專利名稱：用于均勻地底部填充由焊球組裝的電子裝置的開槽襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言涉及電子系統(tǒng)及半導(dǎo)體裝置領(lǐng)域，且更具體而言涉及對(duì)倒裝芯片 電子組合件的空隙進(jìn)行無空洞底部填充的結(jié)構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
人們己經(jīng)熟知在所謂的倒裝芯片技術(shù)中如何通過焊料凸塊互連線來將集成電路 芯片安裝至印刷電路襯底上。在組裝過程結(jié)束后，使集成電路芯片與印刷電路襯底隔 開一空隙。焊料凸塊互連線跨越所述空隙，并將集成電路芯片上的接觸墊連接至印刷 電路襯底上的端子墊，以附連所述芯片并然后向芯片及從芯片傳導(dǎo)電信號(hào)、功率及地 電位以用于處理。同樣，在通過焊料凸塊連接將球柵陣列族的經(jīng)封裝的半導(dǎo)體裝置組 裝至主板上后，所述凸塊在經(jīng)封裝裝置與所述主板之間界定一空隙。
用于芯片的半導(dǎo)體材料的熱膨脹系數(shù)(CTE)與通常用于襯底的材料的熱膨脹系 數(shù)之間存在明顯的差異。例如，在用硅作為半導(dǎo)體材料并用塑料FR-4作為襯底材料時(shí)， CTE之差為大約一個(gè)數(shù)量級(jí)。
由于存在CTE差異，所以當(dāng)組合件在使用或試驗(yàn)期間經(jīng)受熱循環(huán)時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械 應(yīng)力。這些應(yīng)力往往使焊料凸塊互連線疲勞，從而導(dǎo)致組合件裂開并從而導(dǎo)致最終失 效。為了對(duì)焊接接頭進(jìn)行加強(qiáng)而不影響電氣連接，通常用聚合物材料(包括無機(jī)填料) 來填充空隙，該聚合物材料囊封所述凸塊并填充半導(dǎo)體芯片與襯底之間空隙中的任何 空間。例如，在由國際商用機(jī)器公司開發(fā)的眾所熟知的"C-4"工藝中，使用粘性聚合 物前驅(qū)體來填充硅芯片與陶瓷襯底之間空隙中的空間(也參見IBMJ.Res.&Dev.,第 13巻，第226-296頁，1969年)。
通常在使焊料凸塊回流以將半導(dǎo)體裝置結(jié)合至襯底上之后應(yīng)用聚合物前驅(qū)體(有 時(shí)稱為"底層填料")。將底層填料施布于靠近芯片的襯底上，并通過毛細(xì)管力吸入空 隙中。然后，對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行加熱、聚合并"凝固"形成囊封劑。隨著凸塊互連線的數(shù) 量的增加、以及凸塊大小和凸塊中心距的縮小，這些方法變得越來越不充分。隨著這 些趨勢(shì)的出現(xiàn)，底層填料中的空洞數(shù)量及前驅(qū)體中的填料簇集的風(fēng)險(xiǎn)急劇增加。

發(fā)明內(nèi)容
因而需要一種能提供不僅無應(yīng)力、而且無空洞的底層填料的組裝方法、材料制備 以及制造技術(shù)。該方法是基于仔細(xì)控制用于確定毛細(xì)管現(xiàn)象的參數(shù)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種半導(dǎo)體組合件，其包括具有多個(gè)金屬接觸墊及一由側(cè) 面界定的輪廓的半導(dǎo)體裝置。由可回流金屬制成的金屬凸塊附連至這些接觸墊中的每 一者上。 一電絕緣襯底具有一表面，所述表面具有多個(gè)金屬端子墊，其位置與裝置 接觸墊的位置相匹配；以及多個(gè)凹槽及隆起塊，其分布于端子墊位置之間，以補(bǔ)充端 子墊的分布。每一凸塊又進(jìn)一步分別附連至其對(duì)應(yīng)的端子墊上；所述裝置于是與襯底 互連并相隔一空隙。用包含無機(jī)填充物的粘附性聚合物材料基本上無空洞地填充所述 空隙。
在某些實(shí)施例中，凹槽和隆起塊形成與裝置側(cè)面近似平行的行；某些實(shí)施例還將 凹槽和隆起塊分布于裝置輪廓的周圍，以使聚合物材料在輪廓周圍形成基本均勻的彎 月面。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于制造半導(dǎo)體組合件的方法，其中使多個(gè)凹槽及隆 起塊形成于電絕緣襯底的表面中，以使其分布在多個(gè)端子墊位置之間。通過回流凸塊 將具有與那些端子墊相匹配的接觸墊、且由側(cè)面界定輪廓的半導(dǎo)體裝置連接至襯底上，
從而形成一空隙，以使裝置與襯底相間隔。在芯片的一個(gè)側(cè)面上沉積一些粘附性的、 粘性聚合物，以通過毛細(xì)管作用將聚合物吸入空隙中。這種毛細(xì)管作用是通過所述多 個(gè)凹槽和隆起塊來控制，以使聚合物的毛細(xì)管流動(dòng)以基本成線性的前端前進(jìn)經(jīng)過所述 空隙。在毛細(xì)管流動(dòng)期間，對(duì)時(shí)間和溫度進(jìn)行控制，以保持所述近似為線性的前進(jìn)前 端，直到空隙中基本上無空洞地填滿聚合物為止。
本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是組裝過程簡單且成本低廉，適用于大型芯片半導(dǎo)體產(chǎn)品， 凸塊數(shù)量多且體積小，及凸塊間距微小。同時(shí)，該方法靈活，且能夠應(yīng)用于范圍很廣 的材料及工藝變化形式，從而產(chǎn)生改良的半導(dǎo)體裝置可靠性。
結(jié)合附圖及隨附權(quán)利要求中所闡述的新穎特點(diǎn)來考慮下文對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例 的說明，將容易得知本發(fā)明所帶來的技術(shù)進(jìn)步及其各個(gè)方面。


圖1A (現(xiàn)有技術(shù))是半導(dǎo)體裝置附連至襯底上的示意性X射線俯視圖，其中按 照已知技術(shù)在裝置的一個(gè)側(cè)面上施布一定量的底層填料。
圖1B (現(xiàn)有技術(shù))是半導(dǎo)體裝置附連至襯底上的示意性X射線俯視圖，其圖解 說明使用已知技術(shù)以液體材料來填充裝置與襯底之間的空隙的進(jìn)程。
圖2是通過焊料凸塊附連至襯底上的芯片的示意性剖面圖，其圖解說明用液體材 料填充空隙的毛細(xì)作用。
圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的示意性剖面圖，其顯示半導(dǎo)體裝置通過焊料凸塊附連至 襯底上、所述空隙充滿填充材料，其中根據(jù)本發(fā)明的襯底表面具有多個(gè)溝槽和隆起塊。
圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的示意性剖面圖，其顯示半導(dǎo)體裝置通過焊料凸塊附連 至襯底上、所述空隙充滿填充材料，其中根據(jù)本發(fā)明的襯底表面具有多個(gè)溝槽和隆起塊。
圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的示意性X射線俯視圖，其圖解說明襯底中的多個(gè)凹槽及 隆起塊的細(xì)節(jié)。
圖6是本發(fā)明另一實(shí)施例的示意性X射線俯視圖，其圖解說明襯底中的另外多個(gè) 凹槽和隆起塊。
圖7A是本發(fā)明一實(shí)施例的示意性X射線俯視圖，其顯示半導(dǎo)體裝置附連至襯底
上，在裝置的一個(gè)側(cè)面上施布有一定量的底層填料材料，所述襯底具有多個(gè)凹槽與隆 起塊。
圖7B是半導(dǎo)體裝置附連至具有凹槽與隆起塊的襯底上的示意性X射線俯視圖， 其圖解說明聚合物材料在填充裝置與根據(jù)本發(fā)明的襯底之間的空隙時(shí)的進(jìn)程。 圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的具有凹槽與隆起塊的襯底的示意性俯視圖。 圖9是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的具有凹槽和隆起塊的襯底的示意性俯視圖，所述 襯底進(jìn)一步具有用于附連芯片電容器的金屬墊。
具體實(shí)施例方式
通過重點(diǎn)說明已知技術(shù)的缺陷，可最容易地了解本發(fā)明的效果。作為已知技術(shù)的 一典型實(shí)例，圖1A和1B所示的示意性俯視解說明將在芯片周邊周圍具有多排焊 接連接線102的半導(dǎo)體芯片101組裝至襯底103上。圖1A以X射線形式顯示倒裝芯 片101附連至襯底103上；芯片101與襯底103之間的焊接連接線102形成空隙。沿 芯片側(cè)面101a沉積一定量的液態(tài)、粘性聚合物材料104以填充此空隙；毛細(xì)管現(xiàn)象將 聚合物吸入空隙中并提供用于填充的機(jī)制。
毛細(xì)管現(xiàn)象是毛細(xì)管作用，通過毛細(xì)管作用，接觸固體的液體表面會(huì)由于液體分 子相互之間及液體分子對(duì)固體分子之間的相對(duì)吸引而上升或下降。毛細(xì)管吸引力是在 毛細(xì)管現(xiàn)象中在固體與液體之間存在的粘著力。
當(dāng)在毛細(xì)管或空隙的可潤濕固體表面與管或空隙內(nèi)的潤濕液體之間存在正的粘 著力時(shí)，毛細(xì)管作用變得有效。在近似水平的管或空隙中，牽引力使液體沿管或空隙 移動(dòng)。
圖1B圖解說明在已知技術(shù)中液態(tài)聚合物材料104的存在問題的表現(xiàn)。當(dāng)一部分 104a被吸入芯片-襯底空隙中時(shí)，其他部分105及106沿芯片的鄰近側(cè)面流動(dòng)，并從不 同的角度開始，以部分105a及106a的形式吸入空隙中。圖1B中的箭頭示意性地表示 這一復(fù)雜情況。結(jié)果，來自不同角度的前端的匯合使有效的前進(jìn)前端減慢，且具有沿 前進(jìn)路線陷獲氣穴的實(shí)質(zhì)危險(xiǎn)，此可朝出口側(cè)造成俘獲空洞及失效。當(dāng)101表示圖1A 和1B中所示的經(jīng)封裝的半導(dǎo)體裝置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)類似的困難。這些困難可通過本發(fā)明 的實(shí)施例得到解決。
對(duì)于設(shè)備的設(shè)計(jì)，本發(fā)明應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)及可變形介質(zhì)的某些定律，并將這些定律擴(kuò)展至半導(dǎo)體產(chǎn)品制造的復(fù)雜條件。
對(duì)于可變形介質(zhì)流過在不同部位具有不同截面q的間隙的情況，連續(xù)性要求每單 位時(shí)間流過每一截面的可變形介質(zhì)量與在該截面中的q及速度v成正比
qv=常數(shù)。
在空隙中，可變形介質(zhì)在最小截面處流動(dòng)得最快。
密度為p的流動(dòng)介質(zhì)的速度v與其壓力p按照柏努利(Bernoulli)方程相關(guān)
流動(dòng)介質(zhì)的壓力越小，其速度就越大。結(jié)果，較小截面處的壓力小于較大截面處 的壓力。
當(dāng)將空隙中具有不同截面的各部分相隔空隙的不同長度1時(shí)，人們也必須考慮沿
空隙長度的壓降；該壓降本身又取決于流動(dòng)的特性一層流還是湍流。
在半徑為r且長度為I的空隙的一部分中以速度v(在所述空隙部分截面上的平均 值)流動(dòng)的可變形介質(zhì)會(huì)由于摩擦而出現(xiàn)壓降A(chǔ)p。在理想條件下，例如忽略流動(dòng)介質(zhì) 的慣性，哈根(Hagen)和泊肅葉(Poiseuille)已發(fā)現(xiàn)下列針對(duì)層流的公式
Ap = 8 n IW r2,
其中ri=動(dòng)態(tài)粘滯度。
介質(zhì)沿所述空隙部分長度的壓降與平均速度的一次冪成正比，并與所述部分的半
徑的二次冪成反比。
相反，對(duì)于湍流而言，其關(guān)系為-
厶p = p人1 v2 / r，
其中p =密度，且義=與從層流到湍流的過渡的雷諾(Reynold)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的無 量綱數(shù)。
介質(zhì)沿所述空隙部分長度的壓降與平均速度的二次冪成正比，并與所述部分的半 徑的一次冪成反比。
圖2圖解說明流出時(shí)間t，該流出時(shí)間t是芯片201與襯底203之間寬度為2r (由 焊接連接線202的高度2r確定)的空隙中毛細(xì)管狀態(tài)的函數(shù)
t = (3Ti/ycosG0(lV2r),
其中丫=表面張力，且0=接觸角。
流出時(shí)間與流動(dòng)距離的平方成正比，并與毛細(xì)管寬度成反比(根據(jù)J. Wang， Microelectronics Reliability 42，第293-299頁，2002年)。該方程式僅是近似成立，且 并未包括材料參數(shù)的時(shí)間相關(guān)性。圖2還顯示在芯片201的側(cè)面邊緣處的內(nèi)圓角的彎 月面210;其也由接觸角0表征。當(dāng)圖2所示的201是一經(jīng)封裝的半導(dǎo)體裝置時(shí)，類 似的考慮也成立。
圖3至6顯示本發(fā)明的實(shí)施例的示意性剖面圖，其中，對(duì)毛細(xì)管作用進(jìn)行控制以 實(shí)現(xiàn)基本均勻且無空洞的底部填充工藝。圖3是總體上表示為300的半導(dǎo)體組合件的示意性剖面圖，該半導(dǎo)體組合件包括具有多個(gè)金屬接觸墊302的半導(dǎo)體裝置301;該 裝置具有由側(cè)面303確定的輪廓。裝置301可為半導(dǎo)體芯片或半導(dǎo)體封裝。金屬塊304 附連至每一接觸墊302;所述凸塊較佳由可回流的金屬(例如錫或錫合金焊料)制成。
組合件300進(jìn)一步包括具有表面305a的電絕緣襯底305。在表面305a上是多個(gè) 金屬端子墊306，其位于與裝置接觸墊302的位置相匹配的位置上。另外，在表面305a 上是分布在端子墊306之間的多個(gè)凹槽310及隆起塊311。在圖3中，端子墊306位 于隆起塊311上，且凹槽310位于端子墊位置之間。
在其他實(shí)施例中，存在不同的凹槽與隆起塊布置。例如，在圖4的示意性剖面圖 中所示的實(shí)施例中，襯底405具有多個(gè)凹槽410及隆起塊411。襯底405的與裝置接 觸墊402的位置相匹配的端子墊406位于凹槽410中，且隆起塊411位于端子墊位置 之間。
參考圖3，回流凸塊304也附連至各個(gè)匹配的端子墊306上。結(jié)果，裝置301互 連至襯底305相隔空隙320。通過底部填充工藝步驟，對(duì)空隙320填充粘附性聚合物 前驅(qū)體330，粘附性聚合物前驅(qū)體330也包含無機(jī)填料顆粒，以在聚合后增強(qiáng)其機(jī)械 特性并降低經(jīng)聚合的材料的熱膨脹系數(shù)。前驅(qū)體330在經(jīng)互連的裝置的輪廓周圍形成 基本上均勻的彎月面331。在用聚合物前驅(qū)體執(zhí)行底部填充步驟期間，凹槽310起到 使毛細(xì)管作用穩(wěn)定并均衡的作用，由此形成移動(dòng)的前驅(qū)體的多少呈線性的前進(jìn)前端。 近似線性的前進(jìn)前端的結(jié)果是基本上無空隙地填充空隙320。
圖3還顯示處于裝置301的側(cè)面303外側(cè)的襯底表面305a中的凹槽340。凹槽 340近似垂直于裝置輪廓分布，并起到減緩聚合物沿裝置側(cè)面303流動(dòng)的作用，并從 而增強(qiáng)空隙320中的毛細(xì)管作用的均勻性。
對(duì)于某些裝置類型，將凹槽和隆起塊以簡單圖案形式布置于襯底表面中較為有 利。例如，圖5繪示一使X射線透過芯片501的俯視圖，其中接至襯底503的焊料凸 塊連接線502沿芯片周邊對(duì)齊。對(duì)于焊接連接線的這種分布，在底部填充步驟期間的 毛細(xì)管作用可由近似平行于芯片側(cè)面501a排成若干行的多個(gè)凹槽和隆起塊504控制。
此外，該實(shí)例中的一優(yōu)點(diǎn)是提供在約等于芯片長度的長度505上連續(xù)的凹槽和凸 塊。另一優(yōu)點(diǎn)是使凹槽和隆起塊近似均勻地相間隔(圖5中表示為506的間距)。
對(duì)于通過凸塊附連至根據(jù)本發(fā)明具有凹槽和隆起塊的襯底上的半導(dǎo)體封裝而言， 也可在底部填充工藝中獲得對(duì)毛細(xì)管作用的改良的控制；如上文所述的使凹槽和凸塊 類似地分布在襯底表面上已證明是成功的。
在圖6所示的X射線俯視圖中，襯底中的另外多個(gè)610凹槽和隆起塊分布在裝置 輪廓周圍。這些凹槽和隆起塊數(shù)量眾多且相對(duì)較短，其與裝置輪廓大約成直角定向； 其用于減慢聚合物材料沿裝置側(cè)面的不希望的流動(dòng)，并從而有助于實(shí)現(xiàn)約為線性的空 隙填充材料前進(jìn)。
作為實(shí)例，圖7A和7B的示意性X射線俯視解說明襯底凹槽和隆起塊成功 地實(shí)現(xiàn)通過經(jīng)組裝的半導(dǎo)體芯片與襯底之間空隙的受控的、幾乎成線性的聚合物前進(jìn)。
8作為一實(shí)例，圖7A顯示一具有布置于周邊周圍的接觸墊702的芯片701通過焊料凸 塊組裝至襯底703上。襯底具有第一多個(gè)704凹槽和隆起塊，其大約平行于芯片側(cè)面 且?guī)缀踉谛酒麄€(gè)長度上呈大約相等的間距。此外，襯底中與芯片輪廓成直角的第二 多個(gè)705凹槽和隆起塊環(huán)繞芯片。已沿芯片的一側(cè)施布一定量的聚合物前驅(qū)體706。
圖7B圖解說明襯底中的所述多種外形對(duì)毛細(xì)管作用的影響。聚合物前驅(qū)體706 通過空隙的前進(jìn)近似一條直線710。芯片側(cè)面711處的前驅(qū)體不會(huì)超前流動(dòng)，而是參 與填充前端的直線前進(jìn)。
當(dāng)半導(dǎo)體封裝(例如球柵陣列封裝)組裝至具有類似于圖7A和7B所示分布的 凹槽和凸塊的襯底上時(shí)，已在底部填充工藝中獲得對(duì)毛細(xì)管作用的類似改良控制。
圖8顯示本發(fā)明的另一實(shí)施例，其圖解說明電絕緣襯底801的示意性俯視圖。布 置金屬端子墊802以接納用于附連一半導(dǎo)體裝置(圖8中未示出)的焊接連接線。類 似于圖3的示意性剖視圖，用于填充襯底801與裝置之間的空隙的聚合物前驅(qū)體應(yīng)較 佳在裝置輪廓處形成界定良好的彎月面。圖8中每一組合件角上的一對(duì)溝槽(或堰) 810設(shè)計(jì)成控制尤其是組合件角上的前驅(qū)體流動(dòng)，以使前驅(qū)體彎月面將呈現(xiàn)所需寬度 和外形。由此防止彎月面的不規(guī)則延伸或輪廓，控制彎月面所需的面積，且改良成品 的外觀美觀性。
圖9描述本發(fā)明的另一實(shí)施例，在該實(shí)施例中，對(duì)聚合物前驅(qū)體的毛細(xì)管流動(dòng)的 控制能使電容器緊密接近半導(dǎo)體裝置定位且由此有助于節(jié)約寶貴的組合件占用面積。 圖9以示意性俯視圖形式顯示一具有用于端子的金屬墊902和用于芯片電容器的金屬 墊903的絕緣襯底901。 910為阻障，或流動(dòng)溝道，其用于控制聚合物前驅(qū)體在所要組 裝的裝置附近的流動(dòng)。這種控制的結(jié)果是，芯片電容器可比已知技術(shù)所允許的位置更 緊密地接近所組裝中心裝置定位，從而節(jié)省組裝面積。
本發(fā)明的另一實(shí)施例是一種用于制造半導(dǎo)體組合件的方法。在所述方法中，提供 一種半導(dǎo)體裝置，其具有多個(gè)金屬接觸墊并由側(cè)面界定輪廓。所述裝置可為半導(dǎo)體芯 片、或可為半導(dǎo)體封裝?；亓魍箟K(例如焊球)附連至每一接觸墊上。此外，所述方 法提供電絕緣襯底，其具有一表面及處于與芯片接觸墊位置相匹配的位置上的多個(gè)金 屬端子墊。
在襯底表面中是多個(gè)凹槽和隆起塊，以使其分布于各端子墊位置之間。用于形成 凹槽和隆起塊的較佳方法是蝕刻、激光作用、或絲網(wǎng)印刷。凹槽和隆起塊的分布用于 補(bǔ)充回流凸塊的分布，以便當(dāng)用聚合物前驅(qū)體填充所組裝的裝置的空隙時(shí)，在整個(gè)前 端上實(shí)現(xiàn)填充前端的大約相等的前進(jìn)速率。根據(jù)回流凸塊的位置而定，凹槽和隆起塊 的補(bǔ)充包括取向和深度的變化。大體而言，凹槽和隆起塊在溝槽與突丘(堰、阻障) 之間交替出現(xiàn)，與回流凸塊的直徑相比，其較佳較淺。在這一構(gòu)造中，凹槽和隆起塊 通過對(duì)流動(dòng)施加一均衡的毛細(xì)管作用力來局部地影響毛細(xì)管流動(dòng)，并因此提供一大約 線性的前進(jìn)前端。
所述方法通過如下方式繼續(xù)進(jìn)行將所述裝置附連至襯底上，以使附連至其中一個(gè)芯片接觸墊上的每一回流凸塊也附連至其相匹配的襯底端子墊上。由此形成將裝置 與襯底間隔開的空隙。
然后，將一定量的粘附性、粘性聚合物沉積在其中一個(gè)芯片側(cè)面上，以使聚合物 通過毛細(xì)管作用吸入空隙中。聚合物較佳包括無機(jī)填料顆粒(例如礬土或硅石)，該無 機(jī)填料顆粒經(jīng)選擇以在機(jī)械上加強(qiáng)經(jīng)聚合的聚合物并減小其熱膨脹系數(shù)。填料顆粒的 最大直徑較佳小于空隙的約30%，從而放大凹槽和隆起塊的調(diào)節(jié)效果。
通過所述多個(gè)凹槽和隆起塊來控制毛細(xì)管作用，以使聚合物的毛細(xì)管流動(dòng)以基本 成線性的前端前進(jìn)經(jīng)過空隙。此外，所述方法控制毛細(xì)管流動(dòng)期間的時(shí)間和溫度，以 保持大約成線性的前進(jìn)前端，直到空隙基本無空洞地填滿聚合物為止。通過控制毛細(xì) 管作用，所述方法也在裝置側(cè)面周圍形成基本均勻的聚合物彎月面。最后，聚合物前 驅(qū)體準(zhǔn)備聚合("固化")。
盡管文中參照例示性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，但并不打算將本說明理解為具有 限定意義。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在參照本說明后，將易知例示性實(shí)施例的各種修改和 組合以及本發(fā)明的其他實(shí)施例。例如，當(dāng)在其中一個(gè)部件中已形成凹槽或隆起塊來控 制毛細(xì)管作用時(shí)，所揭示的方法可應(yīng)用于對(duì)通過間隔元件互連的任何襯底或其他外部 部件之間的空隙進(jìn)行無空洞填充。當(dāng)一個(gè)固體部件具有用于控制毛細(xì)管作用的表面外 形時(shí)，所述方法通?？蓱?yīng)用于在固體部件之間制造無空洞填充。因此，希望使權(quán)利要 求書囊括任何此種修改或?qū)嵤├?br> 權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體組合件，其包含半導(dǎo)體裝置，其具有多個(gè)金屬接觸墊及由側(cè)面所界定的輪廓；金屬凸塊，其附連至所述接觸墊中的每一者上，所述凸塊由可回流的金屬制成；電絕緣襯底，其具有一表面，所述表面具有處于與所述接觸墊的位置相匹配的位置上的多個(gè)金屬端子墊，及分布于所述端子墊位置之間的多個(gè)凹槽和隆起塊；所述凸塊中的每一者也分別附連至所述相匹配的端子墊上，借以使所述裝置與所述襯底互連并相隔一空隙；及粘附性聚合物材料，其基本上無空洞地填充所述空隙。
2、 如權(quán)利要求1所述的組合件，其中所述凹槽和隆起塊形成近似平行于所述裝 置的所述側(cè)面的行。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的組合件，其中所述行布置成使所述襯底端子墊全部 位于所述凹槽中或全部位于所述隆起塊上。
4、 如權(quán)利要求1-3中任一權(quán)利要求所述的組合件，其中所述襯底進(jìn)一步具有分 布于所述裝置輪廓周圍的多個(gè)凹槽和隆起塊。
5、 如權(quán)利要求4所述的組合件，其中所述聚合物材料在所述經(jīng)互連的裝置的所 述輪廓周圍形成基本均勻的彎月面。
6、 一種用于制造半導(dǎo)體組合件的方法，其包括以下步驟 提供具有多個(gè)金屬接觸墊的半導(dǎo)體裝置，所述裝置由各側(cè)面界定輪廓；將回流凸塊附連至所述接觸墊的每一者上；提供電絕緣襯底，所述電絕緣襯底具有一表面及處于與所述芯片接觸墊的位置相匹配的位置上的多個(gè)金屬端子墊；在所述襯底表面中形成多個(gè)分布于所述端子墊位置之間的凹槽和隆起塊。 將所述裝置附連至所述襯底上，以使附連至所述芯片接觸墊中一者上的所述回流凸塊的每一者也附連至其相匹配的襯底端子墊上，從而形成使所述裝置與所述襯底相間隔的空隙；在所述芯片側(cè)面的一者上沉積一定量的粘附性、粘性聚合物，以使所述聚合物通 過毛細(xì)管作用吸入所述空隙中；通過所述多個(gè)凹槽和隆起塊來控制所述毛細(xì)管作用，以使所述聚合物的毛細(xì)管流 動(dòng)以基本成線性的前端前進(jìn)經(jīng)過所述空隙；及控制所述毛細(xì)管流動(dòng)期間的時(shí)間和溫度，以保持所述大約線性的前進(jìn)前端，直到 用聚合物基本無空洞地填滿所述空隙為止。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中通過蝕刻、激光作用、或絲網(wǎng)印刷形成所述 凹槽和隆起塊。
8、 如權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述凹槽和隆起塊的分布補(bǔ)充所述回流凸塊的分布，以在整個(gè)前端上實(shí)現(xiàn)填充前端的大約相等的前進(jìn)速率。
9、 如權(quán)利要求6-8中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述聚合物包括無機(jī)填料 顆粒，其中所述填料顆粒的最大直徑小于所述空隙的約30%。
10、 如權(quán)利要求6-9中任一權(quán)利要求所述的方法，其進(jìn)一步包括如下步驟在所 述襯底表面中形成多個(gè)分布于所述裝置側(cè)面周圍的凹槽和隆起塊。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種包括半導(dǎo)體裝置(301)的半導(dǎo)體組合件(300)，所述半導(dǎo)體裝置(301)具有多個(gè)金屬接觸墊(302)和由側(cè)面(303)界定的輪廓。由可回流金屬制成的金屬凸塊(304)附連至這些接觸墊的每一者上。電絕緣襯底(305)具有一表面，所述表面具有處于與裝置接觸墊的位置相匹配的位置上的多個(gè)金屬端子墊(306)、且進(jìn)一步具有分布于所述端子墊位置之間的多個(gè)凹槽(310)和隆起塊(311)，以補(bǔ)充端子墊的分布。每一凸塊進(jìn)一步分別附連至其相匹配的端子墊上；所述裝置由此與襯底互連并相隔一空隙(320)。包含無機(jī)填料的粘附性聚合物材料(330)基本上無空洞地填充所述空隙。
文檔編號(hào)H01L21/44GK101438396SQ200580036541
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者喬爾·T·梅迪安, 瑪麗·C·米勒, 耶雷米亞斯·P·利布雷斯 申請(qǐng)人:德州儀器公司