具有增强互连件的芯片封装组件及其制造方法技术

本文描述了一种集成电路互连件132，适合于形成集成电路芯片封装110。在一个示例中，提供集成电路互连件132，其包括包含第一电路系统212的第一基板112、第一接触焊盘214、第一柱230、第一柱保护层280、包含第二电路系统202的第二基板114以及设置在第一柱230上并且将第一基板112电且机械地耦合至第二基板114的焊料球216。第一接触焊盘214设置在第一基板112上并且耦合至第一电路系统212。第一柱230电设置于第一接触焊盘214之上。第一柱保护层280对焊料疏水并且设置在第一柱230的侧表面262上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有增强互连件的芯片封装组件及其制造方法
本文描述的实现一般地涉及芯片封装，并且特别地，涉及用于半导体器件的焊料凸点结构及其制造方法。
技术介绍
对更小、更轻、更紧凑电子设备的日益增长的需求，导致了随之而来的对具有更小轮廓和安装面积或“覆盖区(footprints)”的半导体封装的需求。对此需求的一种回应是开发了将半导体芯片或“裸片”附接和连接至基板(例如，PCB或引线框架)的“倒装芯片”方法。倒装芯片安装涉及在裸片的有源表面上形成凸起的触点(例如，焊料球)，然后将该裸片反向或翻转使其倒置，并且使凸起的触点回流(即，将凸起的触点加热至熔点)以形成将凸起的触点熔合到基板上对应焊盘的焊点。在倒装芯片安装和连接方法中，热机械可靠性引起了电子行业越来越多的关注。值得注意的是，集成电路互连件(例如，焊点)的可靠性是成功应用这种安装和连接方法的最关键的问题之一。然而，使用已知方法形成的焊点易于缩颈，这可能导致焊点开裂。由于热膨胀的差异(其由于热应力循环而在高应力点处产生了不期望的开裂的高风险)，在如此小的间距下，在中介层和裸片之间形成牢固的、被利用于半导体封装中的焊料连接是特别具有挑战性的。因此，需要改进的集成电路互连件以及形成用于集成电路的改进焊点的方法。
技术实现思路
本文描述了适合于形成集成电路芯片封装的集成电路互连件，以及形成该集成电路互连件的方法。在一个示例中，提供集成电路互连件，其包括包含第一电路系统的第一基板、第一接触焊盘、第一柱、第一柱保护层、包含第二电路系统的第二基板以及设置在第一柱上并且将第一基板电气且机械地耦合至第二基板的焊料球。第一接触焊盘设置在第一基板上并且耦合至第一电路系统。第一柱电设置于第一接触焊盘之上。第一柱保护层对焊料疏水(hydrophobic)并且设置在第一柱的侧表面上。在另一示例中，集成电路互连件包括IC裸片、中介层、从中介层延伸的导电柱，以及布置在柱上并且将IC裸片电气且机械地耦合至中介层的焊料球。柱保护层设置且覆盖在导电柱的侧表面上。柱保护层由对焊料疏水的材料制成。在另一示例中，提供一种用于形成集成电路封装的互连件的方法。方法包括在耦合于在第一基板中形成的第一电路系统的柱上设置焊料球，将焊料球和柱暴露于含硫环境中以在柱的侧表面上形成对焊料疏水的柱保护层，将第一基板附接到第二基板，并且使焊料球回流以将第一基板机械且电气地连接至第二基板。附图说明可以参考实施例对以上简要概述的本专利技术进行更具体的描述，以便可以详细地理解本专利技术的上述特征，其中一些实施例被图示在附图中。然而，应当注意，附图仅图示了本专利技术的典型示例，并且由于本专利技术可以认可其他等同有效的实施例，因此附图不应被认为是对本专利技术范围的限制。图1是具有集成芯片封装的电子设备的正面示意图，该集成芯片封装包括通过焊料互连件与芯片封装的中介层耦合的至少一个集成电路裸片。图2是将中介层耦合至图1的芯片封装裸片的焊料互连件的一个实施例的局部截面图。图3A至图3E是在不同制造阶段期间的芯片封装的顺序图。图4是用于形成芯片封装的方法流程图，诸如图1中描绘的芯片封装或结合IC互连件的其他芯片封装。为了便于理解，在可能的地方使用相同的附图标记来表示图中共用的相同元件。可以想到，一个实施例的元件可以被有益地并入其他实施例中。具体实现所公开实施例的技术一般地提供一种芯片封装以及形成芯片封装的方法，该芯片封装具有在芯片封装的基板之间形成的改进的焊料互连件。芯片封装包括至少一个集成电路(IC)裸片。芯片封装的基板包括裸片、其上安装裸片的封装基板、以及可选地设置在封装基板和裸片之间的中介层。在以下的描述中，中介层和IC裸片之间的改进焊料互连件被图示。然而，改进的焊料互连件还可以用于将IC裸片耦合至封装基板的焊料连接、用于将中介层耦合至封装基板的焊料连接或用于其他的焊料连接上。特别地，由于在导电柱上形成的阻挡焊料芯吸到柱上的焊料芯吸阻挡涂层(例如，柱保护层)，本文所述的焊料互连件不易缩颈和开裂。较少的芯吸导致在焊料球中保留了更多的焊料量，从而使电气和机械的连接更加牢固和抗裂。附加地，形成柱保护层的工艺可以以有利地在焊料球上形成焊料球保护层的方式来执行。焊料球保护层保护焊料球使其免于氧化，并且在回流工艺中容易被去除。柱保护层使新颖的IC互连件不易出现与减少焊料量相关的金属间(IMC)脆性。因此，本专利技术的IC互连件在更宽泛的操作条件范围内提供了更稳健和更可靠的信号传输以及更好的设备性能，同时具有更少的费用和制造复杂度。现在转到图1，示意性地图示了示例性电子设备100。电子设备100包括耦合至印刷电路板(PCB)136的集成电路芯片封装110。电子设备100可以是计算机、平板电脑、手机、智能电话、消费类电器、控制系统、自动柜员机、可编程的逻辑控制器、打印机、复印机、数码相机、电视、监视器、立体声、收音机、雷达或其他结合芯片封装110的设备。芯片封装110包括至少一个集成电路(IC)裸片。在图1中，示出多个IC裸片114、116通过中介层112连接至封装基板122。芯片封装110还可以具有覆盖IC裸片114、116的包覆成型(未示出)。中介层112可以是如本领域中公知的基板通孔(TSV)或无基板中介层。中介层112包括用于将裸片114、116电气连接至封装基板122的电路系统的电路系统。中介层112的电路系统可以可选地包括有源或无源电路元件。IC裸片114、116安装到中介层112的一个或多个表面。IC裸片114、116可以是可编程逻辑器件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)、存储器器件、光学器件、处理器或其他IC逻辑结构。光学装置包括光电检测器、激光器、光源等。在图1所描绘的实施例中，IC裸片114、116通过多个焊料互连件118安装到中介层112的顶表面。焊料互连件118将每个IC裸片114、116的电路系统电气连接至中介层112的电路系统。下面参考图2进一步讨论焊料互连件118。多个焊料互连件132还被利用于在中介层112的电路系统与封装基板122的电路系统之间形成电气且机械地连接。可以使用焊料球(也被称为“封装凸点”或“C4凸点”)，或可以如以下参考焊料互连件118所描述的那样，来形成焊料互连件132。封装基板122可以利用焊料连接、引线键合或其他适合的技术安装并连接至PCB136。在图1所描绘的实施例中，使用多个焊料球134将封装基板122安装到PCB136上。中介层112的电路系统将焊料互连件118连接至选择性的焊料互连件132，并且因此在芯片封装110安装在电子设备110内之后，将每个IC裸片114、116的选择性电路系统连接至封装基板122，以使得裸片114、116能够与PCB136通信。如上所述，焊料互连件118被配置为将中介层112与IC裸片114机械且电气地连接。下面参考图2进一步详细说明示例性焊料互连件132的一个示例。将中介层112耦合至封装基板122的另一焊料互连件132可以被类似地构造。图2是芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路互连件，包括：/n第一基板，包含第一电路系统；/n第一接触焊盘，设置在所述第一基板上并且耦合至所述第一电路系统；/n第一柱，被电气设置在所述第一接触焊盘之上；/n第一柱保护层，设置在所述第一柱的侧表面上，所述第一柱保护层对焊料疏水；/n第二基板，包含第二电路系统；以及/n焊料球，设置在所述第一柱上，并且将所述第一基板电气且机械地耦合至所述第二基板。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171031 US 15/798,7481.一种集成电路互连件，包括：
第一基板，包含第一电路系统；
第一接触焊盘，设置在所述第一基板上并且耦合至所述第一电路系统；
第一柱，被电气设置在所述第一接触焊盘之上；
第一柱保护层，设置在所述第一柱的侧表面上，所述第一柱保护层对焊料疏水；
第二基板，包含第二电路系统；以及
焊料球，设置在所述第一柱上，并且将所述第一基板电气且机械地耦合至所述第二基板。


2.根据权利要求1所述的集成电路互连件，其中所述第一柱保护层包括：
对焊料疏水的无机钝化材料。


3.根据权利要求1所述的集成电路互连件，其中所述第一柱保护层由硫化铜形成。


4.根据权利要求3所述的集成电路互连件，其中所述第一柱保护层可以被表达为CuxSy。


5.根据权利要求3所述的集成电路互连件，其中所述第一柱保护层是CuS和CuS2中的至少一个。


6.根据权利要求1所述的集成电路互连件，其中所述第一柱保护层未被形成在所述第一柱的底表面或顶表面上。


7.根据权利要求1所述的集成电路互连件，其中所述第一基板是中介层。


8.根据权利要求7所述的集成电路互连件，其中所述第二基板是IC裸片。

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·甘地，
申请(专利权)人：赛灵思公司，
类型：发明
国别省市：美国;US