用于集成电路封装的导电柱保护的制作方法

根据35u.s.c.§119的优先权要求

本专利申请要求于2015年2月20日提交的题为“copperpostprotectionforintegratedcircuitpackages(用于集成电路封装的铜柱保护)”的临时申请no.62/118,886的优先权，该申请被转让给本专利申请受让人并由此通过援引明确纳入于此。

公开领域

本文中所描述的各个示例涉及集成电路封装，尤其涉及用于集成电路封装的导电柱保护。

背景技术：

在常规集成电路封装(诸如常规倒装芯片封装)中，可以在顶部与底部基板或中介体之间提供多个导电柱。集成电路管芯(例如倒装芯片管芯)可被附连到这些基板或中介体中的一者(例如底部基板或中介体)，且被定位在两个基板或中介体之间。在顶部与底部基板或中介体之间提供多个导电柱以提供机械支撑以及用于集成电路封装的电连接。这些导电柱可以是铜柱以达成良好的导电性。顶部和底部基板或中介体中的每一者可以包括多个导电触点，并且导电柱可被耦合在底部基板或中介体中的一些导电触点与顶部基板或中介体中的一些导电触点之间。

在用于制造此类集成电路封装的常规工艺中，导电柱(诸如铜柱)被直接提供在这些基板或中介体中的一者(例如顶部基板或中介体)中相应的导电触点上。多个焊球可被提供在另一基板或中介体(例如底部基板或中介体)中相应的导电触点上。附连到顶部基板或中介体中相应的导电触点的铜柱使用相应焊球来焊接到底部基板或中介体中相应的导电触点。在组装具有铜柱的顶部和底部基板或中介体以形成集成电路封装(其可坐落在底部基板或中介体上)之后，可以由这些铜柱提供对顶部基板或中介体的仅有机械支撑。

在此类常规集成电路封装中，铜柱可能在制造附连铜柱的顶部基板或中介体时具有开裂或破裂的趋势。此类铜柱开裂或破裂的趋势可能导致制造铜柱基板时的低良率、组装铜柱封装时的低良率、以及可靠性测试失败的高风险，由此增加了制造成本。已经设计出各种方案来尝试提高铜柱的制造良率和降低可靠性测试失败的风险。一种此类方案是提供填充集成电路封装的顶部与底部基板或中介体之间的整个内部空间的模塑或环氧树脂助焊剂以保护铜柱。然而，此类方案可能涉及昂贵的制造工艺并且可能仍然不能提高铜基板制造的良率。

概述

本公开的各示例涉及集成电路器件以及制造这些集成电路器件的方法。根据本公开的各示例的集成电路器件和方法期望提高制造导电柱基板以及组装导电柱封装的良率。此外，可以使用根据本公开的各示例的器件和方法来实现更紧密的中介体节距以及层叠封装(pop)配置中更紧密的pop节距，由此允许整体封装尺寸被减小。

在一个示例中，提供了一种器件，该器件包括：第一基板，其包括第一和第二表面；多个导电触点，其在该第一基板的第一表面上；电介质，其在该第一基板的第一表面上并且具有多个开口；以及多个导电柱，其被耦合到这些导电触点中的至少一些，该电介质至少部分地围绕该多个导电柱。

在另一示例中，提供了一种集成电路封装，该封装包括：第一基板，其具有第一和第二表面；第一多个导电触点，其在该第一基板的第一表面上；第二基板，其具有第一和第二表面；第二多个导电触点，其在该第二基板的第一表面上；电介质，其被布置在该第一基板的第一表面与该第二基板的第一表面之间，该电介质具有多个开口；多个导电柱，其被布置在该电介质中的这些开口中的一些但并非全部开口内，这些导电柱电耦合到该第一基板的第一表面上的该第一多个导电触点中的至少一些以及该第二基板的第一表面上的该第二多个导电触点中的至少一些；以及集成电路管芯，其被布置在该电介质的这些开口中未被这些导电柱之一占据的一个开口内的该第二基板的第一表面上。

在又一示例中，提供了一种制造器件的方法，该方法包括：提供具有第一和第二表面的基板；至少在该基板的第一表面上形成多个导电触点；在该基板的第一表面上形成电介质；在该电介质中形成多个开口；以及在该电介质中的这些开口中的一些但并非全部开口内形成多个导电柱。

附图简要说明

给出附图以助益本公开的示例的描述，并且提供这些附图仅仅是为了解说各示例而非对其进行限制。

图1是解说具有受电介质保护的导电柱的基板/中介体组装件的示例的横截面视图。

图2是解说具有添加到导电柱的导电焊盘的基板/中介体组装件的另一示例的横截面视图。

图3是解说具有受电介质保护的导电柱的集成电路封装的示例的横截面视图。

图4是解说类似于图3中所示的示例的集成电路封装的另一示例的横截面视图，不同之处在于导电柱被提供在底部基板/中介体组装件(而非顶部基板/中介体组装件)的导电触点上。

图5是解说集成电路封装的另一示例的横截面视图，其中顶部和底部基板/中介体组装件各自被提供单独的一组导电柱。

图6是解说其中在层叠封装(pop)配置中提供顶部和底部基板/中介体组装件的又一示例的横截面视图。

图7a-7i是解说制造如图1中所示的具有基板/中介体组装件以及受电介质保护的导电柱的结构的过程的示例的横截面视图。

图8a-8j是解说制造如图2中所示的具有基板/中介体组装件以及具有相关联导电焊盘的受电介质保护的导电柱的结构的过程的示例的横截面视图。

详细描述

本公开的各方面在以下针对具体示例的描述和相关附图中被描述。可以设计出替换示例而不会脱离本公开的范围。另外，众所周知的要素将不被详细描述或将被省去以便不与本公开的相关细节相混淆。

措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何示例不必被解释为优于或胜过其他示例。同样，术语“示例”并不要求所有示例都包括所讨论的特征、优点、或工作模式。

本文中所使用的术语出于描述特定示例的目的，而并不旨在限定这些示例。如本文所使用的，单数形式的“一”、“某”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，术语“包括”、“具有”、“包含”和/或“含有”在本文中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素、和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其群组的存在或添加。此外，要理解，单词“或”与布尔运算符“or(或)”具有相同含义，即它涵盖了“任一者”以及“两者”的可能性并且不限于“异或”(“xor”)，除非另有明确声明。还应理解，两个毗邻单词之间的符号“/”具有与“或”相同的意思，除非另有明确声明。另外，除非另有明确声明，诸如“连接到”、“耦合到”或“处于通信”之类的短语并不限于直接连接。此外，诸如“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、或“右”之类的措辞被用来仅描述图中的相对位置或取向，而不要求器件中的任何元件在其制造或使用时以特定方式来定位或取向。例如，如果器件被上下翻转，则该器件中的“底部基板”可以变成“顶部基板”，且反之亦然。

图1是解说具有受电介质保护的导电柱的基板/中介体组装件100的示例的横截面视图。在图1中，提供了基板或中介体结构104，并且在该基板或中介体结构104中实现包括导电触点106a、106b、106c和106d的多个导电触点(例如通过基板通孔)以提供该基板或中介体结构104的各相对表面之间的电连接。在一示例中，基板或中介体结构104可以包括阻焊剂102。此类基板/中介体组装件100可按常规方式制造。在一示例中，多个导电柱108a、108b、108c和108d(诸如铜柱)分别被耦合到基板/中介体组装件100中的导电触点106a、106b、106c和106d。在一示例中，提供了至少部分地围绕和保护导电柱108a、108b、108c和108d的电介质110。在进一步示例中，电介质110包括可光致成像电介质(pid)材料。

在图1中所示的示例中，电介质110的高度h1略微大于导电柱108a、108b、108c和108d的高度h2，使得导电柱108a、108b、108c和108d略微凹陷在围绕的电介质110内。此外，在图1中所示的示例中，电介质110并不覆盖基板/中介体组装件100在导电柱108b和108c之间的全部区域112。相反，电介质110的一些内壁空出内部空间112以用于容纳一个或多个集成电路管芯(未在图1中示出)，这将在以下进一步详细描述。

图2是解说具有以类似于图1的方式受电介质110保护的导电柱108a、108b、108c和108d的基板/中介体组装件100的另一示例的横截面视图，不同之处在于多个导电焊盘202a、202b、202c和202d(诸如铜焊盘)分别被添加到导电柱108a、108b、108c和108d。类似于图1，在图2中的基板/中介体组装件100中提供多个导电触点(包括导电触点106a、106b、106c和106d)。同样，此类基板/中介体组装件100可按常规方式制造。多个导电柱108a、108b、108c和108d(诸如铜柱)分别被耦合到基板/中介体组装件100中的导电触点106a、106b、106c和106d。在一示例中，提供了围绕和保护导电柱108a、108b、108c和108d的电介质110。在进一步示例中，电介质110包括可光致成像电介质(pid)材料。

在图2中所示的示例中，导电焊盘202a、202b、202c和202d(诸如铜焊盘)分别被直接耦合到导电柱108a、108b、108c和108d(诸如铜柱)。在一示例中，导电焊盘202a、202b、202c和202d可分别被制造作为导电柱108a、108b、108c和108d的整合部分，其延伸超过电介质110的高度h1。传导焊盘202a-d可以延伸超过电介质110。如图2中所示，电介质110的高度h1略微小于导电柱108a、108b、108c和108d和导电焊盘202a、202b、202c和202d的组合高度h3。此外，类似于图1中所示的示例，图2中所示的示例中的电介质110也不覆盖基板/中介体组装件100在导电柱108b和108c之间的全部区域112。相反，电介质110的一些内壁空出内部空间112以用于容纳一个或多个集成电路管芯(未在图2中示出)，这将在以下进一步详细描述。

图3是解说具有受电介质保护的导电柱的集成电路封装的示例的横截面视图。在图3中，第一(例如，底部)基板/中介体组装件302、定位在第一基板/中介体组装件302上的集成电路管芯304、以及第二(例如，顶部)基板/中介体组装件306。在图3中所示的示例中，多个导电柱308a、308b、308c和308d(诸如铜柱)分别与顶部基板/中介体组装件306中的导电触点310a、310b、310c和310d接触。在一示例中，提供了围绕和保护导电柱308a、308b、308c和308d中的每一者的电介质312(诸如pid)。在图3中所示的示例中，顶部基板/中介体组装件306、导电柱308a、308b、308c和308d、以及保护导电柱308a、308b、308c和308d的电介质312的组合类似于图1中所示和在以上描述的组装件的示例。

在图3中所示的示例中，多个焊球314a、314b、314c和314d分别被提供在底部基板/中介体组装件302的导电触点316a、316b、316c和316d上。在一示例中，具有集成电路管芯304的底部基板/中介体组装件302和具有导电柱308a、308b、308c和308d的顶部基板/中介体组装件306、以及保护电介质312可以在分别使用焊球314a、314b、314c和314d将导电柱308a、308b、308c和308d焊接到底部基板/中介体组装件302的导电触点316a、316b、316c和316d之前分开制造。在图3中所示的示例中，底部基板/中介体组装件302可被认为是集成电路封装的基板，而其相关联导电柱308a、308b、308c和308d被保护电介质312围绕的顶部基板/中介体组装件306可被认为是封装的中介体。

在图3中，焊接到底部基板/中介体组装件302的导电触点314a、314b、314c和314d的导电柱308a、308b、308c和308d提供了结构支撑以及底部基板/中介体组装件302与顶部基板/中介体组装件306之间的电连接。此外，在图3中所示的示例中，集成电路管芯304被容纳在底部基板/中介体组装件302和顶部基板/中介体组装件306与保护电介质312之间的内部空间内。导电柱308a、308b、308c和308d(诸如铜柱)以及保护电介质312(诸如pid)可被制造成使得铜柱具有相对较大的纵横比(即，高度与直径之比)，由此允许足够的内部空间用于管芯304。尽管图3解说了其中使用焊球来将导电柱耦合到基板上相应的导电触点的示例，但使用或不使用焊球的基板/中介体组装件的其他实现也可以在本公开的范围内设计。

图4是解说类似于图3中所示和在以上描述的示例的集成电路封装的另一示例的横截面视图，不同之处在于导电柱408a、408b、408c和408d分别被提供在底部基板/中介体组装件402(而非顶部基板/中介体组装件406)的导电触点416a、416b、416c和416d上。在图4中所示的示例中，集成电路管芯404在保护导电柱408b和408c的电介质412之间的空间中被提供在底部基板/中介体组装件402上。保护电介质412可以包括例如pid材料。在图4中所示的示例中，多个焊球414a、414b、414c和414d分别被提供在顶部基板/中介体组装件406的导电触点410a、410b、410c和410d上。可以分别使用焊球410a、410b、410c和410d将导电柱408a、408b、408c和408d(诸如铜柱)焊接到顶部基板/中介体组装件406的导电触点416a、416b、416c和416d。在底部基板/中介体组装件402和顶部基板/中介体组装件406被组装在一起之后，容纳集成电路管芯404的内部空间418被形成。

图5是解说其中顶部和底部基板/中介体组装件各自分别被提供单独的一组导电柱的集成电路封装的另一示例的横截面视图。在图5中，集成电路管芯504被附连到底部基板/中介体组装件502，并且顶部基板/中介体组装件506初始地与底部基板/中介体组装件502分开地提供。在一示例中，分别在底部基板/中介体组装件502的导电触点510a、510b、510c和510d上提供第一多个导电柱508a、508b、508c和508d(诸如铜柱)。以类似的方式，分别在顶部基板/中介体组装件506的导电触点514a、514b、514c和514d上提供第二多个导电柱512a、512b、512c和512d(诸如铜柱)。

此外，电介质516(诸如pid)围绕和保护耦合到底部基板/中介体组装件502的第一多个导电柱508a、508b、508c和508d中的每一者，而另一电介质518(诸如pid)围绕和保护耦合到顶部基板/中介体组装件506的第二多个导电柱512a、512b、512c和512d中的每一者。在一示例中，提供了多个焊球520a、520b、520c和520d以分别将第一多个导电柱508a、508b、508c和508d与第二多个导电柱512a、512b、512c和512d焊接。如图5中所示，由底部基板/中介体组装件502、顶部基板/中介体组装件506、保护第一多个导电柱508a、508b、508c和508d的电介质516以及保护第二多个导电柱512a、512b、512c和512d的电介质518形成的内部空间522容纳集成电路管芯504。

图6是解说其中在层叠封装(pop)配置中提供顶部和底部基板/中介体组装件的又一示例的横截面视图。在图6中，分别在底部基板/中介体组装件602的导电触点616a、616b、616c和616d上提供多个导电柱608a、608b、608c和608d(诸如铜柱)，该底部基板/中介体组装件602还支撑第一集成电路管芯604。在一示例中包括pid材料的电介质612围绕和保护导电柱608a、608b、608c和608d中的每一者。在顶部基板/中介体606的导电触点610a、610b、610c和610d上提供多个焊球614a、614b、614c和614d。由底部基板/中介体组装件602和顶部基板/中介体组装件606以及电介质612形成的内部空间618容纳第一集成电路管芯604。在实现第二管芯以形成pop之前，用于容纳第一集成电路管芯604的具有被电介质612围绕的导电柱608a、608b、608c和608d的底部基板/中介体组装件602和顶部基板/中介体组装件606类似于图4中所示和在以上描述的配置。

在图6中所示的示例中，在用于容纳第一集成电路管芯604的空间618之外的顶部基板/中介体组装件606的顶部上形成第二集成电路管芯620。在进一步示例中，可按常规方式在第二集成电路管芯620上提供模塑或环氧树脂助焊剂622以形成如图6中所示的pop配置。替换地，可以类似于向底部基板/中介体组装件602提供导电柱608a、608b、608c和608d以及围绕电介质612的方式在顶部基板/中介体组装件606的顶部上提供附加导电柱(诸如铜柱)以及用于保护铜柱的围绕电介质(诸如pid)。在又进一步示例中，可按类似的方式在第二集成电路管芯622上提供一个或多个附加基板或中介体以用于在各种pop配置中堆叠一个或更多个附加管芯。

图7a-7i是解说制造如图1中所示和在以上描述的具有基板/中介体组装件以及受电介质保护的导电柱的结构的过程的示例的横截面视图。图7a-7i中所解说的过程仅仅是用于制造图1的结构的过程的许多示例之一。参照图7a，初始地提供核心材料702以及核心材料702的相对表面上的顶部金属层704和底部金属层706以准备制造中介体。图7b解说了在图案化顶部和底部金属层并通过核心材料形成通孔之后制造中介体的下一阶段。在图7b中所解说的示例中，顶部金属层704已被图案化和蚀刻以形成导电触点704a、704b、……、704f，而底部金属层706已被图案化和蚀刻以形成导电触点706a、706b、……、706f。

提供了穿过核心材料702的多个通孔708a、708d和708e。在通孔708a、708d和708e中提供导体(诸如金属)以分别形成导电触点704a与706a之间、导电触点704d与706d之间、以及704e与706e之间的电连接。在图7b中所示的示例中，顶部金属层中的一些但并非全部导电触点与底部金属层中对应的导电触点通过通孔电耦合。图7c解说了在核心材料702的顶表面和底表面上形成基板材料710和712之后的基板/中介体组装件714。在一示例中，基板/中介体组装件714可按常规方式制造直到如图7c中所示的阶段。

图7d是解说形成在基板/中介体组装件的底部上的电介质涂层716的横截面视图。在一示例中，电介质涂层716包括pid材料。在可适用于保护导电柱(诸如铜柱)的许多类型的电介质材料中，pid可被认为具有相对较低的材料成本和易于制造的优势。在电介质涂层716被施加到基板/中介体组装件714之后，电介质涂层716的部分被移除以形成开口718a、718b、……、718e，如图7e中所解说的。在图7e中所示的示例中，开口718a、718b、718d和718e是为导电柱(诸如铜柱)保留的空间，而中心开口718c被保留作为用于容纳集成电路管芯的内部空间的一部分。

图7f是解说其中背侧掩模被施加到基板/中介体组装件714的示例的横截面视图。在图7f中，背侧掩模720被施加到基板/中介体组装件714的顶部。图7g是解说分别在如图7e中所示的电介质涂层716中的开口718a、718b、718d和718e内镀敷金属(诸如铜)以形成导电柱722a、722b、722c和722d(诸如铜柱)的横截面视图。如图7g中所示，导电柱722a、722b、722c和722d的高度略微小于电介质涂层716的高度，如图1中所解说和在以上描述的，使得导电柱722a、722b、722c和722d略微凹陷在电介质涂层716内。图7h是解说在背侧掩模已被剥离或移除之后的基板/中介体组装件的横截面视图。图7i是解说进一步工艺(诸如举例而言，基板/中介体组装件714的顶部上的表面抛光工艺)之后的基板/中介体组装件的横截面视图。

图8a-8j是解说制造如图2中所示和在以上描述的具有基板/中介体组装件和具有相关联导电焊盘的受电介质保护的导电柱的结构的过程的示例的横截面视图。图8a-8j中所解说的过程仅仅是用于制造图2的结构的过程的许多示例之一。参照图8a，初始地提供核心材料702以及核心材料702的相对表面上的顶部金属层704和底部金属层706以准备制造中介体。图8b解说了在图案化顶部和底部金属层并通过核心材料形成通孔之后制造中介体的下一阶段。在图7b中所解说的示例中，顶部金属层704已被图案化和蚀刻以形成导电触点704a、704b、……、704f，而底部金属层706已被图案化和蚀刻以形成导电触点706a、706b、……、706f。

提供了穿过核心材料702的多个通孔708a、708d和708e。在通孔708a、708d和708e中提供导体(诸如金属)以分别形成导电触点704a与706a之间、导电触点704d与706d之间、以及704e与706e之间的电连接。在图8b中所示的示例中，顶部金属层中的一些但并非全部导电触点与底部金属层中对应的导电触点通过通孔电耦合。图8c解说了在核心材料702的顶表面和底表面上形成基板材料710和712之后的基板/中介体组装件714。在图8c中所示的示例中，基板/中介体组装件714包括阻焊剂710和712以及基板/中介体核心702。

图8d是解说形成在基板/中介体组装件的底部上的电介质涂层716的横截面视图。在一示例中，电介质涂层716包括pid材料。在一示例中，pid因其相对较低的材料成本且易于制造而可被选作电介质涂层716的材料。替换地，也可以使用另一材料(诸如酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、或聚羟基苯乙烯)作为电介质涂层716的材料。在电介质涂层716被施加到基板/中介体组装件714之后，电介质涂层716的部分被移除以形成开口718a、718b、……、718e，如图8e中所解说的。在图8e中所示的示例中，开口718a、718b、718d和718e是为导电柱(诸如铜柱)保留的空间，而中心开口718c被保留作为用于容纳集成电路管芯的内部空间的一部分。

图8f是解说其中在基板/中介体组装件714的顶表面和底表面上以及在电介质涂层716上涂覆晶种层802的示例的横截面视图。图8g是解说其中背侧掩模被施加到基板/中介体组装件714的示例的横截面视图。在图8g中，背侧掩模804被施加在基板/中介体组装件714的顶部上的晶种层802上，并且另一掩模806也被施加在基板/中介体组装件714的底部上以及电介质涂层716上的晶种层802上。图8h是解说分别在如图8e中所示的电介质涂层716中的开口718a、718b、718d和718e内镀敷金属(诸如铜)以形成导电柱806a、806b、806c和806d(诸如铜柱)的横截面视图。在图8h中，应用金属镀敷以形成导电柱806a、806b、806c和806d，同时掩模804和806保留在基板/中介体组装件714上。

在图8h中所示的示例中，导电柱806a、806b、806c和806d的高度略微大于电介质涂层716的高度，如图2中所解说和以上所描述的。在一示例中，在电介质涂层716的开口内形成导电柱806a、806b、806c和806d(诸如铜柱)之后，剥离或移除基板/中介体组装件714之上和之下的掩模804和806，继之以移除晶种层802。图8i是解说已移除掩模804和806以及晶种层802之后的基板/中介体组装件的横截面视图。图8i是解说进一步工艺(诸如举例而言，基板/中介体组装件714的顶部上的表面抛光工艺)之后的基板/中介体组装件的横截面视图。在图8j所示的示例中，导电柱806a、806b、806c和806d的底部部分808a、808b、808c和808d分别延伸超过电介质涂层716并用作相应导电柱的导电焊盘。在此示例中，导电焊盘被形成为受电介质涂层保护的相应导电柱的整合延伸。替换地，延伸超过电介质涂层的各导电焊盘可在分开的工艺中形成在相应的导电焊盘上。

尽管前述公开示出了解说性示例，但是应当注意，可在本文中作出各种改变和修改而不脱离所附权利要求的范围。根据本文中描述的示例的方法权利要求的功能或动作无需以任何特定次序执行，除非另有明确声明。另外，尽管元件可能以单数形式来描述或要求，但是也构想了复数形式，除非明确声明了对单数形式的限制。