具有挠性互连结构的芯片尺寸封装的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路封装的技术领域，尤其是涉及具有挠性互连结构的芯片尺寸封装。
【背景技术】
[0002]芯片尺寸封装广泛地用在便携应用中，因为这些芯片尺寸封装可提供较小的覆盖区域(footprint)。该较小的覆盖区域缩短了互连结构的长度并且允许从芯片至下一级组件的更高频且低功率的互连。高度和重量减小是允许更小和更轻便携装置的优点。
[0003]在2009年召开的第十次国际会议“在微电子和微系统中的热量、机械和多物理模拟和实验，，(Thermal ,Mechanical and Mult1-Physics simu-lat1n and Experiments inMicroelectronics and Microsystems)上，由1.Eidner提出文件“Design study of theBump on Flexible Lead by FEA for Wafer Level packaging(针对晶片级封装用有限元分析设计研究烧性引线上的凸点)”，该文件在本申请中进一步称为:Eidner文件。
[0004]Eidner文件披露了一种芯片与印刷电路板(PCB)的互连技术，该互连技术使用挠性互连结构来适应芯片和印刷电路板之间的热膨胀系数(CTE)的不匹配。无铅焊凸点(leadfree bump)布置在挠性引线上以实现高的挠性。该挠性引线是铜(Cu)引线，该铜引线形成在重新分布层(RDL)中并且嵌入到聚酰亚胺桥接部中，该桥接部与其周围环境隔离并且位于气隙之上。该聚酰亚胺形成在芯片上。气隙位于该芯片和挠性引线之间。该挠性引线适应热膨胀系数不匹配产生的应力并且降低与热膨胀系数不匹配相关联的故障发生的风险。
[0005]在Eidner文件中提出的技术方案需要形成位于气隙之上的被隔离的“香蕉形”聚酰亚胺桥接部。铜牺牲层用于产生该气隙，且该牺牲层占据较大面积。气隙排除用于连接于凸点的芯片焊盘(die pad)的使用，由此限制凸点密度。需要提供一种结构来进一步改进应力吸收和/或进一步提供高的凸点密度。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种集成电路封装，特别地涉及芯片尺寸封装(ChipScale Package)(CSP)。该芯片尺寸封装包括根据本发明的各实施例的挠性互连结构。本发明还涉及一种用于制造此种芯片尺寸封装的方法。本发明涉及一种包括此种芯片尺寸封装的电子器件。
[0007]在第一方面，本发明涉及一种芯片尺寸封装，包括:基片、挠性互连结构以及粘结结构，该基片在第一主表面处具有接触垫。该挠性互连结构包括:第一介电层，该第一介电层位于该基片的第一主表面的顶部上;第一通路，该第一通路电气地接触该接触垫。该第一通路从接触垫穿过第一介电层延伸至第一介电层的第一平坦上部主表面。该挠性互连结构进一步包括平面金属弹簧，该平面金属弹簧位于第一平坦上部主表面的顶部上，且在平面金属弹簧的第一端处电气地接触该第一通路。该挠性互连结构进一步包括:第二介电层和第二通路，该第二介电层位于该第一介电层的顶部上，而该第二通路在该平面金属弹簧的第二端处电气地接触该平面金属弹簧。该第二介电层覆盖平面金属弹簧。该第二通路从平面金属弹簧穿过第二介电层延伸至该第二介电层的第二平坦上部主表面。该挠性互连结构进一步包括位于该第二平坦上部主表面的顶部上的第二金属。该第二金属电气地接触该第二通路。该粘结结构在挠性互连结构的顶部上电气地接触该第二金属。其特征在于，该挠性互连结构的第一和第二介电层具有低于200MPa的弹性模量。此种芯片尺寸封装产生完全地嵌入在第一和第二电介质中的高度挠性互连结构，而无需通过在挠性互连结构下方或周围使用气隙来进一步改进弹性。由于介电层的低弹性模量，该平面金属弹簧的第二端相对于第一端在平面弹簧的平面中的移位能由这些介电层来吸收。
[0008]在根据本发明的各实施例的芯片尺寸封装中，第一和第二介电层是聚合物。
[0009]在根据本发明的各实施例的芯片尺寸封装中，平面金属弹簧的形状适合于当第一端和第二端彼此偏移时、在第一平坦上部主表面的平面中沿任何方向变形。已发现，通过使平面金属弹簧适于当第一端和第二端在第一平坦上部主表面的平面中沿任何方向彼此偏移时变形来适应较大的移位。
[0010]在根据本发明的各实施例的芯片尺寸封装中，该平面金属弹簧是弯曲的。此种弯曲的平面金属弹簧在弹簧内均匀地分布应力，从而防止局部应力集中。该应力由于平面金属弹簧的端点的移位而产生。
[0011]在根据本发明的各实施例的芯片尺寸封装中，该平面金属弹簧具有垂直于该平面金属弹簧的第一端和第二端之间的线的高度Hl，该高度Hl是该平面金属弹簧的任何两个点之间的最大距离的至少30%。已发现，嵌入到第一和第二电介质中的此种平面弹簧能适应紧凑结构中的相当大移位。
[0012]在根据本发明的各实施例的芯片尺寸封装中，该平面金属弹簧具有垂直于该平面金属弹簧的第一端和第二端之间的线的高度Hl，该高度Hl是线21的由平面金属弹簧的每个内侧界定的对应区段的至少30%。已发现，嵌入到第一和第二电介质中的此种平面弹簧能适应紧凑结构中的相当大移位。
[0013]在根据本发明的各实施例的芯片尺寸封装中，粘结结构在第一主表面上的正投影与接触垫重叠。该重叠会减小挠性互连结构的覆盖区域，并且可允许形成紧凑的结构。
[0014]在根据本发明的各实施例的芯片尺寸封装中，该粘结结构沿垂直于该第一主平面的方向与第一通路对中。此种对准进一步减小互连结构的覆盖区域。
[0015]根据前述权利要求中任一项所述的芯片尺寸封装，该芯片尺寸封装具有多个接触垫，该多个接触垫处于具有间距Pl的规则图案中，且每个接触垫利用对应的挠性互连结构连接于对应的粘结结构，其中，对应的平面金属弹簧的第一端和第二端之间的距离LI是间距Pl的至少0.705倍。此种平面金属弹簧可具有高的粘结结构密度。
[0016]在第二方面，本发明涉及一种电子器件，该电子器件包括根据本发明的第一方面的芯片尺寸封装，其中，该芯片尺寸封装通过该芯片尺寸封装的粘结结构粘结于第二基片。
[0017]在第三方面，本发明涉及一种用于制造芯片尺寸封装的方法，该方法包括:提供基片，该基片在第一主表面处具有接触垫;将第一介电层沉积在第一主表面的顶部上，该第一介电层具有低于200MPa的弹性模量并且具有第一平坦上部主表面;在第一介电层中提供第一通路孔以露出该接触垫的至少一部分;在第一介电层的第一平坦上部主表面的顶部上提供第一光掩膜，该第一光掩膜限定弹簧形开口，该弹簧形开口在第一通路孔的位置上具有第一端;将金属沉积在该第一通路孔和弹簧形开口中，由此形成第一通路和平面金属弹簧，该平面金属弹簧通过第一通路电气地接触该接触垫;移除该第一遮光掩膜并且之后将第二介电层沉淀在该第一介电层的顶部上，该第二介电层具有低于200MPa的弹性模量并覆盖该平面金属弹簧;在第二介电层上提供第二通路孔，以露出该平面金属弹簧的第二端;在第二介电层的第二平坦上部主表面顶部上提供第二光掩膜，该第二光掩膜限定围绕该第二通路孔的第二金属形开口；将金属沉积在第二通路孔和第二金属形开口中，