包含焊料芯连接器的设备及其制造方法技术

本公开涉及一种包含焊料芯连接器的设备及其制造方法。本文中公开了包含连续芯连接器的半导体装置以及相关联的系统和方法。所述连续芯连接器各自包含围绕内芯的外围壁，所述内芯配置成使用均匀材料提供电路径。芯配置成使用均匀材料提供电路径。芯配置成使用均匀材料提供电路径。

【技术实现步骤摘要】
包含焊料芯连接器的设备及其制造方法


[0001]本专利技术技术涉及例如包含存储器和处理器的半导体装置的设备，且若干实施例涉及包含焊料芯连接器的半导体装置。

技术介绍

[0002]半导体制造的当前趋势是制造用于计算机、蜂窝电话、寻呼机、个人数字助理和许多其它产品的具有较高密度的组件的较小且较快装置。然而，电路大小的减小可导致结构完整性的改变或弱点。举例来说，所制造的半导体装置中的结构可能由于应力、温度波动和/或装置中结构的对应材料的热膨胀系数(CTE)失配而分层和/或开裂。

技术实现思路

[0003]在一个方面中，本公开提供一种半导体装置，其包括：半导体裸片，其具有界面表面；以及连接器，其从所述界面表面突出，所述连接器包含：外围壁，其位于所述界面表面上且具有沿着正交于所述界面表面的方向测量的壁高度，其中所述外围壁包含第一导电材料，以及焊料芯，其由所述外围壁包围且具有沿着正交于所述界面表面的所述方向测量的芯高度，所述芯高度大于所述壁高度。
[0004]在另一方面中，本公开进一步提供一种半导体封装，其包括：半导体裸片，其具有界面表面；一组连接器，其从所述界面表面突出，其中所述组连接器中的每一连接器包含：外围壁，其位于所述界面表面上且具有沿着正交于所述界面表面的方向测量的壁高度，其中所述外围壁包含第一导电材料，以及焊料芯，其由所述外围壁包围且具有沿着正交于所述界面表面的所述方向测量的芯高度，所述芯高度大于所述壁高度；以及衬底，其具有附接到所述焊料芯的衬垫，其中所述衬底包含电耦合到所述半导体裸片中的电路的电路。
[0005]在又一方面中，本公开进一步提供一种制造半导体装置的方法，所述方法包括：提供具有界面表面的半导体裸片；在所述界面表面上形成外围连接器壁，其中所述外围壁远离所述界面表面延伸壁高度；以及在所述外围连接器壁内形成焊料芯，且在所述外围连接器壁上方突出。
附图说明
[0006]图1A为半导体装置的俯视图。
[0007]图1B为沿着图1A的线1B
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1B截取的半导体装置的示意性横截面图。
[0008]图2A为根据本技术的实施例的半导体装置的示意性横截面图。
[0009]图2B为根据本技术的实施例的沿着图2B的线2B
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2B截取的连接器的示意性横截面图。
[0010]图3至图14为根据本技术的实施例的制造过程的阶段的图示。
[0011]图15为说明根据本专利技术技术的实施例的制造设备的实例方法的流程图。
[0012]图16为包含根据本专利技术技术的实施例配置的设备的系统的示意图。
具体实施方式
[0013]在以下描述中，论述了许多具体细节以提供对本专利技术技术的实施例的透彻且启发性描述。然而，相关领域的技术人员将认识到，可在并无具体细节中的一或多个的情况下实践本公开。在其它情况下，并不展示或并不详细地描述常常与半导体装置相关联的熟知结构或操作，以免混淆本技术的其它方面。一般来说，应理解，除了本文中所公开的那些特定实施例之外的各种其它装置、系统和方法可在本专利技术技术的范围内。
[0014]根据本专利技术技术的半导体装置、封装和/或组合件的若干实施例可包含配置成提供到一或多个外部电路的电连接的一或多个焊料芯连接器。焊料芯连接器可包含远离半导体装置的表面延伸的连续外围壁。连续外围壁(例如，圆柱体)可包含或限定由连续或实心内芯(例如，焊料)占据或填充的内部空间。内芯可包含均匀材料且配置成直接接触半导体装置和外部电路。内芯可延伸超过外围壁的远侧边缘且远离半导体装置。换句话说，内芯可包含配置成提供到或来自对应半导体装置的电连接的均匀金属材料。
[0015]在一些实施例中，半导体装置可包含低介电(低K或LK)材料以获得较高电性能，例如减少电阻器
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电容器(RC)延迟，同时维持阈值尺寸要求以减小装置的大小。举例来说，一或多个实施例可包含用于形成装置的晶片内的一或多个极低K(ELK)或超低K(ULK)结构(例如，层间电介质(ILD))。LK或ELK结构可能容易受到由在制造/组装和/或使用期间发生的应力和/或温度变化(以及材料的CTE差异)引起的结构损坏的影响。在一些实施例中，LK结构可具有小于二氧化硅的介电常数的介电常数(例如，k<3.9)，ELK结构可具有小于2.5的介电常数(例如，k<3.9)，和/或ULK结构可具有约2.2或更小的介电常数(例如，k<2.7)。
[0016]通过提供连续内芯，连续内芯连接器可减小半导体装置的内应力。因此，连续芯连接器可提供降低的故障率，例如用于减少LK结构中的结构故障。连续芯连接器可移除具有吸收应力的失配能力的模数结构(例如，通过移除焊料与对应装置之间的铜或其它介入金属结构/柱)。因此，连续芯连接器可改进连接器与装置(例如，其中的LK结构)之间的应力整合且降低在装置中形成分层和裂纹的可能性。
[0017]图1A为半导体装置102的俯视图，且图1B为根据本技术的实施例的沿着图1A的线1B
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1B截取的装置102的示意性横截面图。同时参考图1A和图1B，半导体装置102(例如，半导体芯片，例如倒装芯片)可附接在衬底104(例如，印刷电路板(PCB)衬底)上方。半导体装置102可经由一或多个连接器(例如电连接器106)附接到衬底104。
[0018]半导体装置102可包含具有包含凸块下金属化层(UBM)114的开口的阻焊剂112。UBM 114可电连接到连接层116(例如，信号迹线/平面)，所述连接层116配置成将电信号、电源电压和/或电接地路由到电路组件/从电路组件路由电信号、电源电压和/或电接地。UBM 114可用作电连接器106的基底、基础和/或衬垫。举例来说，电连接器106可各自包含直接在对应UBM 114上或接触对应UBM 114的金属柱118，例如铜柱。每一金属柱118可连接到界面层120(例如，镍镀层)或在其上镀覆有界面层120。界面层120可配置成有助于金属柱118与焊料122(例如，锡、银、合金和/或其它金属材料)之间的接合。焊料122可用于连接到衬底104或其上的金属衬垫，且提供半导体装置102与衬底104之间的结构和/或电连接。
[0019]如上文所描述，电连接器106可包含半导体装置102与衬底104之间的不同材料/层(例如，不同金属组合物)。换句话说，电连接器106的金属组合物可沿着从半导体装置102朝向衬底104延伸的方向(例如，信号行进的方向)变化。因而，电连接器106中的变化的组合层
可在半导体装置102的主体和/或结构上产生应力。
[0020]图2A为半导体封装200的示意性横截面，且图2B为根据本技术的实施例的沿着图2A的线2B
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2B截取的连续芯连接器220的示意性横截面图。半导体封装200可包含第一半导体装置202、第二半导体装置204和/或衬底206。
[0021]第一半导体装置202(例如，半导体裸片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其包括：半导体裸片，其具有界面表面；以及连接器，其从所述界面表面突出，所述连接器包含：外围壁，其位于所述界面表面上且具有沿着正交于所述界面表面的方向测量的壁高度，其中所述外围壁包含第一导电材料，以及焊料芯，其由所述外围壁包围且具有沿着正交于所述界面表面的所述方向测量的芯高度，所述芯高度大于所述壁高度。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述焊料芯包含锡、银、铅或其组合。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一导电材料包括铜或镍。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述连接器为多个此类连接器中的第一连接器。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述半导体裸片包含介电常数小于3.9的层间电介质。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中：所述半导体裸片包含
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连接层，其配置成在所述半导体装置内路由电信号，凸块下金属化层UBM，其直接接触所述连接层的一部分，其中所述UBM配置成提供用于外部传送一或多个电信号的界面；且所述焊料芯直接接触所述UBM。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中所述外围壁的至少一部分直接位于所述UBM上方且接触所述UBM。8.根据权利要求6所述的半导体装置，其进一步包括：装置衬底，其附接到所述半导体裸片，所述装置衬底包含衬垫，其中内芯直接接触与所述UBM相对的所述衬垫。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述焊料芯突出超过所述外围壁的远离所述界面表面的远侧边缘。10.根据权利要求9所述的半导体装置，其中所述焊料芯的突出超过所述外围壁的所述远侧边缘的一部分具有圆顶形状。11.根据权利要求9所述的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博智，郭柏辰，王誌鸿，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：