倒装芯片器件制造技术

公开了倒装芯片器件的器件、制造方法和设计规则。各方面包括一种包括倒装芯片器件的装置。倒装芯片器件包括具有多个凸块下金属化物(UBM)的裸片。还包括具有多个结合焊盘的封装衬底。多个焊料接合部将裸片耦合到封装衬底。多个焊料接合部由镀在多个UBM上的多个焊料凸块形成，其中该多个焊料凸块被直接地连接到多个结合焊盘。个结合焊盘。个结合焊盘。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】倒装芯片器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2019年10月18日提交的、题为“FLIP
‑
CHIP DEVICE”的、申请号为62/923,237的临时专利申请和于2020年10月15日提交的、题为“FLIP
‑
CHIP DEVICE”的、申请号为17/071,432的美国非临时申请的优先权，两者均已转让给本申请的受让人，并在此通过引用明确并入本文。


[0003]本公开总体上涉及封装器件，并且更具体地但非排他地涉及倒装芯片器件和用于倒装芯片器件的制造技术。

技术介绍

[0004]集成电路(IC)技术通过有源组件的小型化在提高计算能力方面取得了长足的进步。倒装芯片器件可以在包括处理器、服务器、射频(RF)集成电路等等在内的许多电子设备中找到。倒装芯片封装技术在高引脚数的器件中变得具有成本效益。倒装芯片结合(bonding)通常使用焊盘上焊料(SOP)技术用于倒装芯片衬底。对于SOP技术存在许多解决方案，并且每种解决方案都有其优点和缺点。
[0005]例如，传统的衬底设计使用SOP来填充结合焊盘的顶部上的阻焊剂的开口。此外，SOP可以帮助形成与裸片的焊料接合部(solder joint)互连。在传统的设计和制造工艺中，去除SOP工艺可能会导致焊料接合部空洞和故障问题。因此，传统的基线工艺使用SOP用于无铅(LF)凸块组装。然而，SOP工艺增加了衬底制造工艺的附加的成本和附加的复杂性。
[0006]因此，需要包括本文所提供的方法、系统和装置在内的克服传统SOP工艺缺陷的系统、装置和方法。

技术实现思路

[0007]以下呈现了与关联于本文公开的装置和方法的一个或多个方面和/或示例相关的简化概述。如此，不应将以下概述视为与所有预期方面和/或示例相关的广泛概述，也不应将以下概述视为标识与所有预期方面和/或示例相关的关键或必要元件或者划定与任何特定方面和/或示例相关联的范围。因此，以下概述的唯一目的是在下文呈现的详细描述之前以简化的形式呈现与本文所公开的装置和方法相关的一个或多个方面和/或示例相关的某些概念。
[0008]至少一个方面包括一种倒装芯片器件，该倒装芯片器件包括具有多个凸块下金属化物(UBM)的裸片。还包括具有多个结合焊盘的封装衬底。将裸片耦合到封装衬底的多个焊料接合部由镀在多个UBM上的多个焊料凸块形成，该多个料凸块直接连接到金属结合焊盘。
[0009]至少一个附加方面包括一种用于制造倒装芯片器件的方法。该方法包括：提供裸片，该裸片具有镀在多个凸块下金属化物(UBM)上的多个焊料凸块；提供具有多个结合焊盘的封装衬底；以及形成多个焊料接合部，该多个焊料接合部将裸片耦合到封装衬底，并且其
中该多个焊料接合部由在回流焊工艺期间被直接地连接到金属结合焊盘的多个焊料凸块形成。
[0010]基于附图和详细描述，与本文公开的装置和方法相关联的其他特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。
附图说明
[0011]当结合仅用于说明本公开而不是限制本公开的附图考虑时，由于通过参考以下详细描述可以更好地理解本公开的各方面及其许多附带优点，因此，将容易获得本公开的各方面及其许多附带优点的更完整的理解。
[0012]图1图示了倒装芯片器件的传统互连的部分截面图。
[0013]图2A图示了根据本公开的至少一个方面的倒装芯片器件的互连的部分截面图。
[0014]图2B图示了根据本公开的至少一个方面的倒装芯片器件的一部分的检查窗口。
[0015]图3图示了根据本公开的至少一个方面的倒装芯片器件的互连的部分截面图的图像。
[0016]图4图示了根据本公开的至少一个方面的包括倒装芯片器件的集成器件。
[0017]图5图示了根据本公开的至少一个方面的移动设备。
[0018]图6图示了根据本公开的至少一个方面的可以与上述倒装芯片器件中的任何倒装芯片器件集成的各种电子设备。
[0019]图7图示了根据本公开的至少一个方面的用于制造倒装芯片器件的方法的流程图。
[0020]按照惯例，附图所描绘的特征可能不是按比例绘制的。相应地，为了清楚起见，可以任意扩大或缩小所描绘的特征的尺寸。按照惯例，为了清楚起见，对一些附图进行了简化。因此，附图可能没有描绘出特定装置或方法的所有组件。此外，在整个说明书和附图中，相似的附图标记标示相似的特征。
具体实施方式
[0021]在以下针对特定方面的描述和相关附图中图示了本公开的各方面。在不背离本文教导的范围的情况下，可以设计替代的方面。此外，本文的说明性方面的众所周知的元件可能不会被详细描述或者可能被省略，以免混淆本公开中的教导的相关细节。
[0022]在某些描述的示例实现中，标识了其中各种组件结构和操作的部分可以取自已知的常规技术、然后根据一个或多个示例性方面进行布置的实例。在这种实例中，可以省略已知的常规组件结构和/或操作的部分的内部细节，以帮助避免对本文所公开的说明性方面中所说明的概念的潜在混淆。
[0023]图1图示了传统的倒装芯片器件100的部分侧视图。如图1中所示，倒装芯片器件100包括具有多个绝缘层和金属层的封装衬底110。各种金属层可以使用通孔(诸如通孔116)互连。在封装衬底的背面上，球栅阵列(BGA)130可以被用来将封装衬底和倒装芯片封装(由裸片120(在本文中也被称为“芯片”)和封装衬底110形成)连接到外部设备、电路等。在封装衬底110的正面上是结合焊盘114，被图示为铜结合焊盘114。阻焊层112被形成在结合焊盘114上方。阻焊层112可以是光敏聚合物材料，具有窄开口以允许连接到结合焊盘
114。提供焊盘上焊料(SOP)115以填充开口从而在以后的操作中促进到结合焊盘114的连接。SOP 115可以由焊料滴形成，或者也可以用焊膏和回流焊工艺来印刷以填充开口。如上面所讨论的，SOP被用来防止封装衬底110到裸片120的互连中的空洞。裸片120的凸块下金属化物(UBM)122被用于利用用于倒装芯片封装的焊料凸块125将裸片120连接到封装衬底110。裸片120的UBM 122可以由铝或铜形成。详细的图像150图示了在裸片120被贴装到封装衬底110之后的互连的横截面。如所图示，焊料接合部135具有特定的几何形状(其将在下面进一步讨论)并且由与SOP 115熔合以形成合金的焊料凸块125形成。焊料接合部135通过阻焊层112中的开口而形成在UBM 122与结合焊盘114之间的电连接，这为倒装芯片器件100提供裸片120与封装衬底110之间的电连接。应当了解，尽管仅图示了裸片120与封装衬底110之间的一个互连，但是多个互连被用于倒装芯片器件100。
[0024]图2A图示了根据本公开的一个或多个方面的倒装芯片器件200的部分截面图。如图2中所示，倒装芯片器件200包括具有多个绝缘层217和导电层218的封装衬底210。绝缘层217可以是层间介电(ILD)层并且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括倒装芯片器件的装置，所述倒装芯片器件包括：裸片，所述裸片具有多个凸块下金属化物(UBM)；封装衬底，所述封装衬底具有多个结合焊盘；以及多个焊料接合部，所述多个焊料接合部将所述裸片耦合到所述封装衬底，其中所述多个焊料接合部由镀在所述多个UBM上的多个焊料凸块形成，所述多个焊料凸块被直接地连接到所述多个结合焊盘。2.根据权利要求1所述的倒装芯片器件，其中所述倒装芯片器件具有大约0.64的结合线厚度与焊料接合部直径比率，其中所述结合线厚度是所述裸片与所述封装衬底之间的距离。3.根据权利要求2所述的倒装芯片器件，其中所述结合线厚度大约为35um。4.根据权利要求2所述的倒装芯片器件，其中所述多个焊料接合部中的每个焊料接合部的焊料接合部直径大约为95um。5.根据权利要求1所述的倒装芯片器件，还包括：所述封装衬底的阻焊层，所述阻焊层在所述多个结合焊盘中的每个结合焊盘上方具有阻焊开口(SRO)，其中SRO与焊料接合部直径的比率大约为0.95。6.根据权利要求5所述的倒装芯片器件，其中每个结合焊盘上方的所述SRO大约为35um。7.根据权利要求5所述的倒装芯片器件，其中所述多个焊料接合部中的每个焊料接合部的焊料接合部直径大约为95um。8.根据权利要求1所述的倒装芯片器件，其中所述倒装芯片器件具有在大约0.3至0.7范围内的结合线厚度与焊料接合部直径比率，其中所述结合线厚度是所述裸片与所述封装衬底之间的距离。9.根据权利要求8所述的倒装芯片器件，其中所述结合线厚度在大约30um至60um的范围内。10.根据权利要求8所述的倒装芯片器件，其中所述多个焊料接合部中的每个焊料接合部的焊料接合部直径在大约70um至180um的范围内。11.根据权利要求1所述的倒装芯片器件，其中所述多个焊料接合部各自都具有大致圆柱形或柱状形状。12.根据权利要求1所述的倒装芯片器件，其中所述多个结合焊盘由铜形成。13.根据权利要求1所述的倒装芯片器件，其中所述多个UBM中的每个UBM在每个UBM下方的区域中具有最小金属密度和最小通孔密度。14.根据权利要求13所述的倒装芯片器件，其中所述最小金属密度为20％。15.根据权利要求13所述的倒装芯片器件，其中所述最小通孔密度为0.1％。16.根据权利要求13所述的倒装芯片器件，其中所述UBM下方的所述区域被划分为多个检查窗口，以检查所述最小金属密度和所述最小通孔密度。17...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙洋洋，J，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：