具有对称外部介电层的无核基板封装的制作方法

专利名称：具有对称外部介电层的无核基板封装的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于封装和安装半导体及微机械管芯的基板领域，尤，及在 彌才料上构建无核鎌并于随后在完繊&前移除杨1>。
背景技术：
集成电路和微机械结构典型地成群形成在晶片上。晶片通常是硅之类的基 板，并且在随后被切割成管芯，以使得每个管芯都包含一个集成电路或者微机 械结构。齡管芯随后被安装至瞎板上，并且通常在随后被封装。基板将管芯 连接到印刷电路板、插槽或其它连接。封装支承或保护管芯，并且还可^i共诸 如隔离、绝缘、热控制等其它一些功能。
用于这些用途的基板典型地由预浸渍有环氧树脂材料的玻璃布层制成，诸
如通常用于印刷电路板的预浸渍层叠FU-4。连接焊盘和导电铜，随后被形成 于mJl以衝共管芯及其所安装至的系统之间的互连。
为了降低z高度并改善电性连接，{柳无核 。在无核 中，连接焊 盘和导电迹线首先形成于核心上。在这些结构形成之后，上面形成有连接的核 心被移除。由于预浸渍核心可以具有800或以上1^的厚度，因此移除它可以
降低繊的高itffl:—半。对于某些无核技术，j顿铜核心而不是预浸渍核心。
但是，形成无核繊在提供足够的结构刚性和适当热特性时存在挑战。另 外，在核心上形成诸层具有限制，因为仅仅最终繊的一侧可访问，而另外一 侧 ^材料所阻挡。


本发明的实施例在附图的图示中示例而非限制进行图解，在这些附图中，
类似附图标己用于指f^似特征，并且其中
图1是根据本发明的一 实施例的附超孫统板并JJ:载有管芯的无核繊的截面侧视图2A是根据本发明的一实施例的用于制造无核,的工艺的开始阶段的 图示；
图2B是根据本发明的一实施例的用于制造无核繊的工艺的图案化阶段 的图示；
图2C是根据本发明的一实施例的用于制造无核 的工艺的电镀阶段的 图示；
图2D是根据本发明的一实施例的用于制造无核 的工艺的剥离阶段的 图示；
图2E是根据本发明的一实施例的用于制造无核魏的工艺的成层阶段的 图示；
图2F是根据本发明的一实施例的用于制造无核基板的工艺的钻通 L阶段的 图示；
图2G是根据本发明的一实施例的用于制造无核皿的工艺的无电电镀阶 段的图示；
图2H是根据本发明的一实施例的用于希隨无核鎌的工艺的图案化阶段 的图示；
图21是根据本发明的一实施例的用于制g核皿的工艺的电镀阶段的图
图2J是根据本发明的一 实施例的用Tf隨无核,的工艺的MU阶段的图
图2K是根据本发明的一实施例的用于制造无核自的工艺的^M阶段的 图示；
图2L是根据本发明的一实施例的用于制造无核基板的工艺的^M阶段的 图示；
图2M是根据本发明的一实施例的用于帝隨无核 的工艺的图案化阶段 的图示；
图2N是根据本发明的一实施例的用于制造无核 的工艺的DFR层压阶 段的图示；
图20是根据本发明的一实施例的用于制造无核,的工艺的核心分离阶段的图示；
图2P是根据本发明的一实施例的用于制造无核皿的工艺的DFR剥离阶 段的图示；
图2Q是根据本发明的一实施例的用于制造无核繊的工艺的SR涂敷阶段 的图示；
图2R是根据本发明的一实施例的用于制造无核繊的工艺的金属涂敷阶 段的图示；
图2S是根据本发明的一实施例的用于制造无核,的工艺的预焊接阶段的 图示；
图2A是根据本发明的一实施例的用于制造无核繊的工艺的开始阶段的 图示；
图3是根据本发明的一施例的任一侧上形成有无核繊的顿材料的截面 侧视图；以及
图4是根据本发明的一实施例的形鹏魏材料的H则上的无核繊的截 面侧视图。
具体实施例方式
根据本发明的一个实施例， 一个保护步骤被用于在基板进行SR (Solder Resist:阻焊)步mt前将无核Sm与支承材料分离。一旦被分离，薄封装SR 可以I細于将无核繊的BE (Back End:后端)转换为标准结构FCBGA (倒 装芯片球栅阵列)。这允使用许多常规化学剂和工艺步骤被。这也允许在^^反的 两侧上形成无核鎌布线。
可倉^隹以iOT现有材料来制造无核封装。已提出了一些要求新表面化学剂 的工艺。新表面化学剂需要S^供应商进行新的投资，以便开发经验和相容性 以及形成顶层与底层之间的表面修整。
根据本发明的一实施例，装配过程可以i顿与具有核心的鎌非常相似的 外表面修整层。这些简化了制造并且还将无核封装与有杨^、的封装整合为更大 的系统。此类单表面修整化学剂使得能够提升抗冲性能并且最小化装配透明度 问题。根据本发明的一实施例，Ni (镍)可!細作Cu (铜)化学嫩啲阻挡层。
根据本发明的一实施例，由无核鎌形成的封装的内侧将具有较厚的Ni层。
6在一个示例中，Ni层大约比田比邻层厚一百倍并且至少厚十倍，田比邻层例如为Pd和Au。较厚的Ni层也可以具有不同的晶粒结构。另外，如以下的描述，SR可以形成于鎌的两侦让而不仅仅是一侧上。换言之，可为无核薄封装制翻侧SR。
参见图l，其示出了电子系统72的一部分。系统可以是计算机、便携式信息管理器、无线设备、娱乐系统、便携式电话或者通信管理器，或者任何各种其它电子系统。在所例示的示例中，封装68被焊接至主板76、或者樹可其它系统或逻離。将封装与焊球74Pf链，赫可f顿樹可其它类型的附连系统，包括插槽鹏它安翻具。主板在封装与电子系统72的其它组件之间麟电源、控制以及繊连接。
所图解的封装是一个具有无核鎌的超薄封装。舰例子中，封装68具有附连到无核基板24的、包含电子或微机械系统的管芯66。无核皿具有与管芯相对的焊球74，用于连接至主板76。
如图所示，管芯66经由一系列接触焊盘78使用球栅阵列80附,基板24。接触件78通向小孔70，后者贯通导电至焊球74。无核繊24可包括铜纖(未示出)网络，该网络横向延伸以使通孔70彼llt^接。采用特定数量的焊盘和焊球及其之间的连樹牛^3I于倒可具体实现。
封装也可以包括附加组件(未显示)，比如盖子、散热器、例如散热鳍片(fin)等冷却设备、液体冷却接触件以及其它组件。封装也可以在封装的顶部或侧面包括附加管芯、外部连接端口以及附加接触件。各种附加结构可以被增加或者适用于封装，这取决于具体要求。
正如上面所提及的，封装也可以适于使用插槽(未显示)或者其它插座。封装因而可以包括夹紧面、固定结构以，插槽上的结构的导电连接器。
参见图2A，用于制3^核 68的工艺始于，材料2。 ^C材料可以由各种不同的材料制成。可选择这些材料以使得容易地构建基板的这些层以及容易地移除，材料。在本示例中，核心是大约800 厚的铜片。其它可能的材料包括硅及预浸渍层叠，比如FR4。图2A是核心的1t^面侧视图。
在图2B中，图案化光致抗蚀剂层4 IM加到，材料2的1M。光皿蚀剂层具有其间带有间隙的焊接区(lands)。在已经描述的示例中，这些层仅仅被施加到顿材料的顶面。然而，相似或相同的工艺步骤也可以同时应用至忮承材料的底面。这使每个生产周期的产量翻倍。另外，图中仅示出了单个St反，但是在实际生产中，可在单个魏材料上并排且同时地产生多个鎌。
在图2C中，电解金属镀6 l鹏力倒繊抗蚀剂4上。这在焊接区之间的间隙中产生接触表面。可基于具体实51 择特定金属。也可以选择金属以外的其它材料。在一个例子中，形成为首先是Cu、接着是Ni、然后再是Cu的电解电镀。这是一个t腿常使用的例如M、 Pd (钯)、Au (金)工艺或Cu、 Au、 Pd、Ni工艺更简单、更快更便宜的工艺。这也产生更好的电学、热以及机械特性。
在图2D中，剥离 抗蚀剂，剩下金属接触件6。
在图2E中，绝缘術勾造薄廳8~M如环麵-酚醛清漆树脂(phenolnovolac resin)或者其它材料~~IM加到金属接触件6上。还充当装±真物的绝缘体在核心被移除后提供基板的物理结构，并且可由各种具有恰适的热和机械特性的绝缘材料制成。尤其可以使用聚合体、硅基材料以及具有二氧化硅绝缘体的塑料树脂。
在图2F中，使用激光钻孔在绝缘层8中钻穿通 L 10。通 L也可根据需要以各种其它方式来产生。如图中所示的，通 L从绝缘体层的顶部通过绝缘体层到达金属接触件6。
在图2G中，无电Cu层12 MM加到绝缘体层和通孑Lt。
图2H示出了了与在图2B至2G中所形成的相對鹏开始另一层。附加层允许进行导电图案化以将通 L互相连接或者互相隔离。这也使得能够产生更厚更坚固的无核基板。在图2H中，另一 抗蚀剂层14被拖加到结构上。在此示例中，光致抗蚀剂被示为施加到通 Lt间。
在图21中，j顿Cu/Ni/Cu工艺电镀(16)靴的顶表面以填充通孔以及光致抗蚀剂之间的任何其它区域。
在图2J中，无电Cu被I^I嫩lj，留下经填充的通 L和WS1 L顶部的接触焊盘。这些接触焊盘可以是如以上所皿的通 1^间的铜 形式的。
在图2K中，另一绝缘体层20被层压在 的顶部。
在图2L中，如图2F中那样钻孔绝缘体并且如图2F及2G中对其电镀以形成通过第二绝缘体层20的第二级填充导 孔22。
在图2M中，在如图2H、 21和2J中那样的第Z^i L层的顶部形成洽适的图案24 。在图2N中，可以与第一层和第二层类似的方式构建第三层25。可根据具体实现添加附力瞻以便满足物理、电学和热的需要。顶层的顶部在随后层压DFR(干膜抗蚀剂)26。繊抗蚀剂层在移除顿材料时微鎌的顶部。
另外，图2N显示了附加金属接触区域27已被增加至U第三绝缘体层25上。衛共附加接触件作为示例。在本示例的截面侧视图中，接触件之间的电il^各是不可见的。然而，附加接触件27允许顿 Lt间以及在管芯或主紅的不同导体之间进行各种不同的电连接。
在图20中，，材料从,分离。这在 的底表面中可充当^^±的连接或附连点的接触焊盘6处产生槽(pockets)。槽与在图2F中于其上钻孔的通孔10对准。
以上的图描述了制造无核S^68的一个示例。层的数目可被修改以适合任何具体实现。在顶层Cu电镀之后，DFR层叠26可被用作保护层。这允许j，电解Ni作为Cu蚀刻P且挡层来分离，材料2。
随后可如图2P中所彌剥离DFR 26,接着可如图2Q中所示地将SR (阻焊剂)涂敷28、 32施力瞎lj繊的两侧上。
暴露的金属表面27、 34随后可用例如无电Ni/Pd/Au涂敷36、 38来修整，如图2R中所示的。然而，可以{顿各种不同的材料。在此示例中，厚Ni层后面接着是Pd电镀、然而是Au电镀。Ni层可以比其它层厚一百倍。
在图2P中，DFR层26被剥离或者蚀刻掉，从而暴露出以下先前被保护的接触焊盘24。
最后，在图2S中，鹏料40被施力倒阻焊剂之间的顶部电镀接触区域。在本示例中，底部接触件没有舰一步处理。鹏料可以用于C4 (可控塌陷芯片连接)焊盘并且如参照图20所示的，互连或布线可以M3！ C4焊,处的Cu或其它电解电IU16S行。
可在或者具有赫不具有表面修整36、 38的两侧上执行替换性SR印刷。另一替换性方案是，在核心分离之后(图20)，干膜类型的SR层叠可以被施加到底侧。
另一替换性方案是，可使用PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)层叠代替DFR层叠。PET层叠可以在顶部Cu层电镀之后施加。PET叠层在核心分离期间充当保护层。电解Ni仍然用作Cu皿i胆挡层。 PET层叠可在随后被移除。SR涂敷可ltt加到一侧或两侧，并且表面修整无电镀Ni/Pd/Au层可以如图中所示地那 样被施加。同时在本示例中，SR金属层可由各种不同的材料制成。此Ni/Pd/Au 层可以是厚Ni层后面接着是Pd电镀、且然后是Au电镀。
如图中戶麻，SR可以l細于覆盖鎌的甚至具有不同类型接触件的绝缘体 层叠。在图2S的鎌的顶侧上，{顿C4 (可控塌陷芯片连接)焊盘。绝缘体 层叠处在焊盘之间，但是SR覆盖绝缘体层。另一方面，结构的底侧适于与BGA (球栅阵列)糊。如图戶标，SR也覆盖BGA侧上的绝缘体。
底侧上的SR保护也允许底侧上的连接被布线于基板中。如图2D所示，底 侧始于将金属焊盘6直接电镀到顿材料2上。双侧SR的提前在于可避免金属 限定焊盘，其仅仅允许外部SR层和金属焊盘的重叠。这對寺tBIil增大接鹏 侧的断口面积来卩1± 机械强度的任何退化。
由于这些层典型地暴露于修M板的环境中，因此布线不能够容易地在内 层中^顿。任何布线可能是不可靠的。舰如图2Q中戶标地 侧上施力口 SR 层32，布线可被图案化到顶侧和底侧上而没有来自环境的任何风险。
图3示出了连续制造两个基阪的示例，，材料的任一侧上各一个。在图3 中，结构107的中央是已j顿连接焊盘114图案化的顿材料112，。三个绝缘 体层115、 139和143 ^M压在这些具有钻穿^层的通孔136、 140、 144的连 接焊紅，以形成从鎌的夕卜侧到魏材料内部的连接。
图3中中顶部和底部,结构是相同的，图3示出了在两侧上同时应用相 同的工艺导致铜核心的任一侧上实质相同的结构。进一步工艺的精确性质可以 被改编以适于不同实现。
图4显示了相似状况下的基板制造结构108。然而，在图4的例子中，繊 不仅在支承材料的一侧上被堆积。这样的一个方法对于某个工艺及制造设备或 设计而言是更佳的。在图4中，使用与图3中相同的附图1ii己，并皿应的元 件是相同的。
图3及图4提议介于图2M及图2N之间的中间状况。这提议了这些图中所 提议的JI,上可能的变体。在图3及4中，在支承材f4l皮移除之前施加SR工艺 和SF层，这与图20、 P、 Q和R不同。这得到图3及4的结构。对于后继工 艺，DFR层叠MM加到图3及4的结构上，杨1>被分离，DFR被剥离，并且在 随后修,触焊盘或连接。图5显示了在作为工艺流程图的图2A至2S的上下文中描述的操作。操作 始于由铜、预浸渍或樹可其它适合材料制成的魏材料。在框202， j顿鄉抗 蚀剂图案化核心以形^^立于最^ 的底部的连接点。在框204,形成电连接 点。在以上示例中，这iOT电镀Cu、接着Ni、随后Cu形成。在框206，皿 抗蚀剂被剥离，留下接触焯盘。
在框20S，第一绝缘体层MM压在接触焊盘上。这开始将最终形成SI反结构 的部分的形成。在框210，形成穿过绝缘体向下直到接触焊盘的导电通孔。 过首先进行激光钻 L并在随后用铜或任何其他脇的导体进行涂敷来完成。在 框212， M图案化、t真充铜并且在随后蚀刻在通 Lt形成^M焊盘。
在框214，工艺回到框208直到已形j^^够的层。简而言之，层叠和通孔的 形成被重复以形成合需数目的 附加层。这增厚和增强了皿以在稍后支承 管芯。
在框216， DFR层叠,加到结构以微通孔和,焊盘。随后在框218， ，材料从皿被分离并且DFR被剥离。
在框220， SR,力拼图案化以形成接触焊盘的开口。在框222，接触焊 盘舰SF工艺j顿Ni、接着4顿Pd、随后i顿Au来形成。最后，在框224 接触焊盘被修 具有',的表面，例如用于C4焊盘的焊球。可选择地，附力口 的修整步骤可以被用于反面，即形式上被附连到M材料上的那一侧。
经修整的基板接着可被附连到一个或多个管芯。可按需附连弓l线和其它组 件。所得到的结构随后可被用于形成如图1中所提议的封装。
贯穿说明书的"一个实施例"或"一实施例"意味着结合实施例描述的特 定特征、结构、材料或特性被包括在本发明的至少一个实施例中，但是并不意 味着它们存在于每个实施例中。因此，在贯穿本说明书的各个地方的出现的措 辞"在一个实施例中"或"在一实施例中"并不一定指代本发明的相同实施例。 此外，特定特征、结构、材料或特性可以以适合的方式组合在一个或多个实施
例中。在其它的实施例中，各种附n层和域结构可以被包括和/^^f描述的特征
可以被省略。
各种操作被描述为多个离TO作以帮助,描述。然而，描述的顺序不能 被解释为意味着这些操作必须顺序依存的。特别地，这些操作不需要以给出的 顺序执行。描述的操作可以与所描述的实施例不同的顺)Wl行。各种附加操作可以被执行并且描述的操作可以被省略。
许多修改例和变化例可鉴于以上的教导获得。可针对图中所示的各种组件 和操作作出各种等效的组合和替代。本发明的范围不限于这些详细的描述，而 由所附权利要求来限定。
上面所描述的清洗工艺的例子仅仅被Jli共作为例子。可以有其它不同的分 解、转化为气体或另外消除掩f肚的光学感应缺陷的化学工艺。以上示例子示 出了如何组合光照、加热和暴露于诸如空气、氧气和7jC蒸汽等气体可以部分地 或完全地消除这些混合物并且从光掩模表面上降低各种不同类型的光学感应缺 陷的数量或将其完全消除。光照、加热、真空和其它参量的特定组合可结合上 面考虑的例子^^择。替换地，特定组合可以基于上面描述的参量被选择并且 接着舰试错、 at优化。
一个较不复杂或较复杂的清洗腔、1清洗操作、掩模以及薄膜可以被使 用，而不仅仅是本文所示和描述的这些。因而，配置可以根据多种因素~~^ 如价格约束、性能要求、技术舰或其它环境~~^个实现地改变。本发明的 多个实施例也可以应用到使用与本文所示和描述的那些不同的材料和器件(例 如EUV光亥ij)的其它类型的光亥U系统。虽然以上描駐要参考的是193nm光 刻设备和技术，但是本发明不限于此并且可以应用到宽泛范围的其它波长和其 它工艺参数。另外，本发明也可以应用到i顿光刻技术的半导体、微电子、微 机械和其它器件等的生成。
在以上的描述中，多彿定的细节被阐明。但是，应当働军，可在无需这 對寺定细节的情况下实践本发明的实施例。例如，公知的等效材料可以取代替 换本文中所描述的那些，并且相似地，公知的等效技术可以取代替换所公开的 特定工艺技术。另外，步骤和操作可以被移除或者增加到所描述的操作中以提 高效果或增加附加功能。在其它实例中，公知的电路、结构和技术没有被详细 显示以避免模糊对这些描述的働军。
虽然本发明的实施例已经按照几个例子被描述，但是本领域技术人员可以 认识到本发明不限于所描述的实施例，而是可以用在进行落在所附权利要求的 精神和范围内的修改和改变的情况下实施。本描述因此被认为是说明性而不是 限制性的。
权利要求
1.一种方法，包括在支承材料上形成封装基板；在所述封装基板上形成干膜光致抗蚀剂层；从所述封装基板移除所述支承材料；移除所述干膜光致抗蚀剂层；以及修整所述基板以用于封装。
2. 如权利要求1戶皿的方法，其特征在于，修整戶皿 ^包括 将焊接^1^[蚀剂施加到所述 ±;以及娜SF工艺施加金属层。
3. 如权利要求2戶腿的方法，其特征在于，施加金属层包括施加Ni层、 接着施加Pd层、然后施加Au层。
4. 如权利要求3 0M的方法，其特征在于，戶腿M层比戶服Pd层及戶脱 Au层厚。
5. 如权利要求4所述的方法，，征在于，"，Ni层比戶，Pd层至少厚 10倍。
6. 如权利要求2所述的方法，，征在于，修整戶;MS^^包括将焊球 施加到所述金属层的至少一部分。
7. 如权利要求1戶，的方法，其特征在于，构^i寸装對反包括 直接在戶皿，材料上电M属图案；以及 在臓錢图紅施加绝缘体。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，电^属图案包括将一系列金属层电解地施加到戶;^，材料上。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述一系列金属层包括Cu、 接着Ni、然后Cu。
10. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，电M^属图案包括 直接在臓彌才料上图案化爐抗蚀剂；在电解电镀期间4顿戶脱M^蚀剂图魏定义戶;f^属图案；以及剥离戶，^ [蚀剂。
11. 如权利要求7戶皿的方法，其特征在于，电M属图案包括直接在所 述，材料上电解地施加Cu层。
12. 如权利要求ll戶脱的方法，其特征在于，戶腿顿材料是Cu板。
13. —种封装鎌，包括 多个绝缘体层，由连续的层叠形成；多个接触件，通过^^触件电镀到，材料上、使用干膜 抗蚀剂层覆m^述接触件、移除所述支承材料、移除所述干膜光致抗蚀剂并且修整戶;M接触件来形成。
14. 如权利要求13戶脱的封装 ，其特征在于，还包括钻穿戶/M^色缘体 层以与至少一个接触件连接的通孔。
15. 如权利要求14戶脱的封装對反，其特征在于，还包括与^^述M材 半4M移除之后形成于通 Lh的多个接触相对的阻焊剂连接器。
16. 如权利要求13臓的封装鎌，其特征在于，鹏每焊接光致抗蚀剂 施力倒戶脱 ±，并且^顿SF工艺施加金属层来修^^M鎌。
17. 如权利要求13戶腿的封装 ，其特征在于，4雜触件电镀到所述支 承材料上包括施加Ni层、接着施加Pd层、然后施加Au层。
18. 如权利要求17戶，的封^fc其特征在于，戶，M层比戶;^Pd层
19. 如权利要求13戶脱的封装 ，其特征在于，4雜触件电镀到戶;M支承材料上包括直接在临时核心上图案化皿抗蚀剂；在电解电镀期间^顿戶脱^im蚀剂图案定义戶;M^属图案；以及剥离臓爐抗蚀剂。
20. 如权利要求19戶，的封装 ，其特征在于，电,属图案包括直接 舒脱魏材料上柳地施加Cu层。
全文摘要
描述了一种可使用现有化学剂生产的薄管芯封装基板。在一个示例中，封装基板被构建在支承材料上。干膜光致抗蚀剂层形成在封装基板上。从封装基板上移除支承材料。从基板移除干膜光致抗蚀剂层并且修整该基板以用于封装。
文档编号B81C3/00GK101685782SQ200910173349
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月30日 优先权日2008年6月30日
发明者J·索托冈萨雷斯, M·罗伊, P·奥勒, R·欧默多, S·李, T·吴 申请人:英特尔公司