填充通路的方法和设备的制作方法

专利名称：填充通路的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明指向能够更可靠地在半导体基片上，建立一种填充的、导电的通路和贯通通路的过程和设备，特别指向其工艺装备。更特别地，本发明指向能够填充这种通路的过程和设备。
背景技术：
用硅作为电子组件的基片，而不用传统的陶瓷和有机叠层组件，具有许多优点。硅载体的一些主要特征包括能比通常的组件以精细得多的间距建立高性能配线和连接的能力；使用于应高速用途的各种技术或不同制造技术相结合的能力；将无源元件、微电子学组件(MEM)或者光学纤维集成的能力；除布线外，使载体组件增加硅功能性的能力；显著提高I/O(输入/输出)密度并适于多种用途的能力；与不使用硅作为载体的其它预装件系统(SOP-system on package)方法相比，降低系统总体成本的能力。
半导体预装件的元件和结构，在授予Black等的美国专利No.5,998,292和授予Chieu等的美国专利No.6,593,644已经作了说明。为了获得上述优点，必须经过如图1A至1F所示的几个关键步骤。如图1A所示，第一步，在硅晶片12上蚀刻出深的盲通路10(其深度为几百微米)，并沉积上侧壁绝缘材料14。如图1B所示，通路10必须完全填充以导体16。通路一经填充，如图1C所示，可以在硅晶片12的顶部建立标准BEOL(生产线后端)布线层18，而整个晶片可以用磨削其背面的方法减薄，以在背面使通路导体暴露，如图1D所示。如图1E，焊料接合部，例如C4焊料珠20，于是可以设置在载体背面，芯片22可以用众多传统技术中的任何一种方法与前面连接，完成高性能硅载体预装件24的制作，例如用图1F所示的倒装焊接完成。
在这时存在几种选择，其中之一在图2中示出，其中，高性能硅载体预装件24借助于焊料珠20与陶瓷组件26连接，然后，例如借助于附加C4焊料珠30与PC板28连接。
在上述全部关键技术单元中，最成问题的是用导体填充具有高纵横尺寸比的盲通路。当由于被镀覆的侧壁在顶部存在剥落(breadloaf)倾向、切断了对通路的进一步填充、及将镀覆溶液截留在中央空腔内，使镀覆变得极端困难时，用PVD(物理气相沉积)和CVD(化学气相沉积)法填充普通金属是不切实际的。即使这样或其它的固体金属填充方法，例如用融熔金属填充可行，一般金属也具有大热膨胀系数(CTE)，与硅的热膨胀系数不匹配。通路与硅基片之间，存在这样三个与大的热膨胀系数不匹配相关的潜在问题通路侧壁剥离；通路之间的硅基片破裂；上面覆盖的或下面作底的结构、或者与通路顶/底表面接触的薄膜的任何瓣式破裂(piston-like rupture)。因此，使用同时具有导电性而又与硅的热膨胀系数具有良好的匹配性的材料是有益的。
国际商用机器公司在生产玻璃陶瓷多芯片组件(MCM)中已经使用过的一种这样的材料是一种软膏，这种软膏包括铜和玻璃颗粒的混合物，这些颗粒悬浮在有机溶剂和粘结剂的混合物中。这种软膏通常是用网版印刷法施加在形成图案的陶瓷半成品片上，然后将片堆叠并进行高温烧结，在此过程中，有机组成部分被烧掉，而玻璃和铜等组成部分结合，以形成导电的线和通路。
近来，Atsushi Okuno和Noriko Fujita在2002年“ElectronicComponents and Technology”会议上发表的“用VPES(真空印刷封装系统)对堆叠芯片(三维组件)集成电路的通路孔填充”这一文献中，已经叙述了用真空印刷封装系统(VPES)对盲通路填充导电软膏的适应性。VPES法最初是在制造珠形栅格阵列(BGA)和CSP组件、晶片层CSP组件，和在发光二级管(LED)显示器的透明树脂封装、倒装式下填充以及其它工艺过程中，用来输送塑性树脂。对于BGA和CSP组件，是紧接在印刷线路板基片上完成了小片接合和引线接合之后，使用涂刷器，在真空状态下，将液态树脂涂敷在基片上的。然后，将基片在高温下处理，以使液态树脂固化。固化处理之后，将用于接线端子的焊料珠，安装在基片的背面。传统的网版印刷，没有设置对所涂敷的树脂在固化处理后去除气体的过程，导致在高温处理过程中产生破裂和变形。
在Okuno所述的方法中，涂刷工具使用刀刃涂敷导电软膏。在这种工具设计中，使外壳内形成真空状态，并在此状态下输送软膏，例如如图所示，通过设置在工具底部的槽输送软膏。
用这种工具填充通路的一个例子，在图3A至图3F中示出。这些图中的真空室34，由真空泵(未示出)抽真空，该真空泵通过真空软管36与真空室连接。一旦建立了充分的真空度，安装在运动元件39上的涂刷片38，就横跨夹持在晶片夹持器或底板42上的含通路晶片40的表面运动，如图所示，从左到右运动，以输送处于涂刷片前缘的软膏44。软膏44通过设置在通道或者底板槽48中的运动支撑元件46运动到位，软膏44是由一槽道(未示出)通到通道或底板槽48。如图3C所示，多余的软膏沉积在通道或者底板槽48中的可运动支撑元件50上。如图3D所示，支撑元件46在通道52中向上运动，而支撑元件46在通道52中向下运动。另外的软膏经过第二通道(未示出)供入槽48中。如图3E至3F所示，运动元件39随后运动，以使涂刷片38再次横跨晶片40，从图中的右边向左运动。
这种方法有许多严重缺点，其中最严重的缺点在于，涂刷片38前缘处并不存在充分的约束，以迫使软膏44，在单次涂刷行程或者甚至如通常那样的多次涂刷行程中，到达深盲通路的底部。软膏44是否到达通路的底部取决于许多因素，这些因素包括软膏44的粘度、涂刷片38的向下作用力、积累在涂刷片38前面的软膏44的量以及涂刷片的运动速度。关于向下作用力，除当涂刷片38直接从通路上方经过之外，没有办法使软膏44在压力下从上方全部填充在盲通路内，并且甚至软膏44不会涂抹满涂刷片38的前面和后面。这就使得多次涂刷行程是必要的。对于具有大深宽尺寸比的通路而言，如果真空级不是足够低，或者软膏的粘度很大，会发生通路的填充不完整。这种方法也不能良好地适用于半导体的处理，在这里，基片是圆的而不是矩形的。为了保证圆晶片的完整涂覆，软膏44必须重复地推向和推离夹持晶片的底板42。涂刷片38的线性运动，于是导致在工具任一端的软膏聚积，就需要采用定期清理的某种方法，并带来导电填充软膏的巨大浪费。因此有必要开发一种更为有效的方法，以将粘滞的导电软膏，敷设在包含盲通路的半导体晶片上。
在授予Ference等人的美国专利No.5,244,143以及授予Berger等人的美国专利No.5,775,569中，介绍了一种将融熔焊料填充到模具中的工具。由于模具显然是一种包含具有特定形状蚀刻区的刚性板，所以如果这些形状是圆柱形，那么问题就与填充盲通路的问题本质上一样。这些专利中所述的填充头与模具表面是密封的，于是可以在填充头下面的O形密封圈所限定的区域建立真空状态。然后，将融熔的焊料经过填充头内的中央槽输送，使得以单个涂敷行程，可以对抽真空的焊料模具腔实现完整的填充。这种工具和方法的一个重要特征在于，其只对于粘度极低的材料才能良好地工作，这样的材料例如融熔焊料，其粘度只有2厘泊的量级(为了比较，把水的粘度定义为1厘泊)。相反，在半导体应用中的导电软膏，具有高得多的粘度，其粘度从1000厘泊到大于5000厘泊，因此需要高得多的内部压力，使其得以有效地输送到晶片表面上，并进入在晶片上蚀刻的盲通路中。
在授予J.L.Pedigo的美国专利No.6,506,332中，介绍了一种使用压力软膏注料嘴的通路填充方法，显然尽管这种方法具有比Okuno所介绍的涂刷方法优越的优点，但它主要是意欲用在有机印刷线路板(PCB)高密度互连(HDI)和顺序建立(SBU)叠层板式用途中。所述设备使用组合包括O形圈衬垫的压力头，该衬垫与准备填充的电子基片贴靠，并相对于基片运动，从而压力头在上面经过时，迫使软膏进入通路孔。所述设备具有许多缺点，这些缺点限制了其在基于硅晶片的组件中的应用。特别是此方法不采用真空，而真空对于具有大纵横尺寸比的小盲通路的完整填充，实际上是必须的。相反，此方法被说成是一种获得“减少在通路填充软膏中形成气袋的数目、同时减少了每个板所需要的处理量”的方法。此外，其声称的通路尺寸范围，直径在一英寸的千分之2至25(即2至25密耳)，这是一个覆盖电子线路板最重要的应用范围，但是忽视了小于5μm(2密耳)直径的通路特征，而这种通路在由硅制成的封装基片是容易获得的，这种基片上的盲通路可能制成直径为10μm的数量级，其纵横尺寸比大于10∶1。用粘滞的软膏填充如此小的盲通路，没有真空的帮助，如果不是不可能，也是极成问题的，发明内容本发明人已经认识到，需要一种方法和工艺装备，采用在真空环境状态与压力下的软膏输送相结合，以在硅晶片上能够完整填充蚀刻的一侧不通的特征部分，包括线段和通路，该特征部分的尺寸，可以从10μm(＜0.5密耳)到250μm(10密耳)。此外，需要一种高度可制造性的工艺过程和工艺装备，可以容易地适用于与CMOS生产线后端(BEOL)处理兼容的高度自动化批量操作。
因此，本发明一方面在于提供一种方法，以可靠地用粘滞性物质填充通路。
本发明另一方面在于提供一种设备或者工艺装备，以可靠地用粘滞性物质填充通路。
根据本发明的一种填充通路的方法，特别是填充晶片上盲通路的方法，包括从通路抽出空气；在两个表面之间捕集晶片的至少一部分和填充通路用的软膏；对软膏增压以填充通路。此方法可以进一步包括在表面之间制出密封元件，以使晶片的相应部分与软膏封闭。此方法可以进一步包括使密封元件在晶片的接连部上方运动以填充通路。
此外，此方法可以包括将软膏设置在面向晶片的平直表面上；并使敷设了软膏的平直表面运动以与晶片接触。软膏可以注入在表面与晶片之间其中之一上。推荐在从通路抽出空气之后，将软膏注入在表面之一与晶片之间。推荐在从通路抽出空气之后，将软膏注入在该表面之一与晶片之间。
此方法可以进一步包括在表面之间提供一个抽真空的空间；和强迫所述表面集拢，以迫使软膏进入通路中。这些表面可以由大气压迫使其集拢。
推荐软膏被增压至高于大气压，更特别地，增压至10至100PSI(磅/平方英寸)。
根据本发明，一种填充晶片内通路的设备，包括放置晶片的室，可以抽真空；软膏敷设的表面；软膏输送部，其提供一种软膏以填充通路；软膏填充部，其将软膏与通路在压力下接触，于是，所述软膏填充所述通路。推荐软膏填充部在范围为10至100PSI的压力下提供软膏。
软膏输送部可以包括附着了软膏的表面；和施压装置，于是，在该表面上的软膏被迫与晶片接触。软膏输送部还可以包括附着了软膏的表面；和通道，软膏经过该通道输送到该表面。施压装置可以包括平板，该平板限定了该表面；和对平板施加压力差的元件，其把平板压向晶片。在敷设软膏的表面上可以设置一种柔顺材料。
软膏填充部可以包括平板，该平板上具有接受软膏的部分；第一密封元件，其密封平板和置放晶片的表面；第二密封元件，其密封在平板与平板以及晶片之间的软膏；和将平板压向晶片的装置，于是，软膏被迫使进入晶片的通路。
将平板压向晶片的装置包括气体去除装置，其抽出在平板与附着了软膏的晶片表面之间的气体；和气体置换装置，其替换从室中抽出的气体。气体置换装置可以包括一种开口，经过该开口，允许气体进入该室中。
置放所述晶片的所述表面，可以包括一种具有设置晶片的凹入部的底板，或者可以是一种静电夹持器的表面。
软膏输送部可以包括一种增压软膏储蓄器。
此外，根据本发明，软膏填充部可以包括活塞箱，该活塞箱具有一个容纳活塞的开口；柔顺密封元件，其使活塞箱与晶片的一部分隔绝，以限制软膏；活塞，设置在活塞箱中；和活塞致动器，其将活塞压向晶片；其中，软膏输送部向开口提供软膏。
根据本发明的设备，可以进一步包括一种使活塞箱运动的装置，于是，密封元件被挤压以填充通路。使活塞箱运动的装置，可以使活塞箱进一步运动到这样的位置，其中，密封元件被压缩至比填充通路时压缩程度更小的压缩程度，从而可以允许活塞箱运动，这样，活塞箱可以被设置在用输送至开口的软膏，填充晶片的一个或更多个接连部分。
此设备可以进一步包括一种装置，该装置在晶片的通路已经被填充之后，清除活塞上剩余的软膏。
软膏填充部可以进一步包括一种细长元件，该元件具有带槽的表面，软膏就经过该槽设置在晶片上；和柔顺密封元件，其使该表面与晶片隔绝。
根据本发明，此设备可以进一步包括一种传动装置，该装置使该元件与晶片彼此相对运动，使其能填充晶片接连部分的通路，并包括一种使该元件与晶片彼此相对旋转的装置，使其能填充晶片接连部分的通路。使该元件与晶片彼此相对旋转的装置包括一个旋转底板，该底板具有置放晶片的表面。
此设备可以设置成接受圆晶片，其中，所述细长元件相对于所述晶片径向设置。推荐细长元件的长度小于晶片的半径，而设备进一步包括使晶片旋转的装置；和使该元件相对于晶片沿径向运动的装置。使晶片旋转的装置可以包括旋转速度控制器，以控制晶片的旋转速度。沿径向移动该元件的装置，可以包括移动速度控制器，以控制该元件相对于晶片的移动速度。
沿径向移动该元件的装置可以包括蜗轮传动装置和使蜗轮传动装置的驱动轴旋转的马达。


本发明的这些和其它方面、特征和优点，当结合附图阅读并进一步考虑本发明的下述详细说明后，将变得一目了然，其中图1A至1F用横截面图示出了现有技术中创建硅基芯片载体的处理流程的各阶段，包括制出用导电体填充的通路、顶面连接节点或者突出部和底面焊料连接部。
图2示出了现有技术中板上组装了芯片的硅基载体，该芯片安装在第一(陶瓷组件)和第二(PCB)层预装件上。
图3A示出了具有通过底板槽输送软膏的现有技术系统，该系统的真空涂刷片处于起始位置。
图3B示出了图3A所示系统，在软膏填充的第一次涂刷行程中，真空涂刷片处于中间位置。
图3C示出了图3A所示系统，在软膏填充的第一次涂刷行程结束后，真空涂刷片处于终点位置。
图3D示出了图3A所示具有通过底板槽输送软膏的系统，其真空涂刷片处于终点位置。
图3E示出了图3A所示系统，在软膏填充的第二次(返回)涂刷行程中，真空涂刷片处于中间位置。
图3F示出了图3A所示系统，在一个包括两个横跨晶片表面的涂刷行程完整的循环之后，真空涂刷片处于起始位置。
图4A示出了根据本发明的一种具有真空活塞工具的设备，该工具具有涂敷了软膏的上表面，该工具处于起始位置。
图4B示出了图4A所示设备处于一种设置状态，其中，一个内真空口保持开启，而一个外真空口反充入大气。
图4C示出了图4A所示设备处于一种设置状态，其中，一个内口设置成反充入大气，这样，软膏进入晶片的通路，而在晶片表面形成覆盖层。
图5A为根据本发明第二实施例的设备剖视图，其中，一种挤压活塞头设置在晶片的上表面之上，处于起始位置。
图5B是图5A所示设备的剖视图，其中，挤压活塞头运动，以压一个垫片使其贴靠晶片。
图5C是图5A所示设备的剖视图，其中，软膏被配送进入活塞面与晶片表面之间的抽真空区域。
图5D是图5A所示设备的剖视图，其中，活塞向下运动以压软膏，使其进入晶片上的盲通路。
图5E是图5A所示设备的剖视图，其中，活塞退回到这样的位置，其结果使活塞头将垫片和晶片表面处于轻压状态。
图5F是图5A所示设备的剖视图，其中，活塞头处于第二位置，维持垫片与晶片表面之间的轻微接触力。
图5G是图5A所示活塞头装置的侧视图，其中，活塞处于远离晶片表面的位置，并运动到接触装置以去除剩余的软膏。
图6A为根据本发明第三实施例的设备的部分仰视图。
图6B是图6A所示设备的侧剖视图。
图7是利用图6A和图6B所示设备的、真空软膏注料嘴配送室的剖视图。
图8是利用6A和6B的设备、在真空环境内线性注料嘴配送操作的平面视图。
图9A、图9B和图9C是利用图6A和图6B的设备、在真空环境内旋转注料嘴配送操作的平面视图。
具体实施例方式
本发明所述的各种方案可以在各种特定应用需要的任何组合中实现。这样，特定的限制和/或在此所述的实施例改进，对于特定的应用可能具有特定的优点，但并不要求应用于所有的应用场合。同时，应当认识到，并不是所有的限制都需要在包括本发明的一个或者多个概念的方法、系统和/或设备上予以实施。
参看图4A，在本发明的第一个设备和方法中，外处理室60具有外真空口62，真空源(未示出)与此真空口连接。如箭头65所示，处理室60经过真空口62抽真空。传导软膏64涂敷在顶板或活塞66的一个面的一部分上，该顶板覆盖了特氟龙(Teflon)或者另一种不粘结的和柔顺的表面材料68。
如这里所用，术语软膏是指任何材料，特别是指导电材料，该材料的粘度具有包括覆盖传统软膏范围的广阔范围，例如用于印刷线路板的网版印刷的高填料金属或金属-介电体填充的软膏、包含传导材料细微颗粒的含水悬浮物、和有机金属液体。
内O形圈69环绕表面材料和软膏64。借助于埋头孔凹入部或限位钉(未示出)，被处理晶片70夹持在底部或底板72的面上。活塞66和底板72的平直表面由柔顺的外O形圈74而保持分离。通过在活塞66和底板72之间的空间75中获得足够的真空，使涂敷了软膏的侧面与晶片保持分离的间隙中的空气被防止截留在软膏下方的通路中。这是借助于活塞66中的通道76对空间75抽真空实现的，该通道与真空软管78连通，真空软管78又由与内真空口80连接的真空系统(未示出)抽真空。这样，在图4A中，内真空口80和外真空口62两者都打开，于是，在软膏64和晶片70之间的空间75被抽真空，而不存在平板之间一个向另一个塌陷的问题。
然后，对活塞66施加压力，使软膏与晶片70接触。如图4B所示，用箭头82表示的这个压力，借助于在活塞范围所限定的空间75内保持真空，是容易实现的，此时，沿箭头65A所示方向对外处理室60的后面充以空气，例如在大气压下。内O形圈69形成一种隔离套，防止软膏在晶片70的边缘处漏出，并保证获得足够的压力，以迫使软膏进入已经抽真空的晶片70的通路。一旦通过解除内真空口80的真空而使内部的活塞解除真空状态，并允许空间75例如返回大气压状态，用箭头80A表示空气流的方向，外O形圈74提供一种恢复力，此恢复力增加活塞66与底板72之间的分离度，如图4C所示。
图4A至图4C所示的设备具有几个另外的特征。在使用较低粘度液态软膏的情况下，如图4B所示，软膏的输送可以在该容器已经抽真空后，经过设置在活塞66和表面材料68内的孔84实现。在这种情况下，经过更适宜的柔性软膏输送管86(该软膏输送管可以用气密密封的方式贯穿处理室60)，输送精确的软膏量，使软膏在施加最终压力之前，流遍晶片表面并进入被抽真空的通路中。在一个替换实施例中，晶片安装表面和软膏涂敷表面是倒置的。在这种情况下，软膏的自动配送是通过设置在下板中的孔进行的，而一种粘度较低的软膏，在与晶片接触和施加压力前，允许汇聚一段精确的时间。这可以通过将图4B倒置看出。在此实施例中，过多的软膏必须在随后的步骤中用任何数量的方法清除，包括使用上述刮板或者刮刀，或者使用一种旋转刷清理方法，但并不局限于这些方法。
参看图5A至5F，在本发明的第二实施例中，挤压活塞90设置在可移动挤压工作活塞头92的活塞箱91中。活塞头92设置在真空室94内。设置了装置以使挤压活塞头92分步横跨被夹持晶片96的表面，该晶片例如用静电夹持器98夹持。真空室94一旦被充分地抽真空便开始填充。如图5B所示，活塞头92运动到一个适当的起始点(图5A)，活塞箱91被垂直推至与晶片表面贴靠，例如借助于执行器99在垂直方向的膨胀，以压住一个O形圈垫片100。如图5C所示，储蓄在压力软膏输送与储蓄器102中的软膏，通过软膏输送管或软管104，被配送进入挤压活塞下方已经抽真空的空间108，该输送管在活塞90下方和晶片96上方的空间108内的开口106处终止。
如图5D所示，活塞90然后由活塞驱动装置110致动，迫使活塞90向下运动，于是将软膏挤压入下面的晶片96的通路中。活塞驱动装置110可以由几种传统驱动方式中的任何一种驱动，例如借助于一种电动机或者气压或液压驱动。驱动装置110随后可以反向运动，于是，活塞90可以退回。活塞头92的活塞箱91的向下作用力由致动器99释放，于是，O形圈垫片100解除挤压，但仍旧与晶片96的上表面保持轻微接触。如图5F所示，整个活塞头92跨越晶片96的表面，平移到下一个输送软膏的部位，重复执行上述过程。这可以在接连部位进行，直至活塞头可以进入的整个晶片上的通路均被填充。这种方法的优点在于，软膏直接输送到使用点变得十分容易。此外，如图5G所示，设置一个清洁站比较简单，该清洁站例如包括一种旋转的清洁轮112，离开晶片夹持器98设置，以在下一个填充操作之前，将挤压活塞底面的剩余软膏去除。为了执行这个操作，活塞头92从夹持器98运动而转移到另一个位置，活塞驱动装置110使活塞90运动，于是，使其下表面延伸到活塞箱91外和O形圈垫片100之下。
需要指出的是，活塞的下表面可以是圆形的，在X-Y平移系统的情况下，此表面是方形或者矩形是有利的。在旋转传动系统的情况下，其中，活塞头是固定的而晶片转动，活塞头的下表面具有等于一个圆的某一适当段是有益的。
参看图6A(该图所示是部分仰视图)、图6B(该图是剖视图)和图7(该图是剖视图)，在本发明的第三实施例中，软膏的敷设是使用压力注料嘴120，该压力注料嘴具有O形圈密封元件或垫片121，该密封元件与晶片122的上表面保持稳固地接触。晶片122支撑在底板126的沉头槽口或者凹入部124中，该底板设置在真空环境中，例如设置在真空室128内。导电软膏129经过槽131供给。在图7中，所示压力注料嘴120正沿箭头130所示方向横跨晶片122运动。正如第一和第二实施例中那样，在整个真空室128抽真空使其真空级降到小于10托(Torr)以前，推荐接近1托以前，不发生软膏填充。导电软膏在压力下经过输送管132供入压力注料嘴120，该输送管与软膏储蓄器134连接，储蓄器在活塞装置135运动时供给软膏。此实施例的一个优点在于，经过输送管将软膏供至注料嘴的压力软膏储蓄器，是设置在真空室内，可以用电子的或者机械的方法在真空室内致动。在这种设置中，不存在空气渗入软膏输送系统的可能性，并作好了防止空气缓慢渗透进软膏本身的准备，这对于为特定的用途而已经有目的地混合、并已在真空环境下专门配送的软膏而言是至关重要的。
也参看图8所示线性扫描操作，注料嘴120在晶片122左侧的一个位置开始，沿箭头127所示方向行进，该晶片夹持在底板126(见图7)的沉头凹入部124中。推荐凹入部124的深度，或者是与晶片122的总厚度匹配，或者其深度比晶片总厚度略微浅些，以保证晶片122的上表面，与注料嘴120在其上方运动的底板上表面，不是在同一水平面上，就是略高于它(～1密耳)。这样，保证在整个填充操作过程中，柔性的注料嘴O形圈垫片121，将保持在受压状态下，贴靠接触晶片122的上表面。如上所述，对于一种给定粘度的软膏，可控填充参数是真空室128内的真空度、施加在注料嘴122内软膏的压力，以及注料嘴120在晶片122上方扫描的速度。
需要指出的是，除图9A、9B和9C所示旋转实施例外，晶片贴靠地安装在工具底板上加工出的沉头凹槽中，这样，晶片表面相对于底板表面几乎是平的。注料嘴横跨表面运动，填充在其行进路径上已经被抽真空的通路，并只在晶片表面上留下极薄的覆盖层。要不然，也可以使用定位销或者限位销使晶片保持到位。
如图9A和9B所示，压力软膏注料嘴也可以有利地用于一种旋转布局，其中，晶片安装在旋转底板(在图9A至图9C中未示出)中，例如使用静电夹持器(也未示出)。晶片122A、122B、122C沿箭头125所示方向旋转。静电夹持器可以是晶片夹持方式的传统设计形式，但也可以有所不同，不同之处在于，其所用以施加电压以夹持晶片的电气连接装置允许底板旋转。
注料嘴120A相对于旋转晶片122A沿径向方向固定地夹持以施加软膏123A。这种方法具有这样的优点，使注料嘴除接触准备填充的表面之外，决不接触另外的表面。注料嘴的宽度可以设计成比晶片的半径略小，以提供一种边缘排除区，在这个区域不施加软膏。这两个特征都使本发明的这个实施例与典型的CMOS半导体处理特别兼容。
晶片被固定在旋转夹持器(例如上述静电夹持器)上，将软膏注料嘴与晶片接触，并横跨晶片表面运动，以填充在其行进路径上已被抽真空的通路，在晶片122A的表面上留下一层极薄的软膏123A覆盖层。如图9A所示，固定注料嘴可以具有一种槽，其尺寸如图所示几乎等于晶片半径，或者等于整个直径。
图9B示出了一个特别推荐的实施例，其中，注料嘴120B小于晶片122B的半径，从而槽的尺寸也小于晶片的半径。在此实施例中，注料嘴120B必须这样运动，例如，沿半径方向以相等的数步进行，这样就限定了数个单独的软膏输送轨迹140A、140B、140C等等。一种作为提供这种运动的示例装置，将结合图9C在下面说明。真空度、软膏压力和注料嘴在一个通路上方或者在一组通路上方的驻留时间，是重要的填充参数。图9B所示实施例，允许晶片的旋转速度针对每一个单独的软膏输送轨迹进行调节，以保证在给定的部位注料嘴的平均驻留时间，在横跨晶片范围内大体相等。较小的注料嘴的另一个优点在于，对于给定的注料嘴向下力的大小而言，可以获得较大的总软膏压力。软膏的压强乘以由槽O形圈所限定的面积所得的力，注料嘴必须用这个力保持贴靠晶片表面，以避免在O形圈密封元件产生任何泄漏。通常，任何运动机械系统，例如图9B所示的系统，将具有一种最大的结构力，在这种结构力下，该系统得以正常运行。如果由注料嘴所限定的软膏输送区减小，则在出现软膏泄漏之前，相同的机械向下力将允许较高的注料嘴压力。
参看图9C，注料嘴120C支撑在臂142上，该臂用螺纹孔145与块144连接。蜗轮驱动装置包括支撑在固定的轴承座148和150上的螺杆轴146，该螺杆轴延伸穿过螺纹孔145并与螺纹孔接合。螺杆轴146被由速度控制器154控制的马达152驱动旋转。螺杆轴146的旋转所导致的块144运动，使注料嘴120C相对于晶片122C沿其径向运动。将会认识到，除了涂敷单独的软膏输送轨迹140A、140B、140C等等，如上关于图9B之所述，一旦轨迹140A已经涂敷，可以相对于晶片122C沿其径向连续向外移动注料嘴122C，直至所希望的表面区域已经被软膏覆盖。对晶片旋转速度进行适当连续的调节，以保证所述合理地均匀输送软膏。
需要指出的是，参考图9C所述的上述蜗轮驱动装置仅仅是作为举例，可以使用任何其它的适当驱动装置。此外，任何这样的驱动装置，可以在各图所示需要平动的本发明任何实施例中使用。
上面列出的三个一般实施例，只是软膏敷设步骤本身。基于这些推荐实施例之任一实施例的生产设备，还包括下列功能从/到一种盒子到软膏施加阶段的自动晶片处理；清洁(如果必要的话)晶片的边缘(类似于在抗蚀层涂敷设备中去除珠子)的措施；自动软膏压力控制；某种形式的自动检测；和为就地低温干燥而在批量生产的真空炉中自动装料。
在此所述的本发明，对于半导体或者基于玻璃基片载体，以安装和预制多个集成线路芯片和/或其它器件具有特定的用途。这种载体是一种具有绝缘的、经过暴露在顶面和底面的通路导电的、独立式芯片或者晶片，以经过载体使倒装式器件和其它芯片的I/O(输入/输出)与相邻层组件、线路板或者其它安装在底侧的倒装式芯片连接。不过，它可以应用于通路，特别是深通路必须用粘性物质例如软膏填充的场合。
因此，需要指出，在前面已经叙述了本发明的某些较恰当的目的和实施例。本发明的概念可以应用于许多用途。因此，尽管所作的说明是针对特定的设置和方法，本发明的意向与概念，适用于和可用于其它的设置和用途。对于本领域的技术人员而言，对所述实施例的其它修改显然可以实现，而这并不超出本发明的精神和范围。所述实施例应当解释为仅仅是对本发明更多显著特征与用途的例证性说明。其它有益的结果可通过以不同的方式实施所公开的发明，或者以本领域技术人员熟知的方法修改本发明获得。因此，应当理解，已经提供的这些实施例是作为示例而不是作为限制。本发明的范围由附属提权利要求书所限定。
权利要求
1.一种填充晶片内通路的方法，包括从通路抽出空气；将晶片的至少一部分和用于填充通路的一种软膏封闭于两个表面之间；和对软膏加压以填充通路。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在表面之间形成密封元件，使其围绕晶片的所述部分和所述软膏。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括使密封元件在晶片的接连的部分上方运动以填充通路。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括将软膏敷设在面向晶片的平面表面上；和使在其上敷设了软膏的该平面表面运动与晶片接触。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述表面中之一与晶片之间注入软膏。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括从所述通路抽出空气后，在所述表面中之一与晶片之间注入软膏。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述表面之间提供一个抽真空的空间；和强迫所述表面集拢以迫使所述软膏进入通路中。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述表面由大气压迫使其集拢。
9.如权利要求1所述的方法，其中，软膏被增压至高于大气压。
10.如权利要求1所述的方法，其中，软膏被增压至10至100PSI范围内的压力。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述通路是盲通路。
12.一种填充在晶片内的通路的设备，包括室，该室中放置晶片，所述室可以被抽真空；表面，该表面上放置晶片；软膏输送部，其提供一种软膏以填充所述通路；和软膏填充部，其将所述软膏与所述通路在压力下接触，以便所述软膏填充所述通路。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述软膏填充部在范围为10至100PSI压力下提供所述软膏。
14.如权利要求12所述的设备，其中，所述软膏输送部包括表面，在该表面上附着了所述软膏；和施压装置，以便在所述表面上的所述软膏被迫与所述晶片接触。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述软膏输送部包括表面，在该表面上附着了所述软膏；和通道，所述软膏经过该通道输送到所述表面。
16.如权利要求14所述的设备，其中，所述施压装置包括板，该板限定了所述表面；和对所述板施加压力差的元件，以将所述板压向所述晶片。
17.如权利要求16所述的设备，进一步包括一种柔顺材料，该材料在对其涂敷所述软膏的所述表面上。
18.如权利要求12所述的设备，其中，所述软膏填充部包括板，该板上具有接受所述软膏的部分；第一密封元件，其将所述板相对于置放所述晶片的所述表面密封；第二密封元件，其密封在所述板与所述板以及所述晶片之间的所述软膏；和将所述板压向所述晶片以便迫使所述软膏进入所述晶片的所述通路中的装置。
19.如权利要求18所述的设备，其中，所述将所述板压向所述晶片的装置包括气体去除装置，其抽出在所述板与放置所述晶片的所述表面之间的气体；和气体置换装置，其置换从所述室抽出的气体。
20.如权利要求19所述的设备，其中，其上所述气体置换装置包括一种开口，经过该开口，允许气体进入所述室。
21.如权利要求12所述的设备，其中，其上置放所述晶片的所述表面，包括一种具有用于所述晶片的凹入部的底板。
22.如权利要求21所述的设备，其中，置放所述晶片的所述表面，包括一种静电夹持器的表面。
23.如权利要求12所述的设备，其中，所述软膏输送部包括一种增压软膏储蓄器。
24.如权利要求12所述的设备，其中，所述软膏填充部包括活塞箱，具有一个开口以容纳活塞；柔顺密封元件，其将所述活塞箱相对于所述晶片的一部分密封，以限制所述软膏；活塞，设置在所述活塞箱中；和活塞致动器，其将所述活塞压向所述晶片；其中，所述软膏输送部向所述开口提供所述软膏。
25.如权利要求24所述的设备，进一步包括使所述活塞箱运动的装置，从而挤压所述密封元件，以填充所述通路。
26.如权利要求25所述的设备，其中，所述使所述活塞箱运动的装置，使所述活塞箱进一步运动到这样的位置，其中，所述密封元件被压缩至比填充所述通路时的压缩程度更小的压缩程度，从而可以允许所述活塞箱运动，以便所述活塞箱可以被设置在这样一个位置，用输送至所述开口的软膏填充所述晶片的一个或更多个接连部分的通路。
27.如权利要求24所述的设备，进一步包括一种装置，该装置在晶片的通路已经被填充之后，清除所述活塞上剩余的软膏。
28.如权利要求12所述的设备，其中，所述软膏填充部包括细长元件，该元件具有一带槽表面，软膏就经过该槽设置在所述晶片上；和柔顺密封元件，其使所述表面相对于所述晶片密封。
29.如权利要求28所述的设备，进一步包括一种平动装置，该装置使所述元件与所述晶片彼此相对平动，以便填充所述晶片的接连部分中的通路。
30.如权利要求28所述的设备，进一步包括一种装置，该装置使所述元件与所述晶片彼此相对旋转，以便填充所述晶片的接连部分中的通路。
31.如权利要求30所述的设备，其中，使所述元件与所述晶片彼此相对旋转的所述装置，包括一个旋转底板，该底板具有在其上置放所述晶片的所述表面。
32.如权利要求28所述的设备，该设备设置成可以接受圆晶片，其中，所述细长元件相对于所述晶片径向设置。
33.如权利要求32所述的设备，其中所述细长元件的长度小于所述晶片的半径，所述设备进一步包括使所述晶片旋转的装置；和使所述元件相对于所述晶片沿半径方向运动的装置。
34.如权利要求33所述的设备，其中，使所述晶片旋转的所述装置，包括旋转速度控制器，以控制所述晶片的旋转速度。
35.如权利要求33所述的设备，其中，沿径向平动所述元件的所述装置，包括平动速度控制器，以控制所述元件相对于所述晶片的平动速度。
36.如权利要求33所述的设备，其中，沿径向平动所述元件的所述装置，包括蜗轮传动装置，和使所述装置的驱动轴旋转的马达。
全文摘要
一种填充晶片上的通路的方法，特别是填充晶片上起初是盲通路的方法，以及执行此方法的各种设备，包括从通路抽出空气；在两个表面之间封闭晶片的至少一部分和填充通路用的软膏；对软膏增压以填充通路。
文档编号H01L23/14GK1658377SQ20041008836
公开日2005年8月24日 申请日期2004年11月3日 优先权日2003年11月3日
发明者保罗·S·安德里, 乔恩·A·凯西, 雷蒙德·R·霍顿, 希拉格·S·帕特尔, 埃德蒙·J·斯普罗吉斯, 布赖恩·R·松德勒夫 申请人:国际商业机器公司