焊接触点及其形成方法

专利名称：焊接触点及其形成方法
焊接触点及其形成方法
背景技术：
本发明涉及一种集成电路和电路系统的制造方法及结构，更具 体地，涉及一种形成集成电路和电路系统的电连接和机械连接的方法。


因此，为了更好地理解本发明的上述特征，通过参照实施例清 楚地总结本发明的具体描述，其中，在附图中示出了一些实施例。
然而，应当注意，附图4又示出了本发明的典型实施例，因此不"i人为 其限制了本发明的范围，本发明还可以存在其他等效实施例。
图1A~图1C示出了根据一个实施例的在制造期间的各个阶段 的集成电^各；
图2A ~图2C示出了根据另 一实施例的在制造期间的各个阶段 的集成电路；
图3A-图3C示出了根据再一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊接触点；
图4A 图4C示出了根据再一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊接触点；图5A~图5C示出了根据再一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊接触点；
图6A~图6C示出了根据再一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊接触点；
图7A~图7C示出了根据再一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊接触点；
图8A~图8C示出了才艮据再一实施例的在制造期间的各个阶賴二 的焊接触点；
图9示出了根据另一实施例的集成电路的示意性侧视图10示出了才艮据另一实施例的集成电^各的示意性侧—见图11A 图IIF示出了根据另一实施例的在制造期间的各个阶 段中形成在衬底上的焊接触点的示意图12A和图12B示出了根据另一实施例的与电路板结合的集 成电3各的示意图13A和图13B示出了根据另一实施例的与电路板结合的集 成电3各的示意图；以及
图14示出了根据又一实施例的集成电路一部分的示意性俯视图。
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具体实施例方式
本发明的各种实现将提供下列具体优点形成焊接触点的改进 方法、制造集成电路的改进方法、改进的集成电路以及改进的电路系统。
结合附图，根据本发明实现的下列描述，上述特征将变得显而 易见。然而，应当注意，附图^f又示出了本发明的典型实现，因此不 构成对本发明范围的限制。本发明可以存在等效应用。
图1A~图1C示出了根据一个实施例的在制造期间的各个阶段 的集成电路。因此，焊接触点被做成集成电路。如图1A所示，集 成电路10包括结构层200和衬底100。包括开口 3000的结构层200 被布置在衬底100的衬底表面1001上。露出衬底表面1001的一部 分的开口 3000可以包括沿其深度方向的均匀截面，使得衬底表面 1001的一部分(该部分通过开口 3000露出并形成开口 3000的底面) 以及结构层200的层表面2001处开口 3000的孔3001均拥有对应 于均匀截面的形状。
底面可以包括第一范围1011和第二范围1012，它们可以作为 底面和/或衬底表面1001的一部分。第一范围1011和第二范围1012 可以沿衬底100和结构层200之间的衬底表面1001延伸。在一个 实施例中，在第一范围1011区域中的^j"底100的材津+通过焊4妄材 料来阻止潮湿。通过焊*接材料阻止潮湿可以包括4吏各种材料不混 合、溶解或形成与焊接材料的焊接连接的特性。相反，在第二范围 1012区域中的衬底100的材料向焊4妄材并牛提供潮湿。向焊接材料才是 供潮湿可以包括各种材冲牛的至少 一部分可以溶解到液态焊4妄材剩-中或者可以形成与焊接材料的焊接连接的特性。可以通过至少在第 二范围1012区域中的金属化焊盘、金属化区域、衬底100的掺杂 和/或衬底100各个部分的特定处理来向焊接材料提供潮湿。开口 3000还可以包4舌第一部分开口 3100和第二部分开口 3200。第一部分开口 3100可^皮定义为位于^H"底表面1001的第一范 围1011上的开口 3000的部分体积；以及第二部分开口 3200可以 -故定义为位于衬底表面1001的第二范围1012上的开口 3000的部 分体积。第一部分开口 3100和第二部分开口 3200可以一起形成开 口 3000。
4于底100可以包4舌半导体4t底，该半导体4于底又依次可以包4舌
电学、光学和/或其他功能元件。这种元件可以包括晶体管、电阻器、 导体、电容器、电感器、二极管、发射器、传感器、绝缘体、激光
器和/或如从集成装置的制造中所了解的其他实体。例如，衬底IOO
可以包括具有集成电路的硅衬底。这种集成电路可以包括倒晶封
装、存储电路、动态随机存取存储器(DRAM)电路、存储控制电 路、中央处理单元(CPU)、信号处理电路、逻辑电路、电信号处 理电^各和/或光信号处理电路。此夕卜，衬底IOO可以包括多于一个的 单个衬底，即，各种和/或相同衬底的堆叠。此外，衬底100可以形 成衬底堆叠的一部分或作为衬底堆叠的一个衬底。例如，这种堆叠 可以包4舌例如顺序堆叠的一个或多个相同神十底，以才是高存4诸能力， 提高处理能力和/或将任务分配给集成电路的几个子电路。
结构层200可以包括聚合物、光刻胶、SU8-光刻胶、氧化物、 硅石、焊接停止膏、钝化层和/或通过焊接材料阻止潮湿的材料。可 以通过光刻法、平板印刷术、电子束光刻、各向异性蚀刻、活性离 子蚀刻、掩蔽辐射的曝光和/或从集成电路制造中所知的其他相关技 术来提供结构层200中的开口 3000。
在后续处理阶^殳中，如图1B所示，可以用焊4妄材料400填充 结构层200的开口 3000。用焊接材料400填充结构层200可以通过 与本文描述的实施例相结合所描述的方法来实现。在该阶4殳中，层表面2001区域中的焊4姿材详+400的表面4001可以拥有一个曲率， 例如，凹曲度或凸曲度。
在后续处理阶l殳中，如图1C所示，从结构层200的开口 3000 中排出 一部分焊4妄材泮十400 (即， 一部分焊4妄材泮牛400 乂人开口 3000 突出)，从而形成了焊接触点600。焊接触点600可以从结构层200 的层表面2001延伸出来，并且在这种情况下，可以包括焊5求。随 后，这种突出焊接触点600可以被焊接到例如才莫块板、母板、芯片 载体、电^各板的各个接触焊盘或者通常纟皮焊接到任何其它电路。以 这种方式，可以对来自任何外部电路的集成电路10建立焊接触点。
在一个实施例中，焊接材料400被布置在开口 3000中以及其 上，以这种方式其形成与第二范围1012的物理4妄触，而焊4妄材料 400对于第一范围1011的最大部分与第一范围1011分离。可以通 过仍被焊^接材料400覆盖的第一范围1011的部分面积小于具有与 焊接材料400的接触的第二范围1012的部分面积的方式来定义第 一范围1011的最大部分。焊接材料400的一部分可在先前的处理 阶革殳期间布置到第一部分开口 3100中，如结合图1A和图1B所描 述的，其现在可以提供用于突出焊接触点600的焊接材料400。现 在，来自第一部分开口 3100的各焊接材术+ 400的排出部分可以至 少部分地形成焊接触点600。以这种状态，第一部分开口3100可以 使其大部分保持是空的，即，布置在第二部分开口 3200中的焊才妄 材料400比布置在第一部分开口 3100中的更多。
图2A~图2C示出了根据另一实施例的在制造期间的各个阶段 的集成电3各。因此，集成电3各200包4舌结构层200和衬底100。包 括开口 3000的结构层200 ^皮布置在衬底表面1001上。开口 3000 在第一范围1011区域内露出衬底表面1001的一部分。在一个实施例中，可以将金属化焊盘500布置在衬底100的第 一范围1012的区域中。然而，第一范围1011的区i或中的材冲牛通过 焊接材料来阻止潮湿，金属化焊盘500的材冲牛和/或表面可以为焊4妄 材料提供潮湿。金属化焊盘500可以覆盖开口 3000底面的一部分， 和/或可以在4十底100与结构层200之间的冲于底100上延伸。金属化 焊盘500可以包括可焊接材料，例如，镍、镍/金、锡、铅、铜、4艮、 铋、铝、金或它们的合金。此外，金属化焊盘500可以包括诸如松 香的流体、尿素、碲化锌和/或相关流体材料。此外，金属化焊盘 500可以设置为可埋入衬底100的金属实体的界面，例如，金属信 号线、金属通3L或i真充有各种金属的^H"底100的空力空的外表面。
此外，开口 3000的底面的至少一部分不被金属化焊盘500所 覆盖，从而提供不同的潮湿特性。衬底100的材料和/或衬底表面 1001的材料可以通过焊4妄金属阻止潮湿。此外，焊接停止材料可以 布置在第一范围1011区域中的衬底100上。
在后续处理阶,殳中，如图2B所示，结构层200的开口 3000可 以填充有焊接材料400。用焊接金属400填充开口 3000可以通过结 合上述实施例描述的方法来实现。
在后续处理阶,殳中，如图2C所示，焊*接材冲牛400的一部分可 以从结构层200的开口 3000中排出，从而形成焊接触点600。在一 个实施例中，焊接材料400可以被布置在开口 3000中以及其上， 以这种方式形成与金属化焊盘500的物理*接触，这可以形成与金属 化焊盘500的直接焊接触点。焊接材料400与第一范围1011隔离。 在这种状态下，第一部分开口 3100可以寸呆持其大部分是空的，即， 布置在与金属化焊盘500相邻的第二部分开口 3200中的焊4妄材辨-400比布置在第一部分开口 3100中的更多。焊^妄材并+400还可以累 积在使焊接材料400潮湿的金属化焊盘500上。因此，焊接材料400 可以收缩到金属化焊盘500上并可以乂人部分开口 3100中排出，其中，焊接材料500是通过焊接材料400阻止潮湿的衬片材料和/或表 面。因此，可以通过将焊接材料400累积在金属化焊盘500上的方 法来形成突出的焊4妄触点600 。
图3A~图3C示出了根据再一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊接触点。图3A示出了衬底100上结构层201中的第一部分开 口 3101和第二部分开口 3201的示意性俯—见图。在衬底表面1001 的第一范围llll上的第一部分开口 3101 (如图3B和图3C所示) 以及在衬底表面1001的第二范围1112上的第二部分开口 3201 (如 图3B和图3C所示)形成结构层201中的连续开口。金属化焊盘 501一皮布置在第二范围1112区域中的衬底100上，其可以为焊4妄材 料提供潮湿。第一范围1111的区域中的衬底100的材料和/或表面 通过焊接材料来阻止潮湿。
在一个实施例中，第一范围1111包括矩形形状，并且第一部分 开口 3101可以包:fe矩形截面。；波定义为各个矩形区i^的长度除以 各个矩形区i或的宽度的比率的纟从4黄比可以大于1、可以大于2或者 可以大于5。各个矩形区域的长度可以在1 ~ IO微米的范围内、可 以在10 ~ IO(H效米的范围内或者可以在100 ~ 1000农i米的范围内。 除此之外，第二范围1112可以包i舌圓形形状，并且第二部分开口 3201可以具有圓形截面。圓形几4可形^1犬可以包4舌椭圓形、圓形和/ 或弯曲的截面和形状。各个圆形区域的中径可以在1 ~ IO微米的范 围内、可以在10 ~ IOO微米的范围内或者可以在100 ~ 1000微米的 范围内。
图3B示出了沿图3A所示轴91布置的示意性截面图。此外， 如图3B所示，第一部分开口 3101和第二部分开口 3201可以用焊 接材料400填充。图3C示出了沿图3A所示轴91布置的示意性截面图。此外， 如图3C所示，焊接材料400的一部分从第一部分开口 3101排出， 从而为突出焊接触点601提供焊接材料400。第一部分开口 3101在 先前处理阶段期间可以用作用于保持焊接材料400的储存部(如图 3B所示)，然后其/人第一部分开口 3101 4非出(如图3C所示)，以 形成焊4妄触点601。在一个实施例中，第二范围3102和金属^f匕焊盘 501的圓形形状可以4是供焊接触点601的圓形或环形截面，这又可 以提供具有矩形和球形曲率的焊球。
图4A 图4C示出了根据另 一 实施例的在制造期间的各个阶段 的焊接触点。图4A示出了衬底100的结构层202中第一部分开口 3102和第二部分开口 3202的示意性俯视图。衬底表面1001的第一 范围1211上的第一部分开口 3102 (如图4B和图4C所示)以及衬 底表面1001的第二范围1212上的第二部分开口 3202 (如图4B和 图4C所示)形成结构层202中的连续开口 。金属化焊盘502被布 置在第二范围1212的区i或中的4t底100上。
在一个实施例中，第一范围1211可以包括矩形形状，并且第 一部分开口 3102可以包括矩形截面。各个矩形区域的纵横比可以 大于1、可以大于2或者可以大于5。各个矩形区域的长度可以在1 ~ IO微米的范围内、可以在10~ IO(M效米的范围内或者可以在100 ~ IOOO微米的范围内。第一部分开口 3102的布置可以为它们从第二 部分开口 3202开始径向延伸。第二范围1212可以包^"圓形形状， 并且第二部分开口 3202可以包括圓形截面。各个圆形区域的中径 可以在1 ~ 10樣t米的范围内、可以在10 ~ IOO樣史米的范围内或者可 以在100 ~ 1000樣i米的范围内。
图4B示出了沿图4A所示轴92的布置的示意性截面图。此外， 如图4B所示，第一部分开口 3102和第二部分开口 3202填充有焊 接材料400。图4C示出了沿图4A所示轴92的布置的示意性截面图。此外， 如图4C所示，焊4妄材料400的一部分从中排出，乂人而为突出焊4妄 触点602 4是供焊4妄材4+ 400。第一部分开口 3101可以用作用于保持 焊接材料400的储存部，然后其随后从第一部分开口 3102排出， 以形成焊4妾触点602。在一个实施例中，多个4诸存部可以保持焊才妾 触点602的焊接材料400，这可以提供增大的体积、尺寸、直径和/ 或突出。此外，作为第一部分开口 3102的々者存部的径向布置可以 影响焊接触点602的形状，并且可以提供改进的球面曲率。
图5A 图5C示出了根据另一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊接触点。图5A示出了在衬底100上的结构层203中的第一部 分开口 3103和第二部分开口 3203的示意性俯4见图。衬底表面1001 的第一范围Oll上的第一部分开口 3103 (如图5B和图5C所示) 以及衬底表面1001的第二范围1312上的第二部分开口 3203(如图 5B和图5C所示)在结构层203中形成连续开口 。金属化焊盘503 被布置在第二范围1312区域内的衬底100上。
在一个实施例中，第一范围1311可以包4舌矩形形状，并且第 一部分开口 3103可以包括矩形截面。各个矩形区域的纵横比和长 度可以为例如结合上述实施例所描述的。此外，第二范围1312可 以包i舌矩形或方形形一犬，并且第二部分开口 3203可以包4舌矩形或 方形截面。各个矩形或方形区;或的纟从4黄比可以大于1、可以大于2 或者可以大于5。各个矩形或方形区i或的长度可以在1 ~ l(M鼓米的 范围内、可以在10 ~ IO(H效米的范围内或者可以在100 ~ IOO(H敬米 的范围内。然而，金属化焊盘503的形状或截面可以是圓形，以使 其适合于第二范围1312。第一部分开口 3103的布置可以朝向第二 部分开口 3203的中心或边纟彖。图5B示出了沿图5A所示轴93的布置的示意性截面图。此外， 如图5B所示，第一部分开口 3103和第二部分开口 3203填充有焊 接材料400。
图5C示出了沿图5A所示轴93的布置得示意性截面图。此外， 如图5C所示，焊接材料400的一部分从第一部分开口 3103中排出， 从而为突出焊接触点603提供焊接材料400。在一个实施例中，当 远离第一部分开口 3103并形成焊4妄触点603时，在第二部分开口 3203的中心或边缘处的第一部分开口 3103和第二部分开口 3203之 间的界面可以为焊接材料400提供改进的沟道。此外，金属化焊盘 503的圓形形状与第二范围1312的矩形形状一起可以改进焊接触点 603的开j成。
图6A~图6C示出了根据另一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊4妄触点。图6A示出了衬底100上的结构层204中第一部分开 口 3104和第二部分开口 3204的示意性俯—见图。衬底表面1001的 第一范围1411上的第一部分开口 3104 (如图6B和图6C所示)以 及衬底表面1001的第二范围1412上的第二部分开口 3204 (如图 6B和图6C所示)在结构层204中形成连续开口 。金属化焊盘504 被布置在第二范围1412区域内的衬底100上。
在一个实施例中，第一范围1411可以包括矩形形状，并且第 一部分开口 3104可以包括矩形截面。此外，第二范围1412可以包 括矩形或方形形状，并且第二部分开口 3204可以包括矩形或方形 截面。各个矩形或方形区域的纵横比和长度可以例如为结合上述实 施例所描述的。然而，金属化焊盘504的形状或截面可以为圓型， 以4吏其适于第二范围1412。第一部分开口 3104的布置可以朝向第 二吾卩分开口 3204的烦'J面。图6B示出了沿图6A所示的轴94的布置的示意性截面图。此 外，如图6B所示，第一部分开口 3104和第二部分开口 3204填充 有焊接材料400。
图6C示出了沿图6A所示的轴94的布置的示意性截面图。此 外，如图6C所示，焊接材料400的一部分从第一部分开口 3104排 出，从而为突出焊接触点605提供焊接材料400。在一个实施例中， 多个储存部可以保持焊接触点604的焊接材料400，这可以使体积、 尺寸、直径和/或突出增大。此外，作为第一部分开口 3104的^f诸存 部以及第二部分开口 3204侧面的入口的径向布置可以影响焊4妄触 点604的形状，并且可以提供改进的球形曲率。此外，金属化焊盘 504的圆形形状与第二范围1412的矩形形状相结合可以改进焊4妾触 点604的形成。
图7A~图7C示出了根据另一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊4妻触点。图7A示出了衬底100上的结构层205中的第一部分 开口 3105和第二部分开口 3205的示意性俯牙见图。衬底表面1001 的第一范围1511上的第一部分开口 3105 (如图7B和图7C所示) 以及衬底表面1001的第二范围1512上的第二部分开口 3205(如图 7B和图7C所示)在结构层205中形成连续开口 。金属化焊盘505 被布置在第二范围1512区域内的衬底100上。
在一个实施例中，第一范围1511可以包括矩形形状，并且第 一部分开口 3105可以包括矩形截面。此夕卜，第二范围1512可以包 4舌矩形或方形形4犬，并且第二部分开口可以包4舌矩形或方形截面。 各个矩形或方形区域的纵;横比和长度可以例如为结合上述实施例 所描述的。然而，金属化焊盘505的形状或截面可以为圆形，以佳L 其适于第二范围1512。第一部分开口 3105的布置可以朝向第二部 分开口 3205的中心或边》彖，并垂直于第二部分开口 3205的一面进 行布置。图7B示出了沿图7A所示轴95的布置的示意性截面图。此外， 如图7B所示，第一部分开口 3105和第二部分开口 3205》真充有焊 接材料400。
图7C示出了沿图7A所示轴95的布置的示意性截面图。此外， 如图7C所示，焊接材料400的一部分从第一部分开口 3105排出， 从而为突出焊接触点605提供焊接材料400。在一个实施例中，当 远离第一部分开口 3105并形成焊接触点605时，开口 3205拐角处 的第一部分开口 3105和第二部分开口 3205之间的界面可以为焊接 材料400提供改进的沟道。在拐角处从第一部分开口 3105注入到 第二部分开口 3205中的液态焊4妾材^)"可以为液态材剩-4是供转动惯 量，其又可以改进由焊*接触点605形成的焊3求的5求面几<可形状。此 外，金属化焊盘505的圓形形状与第二范围1512的矩形形状相结 合可以改进焊*接触点605的形成。
图8A~图8C示出了根据另一实施例的在制造期间的各个阶段 的焊接触点。图8A示出了衬底100上的结构层206中的第一部分 开口 3106和第二部分开口 3206的示意性俯一见图。4于底表面1001 的第一范围1611上的第一部分开口 3106 (如图8B和图8C所示) 以及衬底表面1001的第二范围1612上的第二部分开口 3206(如图 8B和图8C所示)在结构层206中形成连续开口，并且可以通过结 构层206中的沟道3306连接。金属化焊盘506 #1布置在第二范围 1612的区域内的4于底100上。
在一个实施例中，第一范围1611环绕第二范围1612。第一范 围1611和第二范围1612均可以包括矩形、圆形、六边形或多边形。 各个区域侧面的纵;横比和长度可以例如为结合上述实施例所描述 的。然而，金属4匕焊盘506的形状或截面可以为圓型，以适于第二 范围1612。图8B示出了沿图8A所示轴96的布置的示意性截面图。此外， 如图8B所示，第一部分开口 3106和第二部分开口 3206填充有焊 接材料400。
图8C示出了沿图8A所示轴96的布置的示意性截面图。此外， 3口图8C所示，焊4妄才才泮牛400的一部分乂人第一部分开口 3106 4非出， 从而为突出焊*接触点606 ^是供焊，接材料400。在一个实施例中，环 绕第二部分开口 3206的第一部分开口 3106可以提供增大的体积， 从而可以为焊接触点606提供更多的焊接材料400。此外，对应于 第一部分开口 3106的缩小宽度，沿着环绕开口圆周增加的长度可 以在排出期间通过表面张力来提供改进的特征(这可以使焊料从第 一范围被拉出)，同时仍提供充分或均匀的增大储存体积用来保持 焊4妄材料400。
图9示出了根据另一实施例的集成电路的示意性侧视图。集成 电^各30包括4t底100以及在4于底100的衬底表面1001上的结构层 207。在一个实施例中，结构层207可以包括不连续层，从而包括 结构层207的沟槽2070和岛2071。在一个实施例中，不连续结构 层207将允许后续的成型和/或底部填料处理。在这种处理期间，沟 槽2070可填充有封装模型、树脂、钝化材料和/或其他相关材料。
结构层207的岛2071可以包括开口，通过该开口排出部分焊 接材料400以形成焊4妾触点507,其可以包4舌和/或4是供焊球的外形。 在结构层207的沟槽2070内，衬底100和/或衬底表面1001的材料 可以是容易获得的。结构层207的开口可以例如为结合上述实施例 所描述的。此外，如结合上述实施例所描述的，衬底表面1001可 以包括第 一和第二范围和/或金属化焊盘。
图10示出了才艮据另一实施例的集成电路的示意性侧一见图。集 成电路40包括衬底100以及在衬底100的衬底表面1001上的结构层208。在一个实施例中，结构层208提供连续的结构层。在连续 的结构层208上，可以布置焊*接触点508，其包括^人结构层208的 开口中排出的焊接材料400。结构层208的开口可以例如为结合上 述实施例所描述的。此外，如结合上述实施例所描述的，4于底表面 1001可以包括第一和第二范围和/或金属化焊盘。
图11A 图IIF示出了根据另一实施例的在制造期间各个阶段 中形成在^H"底上的焊4妾触点的示意图。如图11A所示，结构层209 可以在结构层209的层表面2001处包括具有孔3901的开口 3卯0。 开口 3900可以包4舌第一部分开口和第二部分开口中的4壬一个，它 们已经结合上述实施例进行了描述。在衬底100的衬底表面1001 上，在第二范围区域内布置有金属化焊盘509。然而，在第二区域 范围内的材料为焊接材料提供潮湿的情况下，可以省略金属化焊盘 500。集成电^各50包4舌4十底100和结构层209。
如图11B所示，包括衬底100和结构层209的布置的集成电^各 50可以被布置为使得开口 3900的孔3901朝下。在开口 3卯0中，
冲是供第一压力。该第一压力可以是真空压力、4氐大气压、大气压、 4氐于10 mbar的压力、4氐于1 mbar的压力或4氐于10-1 mbar的压力。 可以通过将集成电路50设置在容器中来提供该第一压力，在该容 器中通过泵和/或各种压力计来提供受控大气和/或真空。
如图IIC所示，为开口 3900的孔3901设置液态焊接材料401 的池4000。如图所示，这可以通过将集成电路50浸在池4000中来 实现。液态焊接材料401可以是呈液态和/或在焊接材料401熔化温
度之上的焊接材料401。
此夕卜，例如，可以通过将液态材料401设置在结构层401上或 者用液态焊4妄材坤+ 401覆盖结构层209，来为开口 3900的孔3901提供液态材料401。在这种情况下，衬底100和结构层209的布置 可以-波处理为图IIA所示的情况，即，可以省略上下倒装的集成电 路50(如图11B所示)。然而，在覆盖结构层209之前，在开口 3900
中提供第一压力。
如图IID所示，提供第二压力，使其作用在液态焊接材料401 的池4000上。在一个实施例中，第二压力大于第一压力。第二压 力可以是大气压、在700 mbar- 1.3 bar范围内的高气压、在1.3 bar ~ 3.0 bar范围内的高气压、在3.0 bar ~ 10.0 bar范围内的高气压。通 过才是供作用于池4000的大于第一压力的第二压力，可以将液态焊 接材料401压入开口 3900 (如图11A-图IIC所示)，从而用液态 焊接材料401来填充开口 3900 (如图11A~图11C所示)。
如图11E所示，可以从池4000中耳又出集成电路50,并在固化 之后开口 3900保持填充有固态焊接材料400。这种固化将通过利用 明确定义和预先定义的温度曲线^吏集成电^各50冷却来实现。温度 曲线包括集成电路50的温度相对于时间的受控设置。
此夕卜，在一个实施例中，可以去除孑L3901 (如图11A 图11C 所示)区域内的焊接材料400上的氧化物层。当暴露在空气、氧气 或大气的情况下，会在烊接材料400上形成这种氧化物。可以通过 将氧化物、填充的结构层209或集成电^各50暴露到氢等离子体、 蚁酸、合成气体、氢气和氮气的混合物、焊剂、+>香、尿素、氯化 《辛和/或相应的4匕学制品和气体来实J见去除。可以在回流焊4妾工艺之 前，或者通常在焊接材料从开口排出之前或期间实现氧化物的去 除。
如图11F所示，在结构层209的表面上形成焊接触点609。这 可以通过进一步加热和/或液化焊4妄材4牛400将一部分焊接材料400 从开口 3900 (如图11A 图11C所示)排出来实现。而焊接材料400被保持在金属化焊盘509之上的位置，当外层材料和/或表面阻 挡潮湿进入焊接材料400时，焊接材料400从开口 3900排出。可 以通过作用在开口 3900内的液态焊接材料400上的表面张力来实 现各种焊接材料400的排出。
这种排出可以包括焊接材料400从作为储存部的开口 3900的 部分开口到焊接触点609的转移。这种排出、力口热或液化可以在真 空、 <氐于10 mbar的真空、 <氐于1 mbar的真空或^f氐于10" mbar的 真空中进行。
焊才妄触点609可以提供布置在结构层209表面上的焊;求。这种 焊球可以提供铜柱或者其他相关塞、塞块或焊球的几何形状。此外， 在形成焊接触点609之后，结构层209可以保留在衬底IOO上，这 使得容易加工和/或降低工艺复杂性。通过结合金属化焊盘504的尺 寸、形状和位置来设计开口 3900的形状和尺寸，可以控制焊4矣触 点609的体积、尺寸、直径、高度和/或突出。
图12A和图12B示出了根据另一实施例的与电路板结合的集 成电路的示意图。如图12A所示，集成电路60可以包括衬底100、 结构层210和焊4妄触点610。可以4艮据文中所述的实施例来才是供呈 这种状态的集成电路60。可以通过结合上述实施例描述的方法来形 成焊*接触点610。此外，可以通过乂人结构层210中的部分开口排出 焊^接材津+来形成焊4妄触点610，而焊*接触点610连4妄到布置在衬底 100的衬底表面1001上的金属化焊盘。
在一个实施例中，集成电路60可通过接触焊盘700连接至电 路板800。电路板800可以包括模块板、印刷电路板(PCB)、母板、 模块封装(MIP)板、多模块封装(MMP)板、载体衬底、芯片载 体和/或可将集成电路60连接到外部电路的任何其他实体，或者电 路板800自身可以包括其他集成或外部电^各。此外，与电路板800相结合的集成电^各60可以形成或包括倒晶封装(FCiP)或樣i细间 距倒晶封装(FCoC)。在后一种情况下，电蹈4反800自身可以是或 者包括其他衬底或其堆叠。接触焊盘700可以被布置在电路板800 上与焊接触点610的位置相匹配的相应位置处。此外，接触焊盘700 的材料和/或表面可以向焊接触点610的焊4妄材料400 ^是供潮湿。
如图12B所示，衬底100和结构层210的布置被焊接到电路板 800。这可以通过在电^各板800附近设置集成电路60来实现，使得 焊接触点610与各个接触焊盘700非常接近或者与接触焊盘700机 械接触。诸如回流焊接工艺、红外焊接工艺或超声波焊接工艺的焊 接工艺可以使焊接触点610液化，并以这种方式改善与接触焊盘700 的焊接。在固化之后，焊球610可以形成与接触焊盘700的固态焊 *接触点610。这种焊4妄工艺可以在真空、4氐于10 mbar的真空、j氐 于1 mbar的真空或4氐于10" mbar的真空中进4亍。
图13A和图13B示出了根据另一实施例的与电路板相结合的 集成电3各的示意图。如图13A所示，集成电i 各70包括衬底100、 结构层211。结构层可以包括填充有焊接材料的开口。开口、焊接 材料及其填充可以根据结合上述实施例描述的进行实现。集成电路 70通过接触焊盘700连接至电路板800,这已经结合图12A进行了 描述。
如图13B所示，集成电路70被焊接到电路板800。这可以通 过将集成电路70设置到电路板800附近以及后续的坪接工艺来实 现。这种焊接工艺液化在结构层211开口中的焊4妄材料，乂人而排出 其一部分。焊4妾材料的一部分可以通过排出建立与4妄触焊盘700的 才几械*接触，并且可以焊4妾到4妄触焊盘700的材冲+和/或表面。因此， 在 一个实施例中，焊4妾材冲+ 400可以^呆留在结构层211的开口中。 以这种方式，焊接材料400的一部分可以/人结构层211的开口中排 出，并可以形成与电路玲反800上的外层4妄触焊盘700的焊4妾触点611 。此夕卜，与电路4反800相结合的集成电-各60可以形成或包4舌倒 晶封装(FCiP)或细微间距倒晶封装(FCoC)。在后一种情况下， 电赠^反800自身可以是或者包4舌其〗也^H"底或其堆叠。
图14示出了才艮据又一实施例的集成电路的一部分的示意性俯 视图。因此，集成电路80可以包括衬底100和结构层212,其可以 包4舌结构层212的岛2120。岛2120包4舌第一部分开口 3112和第二 部分开口 3212。第一部分开口 3112可以布置在衬底100上，乂人而 露出衬底表面，而金属化坪盘512布置在第二开口 3212的区域内。 金属化焊盘512的表面和/或材料可以为焊接金属提供潮湿，而衬底 表面或衬底100的表面和/或材料通过焊接材料阻止潮湿。包括第一 部分开口 3112和第二部分开口 3212的开口可以^真充有焊4妄材泮+, 在后续工艺阶段中，其可以部分排出来形成焊接触点。
在一个实施例中，岛2120可以以失见则的阵列来布置。因此， 焊接触点的阵列可以提供多个焊接触点并平行地接触到集成电路。
根据另一实施例，开口可以填充有液态焊接材料、液化焊接材 料、粒状焊接材料、粉状焊接材料和/或糊状焊接材料。以这种方式， 可以降4氐在用焊4妄材^f"填充开口期间的加工温度，并且可以减少总 的热预算。此外，在单个工艺阶段，焊接材料和助熔材料的组合(例 如，在助熔基质中的粒状焊接材料的形式或者焊锡膏的形式)可以 应用于开口。
前面的描述仅描述了本发明的示例性实施例。因此，在本发明 单独或任何组合形式的各种实施例中，本文所公开的特征和权利要 求以及附图对于实现本发明而言是至关重要的。虽然前面主要描述 了本发明的实施例，但在不背离本发明基本范围的情况下可以设计 本发明的其它和另外的实施例。本发明的范围由随后的权利要求来 确定。
权利要求
1. 一种形成到衬底的焊接触点的方法，所述方法包括在所述衬底的表面上提供第一范围，其中，所述第一范围通过焊接材料阻止潮湿；在所述衬底的所述表面上提供第二范围，其中，所述第二范围可通过所述焊接材料变潮湿；在所述表面上提供结构层，其中，所述结构层包括到所述衬底的开口，以及其中，所述开口至少部分地露出所述第一范围和所述第二范围；通过所述焊接材料填充所述开口，从而所述焊接材料与所述第一范围和所述第二范围接触；以及使所述焊接材料液化，从而所述焊接材料从所述第一范围中排出，并且使所述焊接材料的一部分从所述开口突出，其中，所述焊接材料的该部分形成所述焊接触点。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述第二范围包括在 所述衬底的所述表面上提供金属化悍盘。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述焊接材料填充所 述开口包4舌在所述开口中提供第一压力；为所述开口的孔提供液化的焊接材料；以及为所述液化的焊接材料提供第二压力，其中，所述第二 压力大于所述第 一压力，从而通过所述焊接材料来填充所述开 c 。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述开口填充有液态焊4妄 材料、液化焊接材料、粒状焊接材料、粉状焊接材料和糊状焊 接材料的组中的任意焊接材料。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述结构层包括提供光刻胶层；将所述光刻胶层暴露于掩蔽辐射；以及去除所述开口区域中所述光刻月交层的一部分，以形成所 述结构层。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，从所述开口突出的所述焊 4妄材^+的部分^皮固化，以形成坪J求。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，从所述开口突出的所述焊 接材料的部分被焊接到电路板、印刷电路板、母板、模块板和 芯片载体的组中任意一个的接触焊盘，从而形成从所述衬底到 所述接触焊盘的焊接触点。
8. 才艮据4又利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在通过所 述焊接材料填充所述开口之后，去除所述悍接材料上的氧化物。
9. 一种制造集成电i 各的方法，所述方法包:l舌提供衬底，其中，所述衬底包括功能电路；在所述衬底的表面上提供金属化焊盘，其中，所述金属 化焊盘连4妄至所述功能电路；在所述表面上提供结构层，其中，所述结构层包括开口， 其中，所述开口至少部分地露出所述金属化焊盘和所述衬底的表面；通过焊*接材料来填充所述开口 ， /人而使所述焊接材坤牛与 第一范围和第二范围4妄触；以及液化所述焊接材料，从而使所述焊接材料在所述开口中 从所述衬底的所述表面拉出，并且使所述焊接材料的一部分从 所述开口突出，所述焊接材料的该部分形成焊球。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，通过所述焊接材并+填充所 述开口还包4舌提供液体焊接材料池；在所述结构层的所述开口和所述池的顶部提供第一压力；将具有所述衬底的所述结构层浸入所述池中，从而用所 述池覆盖所述开口的孑U为所述池提供第二压力，其中，所述第二压力大于所述 第一压力，从而通过所述焊接材料来填充所述开口；以及从所述池中取出具有所述结构层的所述衬底。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其中，在从所述池中取出之后， 所述衬底和所述结构层被冷却，从而固化所述开口中的焊接材料。
12. —种集成电路，包括衬底；结构层，在所述衬底上，其中，所述结构层包括到所述4于底的开口 ；第一范围和第二范围，在所述衬底上，其中，通过所述 开口至少部分地露出所述第一范围和所述第二范围；第一材料，在所述第一范围的区域内，其中，所述第一 材料通过焊4妄材料阻止潮湿；以及第二材料，在所述第二范围的区域内，其中，所述第二 材料可通过所述焊接材料变湿。
13. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，所述第一范围沿着 到所述第二范围的方向具有在,人1孩史米到IO孩史米、IO樣史米到 100微米以及100微米到1000微米的组中任一范围中的长度。
14. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，所述第二范围是具 有在1孩i米到10孩i米、10孩史米到100樣￡米以及100樣￡米到1000 樣t米的组中的4壬 一 范围中的直径的圓形范围。
15. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，所述第二范围是具 有在U效米到1(H效米、l(H鼓米到IO(H敬米以及IO(H效米到1000 樣史米的组中的4壬一范围中的侧面宽度的矩形范围。
16. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，所述第一范围环绕 所述第二范围。
17. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，所述第一范围相对 于所述第二范围径向地进行布置。
18. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，所述第一范围相对 于所述第二范围切向地进行布置。
19. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，所述衬底表面的一 部分暴露于所述第一范围的区域中的所述开口 。
20. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，所述金属化焊盘被 布置在所述第二范围的区域中的所述衬底上。
21. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，通过焊接材料来填 充所述第二范围上方的所述开口的第二部分开口 ，其中，所述 第 一范围上方的所述开口的第 一部分开口没有所述焊接材料。
22. 根据权利要求21所述的集成电路，其中，所述焊接材料的一 部分净皮布置在所述结构层的表面上，以及其中，该部分与所述 第二部分开口中的所述焊接材料形成连续焊接材料。
23. 根据权利要求12所述的集成电路，其中，所述结构层包括到 所述4于底的沟槽，其中，所述沟槽创建所述结构层的岛，以及 其中，所述开口纟皮布置在所述结构层的岛上。
24. —种电^各系统，包4舌衬底，其中，所述衬底包括集成电^各；金属化焊盘，在所述衬底的表面上；结构层，在所述衬底上，其中，所述结构层包括开口， 其中，所述开口至少部分地露出所述金属化焊盘和所述衬底表 面；电路板，其中，所述电路板包括面对所述结构层的所述 开口的接触焊盘；以及焊接触点，其中，所述焊接触点部分地填充所述金属化 焊盘上方的所述开口，以及其中，所述焊4妄触点连4妾至所述金 属化焊盘和所述4妄触焊盘。
25. 根据权利要求24所述的电路系统，其中，所述集成电路包括 存储电路，以及其中，所述电路板包括存储模块板。
全文摘要
本发明涉及一种焊接触点及其形成方法。相应地还涉及一种集成电路，包括衬底和衬底上的结构层。结构层包括到衬底的开口，在衬底上具有第一范围和第二范围，其中，第一范围和第二范围至少部分地与开口重叠。集成电路还包括第一范围区域内的第一材料和第二范围区域内的第二材料。第一材料通过焊接材料阻止潮湿，以及第二材料通过焊接材料提供潮湿。
文档编号H01L21/60GK101521170SQ20081018736
公开日2009年9月2日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年1月11日
发明者克劳斯-京特·奥珀曼, 艾尔弗雷德·马丁, 芭芭拉·哈斯勒, 马丁·弗拉诺施 申请人:奇梦达股份公司