用于封装制造的激光烧蚀系统技术方案

本公开涉及用于制造半导体封装的系统和方法，并且更具体地，用于通过激光烧蚀在半导体封装中形成特征的系统和方法。在一个实施例中，本文描述的激光系统和方法可用于将用作半导体封装的封装框架的基板图案化，所述半导体封装具有穿过其形成的一个或多个互连和/或放置在其中的一个或多个半导体管芯。本文描述的激光系统可产生用于在基板或其他封装结构中形成特征的可调谐激光束。具体地，激光束的频率、脉冲宽度、脉冲形状以及脉冲能量可基于图案化特征的期望大小和其中形成图案化特征的材料来调节。激光束的可调性使得在具有受控深度和形貌的半导体基板和封装中快速且准确地形成特征。形成特征。形成特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于封装制造的激光烧蚀系统

技术介绍


[0001]本公开的实施例大体上涉及用于制造半导体封装的系统和方法，并且更具体地涉及用于通过激光烧蚀在封装上形成特征的系统和方法。相关技术说明
[0002]归因于半导体制造商增加产率并且增强电子装置和部件的效能的持续目的，已加大力度增加在给定大小的半导体基板上制造的半导体器件的密度。一种用于增加半导体组件中的半导体器件的密度的方法是堆叠半导体管芯(die)以产生三维多芯片模块(three
‑
dimensional multichip module；3
‑
D MCM)。形成3
‑
D MCM通常要求在至少一个半导体管芯中产生从管芯的有源表面延伸到管芯的相对的后表面的通孔(即，过孔)。通孔用导电材料填充，所述导电材料提供半导体晶粒的后表面到另一半导体管芯的外部电气触点或3
‑
D MCM的载体基板的互连。
[0003]常规地，蚀刻和激光烧蚀、或钻孔是频繁用于在半导体基板中形成通孔的两种方法。尽管通孔的激光钻孔具有与通孔的蚀刻相比快得多且位置和尺寸更加准确的优点，但钻孔区域的深度和形貌的精确控制尚未通过常规的激光钻孔实现。此外，激光能量通常低效地使用，因此导致低烧蚀速率。
[0004]由此，需要用于在具有受控深度和形貌的半导体基板中快速形成通孔的激光钻孔系统和方法。

技术实现思路

[0005]本公开大体上涉及用于通过激光烧蚀在封装上形成特征的系统和方法。
[0006]在一个实施例中，提供了一种用于将半导体器件激光图案化的系统。系统包括二极管泵浦固态激光源，所述二极管泵浦固态激光源具有平板增益介质并且被配置为生成脉冲激光束。激光源进一步具有以下特征：在约0.25mJ至约10mJ之间的脉冲能量，在约1ns至约4000ns之间的脉冲宽度以及在约1kHz至约200kHz之间的脉冲频率。系统进一步包括大角度电流计光学扫描仪和第一远心透镜，所述第一远心透镜具有横向尺寸基本上等于或大于约137mm的视场(field of view；FOV)以及约30mm至约500mm之间的工作距离。
[0007]在一个实施例中，提供了一种用于将半导体器件激光图案化的系统。系统包括二极管泵浦固态激光源，所述二极管泵浦固态激光源具有平板增益介质并且被配置为生成脉冲激光束。激光源进一步具有以下特征：在约0.25mJ至约10mJ之间的脉冲能量，在约1ns至约4000ns之间的脉冲宽度以及在约1kHz与约200kHz之间的脉冲频率。系统进一步包括大角度电流计光学扫描仪、第一远心透镜和可调节平台，第一远心透镜具有横向尺寸基本上等于或大于约137mm的视场(field of view；FOV)以及约30mm至约500mm之间的工作距离，可调节平台具有双向移动。平台的移动与电流计光学扫描仪的移动同步。
[0008]在一个实施例中，提供了一种用于将半导体器件激光图案化的系统。系统包括二
极管泵浦固态激光源，所述二极管泵浦固态激光源具有红外(infrared；IR)平板增益介质并且被配置为生成脉冲激光束。激光源进一步具有以下特征：在约0.25mJ至约10mJ之间的脉冲能量，在约1ns至约4000ns之间的脉冲宽度以及在约1kHz至约200kHz之间的脉冲频率。系统进一步包括大角度电流计光学扫描仪、第一远心透镜和可调节平台，第一远心透镜具有横向尺寸基本上等于或大于约137mm的视场(field of view；FOV)以及约30mm至约500mm之间的工作距离，可调节平台具有双向移动并且被配置为从用于激光图案化的装载位置和用于校准电流计光学扫描仪的绝对位置平移。控制器与激光源、电流计光学扫描仪和可调节平台通信，并且被配置为调制激光源的脉冲能量、脉冲宽度以及脉冲频率。
附图说明
[0009]为了能够详细理解本公开的上述特征所用方式，可参考实施例进行对上文简要概述的本公开的更特定描述，所述实施例中的一些实施例在附图中示出。然而，将注意，附图仅示出示例性实施例，并且因此不被认为限制其范围，且可允许其他等同有效的实施例。
[0010]图1A示出了根据本公开的实施例的示例性结构化基板的示意性俯视图。
[0011]图1B示出了根据本公开的实施例的示例性封装结构的示意性横截面侧视图。
[0012]图2示出了根据本公开的实施例的示例性激光系统的示意图。
[0013]图3示出了根据本公开的实施例的脉冲激光束的瞬时激光功率的时间分布。
[0014]图4示出了根据本公开的实施例的图2的激光系统的视场的示意图。
[0015]图5A示意性示出了根据本公开的实施例的激光束的物理分布。
[0016]图5B示意性示出了根据本公开的实施例的激光束的物理分布。
[0017]图6示意性示出了根据本公开的实施例的图2的激光系统的校准机制的示意图。
[0018]为了便于理解，相同附图标记在可能的情况下已经用于标识图中共有的相同元件。可预期，一个实施例的元件和特征可有利地并入其他实施例中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0019]本公开涉及用于制造半导体封装的系统和方法，并且更具体地，用于通过激光烧蚀在半导体封装中形成特征的系统和方法。在一个实施例中，本文描述的激光系统和方法可用于使将用作半导体封装的封装框架的基板图案化，所述半导体封装具有穿过其形成的一个或多个互连和/或设置在其中的一个或多个半导体管芯。本文描述的激光系统可产生用于在基板或其他封装结构中形成特征的可调谐激光束。具体地，激光束的频率、脉冲宽度、脉冲形状和脉冲能量可基于图案化特征的期望大小和其中形成图案化特征的材料来调节。激光束的可调性使得在具有受控深度和形貌的半导体基板和封装中快速且准确地形成特征。
[0020]如本文使用，术语“约”指与标称值的+/
‑
10％的变化。将理解，此种变化可包括在本文提供的任何值中。
[0021]图1A示出了可通过本文描述的激光系统形成并且用作半导体封装的结构框架的示例性结构化基板100的示意性俯视图。将基板100示出为具有由多个基本圆柱形的通孔120围绕的四边形空腔110，统称为特征130。空腔110通常在基板100中形成，用于后续在其中放置和包封一个或多个半导体器件，诸如一个或多个主动半导体管芯或无源部件。通孔
120在基板100中形成以提供通道或通路以供互连绕线穿过其中，因此实现互连与器件的直接电气耦合和/或在基板100的两侧上的再分布连接。
[0022]空腔110和通孔120可被激光图案化到具有任何期望的尺寸和及形状并且具有任何期望的数量和布置的基板100上。在某些实施例中，取决于在制造半导体封装期间待封闭和嵌入其中的一个或多个半导体器件的大小，每个空腔110具有在约1mm至约50mm之间(诸如约8.6mm)变化的横向尺寸。在一些实施例中，将空腔110的大小调节为具有基本上类似于待嵌入其中的半导体器件的横向尺寸。例如，每个空腔110被形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将半导体器件激光图案化的系统，包括：二极管泵浦固态激光源，所述二极管泵浦固态激光源被配置为生成脉冲激光束，所述激光源包括平板增益介质，所述激光源进一步具有以下特征：脉冲能量，所述脉冲能量在约0.25mJ至约10mJ之间；脉冲宽度，所述脉冲宽度在约1ns至约4000ns之间；以及脉冲频率，所述脉冲频率在约1kHz至约200kHz之间；大角度电流计光学扫描仪；以及第一远心透镜，所述第一远心透镜具有横向尺寸基本上等于或大于约137mm的视场(FOV)，所述第一远心透镜具有约30mm至约500mm之间的工作距离。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光源是红外(IR)激光源。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一远心透镜具有小于约5
°
的远心误差值。4.如权利要求1所述的系统，进一步包括第二远心透镜，所述第二远心透镜具有横向尺寸基本上等于或大于约137mm的FOV和约30mm至约500mm之间的工作距离。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一远心透镜专用于IR波长并且所述第二远心透镜专用于UV波长。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一远心透镜和所述第二远心透镜的最大远心误差和标称光斑点大小基本上相同。7.如权利要求1所述的系统，进一步包括与所述激光源和所述电流计光学扫描仪通信的控制器，所述控制器被配置为调制所述激光源的所述脉冲能量、所述脉冲宽度和所述脉冲频率。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步被配置为调制所述激光源的脉冲形状。9.如权利要求8所述的系统，所述激光源的所述脉冲形状是矩形或椅形。10.如权利要求7所述的系统，进一步包括设置在线性和平行轨道上的可调节平台。11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述可调节平台被配置为接收具有约156mm或更大的横向尺寸的基板。12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述可调节平台耦合到线性平台编码器，以将平台的位置信息提供到所述控制器。13.如权利要求12所述的系统，进一步包括指向所述可调节平台并且与所述控制器通信的相机。14.如权利要求13所述的系统，其中所述相机、所述可调节平台和所述控制器形成用于所述电流计光学扫描仪的位置校准的封...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：