”。但是，钻填孔方法存在大量缺点。因为每个通孔需要单独钻孔，所以生产率受限，并且制造复杂的多通孔IC基板和插件的成本变得高昂。在大型阵列中，通过钻填方法难以生产出高密度和高品质、彼此紧密相邻且具有不同的尺寸和形状的通孔。此外，激光钻出的通孔具有穿过介电材料厚度的粗糙侧壁和内向锥度。该锥形减小了通孔的有效直径。特别是在超小通孔直径的情况下，也可能对于在先的导电金属层的电接触产生不利影响，由此导致可靠性问题。而且，在被钻的电介质是包括聚合物基质中的玻璃或陶瓷纤维的复合材料时，侧壁特别粗糙，并且这种粗糙度可能会导致产生杂散电感。钻出的通孔的填充过程通常是通过铜电镀来完成的。在钻出的孔中进行<br>电镀可能会导致凹痕，其中在通孔端部出现小坑。或者，当通孔通道被填充超过其容纳量的铜时，可能造成溢出，从而产生突出超过周围材料的半球形上表面。凹痕和溢出往往在如制造高密度基板和插件时所需的后续上下堆叠通孔时造成困难。此外，应该认识到，大的通孔通道难以均匀填充，特别是在其位于插件或IC基板设计的同一互连层内的小通孔附近时。虽然可接受的尺寸和可靠性范围正在随着时间的推移而改善，但是上文所述的缺点是钻填技术的内在缺陷，并且会限制可制造的通孔的尺寸范围。还应该注意的是，激光钻孔是制造圆形通孔通道的最好方法。虽然理论上可以通过激光铣削制造狭缝形状的通孔通道，但是，实际上可制造的钻填孔的几何形状范围比较有限，并且在给定支撑结构中的通孔通常是圆柱形的并且基本相同。通过钻填工艺制造通孔是昂贵的，并且难以利用相对具有成本效益的电镀工艺用铜来均匀和一致地填充由此形成的通孔通道。在复合介电材料中激光钻出的通孔实际上被限制在60×10-6m的最小直径，并且由于所涉及的烧蚀过程以及所钻的复合材料的性质，甚至因此而遭受到显著的锥度形状以及粗糙侧壁的不利影响。除了上文所述的激光钻孔的其它限制外，钻填技术的另一限制在于难以在同一层中产生不同直径的通孔，这是因为当钻出不同尺寸的通孔通道并随后用金属填充以制造不同尺寸通孔时，通孔通道的填充速率不同。因此，作为钻填技术的特征性的凹痕或溢出的典型问题被恶化，因为不可能对不同尺寸通孔同时优化沉积技术。克服钻填方法的许多缺点的可选解决方案是利用又称为“图案镀覆（pattern plating）”的技术，通过将铜或其它金属沉积到在光刻胶中形成的图案内来制造。在图案镀覆中，首先沉积种子层。然后在其上沉积光刻胶层，随后曝光形成图案，并且选择性移除该图案以制成暴露出种子层的沟槽。通过将铜沉积到光刻胶沟槽中来形成通孔柱。然后移除剩余的光刻胶，蚀刻掉种子层，并在其上及其周围层压通常为聚合物浸渍玻璃纤维毡的介电材料，以包围所述通孔柱。然后，可以使用各种技术和工艺来减薄所述介电材料，将其一部分移除并暴露出所述通孔柱端部以允许由此导电接地，用于在其上构建下一金属层。可在其上通过重复该过程来沉积后续的金属导体层和通孔柱，以形成所需的多层结构。在一个替代但紧密关联的技术即下文所称的“面板镀覆（panel plating）”中，将连续的金属层或合金层沉积到基板上。在基板端部沉积光刻胶层，并在其中显影出图案。剥除显影光刻胶的图案，选择性地暴露出其下的金属，该金属可随后被蚀刻掉。未显影的光刻胶保护其下方的金属不被蚀刻掉，并留下直立的特征结构和通孔的图案。在剥除未显影的光刻胶后，在所述直立的铜特征结构和/或通孔柱上及其周围可以层压介电材料，如聚合物浸渍玻璃纤维毡。在平坦化后，可以通过重复上述过程在其上沉积后续的金属导体层和通孔柱以构建所需的多层结构。通过上述图案镀覆或面板镀覆方法创建的通孔层通常被称为铜制的“通孔柱”和特征层。应该认识到，微电子演化的一般推动力涉及制造更小、更薄、更轻和更大功率的高可靠性产品。使用厚且有芯的互连不能得到超轻薄的产品。为了在互连IC基板或“插件”中形成更高密度的结构，需要具有甚至更小连接的更多层。事实上，有时希望在彼此的端部上堆叠元件。如果在铜或其它合适的牺牲基板上镀覆沉积层压结构，则可以蚀刻掉基板，留下独立的无芯层压结构。可以在预先附着在牺牲基板上的侧面上沉积其它层，由此能够形成双面累积，从而最大限度地减少翘曲并有助于实现平坦化。一种制造高密度互连的灵活技术是构建由在介电基质中的具有各种几何形状和形式的金属通孔或通孔柱特征结构构成的图案或面板镀覆多层结构。所述金属可以是铜，所述电介质可以是纤维增强聚合物，通常使用的是具有高玻璃化转变温度（Tg）的聚合物，例如聚酰亚胺。这些互连可以是有芯的或无芯的，并可包括用于堆叠元件的空腔。它们可具有奇数或偶数层，并且所述通孔可具有非圆形形状。实现技术描述在授予Amitec-Advanced Multilayer Interconnect Technologies Ltd.的现有专利中。例如，赫尔维茨（Hurwitz）等人的题为“先进多层无芯支撑结构及其制造方法（Advanced multilayer coreless support structures and method for their fabrication）”的美国专利US7,682,972描述了一种制造包括在电介质中的通孔阵列的独立膜的方法，所述膜用作构建优异的电子支撑结构的前体。该方法包括以下步骤：在包围牺牲载体的电介质中制造导电通孔膜，和将所述膜与牺牲载体分离以形成独立的层压阵列。基于该独立膜的电子基板可通过将所述层压阵列减薄和平坦化，随后端接通孔来形成。该公报通过引用全文并入本文。赫尔维茨（Hurwitz）等人的题为“用于芯片封装的无芯空腔基板及其制造方法（Coreless 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层复合电子结构，包括至少一对在X‑Y平面内延伸的特征层，每个相邻对的特征层由内通孔层间隔开，所述通孔层包括在垂直于X‑Y平面的Z方向上连接相邻特征层的通孔柱，所述通孔柱嵌入在内层电介质中，所述多层复合电子结构还包括由嵌入在外介电材料中的外通孔柱层构成的端子，其被减薄以暴露出外通孔柱层的端部。

【技术特征摘要】
2013.06.07 US 13/912,6521.一种多层复合电子结构，包括至少一对在X-Y平面内延伸的特征
层，每个相邻对的特征层由内通孔层间隔开，所述通孔层包括在垂直于X-Y
平面的Z方向上连接相邻特征层的通孔柱，所述通孔柱嵌入在内层电介质
中，所述多层复合电子结构还包括由嵌入在外介电材料中的外通孔柱层构成
的端子，其被减薄以暴露出外通孔柱层的端部。
2.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中暴露的外通孔柱层与
倒装芯片凸点可互连。
3.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中嵌入在外介电材料中
的具有暴露端部的减薄的外通孔柱层是基本平坦的。
4.如权利要求3所述的多层复合电子结构，其中嵌入在外介电材料中
的具有暴露端部的减薄的外通孔柱层具有小于3微米的粗糙度。
5.如权利要求2所述的多层复合电子结构，其中所述通孔柱利用可焊
接金属通过回流焊连接至所述倒装芯片凸点。
6.如权利要求2所述的多层复合电子结构，其中所述通孔柱通过Z-导
电各向异性粘接材料连接至所述倒装芯片凸点。
7.如权利要求2所述的多层复合电子结构，其中所述通孔柱或下方端
接焊盘中的至少其一的形状不是圆形。
8.如权利要求7所述的多层复合电子结构，其中所述通孔柱或下方端
接焊盘中的至少其一的形状选自椭圆形、正方形、矩形和长方形。
9.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中所述外介电层包括聚
合物。
10.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中所述外介电层包括阻
焊层。
11.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中所述外通孔柱包括
铜。
12.如权利要求1所述的多层复合电子结构，还包括施加在所述外通孔
柱的暴露端部上的有机清漆，用以防止通孔柱金属氧化。
13.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中所述外通孔柱端接金

\t或镍以防止氧化。
14.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中至少一个外层通孔柱
具有小于50微米的直径。
15.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中至少一个外层通孔柱
具有小于40微米的直径。
16.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中至少一个外层通孔柱
具有30微米或30微米以下的直径。
17.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中所述多层复合电子结
构在Z方向上的厚度超过50微米。
18.如权利要求1所述的多层复合电子结构，其中端接焊盘层和至少一
个外通孔柱层可通过包括以下步骤的方法制造：
(a)获得基板，所述基板包括经处理暴露出铜的下方通孔柱层；
(b)用种子层覆盖所述基板；
(c)在所述种子层上施加第一光刻胶层；
(d)曝光和显影所述光刻胶以形成端接焊盘的负性图案；
(e)在所述负性图案中沉积金属以制造特征层；
(f)剥除所述第一光刻胶层；
(g)施加第二光刻胶层；
(h)曝光和显影出负性图案，在所述负性图案中包括多个外...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓尔·赫尔维茨，黄士辅，
申请(专利权)人：珠海越亚封装基板技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44