倒装芯片模块及其制造方法技术

公开了一种倒装芯片模块及其制造方法。该倒装芯片模块包括具有顶表面的载体，第一模制化合物位于顶表面上。第一薄化的倒装芯片管芯位于第一模制化合物的第一部分之上并且具有延伸穿过第一模制化合物的第一部分到达顶表面的第一组互连件，第一模制化合物的第一部分填充第一薄化的倒装芯片管芯和顶表面之间的区域；第二模制化合物，位于载体之上并且与第一模制化合物接触并且在第一薄化的倒装芯片管芯之上提供第一凹陷，第一凹陷延伸到第一薄化的倒装芯片管芯的第一管芯表面；第三模制化合物，位于第一凹陷中并覆盖第一薄化的倒装芯片管芯的第一暴露表面，第三模制化合物包括导热添加剂以提供通过第三模制化合物的导热。热添加剂以提供通过第三模制化合物的导热。热添加剂以提供通过第三模制化合物的导热。

【技术实现步骤摘要】
倒装芯片模块及其制造方法
[0001]本申请为国际申请日为2016年8月5日、国际申请号为PCT/US2016/045809、专利技术名称为“具有增强性质的倒装芯片模块”的中国国家阶段申请的分案申请，该中国国家阶段申请的进入国家阶段日为2018年4月4日、申请号为201680058198.6、专利技术名称为“具有增强性质的倒装芯片模块”。
[0002]
相关申请
[0003]本申请要求于2016年8月7日提交的美国临时专利申请号62/202,207以及于2015年8月10日提交的美国临时专利申请号62/202,967的优先权。
[0004]本申请是2015年12月4日提交的标题为“ENCAPSULATED DIES WITH ENHANCED THERMAL PERFORMANCE”的美国专利申请号14/959,129的部分继续申请并要求其优先权，其要求2015年3月25日提交的美国临时专利申请号62/138,177的优先权。
[0005]上面列出的所有申请由此通过引用的方式整体并入本文。


[0006]本公开涉及一种封装工艺，且更具体地涉及一种增强包封倒装芯片管芯的热性能的封装工艺。

技术介绍

[0007]随着便携式通信设备的普及和开发的半导体制造技术的发展，高速和高性能的晶体管被更密集地集成在半导体管芯上。因此，由于集成在半导体管芯上的大量晶体管、通过晶体管的大量功率以及晶体管的高操作速度，由半导体管芯产生的热量将显著增加。因此，期望将半导体管芯封装在用于更好散热的配置中。
[0008]倒装芯片组装技术由于在倒装芯片管芯和层压板之间的优选的焊料互连件而被广泛用于半导体封装，这消除了封装的引线键合和管芯表面区域所需的空间，并且实质上减小了封装的总体大小。此外，从倒装芯片管芯到层压板消除引线连接并实现较短的电路径减少了不期望的电感和电容。
[0009]在倒装芯片组装中，由含二氧化硅颗粒的环氧树脂配制的模制化合物被用于包封和底部填充倒装芯片管芯，以保护管芯免受外部环境的损坏。一些模制化合物可以用作耐受化学物质诸如氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)和乙酰胆碱(ACH)而不分解的屏障；而具有良好导热特征的一些模制化合物可用于管芯的散热。
[0010]为了适应高性能管芯的增加的热生成并利用倒装芯片组装的优点，因此本公开的目的是提供一种将倒装芯片管芯封装在用于更好散热的配置中的方法。此外，还需要在不增加封装大小的情况下提高包封倒装芯片管芯的热性能。

技术实现思路

[0011]专利技术概要
[0012]公开了具有至少一个倒装芯片管芯的倒装芯片模块。倒装芯片模块包括具有顶表
面的载体，其中第一模制化合物位于顶表面上。第一薄化的倒装芯片管芯，其位于第一模制化合物的第一部分之上并且具有延伸穿过第一模制化合物的第一部分到达顶表面的第一组互连件，其中第一模制化合物的第一部分填充第一薄化的倒装芯片管芯和顶表面之间的区域。第二模制化合物，位于载体之上并且与第一模制化合物接触并且在第一薄化的倒装芯片管芯之上提供第一凹陷，其中第一凹陷延伸到第一薄化的倒装芯片管芯的第一管芯表面。第三模制化合物，位于第一凹陷中并覆盖第一薄化的倒装芯片管芯的第一暴露表面，其中，第三模制化合物包括导热添加剂以提供通过第三模制化合物的导热。
[0013]本领域的技术人员在结合附图阅读以下详细描述之后，将了解本公开的范围并且认识到本公开的附加方面。
附图说明
[0014]并入本说明书并形成其一部分的附图示出本公开的若干方面，并且连同描述内容一起用来解释本公开的原理。
[0015]图1提供了示出根据本公开的一个实施方案的示例性蚀刻和填充工艺的流程图。
[0016]图2至图8示出了与图1中提供的蚀刻和填充工艺相关联的步骤。
[0017]图9示出了本公开的示例性应用。
[0018]图10A是流程图的第一部分，其示出了包括用作底部填充物的第一模制化合物和用作包封物的第二模制化合物的附加工艺步骤，其与选择性蚀刻步骤组合，所述选择性蚀刻步骤去除所选倒装芯片管芯的衬底。
[0019]图10B是图10A的流程图的第二部分，其示出了设置介电层并且施加第三模制化合物以填充通过蚀刻所选倒装芯片管芯的衬底留下的空腔。
[0020]图11是使用图10A和图10B中提供的工艺制造的倒装芯片模块的横截面图。
[0021]图12是列出可用作根据本公开的模制化合物的示例性聚合物材料的热学、机械、电学和物理规格的规格表。
具体实施方式
[0022]下面阐述的实施方案表示使本领域技术人员能够实践本公开并说明实践本公开的最佳模式的必要信息。在根据附图来阅读以下描述之后，本领域的技术人员将了解本公开的概念，并且将认识到在本文中未具体提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用落在本公开和随附权利要求书的范围内。
[0023]应理解，虽然在本文中可能使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件进行区分。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可命名为第二元件，且类似地，第二元件可命名为第一元件。如本文中所使用，术语“和/或”包括相关列出项目中一个或多个的任何和所有组合。
[0024]应理解，当诸如层、区域或衬底的元件被称为在另一元件“上”或延伸到另一元件“上”时，它可直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可存在插入元件。相比之下，当元件被称为“直接在”另一元件“上”或“直接”延伸到另一元件上时，不存在插入元件。同样，应理解，当诸如层、区域或衬底的元件被称为在另一元件“之上”或“在另一元件之上”延伸时，它可以直接在另一元件之上或直接在另一元件之上延伸，或者插入元件也可能存
在。相比之下，当元件被称为“直接在另一元件之上”或“直接在另一元件之上”延伸时，不存在插入元件。还应理解，当元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，它可直接连接或耦接至另一元件，或者可存在插入元件。相比之下，当元件被称为“直接连接”或“直接耦接”至另一元件时，不存在插入元件。
[0025]相对性术语诸如“在...下方”或“在...上方”或“上”或“下”或“水平”或“垂直”在本文中可用于描述图中所图示的一个元件、层或区域与另一个元件、层或区域的关系。将理解，这些术语和上文所论述的那些术语意图涵盖设备的除图中所描绘的取向之外的不同取向。
[0026]本文中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而且并不意在限制本公开。如本文所使用，除非上下文另外明确地指出，否则单数形式“一”和“所述”意欲同样包括复数形式。还应理解，当在本文中使用时，术语“包括”(“comprises”、“comprising”、“includes”和/或“including”)指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种倒装芯片模块，包括：
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载体，具有顶表面；
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第一模制化合物，位于所述顶表面上；
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第一薄化的倒装芯片管芯，其位于所述第一模制化合物的第一部分之上并且具有延伸穿过所述第一模制化合物的所述第一部分到达所述顶表面的第一组互连件，其中所述第一模制化合物的所述第一部分填充所述第一薄化的倒装芯片管芯和所述顶表面之间的区域；
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第二模制化合物，位于所述载体之上并且与所述第一模制化合物接触并且在所述第一薄化的倒装芯片管芯之上提供第一凹陷，其中所述第一凹陷延伸到所述第一薄化的倒装芯片管芯的第一管芯表面；以及
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第三模制化合物，位于所述第一凹陷中并覆盖所述第一薄化的倒装芯片管芯的第一暴露表面，其中，所述第三模制化合物包括导热添加剂以提供通过所述第三模制化合物的导热。2.根据权利要求1所述的倒装芯片模块，还包括第二薄化的倒装芯片管芯，所述第二薄化的倒装芯片管芯位于所述第一模制化合物的第二部分之上并具有延伸穿过所述第二部分到达所述顶表面的第二组互连件，其中：
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所述第一模制化合物的所述第二部分填充所述第二薄化的倒装芯片管芯与所述顶表面之间的区域；
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所述第二模制化合物在所述第二薄化的倒装芯片管芯之上提供第二凹陷使得所述第二凹陷延伸到所述第二薄化的倒装芯片管芯的第二暴露表面；以及
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所述第三模制化合物位于所述第二凹陷中并覆盖所述第二薄化的倒装芯片管芯的所述第二暴露表面。3.根据权利要求2所述的倒装芯片模块，其中所述第一薄化的倒装芯片管芯提供微机电系统(MEMS)部件并且所述第二薄化的倒装芯片管芯不提供MEMS部件。4.根据权利要求2所述的倒装芯片模块，其中所述第一薄化的倒装芯片管芯提供集成无源设备(IPD)并且所述第二薄化的倒装芯片管芯不提供IPD。5.根据权利要求1所述的倒装芯片模块，还包括具有完整的半导体衬底的完整的倒装芯片管芯，所述完整的倒装芯片管芯位于所述第一模制化合物的第二部分之上并具有延伸穿过所述第一部分到达所述顶表面的第二组互连件，其中：
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所述第一模制化合物的所述第二部分填充所述完整的倒装芯片管芯与所述顶表面之间的区域；
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所述第二模制化合物覆盖所述完整的倒装芯片管芯的所述完整的半导体衬底；以及
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所述第三模制化合物覆盖所述第二模制化合物的暴露表面。6.根据权利要求5所述的倒装芯片模块，其中所述第一薄化的倒装芯片管芯是MEMS设备并且所述完整的倒装芯片管芯是互补金属氧化物半导体(CMOS)控制器。7.根据权利要求1所述的倒装芯片模块，其中所述第一模制化合物和所述第二模制化合物以及所述第三模制化合物不相同，其中每一个均具有不同的物理性质。8.根据权利要求7所述的倒装芯片模块，其中所述第一模制化合物包括铁氧体纳米粉末以提供磁导率，并且所述第二模制化合物包括填料以提供机械强度。
9.根据权利要求1所述的倒装芯片模块，其中所述第一模制化合物和所述第二模制化合物两者是热固性聚合物，其中所述第二模制...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利奥，
申请(专利权)人：QORVO美国公司，
类型：发明
国别省市：