專利名稱：柔性導(dǎo)電互連的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及附著管芯(die)至封裝件(package)的互連。
背景技術(shù)：
通常當(dāng)固定管芯于有機(jī)襯底時(shí)，在附著組裝工藝中，管芯中的層間電介質(zhì) (ELD)易于破碎。這種破碎是由于這樣的事實(shí)，即較低介電常數(shù)的層間電介 質(zhì)比絕大多數(shù)傳統(tǒng)的ILD材料機(jī)械性更脆弱。
具體而言，現(xiàn)今的倒裝芯片技術(shù)用焊點(diǎn)來(lái)提供襯底和硅管芯之間的機(jī)滅和 電連接。最嚴(yán)重的應(yīng)力狀況之一發(fā)生在芯片附著工藝中。應(yīng)力產(chǎn)生于襯底和硅 管芯間膨脹系數(shù)不匹配的狀況。硅，焊盤材料(pad material),和襯底材料比 管芯內(nèi)部的層間電介質(zhì)更強(qiáng)硬。
在芯片附著工藝中，產(chǎn)生于在溫度變化中管芯和襯底的熱膨脹系數(shù)不匹配 和焊接所需要的升高的溫度的應(yīng)力，通過(guò)焊點(diǎn)直接傳遞到管芯中。既然層間電 介質(zhì)是管芯中最脆弱的材料，它可能受到損害。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，導(dǎo)電聚合物可以用作附著管芯至封裝件的互 連的一部分。導(dǎo)電聚合物可以用在封裝件或管芯上。導(dǎo)電聚合物可以具有足夠 的柔性以斷氏在管芯中的層間電介質(zhì)層中的應(yīng)力。
如在這里所用的，導(dǎo)電聚合物是一種具有電導(dǎo)率至少為1E6西門子每米 (S/m)以上或者電阻率不超過(guò)銅的一至兩個(gè)數(shù)量級(jí)量值的聚合物。導(dǎo)電聚合 物的例子包括有機(jī)聚合物，共聚物，和共軛聚合物。具體的例子包括l^胺， 聚吡咯，聚噻吩(聚乙烯二氧噻吩，和聚(3-環(huán)己基噻吩))，聚(對(duì)亞苯基亞 乙烯基)，聚乙炔，聚(芴)聚萘和對(duì)棘硫。
在一些實(shí)施方案中，通過(guò)插入導(dǎo)電添加劑如 ?；蚪饘倮w維如銅或銀纖 維，導(dǎo)電或不導(dǎo)電的聚合物可以變得導(dǎo)電或更加導(dǎo)電。在許多情況中，有機(jī)導(dǎo) 電聚合物具有離域(delocalized)的導(dǎo)帶，通常包括產(chǎn)生沒(méi)有定域態(tài)的能帶結(jié) 構(gòu)的芳香族單元。已被導(dǎo)入導(dǎo)帶或價(jià)帶中的電荷載流子顯著地提升了導(dǎo)電能
力。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方案，理想的導(dǎo)電聚合物可以具有其表面法線方向
的大于7mm./N的撓度和在切線方向大于10mm./N的搬。


圖1是本發(fā)明的一 個(gè)實(shí) 案的局部放大圖； 圖2是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí) 案的局部放大亂 圖3是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的局部放大圖；以及 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的系統(tǒng)圖。 具體實(shí)施方案
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，集成電路或管芯12可以固定于 襯底14。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，集成電路12是包括焊料球22的倒裝芯 片，以形成集成電路12和襯底14的表面安裝連接。阻焊膜20可以環(huán)繞接觸區(qū)域。
襯底14可以包括較低的金屬或銅跡線16,,垂直的電連接或穿過(guò)介電 層18的通孔30耦合。介電層18,位于電通路的附近，可以由阻悍膜20覆蓋。 穿過(guò)阻焊膜的開口為跡線16和焊料球22之間的電連，供空間。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中， 一對(duì)金屬焊盤26和24可以?shī)A著插入的導(dǎo)電 聚合物28。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中焊盤26和24可以是銅。在這樣的實(shí)施 方案中，通 L 30可以也由銅來(lái)形成，盡管也可以用其它材料。在一個(gè)實(shí)施方 案中導(dǎo)電聚合物28的厚度可以為約10至50微米。在一些實(shí)施方案中，焊盤26、 24和聚合物28的總阻抗可以是約5毫歐或更少。
作為圖1中所示的布局的結(jié)果，肖辦得到皿線16到集成電路12的電導(dǎo) 通，與此同時(shí)提供緩沖給集成電路12。此緩沖產(chǎn)生于導(dǎo)電聚合物28相對(duì)于金 屬的更大的柔性。此緩沖可以保護(hù)集成電路12內(nèi)部的層間電介質(zhì)避免失效。 這可能是減小機(jī)械負(fù)載和與緩沖相關(guān)的機(jī)械擠壓的結(jié)果。導(dǎo)電聚合物的應(yīng)用也 可以為集成電路12和襯底14之間的相應(yīng)熱膨脹留有余地，因?yàn)閴毫驈埩?以被吸收在聚合物28中。
參考圖2,根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，可以使用單獨(dú)的一個(gè)金屬焊盤 24與導(dǎo)電聚合物28a,在一些實(shí)施方案中，它可以更厚。通常，導(dǎo)電聚合物28 或28a可以比傳統(tǒng)的用來(lái)形成互連的金屬諸如銅更具有柔性。i!M用導(dǎo)電聚合物作為互連的一部分，可以減小集成電路中層間電介質(zhì)內(nèi) 的應(yīng)力。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)電聚合物沒(méi)有取代焊錫凸塊，僅僅只是用來(lái)減 小應(yīng)力的附加層。
聚合物28或28a的形成可以Sii多種不同的方法完成。在一個(gè)實(shí) 案 中，聚合物可以被絲網(wǎng)印刷。另一種可替換的方式是將聚合物旋涂在上面，接 著，用光亥鵬從不需要聚合物的地方除去聚合物。同樣，可以用掩膜以便可以 淀積聚合物，之后除去掩膜。其它可能的技術(shù)包括濺射、浸漬、電鍍、電子束 淀積、噴射和真空淀積。
作為另一種替換方式，會(huì)形成導(dǎo)電聚合物的單體可以與聚合催化劑混合以 形成分散體。 一種合適的聚合催化劑是Baytron C催化劑，它是甲苯磺酸鐵m 鹽和正丁炔醇，由德國(guó)Gostar的H.C.Starck GmbH出售。Baytron C催化劑是 商業(yè)上可獲得的催化劑，用于Baytron M聚合物，即3， 4-乙烯二氧噻吩，是 由德國(guó)Gostar的H.C.Starck GmbH出售的單體。
一旦形成催化劑的分散體，多種技術(shù)可以用來(lái)施加聚合物，包括以上描述 的任何一種技術(shù)。在一些實(shí)施方案中，可以愈合或固化導(dǎo)電聚合物。固化可以 發(fā)生在每次導(dǎo)電聚合物層施加之后或者在整個(gè)導(dǎo)電聚合物涂層的施加之后。在 一些實(shí)施方案中，可以皿浸漬到電解液如磷酸和/或硫酸溶液中，然后對(duì)溶液 施加恒定電壓直到電流減小到預(yù)定水平，來(lái)固化導(dǎo)電聚合物。
參考圖3，集成電路管芯40的連接也可以如圖3所示il^柔性導(dǎo)電聚合 物28a完成。例如，可以在如互驗(yàn)其它金屬線的導(dǎo)電鵬42上定錄性導(dǎo) 電聚合物28a。導(dǎo)電觸點(diǎn)或焊盤24可以定義在聚合物28a上，而且例如M31焊 料球22可以對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)連接。另外，除了這是與集成電路管芯連接的事實(shí) 外，前面的討論等同地適用于本實(shí)施方案。鈍化層44可以環(huán)繞激蟲區(qū)域并且 覆蓋跡線42。在一些情況下層44可以小于10微米厚。
參考圖4,根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，集成電路10可以是處理器，如 例所示，它可以安裝在諸如計(jì)算機(jī)的電子組件36中。處理器可以與包括總線 的板30耦合，它接著將處理器與其它器件如存儲(chǔ)器32和輸鳩出接口 34電
豐禺合。
這樣，在一些實(shí)施方案中，板30可以與襯底14相對(duì)應(yīng)。在其它實(shí)施方案 中，管芯可以是通過(guò)導(dǎo)電聚合物固定于襯底的處理器，可以封裝管芯和襯底成
為集成電路封裝件，之后安裝其至例如印刷電路板的板上。然而，通常，可以
耦合襯底14至板30。其它的排布也是可以的。當(dāng)然，基于處理器的系統(tǒng)的構(gòu) 造和它的應(yīng)用是極其多變的。例如，除了形成母板上的集成電路或其它元件， 本發(fā)明可以用在多種集成電路中，提及的一些例子包括存儲(chǔ)集成電路，邏輯集 成電路，和通信電路。
通常，獲得集成電路至板或其它襯底的表面安裝，同時(shí)4頓相當(dāng)?shù)偷慕殡?常數(shù)的材料，由于在處理集成電路和板的過(guò)程中熱膨脹系數(shù)的不匹配，擠壓， 和熱的施加，它可能易于破碎，實(shí)施例將應(yīng)用于這樣的情況。
貫穿本說(shuō)明書中的參照"一個(gè)實(shí)施方案"或"實(shí)施方案"意指與該實(shí)施 方案有關(guān)聯(lián)的特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特性包括在圍繞本發(fā)明內(nèi)的至少一種實(shí)施 方式中。這樣，短語(yǔ)"一個(gè)實(shí)施方案"或"在實(shí)施方案中"的出現(xiàn)不一定是指 同樣的實(shí)施方案。另外，特定的特征，結(jié)構(gòu)，或者特性可以存在于除了示出的 特定實(shí)施方案外的其它適當(dāng)形式，并且所有的這些形式可以包含在本申請(qǐng)的權(quán) 利要求中。
盡管參照有限數(shù)目的實(shí)施方案描述本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以懂得大量 的由其而來(lái)的修改例和變形例。所附的權(quán)利要求意圖覆蓋所有的這些修改例和 變形例，只要是落入在本發(fā)明的確切精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種方法，其包括通過(guò)導(dǎo)電聚合物電耦合具有焊料球的集成電路至襯底。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，包括在襯底上提供導(dǎo)電聚合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，包括用所述焊料球耦合所述集成電路至所述襯底。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，包括在所述導(dǎo)電聚合物上提供金屬觸點(diǎn)，所 述金屬觸點(diǎn)接觸所述焊料球。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，包括在所述導(dǎo)電聚合物下提供金屬觸點(diǎn)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，包括提供穿過(guò)所述襯底的通孔，所艦孔耦合至所述焊料球。
7、 根據(jù)權(quán)禾頓求l的方法，包括〗頓具有導(dǎo)電添加齊啲導(dǎo)電聚^1。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括^ffi成形為導(dǎo)電的聚合物材料的導(dǎo)電聚合物。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括使用具有至少1E6 S/m電導(dǎo)率的導(dǎo)電聚 合物進(jìn)行的電耦合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括耦^成電路至襯底，所述集成電路包 括層間電介質(zhì)。
11、 一種互連，包括 襯底；Sil焊料球表面安裝在所述襯底上的管芯；以及 所述襯底包括其上固定有所述焊料球的導(dǎo)電聚合物。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11的互連，包括位于所述導(dǎo)電聚合物的至少一面上的金屬焊盤。
13、 根據(jù)權(quán)利要求ll的互連，包括位于所述聚合物的兩面上的導(dǎo)電焊盤。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11的互連，包括通孔和跡線，所MM L和所皿線電耦合至所述導(dǎo)電聚合物。
15、 根據(jù)權(quán)利要求ll的互連，其中所述導(dǎo)電聚合鵬括導(dǎo)電的聚^t)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11的互連，其中所述導(dǎo)電聚合物包括聚合物和在所述 聚合物中肖嫩使電流被所述導(dǎo)電聚合物導(dǎo)通的材料。
17、 根據(jù)權(quán)利要求11的互連，其中所述導(dǎo)電聚合物具有至少1E6 S/m的電導(dǎo)率。
18、 根據(jù)權(quán)利要求n的互連，其中所皿，裝在集成電路封裝件中。
19、 根據(jù)權(quán)利要求ll的互連，其中所述集成電路包括層間電介質(zhì)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求11的互連，其中所述導(dǎo)電聚合物具有其表面法線方向 的大于7mm每牛頓的撓度。
21、 一種襯底，包括 結(jié)構(gòu)；在所述結(jié)構(gòu)上的金屬焊盤；以及 在所述結(jié)構(gòu)和所述金屬焊盤之間的導(dǎo)電聚合物。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21的襯底，其中所述襯底是印刷電路板。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21的襯底，其中所述襯底是用，成電路封裝的襯底。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21的襯底，包括位于所述導(dǎo)電聚合物的兩面上的金屬 焊盤。
25、 根據(jù)權(quán)利要求21的襯底，包括位于所述結(jié)構(gòu)上的跡線和穿過(guò)所述結(jié) 構(gòu)的通孔，所述通孔耦合至所，線和所述導(dǎo)電聚合物。
26、 根據(jù)權(quán)利要求21的襯底，其中所述導(dǎo)電聚合物具有至少1E6 S/m的電導(dǎo)率。
27、 根據(jù)權(quán)利要求21的襯底，其中所述導(dǎo)電聚合物具有其表面法線方向 的大于7mm每牛頓的撓度。
28、 根據(jù)權(quán)利要求21的襯底，其中所述導(dǎo)電聚合^a括導(dǎo)電的聚合物。
29、 根據(jù)權(quán)利要求21的襯底，其中所述導(dǎo)電聚合物包括聚合物和在所述 聚合物中育灘使電流被所述導(dǎo)電聚合物導(dǎo)通的材料。
30、 根據(jù)權(quán)利要求21的襯底，其中所述襯底是管芯。
全文摘要
柔性導(dǎo)電互連，包括由于工藝條件而易于失效的層間電介質(zhì)的集成電路可通過(guò)借助導(dǎo)電聚合物上的焊料球?qū)⒓呻娐愤B接至襯底而得到保護(hù)。導(dǎo)電聚合物允許將電流導(dǎo)入或?qū)С黾呻娐?，并提供?duì)包括機(jī)械撓動(dòng)和熱膨脹以及收縮的應(yīng)力的緩沖。結(jié)果，可以使用相對(duì)較低的介電常數(shù)的材料作為集成電路中的層間電介質(zhì)。
文檔編號(hào)H01L23/48GK101106102SQ200710138509
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者F·華, J·馬維蒂, L·莫斯利 申請(qǐng)人:英特爾公司