用于三维芯片堆叠的选择性区域加热的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于三维芯片堆叠的选择性区域加热。一种形成三维封装的方法。该方法可以包括通过施加第一选择性不均匀热和第一均匀压力，以第一多个焊料凸点的固态扩散将内插板连接到叠层芯片载体；通过施加第二选择性不均匀热和第二均匀压力，以第二多个焊料凸点的固态扩散将顶部芯片连接到内插板；将三维封装、第一和第二多个焊料凸点加热到大于第一和第二多个焊料凸点的回流温度的温度，其中第二多个焊料凸点在第一多个焊料凸点之前达到回流温度，其中第一和第二选择性不均匀热分别小于第一和第二多个焊料凸点的回流温度。
【专利说明】用于三维芯片堆叠的选择性区域加热
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及三维芯片装配，并且更具体地，涉及三维芯片堆叠装配过程中的选择性区域加热。
【背景技术】
[0002]新的集成电路技术包括三维集成电路。一种类型的三维集成电路可以包括两个或更多层垂直堆叠并且通过贯穿衬底的通孔和焊料凸点电结合的有源电子元件。三维集成电路可以提供许多益处，诸如产生较小占用面积(footprint)的提高的封装密度，以及由于利用过硅通孔可以形成的短接触长度而产生的改进带宽。可以用许多已知方法制造上面所述的三维集成电路。某些三维集成电路可以包括娃内插板(interposer),所述娃内插板可用于在装载体(ship carrier)和一个或多个顶部芯片之间重定向电路。
[0003]三维集成电路的组件在典型装配过程中的翘曲可以导致失效的焊料凸点连接以及短路电路。当芯片尺寸增加以及组件厚度减小时，翘曲对三维芯片封装的影响可变得更显著。
[0004]相应地，本领域存在克服上面描述的不足和限制的需要。
【发明内容】
[0005]根据一个示例性实施例，提供了一种形成三维封装的方法，所述三维封装包括叠层的芯片载体、内插板和顶部芯片。所述方法可以包括通过给所述内插板的第一多个焊料凸点施加第一选择性不均匀热和第一均匀压力，导致所述第一多个焊料凸点固态扩散到所述叠层芯片载体的第一多个金属触点内，将所述所述第一多个焊料凸点附接到所述叠层芯片载体的第一多个金属触点，其中第一选择性不均匀热是小于所述第一多个焊料凸点的回流温度的温度；通过给所述顶部芯片的第二多个焊料凸点施加第二选择性不均匀热和第二均匀压力，导致所述第二多个焊料凸点固态扩散到所述内插板的第二多个金属触点内，将所述第二多个焊料凸点附接到所述内插板的第二多个金属触点，其中第二选择性不均匀热是小于第二多个焊料凸点的回流温度的温度；和将所述三维封装、所述第一多个焊料凸点和所述第二多个焊料凸点加热到大于所述第一多个焊料凸点的回流温度和所述第二多个焊料凸点的回流温度的温度，其中所述第二多个焊料凸点在所述第一多个焊料凸点之前达到所述回流温度。
[0006]根据另一个示例性实施例，提供了一种形成三维封装的方法，所述三维封装包括叠层芯片载体、内插板和顶部芯片。所述方法可以包括通过给叠层芯片载体的第一多个焊料凸点施加第一选择性不均匀热和第一均匀压力，导致所述第一多个焊料凸点固态扩散到所述内插板的所述第一多个金属触点内，将叠层芯片载体的第一多个焊料凸点附接到所述内插板的第一多个金属触点，其中第一选择性不均匀热是小于所述第一多个焊料凸点的回流温度的温度；通过给所述内插板的第二多个焊料凸点施加第二选择性不均匀热和第二均匀压力，导致第二多个焊料凸点固态扩散到所述顶部芯片的第二多个金属触点内，将所述内插板的第二多个焊料凸点附接到所述顶部芯片的第二多个金属触点，其中第二选择性不均匀热是小于第二多个焊料凸点的回流温度的温度；和将所述三维封装、第一多个焊料凸点和第二多个焊料凸点加热到大于所述第一多个焊料凸点的回流温度和所述第二多个焊料凸点的回流温度的温度，其中第二多个焊料凸点在第一多个焊料凸点之前达到所述回流温度。
[0007]根据另一个示例性实施例，提供了一种形成三维封装的方法，所述三维封装包括叠层芯片载体、内插板和顶部芯片，所述内插板被以第一多个焊料凸点连接到所述叠层芯片载体，并且所述顶部芯片被以第二多个焊料凸点连接到所述内插板。所述方法可以包括将所述三维封装加热到大于所述第一多个焊料凸点的回流温度和所述第二多个焊料凸点的回流温度的温度，所述第二多个焊料凸点在所述第一多个焊料凸点之前达到所述回流温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]可以结合附图最好地理解以下的详细说明，仅以示例方式给出以下的详细说明，而不旨在将本发明限制于此，其中:
[0009]图1示出了 一种三维集成电路封装。
[0010]图2示出了三维装配处理内的中间步骤。
[0011]图3示出了三维装配处理中的中间步骤。
[0012]图4示出了根据一个示例性实施例的三维装配处理。
[0013]图5示出了根据一个示例性实施例，在三维装配处理的阶段I中使用的热压工具。
[0014]图6是图5的横截面图，示出了根据一个示例性实施例的热压工具的工具头。
[0015]图7示出了根据一个示例性实施例，图6所示的工具头的热分布(profile)。
[0016]图8是图5的横截面图，示出了根据一个示例性实施例的热压工具的工具头。
[0017]图9示出了根据一个示例性实施例，图8所示的工具头的热分布。
[0018]图10不出了根据一个不例性实施例的一个图表,不出了图7和9所不的热分布的温度与区域。
[0019]图11是图5的横截面图，示出了根据一个示例性实施例的热压工具的工具头。
[0020]图12示出了根据一个示例性实施例的图11所示的工具头的热分布。
[0021]图13是图5的横截面图，示出了根据一个示例性实施例的热压工具的工具头。
[0022]图14示出了根据一个示例性实施例的图13所示的工具头的热分布。
[0023]图15示出了根据一个示例性实施例的图表,示出了图12和14所示的热分布的温度与区域。
[0024]图16示出了根据一个示例性实施例，在三维装配处理的阶段3使用的回流炉。
[0025]所述附图不必然是按比例绘制的。所述附图仅仅是示意表示，而不旨在描绘本发明的特定参数。所述附图旨在仅仅示出本发明的典型实施例。在所述附图中，类似的数字表示类似的元件。
【具体实施方式】
[0026]此处公开了提出的结构和方法的详细实施例；然而，可以理解公开的实施例仅仅是对提出的结构和方法的说明，提出的结构和方法的说明可以用各种形式表述。然而，本发明可被以许多不同形式表述，并且不应该被认为局限于此处阐述的示例性实施例。而是，提供这些示例性实施例，从而该公开向本领域技术人员彻底地并且完全地传达本发明的范围。在本说明书中，可能省略熟知的特征和技术的细节以便避免不必要地模糊给出的实施例。
[0027]本发明一般地涉及三维芯片装配，并且更具体地，涉及在三维芯片堆叠装配处理过程中，有选择地控制芯片的一个或多个区域的加热。所述三维装配处理可以包括多个步骤，其中可以控制加热以便产生特定的装配结果。
[0028]举例来说，图1示出了表示根据一个实施例的三维集成电路(以下称为“三维封装”)的结构100。所述三维封装可以包括芯片载体102/内插板104以及顶部芯片106。内插板104可以通过第一多个焊料凸点108连接到芯片载体102顶上，而顶部芯片106可以通过第二多个焊料凸点110连接到内插板104顶上。第一和第二多个焊料凸点108、110可以总地形成到集成到芯片载体102、内插板104和顶部芯片106的表面的金属化焊盘(未示出)的连接。芯片载体102可以包括硅衬底或叠层复合体。某些三维封装可以包括带有或不带有内插板的垂直堆叠在芯片载体上的多个芯片。
[0029]内插板104可以仅仅包括可以提供芯片载体102与顶部芯片106之间的连接的电接口。内插板104可用于将一个连接阵列扩展到更宽的程度(pitch)，或将特定连接重新路由到不同位置。类似于顶部芯片106，内插板104可以包括半导体器件，诸如，例如，无源器件以及场效应晶体管。顶部芯片106可以包括以多个金属化层接合的多个半导体器件。芯片载体102、内插板104以及顶部芯片106，结构100的全部，可以一般地并且总体地称为三维装配处理(以下称为“三维装配”)的组件。
[0030]三维装配可以包括物理地堆叠上面所述的一个或多个组件，并且施加一个温度和压力，以便引起所述焊料凸点回流并且形成所述组件之间的机电连接。热压工具可用于施加所述温度和压力，并且形成焊料凸点连接，例如，第一和第二多个焊料凸点108、110。超过焊料的回流温度的温度可用于形成所需的机电连接。常见的无铅焊料凸点的回流温度可以从大约230°C延伸到大约260°C，并且用于热压工具的温度可以从大约230°C延伸到大约400°C。热压工具的施加温度可以取决于焊料材料和芯片尺寸。可以使用热压工具在三维装配过程中施加从大约6.0xlO4Pa到大约6.0xlO5Pa的压力，虽然可以基于将被互连的接触面积和材料调整该压力。在一个实施例中，可以施加从大约5N到大约50N的力。还可以基于将互连的接触面积和材料调整该力。在某些情况下，组件之间例如内插板104和顶部芯片106之间可以存在20，000和170，000个焊料凸点连接。
[0031]在很多情况下，三维装配可以因为翘曲的组件变得复杂。更特别地，使用已知技术将翘曲的内插板接合到翘曲的芯片载体的顶上带来了重大的挑战。当将硅组件(例如内插板104)附接到叠层组件(例如芯片载体102)时，这些已知的挑战可以特别普遍。可以参考图2和3更详细地描述上面提到的挑战。
[0032]现在参考图2，示出了上面所述的结构100的三维装配中的一个中间步骤。在该步骤中，如上所述，可以给组件的堆叠施加热垂直压力112。在一个实施例中，可以在一个热压步骤中将内插板104和芯片载体102包括在组件的堆叠内并且装配，并且顶部芯片106(图1)可以在第二热压步骤中接合到内插板104。见图3。可替换地，可以在单个热压步骤中将芯片载体102、内插板104和顶部芯片106包括在组件堆叠内并且封装。一般地，应用均匀加热布置以便达到需要温度，从而引起焊料凸点从固态到液态的转变或回流，而且形成芯片载体102和内插板104之间的所希望的永久机电连接。
[0033]上面所述的热压技术可能需要高热和长的处理时间。较长的处理时间可归因于完全回流焊料凸点所需的高回流温度。较长的处理时间可以包括较长的加热时间和较长的冷却时间。
[0034]如图所示，包括不同材料的多个层的叠层芯片载体，例如，芯片载体102可能在三维装配过程中经历翘曲。叠层芯片载体可以在加热过程中经历附加的翘曲，这是因为叠层结构的每个层可以具有不同的膨胀系数。附加地，硅内插板在三维装配过程中可以经历某些翘曲；然而，该翘曲可能比叠层芯片载体的翘曲更严重。叠层芯片载体经历的翘曲可以包括小于大约?ο μ m的高度变化。硅内插板经历的翘曲可以包括小于大约500 μ m的高度变化。翘曲或高度变化可以被定义为距离一个平面的最大偏差。可以用每个组件的膨胀系数可以相差多至5倍的事实解释叠层芯片载体的翘曲和内插板的翘曲之间的差。
[0035]现在参考图3，顶部芯片106可以堆叠在内插板104顶上；然而如果使用热压周期，将可能带来重大的挑战。首次，内插板可能在最初的热压周期之后显著地翘曲，因此内插板104和顶部芯片106的配合面未必适当地对准，如果它们最终匹配。可以用比正常垂直压力更高的压力、比正常温度更高的温度或两者尝试三维装配，以便确保所有焊接表面匹配。
[0036]比正常温度更高的温度可以导致第一和第二多个焊料凸点108、210两者回流；然而比正常垂直压力更高的压力将导致邻接的焊料凸点之间的桥接。当两个邻接的焊料凸点接触并且形成短路时，可以发生焊料凸点之间的桥接。
[0037]然而应当指出，图2和3中示出的翘曲被仅仅出于说明目的而夸大了。在大多数情况下，如图所示，内插板104的翘曲一般地可能大于芯片载体102的翘曲。
[0038]理想地，三维装配应当能适应组件中某个级别的翘曲，而没有上面所述的不足和挑战。一种成功地装配具有上面所述的翘曲问题的三维封装的方法可以是实现多步装配处理，包括，例如，临时结合步骤和单独的回流步骤。下面通过参考附图4-16详细描述确保三维封装的成功装配的一个示例性实施例。在本实施例中，一个或多个芯片可以堆叠在叠层芯片载体上，并且随后在一个多步处理中接合，所述多步处理包括最初的临时结合处理，以及随后的后续回流处理。
[0039]现在参考图4，示出根据本发明的一个实施例，用于装配三维集成电路(以下称为〃三维封装〃)的三维装配处理200。三维装配处理200可以一般地包括四个阶段，阶段1、阶段2、阶段3和阶段4。在阶段1，内插板204可被使用第一多个焊料凸点206暂时连接到叠层芯片载体202(以下称为“叠层”)。在阶段2，顶部芯片208可被使用第二多个焊料凸点210暂时接合到内插板204。在阶段3，三维封装可被加热，使得第一和第二多个焊料凸点206、210回流，导致内插板204到叠层202，以及顶部芯片208到内插板204的永久附接。在阶段4，可以应用底部填充材料212包住叠层202和内插板204之间的机电连接以及内插板204和顶部芯片208之间的机电连接。下面将详细描述上述处理的每个阶段。此外应当注意，阶段2可被重复不止一次，以便适应具有多于一个芯片的三维封装的装配。
[0040]应当注意，与图4的阶段I有关的处理步骤和描述在所有方面几乎与图4的阶段2的处理步骤完全相同，然而，以下的描述将集中在仅属于图4示出的处理的阶段I的细节。
[0041]现在参考图5，示出了上面所述的三维装配处理200的阶段1(图4)，并且下面将描述更多细节。在图4的阶段1，热压工具300可用于使用第一多个焊料凸点206将内插板204暂时连接到叠层202。热压工具300可以一般地包括工具基体302和工具头304。工具基体302和工具头304可以包括具有加热能力的真空偏压基台。真空可用于在结合序列过程中固定组件并且将它们保持水平。具有第一多个焊料凸点206的内插板204可被使用气动拾取和放置系统堆叠在叠层202的顶上，并且然后放置在工具基体302和工具头304之间。然后，可以给该堆叠施加一个热分布(在下面详细描述)和均匀的垂直压力310。应用热分布和均匀的垂直压力可以通过固态扩散使得内插板204暂时连接到叠层202。
[0042]可以使用低于第一多个焊料凸点206的回流温度的温度以便达到固态扩散并且形成需要的临时机电连接或临时结合。在一个实施例中，可以在从大约210°C到大约235°C的温度范围发生第一多个焊料凸点206的固态扩散。在三维装配过程中，可以结合所希望的热分布，施加从大约IN到大约3N范围的压力，虽然可以基于将要互连的接触面积和材料调整该压力。优选地，该热分布可被实现在工具头304内，并且被直接施加到堆叠的顶部组件，例如，内插板204。在一个实施例中，热分布可被实现在工具基体302或工具头304和工具基体302两者内。此外，由于用于形成暂时连接的低温度，组件的翘曲可被最小化。上面所述的临时结合技术可用于接合附加芯片。
[0043]现在参考图6，示出了根据一个实施例的图5的截面图，截面A-A。在本实施例中，工具头304可以包括近似定位在工具头304的中心的热源306。热源306可以包括电子输运加热器或热气源。在一个实施例中，热源306的温度可以在大约27°C到大约400°C的范围内；然而应当注意，如上所述，热源306的温度可以优选地小于第一多个焊料凸点206回流所需的温度。在有些情况下，定位在热源306附近的各个焊料凸点可被完全湿化并且转变成完全液态。在此情况下，上面所述的临时结合可以包括经历固态扩散的焊料凸点和转变为完全液态的某些焊料凸点。
[0044]现在参考图7，示出了根据一个实施例，图6示出的工具头304的热分布312。在一个实施例中，热分布312可以一般地直接对应于图6中的热源306的放置。可以使用四个温度区:第一区域314、第二区域316、第三区域318和第四区域320示出热分布312。然而应当指出，仅仅出于说明目的提供示出的温度区的数目和它们彼此的相对空间关系。在图10所示的图表中示出了图7中示出的每个区域的温度之间的关系。
[0045]在热源306位于工具头304的中心的情况下(类似于图6)，热分布312的中心或第一区域314可以具有大约等于或小于热源306的设置温度的温度。另外，在这种情况下，第一区域314可以一般地具有热分布312中的最高温度。一般地，根据已知的热传导原理，温度可以随着到该中心的距离的增加而减小。因此，温度一般可以从第一区域314到第四区域320减小。在一个实施例中，可以包括附加温度区以便示出热分布312。此外，各种因素，诸如，例如，工具头材料或热源306的大小或功率，可以影响或改变相应的热分布。
[0046]现在参考图8，示出了根据一个替换实施例的图5的截面图，截面A-A。在本实施例中，工具头304中可以结合有多于一个热源306，以便提供替换加热分布。见下面图9的描述。图8中示出的工具头304可以包括近似定位在工具头304的角部的多个热源306。除了热源(多个)306的特定布置和放置之外，图8中示出的工具头304基本上类似于图6中示出的工具头304。
[0047]现在参考图9，示出了根据一个替换实施例的图8中示出的工具头304的热分布322。在一个实施例中，热分布322可以一般地直接对应于图8中多个热源306的放置。还可以使用上面引入的四个温度区示出热分布322。与上面类似，图8中示出的每个区域的温度之间的关系可以基本上类似于上面所述，并且也被在图10中示出的图表中示出。
[0048]现在参考图10，对应于图7和9中的工具头304的热分布(312、322)的图表400。图表400的不同阴影柱对应于图7和9中示出的不同区域。图表400的最左侧的柱表示图7和图9两者的热源306的近似温度，并且是示出的所有区域中的最高温度。如图所示，区域2316具有低于区域1314的温度，区域3318具有低于区域2316的温度，区域4320具有低于区域3318的温度。
[0049]现在参考图11，示出了根据一个替换实施例的图5的截面图，截面A-A。在本实施例中，工具头304可以包括近似定位在工具头304的中心的热源306和近似围绕工具头304的周边定位的多个冷源308。与上面类似，热源306可以包括电子输运加热器或热气源。该多个冷源308可以包括空气或液体冷却技术。与上面类似，在一个实施例中，热源306的温度可以在大约27°C到大约400°C的范围内；然而应当注意，如上所述，热源306的温度可以优选地小于第一多个焊料凸点206的回流温度。多个冷源308的温度可以在大约0°C到大约27°C的范围内。冷源308可以包括高热导率的材料，诸如铝、铜或包含金刚石化合物的材料。这些材料可以提供传导冷却。在较大规模装配集成中，可以使用包含水护套的冷源(例如308)。
[0050]现在参考图12，示出了根据一个实施例的图11中示出的头304的热分布324。该热分布324可以一般地直接对应于图11中的热源306和多个冷源308的放置。可以使用上面引入的四个温度区示出热分布324。然而应当指出，仅仅出于说明目的提供示出的温度区的数目和它们彼此的相对空间关系。在图15示出的图表中示出了图12中示出的每个区域的温度之间的关系。
[0051]在热源306位于工具头304的中心的情况下(类似于图11)，热分布324的中心或第一区域314可以具有大约等于或小于热源306的设置温度的温度。此外，在冷源308位于工具头304的周边附近的情况下(类似于图11)，热分布324的周边或第四区域320可以具有大约等于或小于冷源308的设置温度的温度。另外，第一区域314可以一般地具有热分布324的最高温度，并且第四区域320可以具有热分布324的最低温度。一般地，根据已知的热传导原理，温度可以随着到中心的距离的增加而减小。在本实施例中，作为冷源308的结果，温度可以随着到中心的距离的增加更快速地减小。因此，根据热源306和冷源308之间的温差，温度可以一般地从第一区域314到第四区域320减小。在一个实施例中，可以包括附加的温度区以便示出热分布324。此外，各种因素，诸如，例如，工具头材料、热源306的尺寸或功率、以及冷源308的尺寸或致冷能力，可以影响或改变相应的热分布。
[0052]现在参考图13，示出了根据一个替换实施例的图5的截面图，截面A-A。在本实施例中，多于一个热源306可被结合在工具头304的角部内，并且单个冷源308可被结合在工具头304的中心，以便提供替换加热分布。见下面的图14。冷源308和多个热源306可以基本上类似于上面参考图11所述的那些。
[0053]现在参考图14，示出了根据一个替换实施例，图13中示出的工具头304的热分布334。在一个实施例中，热分布334可以一般地直接对应于图13中的多个热源306和冷源308的放置。还可以使用上面引入的四个温度区示出热分布334。与上面类似，图14中示出的每个区域的温度之间的关系可以基本上类似于上面所述，并且也被在图15示出的图表中示出。
[0054]现在参考图15，图表500对应于图11和13中的工具头304的热分布(324、334)。图表500的不同阴影柱对应于图12和14示出的不同区域。图表500的最左侧的柱表示区域1314和图11和图13两者的(一个或多个)热源306的近似温度，而图表500的最右侧的柱表示区域4320和图12和图14示出的(一个或多个)冷源308的近似温度。
[0055]现在参考图16，示出上面参考图4描述的三维装配处理200的阶段3，并且将描述其更多细节。在图4的阶段3，三维封装可被加热，使得第一和第二多个焊料凸点206、210回流，导致内插板204到叠层202以及顶部芯片208到内插板204的永久附接。多个焊料凸点206、210的回流是描述焊料凸点206、210到完全液态的转换的一种方式。在完成阶段3之后，三维封装的组件可被永久地接合。为了形成翘曲组件之间的所希望的永久接合，三维封装的每个组件可被以特定顺序加热。更特别地，可以通过在加热第一多个焊料凸点206之前加热第二多个焊料凸点210控制或防止翘曲。在这种情况下，在第二多个焊料凸点210被加热或引起完全回流时，以第一多个焊料凸点206形成的临时固态连接可以抵抗翘曲。接着，第一多个焊料凸点206被加热以便引起完全回流，并且第一多个焊料凸点206和第二多个焊料凸点210的累积的表面张力可以抵抗由更高回流温度引起的任意翘曲。
[0056]可以使用回流夹具402达到三维封装的所希望的选择性加热。典型的回流炉，类似于回流炉600，可以使用受控的时间温度图加热三维封装，并且引起第一和第二多个焊料凸点206、210回流。回流炉600可以包括加热元件404，例如，红外线加热元件，以便提供需要的热。一般地，使用焊料凸点的回流温度之上的温度，以便确保完全回流。在一个实施例中，在三维装配的阶段3过程中中可以施加范围从大约218°C到大约260°C的温度。本领域技术人员可以理解，设置的炉设定点温度可以远大于所希望的三维装配温度。已知的对流和传导热传导原理可以支配在上面所述的回流加热过程期间，特定三维封装内的温度分布。
[0057]在本实施例中，该所希望的温度分布可以允许第二多个焊料凸点210在第一多个焊料凸点206之前回流。第二多个焊料凸点210可以优选地在第一多个焊料凸点206之前若干秒(例如大约15到30秒)回流。回流夹具402可以辅助定义所希望的温度分布。在一个实施例中，回流夹具402可以包括陶器和任意金属，例如，铜或铝。优选地，可以使用具有高热导率的材料。回流夹具402可以优选地直接与叠层202接触，并且允许两者之间的热传导。
[0058]假设均匀的炉温度，三维封装将从其外表面开始升温。回流夹具402有效地增加三维封装的外表面和第一多个焊料凸点206之间的距离。为了达到焊料凸点(206，210)的所希望的选择性加热，三维封装的外表面和第二多个焊料凸点210之间的距离可以小于三维封装的外表面和第一多个焊料凸点206之间的距离。
[0059]另外，回流夹具402的添加可以提高第一多个焊料凸点206和加热元件404之间的距离。因为第一多个焊料凸点远离加热元件404，它们可能花费更长时间达到所希望的回流温度。应当注意，第二多个焊料凸点210的加热一般地不受回流夹具402的添加的影响。[0060]此外，回流夹具402的添加可以提高加热第一多个焊料凸点206之下的组件所需的热能的量。
[0061]最后，如上参考图4所述，该三维装配处理可以在使用已知的底层填料技术填充三维封装的组件之间的各个焊料凸点之间的空白空间之后完成。
[0062]已经出于说明的目的给出了本发明的各种实施例的描述，但是不旨在是穷尽性的或局限于公开的实施例。许多修改和变化对本领域技术人员是显而易见的，而不脱离描述的实施例的范围和精神。选择此处使用的术语，以便最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场上可见的技术的改进，或使得本领域技术人员能够理解此处公开的实施例。
【权利要求】
1.一种形成三维封装的方法，所述三维封装包括叠层芯片载体、内插板和顶部芯片，该方法包括: 通过给所述内插板的第一多个焊料凸点施加第一选择性不均匀热和第一均匀压力，导致所述第一多个焊料凸点固态扩散到所述叠层芯片载体的第一多个金属触点内，将所述第一多个焊料凸点附接到所述叠层芯片载体的所述第一多个金属触点，其中第一选择性不均匀热的温度小于所述第一多个焊料凸点的回流温度； 通过给所述顶部芯片的第二多个焊料凸点施加第二选择性不均匀热和第二均匀压力，导致所述第二多个焊料凸点固态扩散到所述内插板的第二多个金属触点内，将所述第二多个焊料凸点附接到所述内插板的所述第二多个金属触点，其中所述第二选择性不均匀热的温度小于第二多个焊料凸点的回流温度；和 将所述三维封装、所述第一多个焊料凸点和所述第二多个焊料凸点加热到大于所述第一多个焊料凸点的回流温度和所述第二多个焊料凸点的回流温度的温度，其中所述第二多个焊料凸点在所述第一多个焊料凸点之前达到回流温度。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述叠层芯片载体、内插板和顶部芯片中的至少一个包括凹的或凸的表面。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述叠层芯片载体、内插板和顶部芯片中的至少一个是翘曲的。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述叠层芯片载体、内插板和顶部芯片中的至少一个包括以距水平表面的最大偏差定义的高度变化。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述叠层芯片载体的高度偏差小于大约10μ m。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述内插板的高度变化小于大约500μ m。
7.如权利要求1所述的方法，其中将所述内插板的第一焊料凸点附接到所述叠层芯片载体的第一金属触点包括: 给所述内插板的顶面、所述叠层芯片载体的底面或两者施加第一选择性不均匀热。
8.如权利要求1所述的方法，其中将所述顶部芯片的第二焊料凸点附接到所述内插板的第二金属触点包括: 给所述顶部芯片的顶面、所述叠层芯片载体的底面或两者施加第二选择性不均匀热。
9.如权利要求1所述的方法，其中将所述内插板的第一焊料凸点附接到所述叠层芯片载体的第一金属触点包括: 结合所述第一选择性不均匀热施加第一选择性不均匀冷却。
10.如权利要求1所述的方法，其中将所述顶部芯片的第二焊料凸点附接到所述内插板的第二金属触点包括: 结合所述第二选择性不均匀热施加第二选择性不均匀冷却。
11.如权利要求1所述的方法，其中加热所述三维封装、所述第一焊料凸点和所述第二焊料凸点包括: 将所述三维封装放置在包括铝、铜或包含金刚石化合物的材料的夹具上，所述夹具在所述叠层芯片载体之下支撑所述三维封装。
12.如权利要求1所述的方法，其中加热所述三维封装、所述第一焊料凸点和所述第二焊料凸点包括:以受控的时间-温度分布使用回流炉。
13.如权利要求1所述的方法，还包括: 底层填充第一焊料凸点周围的所述叠层芯片载体和所述内插板之间的第一空间；和 底层填充第二焊料凸点周围的所述内插板和所述顶部芯片之间的第二空间。
14.一种形成三维封装的方法，所述三维封装包括叠层芯片载体、内插板和顶部芯片，该方法包括: 通过给叠层芯片载体的第一多个焊料凸点施加第一选择性不均匀热和第一均匀压力，导致所述第一多个焊料凸点固态扩散到所述内插板的第一多个金属触点内，将叠层芯片载体的第一多个焊料凸点附接到所述内插板的所述第一多个金属触点，其中第一选择性不均匀热的温度小于所述第一多个焊料凸点的回流温度； 通过给所述内插板的第二多个焊料凸点施加第二选择性不均匀热和第二均匀压力，导致所述第二多个焊料凸点固态扩散到所述顶部芯片的第二多个金属触点内，将所述内插板的所述第二多个焊料凸点附接到所述顶部芯片的所述第二多个金属触点，其中所述第二选择性不均匀热的温度小于所述第二多个焊料凸点的回流温度；和 将所述三维封装、第一多个焊料凸点和第二多个焊料凸点加热到大于所述第一多个焊料凸点的回流温度和所述第二多个焊料凸点的回流温度的温度，其中第二多个焊料凸点在第一多个焊料凸点之前达到回流温度。
15.一种形成三维封装的方法，所述三维封装包括叠层芯片载体、内插板和顶部芯片，所述内插板被以第一多个焊料凸点接合到所述叠层芯片载体，并且所述顶部芯片被以第二多个焊料凸点接合到所述内插板，该方法包括: 将所述三维封装加热到大于所述第一多个焊料凸点的回流温度和所述第二多个焊料凸点的回流温度的温度，其中所述第二多个焊料凸点在所述第一多个焊料凸点之前达到回流温度。
16.如权利要求15所述的方法，其中加热所述三维封装包括: 将所述三维封装放置在包括铝、铜或包含金刚石化合物的材料的夹具上，所述夹具在所述叠层芯片载体之下支撑所述三维封装。
17.如权利要求15所述的方法，其中加热所述三维封装包括: 以受控的时间-温度分布使用回流炉。
18.如权利要求15所述的方法，其中加热所述三维封装包括: 使用红外线加热器通过对流加热所述三维封装。
19.如权利要求15所述的方法，其中加热所述三维封装包括: 应用具有不同设置点温度的多个加热源。
【文档编号】H01L21/60GK104037100SQ201410081598
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2013年3月7日
【发明者】M·J·英特兰特, 佐久间克幸 申请人:国际商业机器公司