专利名称：倒装芯片封装结构及其形成方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体封装技术，尤其涉及一种倒装芯片(Flip Chip)封装结构及其形成方法。
背景技术：
IC封装是半导体前段工艺加工完成后所提供晶片中的每一颗IC晶粒独立分离，并连接至导线架上并包覆的程序。目前较受瞩目的一种称为倒装芯片接合技术(Flip Chip Interconnect Technology)，其主要是在芯片的I/O接点上长出导体凸块，然后将其翻覆，利用上述凸块直接与基板作连接的技术。这种倒装芯片接合技术具有面积小、高脚数、引线短、低电感、噪声容易控制等优点。因此，十分符合目前元件高速度、高效能以及轻薄短小的要求。
一般的倒装芯片接合技术包括前置作业的凸块制作(bumping)、晶片切割(die saw)，以及组装作业的晶粒接合(bonding)、回焊(reflow)、清洁(clean)、填胶、胶烘烤固化(cure)等。不过，因为芯片、基板等材料的热膨胀系数不同，所以往往会在封装时发生芯片破裂等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种倒装芯片封装结构的形成方法，以避免发生芯片破裂等问题。
本发明的再一目的是提供一种倒装芯片封装结构，能有效降低芯片的应力，以避免芯片破裂。
本发明提出一种倒装芯片封装结构的形成方法，包括先提供一基板与一芯片，再削减芯片的厚度，以使芯片与基板的厚度比小于0.6。之后，倒装芯片接合芯片的正面与基板的正面。
依照本发明的优选实施例所述，上述削减芯片的厚度的方法包括将芯片的背面磨薄。
依照本发明的优选实施例所述，上述倒装芯片接合芯片与基板的步骤包括先接合芯片的正面与基板的正面，再于芯片的背面的边缘形成一阻挡体(dam stopper)，然后使用一填充物(underfill)填入芯片与基板的接合处。之后，还可包括于芯片的背面加上一散热片(heat slug)并固定于基板的正面的边缘。其中，加上散热片的方法包括利用胶(paste)将散热片黏在芯片的背面。
依照本发明的优选实施例所述，上述倒装芯片接合芯片与基板的步骤也可以是包括先接合芯片的正面与基板的正面，再于芯片的背面全面覆盖一个第一散热片，之后使用填充物填入芯片与基板的接合处。其中，可利用胶将第一散热片黏在芯片的整个背面。而使用填充物填入芯片与基板的接合处之后，还包括于芯片的背面加上一个第二散热片黏住第一散热片并固定于基板的正面的边缘。
依照本发明的优选实施例所述，上述芯片的正面可形成有数个凸块。而基板的背面可形成有数个焊球。
本发明再提出一种倒装芯片封装结构，包括基板、芯片及填充物，其中芯片与基板的厚度比小于0.6，而填充物则填入芯片与基板的接合处。
依照本发明的优选实施例所述，上述结构还包括一阻挡体(damstopper)，形成于芯片的背面的边缘。
依照本发明的优选实施例所述，上述结构还包括一个散热片，位于芯片的背面。这个散热片是一体成型的，且由一散热部、一支撑部与一突部所构成。支撑部固定于基板的正面的边缘，以支撑散热部。突部则设于散热部中央朝向芯片并与芯片的背面相接。在散热片的突部与芯片的背面之间还可包括一层胶。
依照本发明的优选实施例所述，上述结构还包括一个第一和一个第二散热片。第一散热片全面覆盖芯片的背面，而第二散热片则架设在基板的正面并与第一散热片相接。此外，在第一散热片与芯片之间还可包括一层胶。
依照本发明的优选实施例所述，上述芯片包括位于芯片的正面的数个凸块。而上述基板包括位于基板的背面的数个焊球。
本发明因为将芯片与基板的厚度比设定成小于0.6，因此能够使芯片的应力降低，进而避免发生芯片破裂等问题，特别适于应用在低介电系数(lowk)的芯片。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是依照本发明的一优选实施例的倒装芯片封装结构的形成步骤图；图2A至图2D是图1的步骤106的一种制造流程剖面示意图；图3A至图3D是图1的步骤106的另一种制造流程剖面示意图；图4为依照本发明的倒装芯片封装结构的芯片主应力(principal stress)与厚度比的应力模拟曲线图。
主要元件符号说明100～106步骤200、300基板200a、210a正面200b、210b背面202、302焊球210、310芯片212、312凸块220阻挡体(dam stopper)230、330填充物(underfill)240、322、324散热片240a支撑部240b散热部240c突部250、320胶具体实施方式
图1是依照本发明的一优选实施例的倒装芯片封装结构的形成步骤图。请参照图1，于步骤100中，先提供一基板(substrate)，且于最后步骤，基板的背面会形成数个焊球(solder balls)。而于步骤102中，提供一芯片(chip)，且包括于芯片的正面形成数个凸块(bumps)。
然后，于步骤104中，削减芯片的厚度，以使芯片与基板的厚度比小于0.6，其中削减芯片厚度的方法例如是将芯片的背面磨薄。
接着，于步骤106中，倒装芯片接合芯片的正面与基板的正面。由于倒装芯片接合技术的多样化，本发明特举几个可以应用于本发明的例子，请参考以下的图2A至图2D以及图3A至图3D。但是，以下的例子仅作为详细说明本发明之用，而不是用来限定本发明的范围。
图2A至图2D是图1的步骤106的一种制造流程剖面示意图。
请参照图2A，倒装芯片封装结构通常是要将基板200与芯片210包装在一起。而基板200有正面200a与背面200b。芯片210也有正面210a与背面210b，且其正面210a形成有数个凸块212。然后，接合芯片210的正面210a与基板200的正面200a，其中芯片210与基板200的厚度比(thicknessratio)需小于0.6，以降低芯片210的应力(stress)。举例来说，当基板200厚度约为0.76mm时，芯片210的厚度可在300～500μm的范围内。
之后，请参照图2B，可于芯片210的背面210b的边缘形成一阻挡体(dam stopper)220，以避免后续步骤中的填充物(underfill)溢到芯片210的背面210b，其中阻挡体220例如是聚合物(polymer)或环氧物(epoxy)，且其厚度例如是在275～475μm的范围内。
接着，请参照图2C，使用填充物(underfill)230填入芯片210与基板200的接合处。
然后，请参照图2D，为了使整个封装结构有良好的散热性，可选择于芯片210的背面210b加上一散热片240。这个散热片240例如是一个由支撑部240a、散热部240b与突部240c所构成的一体成型结构，其中支撑部240a固定于基板200的正面200a的边缘，以支撑散热部240b，而突部240c在散热部240b中央朝向芯片210并可藉由一层胶(paste)250与芯片210的背面210b相接。其中，突部240c的厚度例如是在225～475μm的范围内，而胶250的厚度例如是在约50μm。最后，在基板200的背面200b形成数个焊球202。
图3A至图3D是图1的步骤106的另一种制造流程剖面示意图。
请参照图3A，与图2A相同，基板300有正面300a与背面300b。芯片310也有正面310a与背面310b，且其正面310a有凸块312。然后，接合芯片310的正面310a与基板300的正面300a，其中芯片310与基板300的厚度比小于0.6，以降低芯片310的应力。
然后，请参照图3B，藉由一层胶320，于芯片310的背面310b间全面覆盖一个第一散热片322，如此一来不但能使整个封装结构有良好的散热性，而且也可以藉着这个第一散热片322来阻止后续步骤中的填充物接触芯片310的背面310b。
之后，请参照图3C，使用填充物330填入芯片310与基板300的接合处。
接着，请参照图3D，可另外在基板300的正面300a架设一个支架状的第二散热片324，并与第一散热片322相接。最后，在基板300的背面300b形成数个焊球302。
此外，为证实本发明的功效，请参考图4，其为依照本发明的倒装芯片封装结构的芯片主应力(principal stress)与厚度比的应力模拟曲线图。由于目前的芯片与基板的厚度比大概是0.9，故从图4可知，其芯片的最大主应力约为120Mpa，但是这样一来会使芯片容易形成破裂，所以需使最大主应力降低到100Mpa左右，因此芯片与基板的厚度比需小于0.6。
综上所述，本发明由于芯片与基板的厚度比小于0.6能够使芯片的应力降低，所以不容易发生芯片破裂的问题。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种倒装芯片封装结构的形成方法，包括提供一基板；提供一芯片；削减该芯片的厚度，以使该芯片与该基板的厚度比小于0.6；以及倒装芯片接合该芯片的正面与该基板的正面。
2.如权利要求1所述的倒装芯片封装结构的形成方法，其中削减该芯片的厚度的方法包括将该芯片的背面磨薄。
3.如权利要求1所述的倒装芯片封装结构的形成方法，其中倒装芯片接合该芯片与该基板的步骤，包括接合该芯片的正面与该基板的正面；于该芯片的背面的边缘形成一阻挡体；以及使用一填充物填入该芯片与该基板的接合处。
4.如权利要求3所述的倒装芯片封装结构的形成方法，其中使用该填充物填入该芯片与该基板的接合处之后，还包括于该芯片的背面加上一散热片并固定于该基板的正面的边缘。
5.如权利要求4所述的倒装芯片封装结构的形成方法，其中加上该散热片的方法包括利用胶将该散热片黏在该芯片的背面。
6.如权利要求1所述的倒装芯片封装结构的形成方法，其中倒装芯片接合该芯片与该基板的步骤，包括接合该芯片的正面与该基板的正面；于该芯片的背面全面覆盖一第一散热片；以及使用一填充物填入该芯片与该基板的接合处。
7.如权利要求6所述的倒装芯片封装结构的形成方法，其中于该芯片的背面全面覆盖该第一散热片的方法包括利用胶将该第一散热片黏在该芯片的整个背面。
8.如权利要求6所述的倒装芯片封装结构的形成方法，其中使用该填充物填入该芯片与该基板的接合处之后，还包括于该芯片的背面加上一第二散热片黏住该第一散热片并固定于该基板的正面的边缘。
9.如权利要求1所述的倒装芯片封装结构的形成方法，其中提供该芯片包括于该芯片的正面形成多个凸块。
10.如权利要求1所述的倒装芯片封装结构的形成方法，其中提供该基板包括于该基板的背面形成多个焊球。
11.一种倒装芯片封装结构，包括一基板，具有一正面与一背面；一芯片，具有一正面与一背面，该芯片的该正面倒装芯片接合于该基板的该正面，其中该芯片与该基板的厚度比小于0.6；以及一填充物，填入该芯片与该基板的接合处。
12.如权利要求11所述的倒装芯片封装结构，还包括一阻挡体，形成于该芯片的该背面的边缘。
13.如权利要求11所述的倒装芯片封装结构，还包括一散热片，位于该芯片的该背面，该散热片是一体成型的并包括一散热部；一支撑部，固定于该基板的该正面的边缘，以支撑该散热部；以及一突部，设于该散热部中央朝向该芯片并与该芯片的该背面相接。
14.如权利要求13所述的倒装芯片封装结构，还包括一胶，在该散热片的该突部与该芯片的该背面之间。
15.如权利要求11所述的倒装芯片封装结构，还包括一第一散热片，全面覆盖该芯片的该背面；以及一第二散热片，架设在该基板的该正面并与该第一散热片相接。
16.如权利要求15所述的倒装芯片封装结构，还包括一胶，在该第一散热片与该芯片之间。
17.如权利要求11所述的倒装芯片封装结构，其中该芯片包括位于该芯片的该正面的多个凸块。
18.如权利要求11所述的倒装芯片封装结构，其中该基板包括位于该基板的该背面的多个焊球。
全文摘要
一种倒装芯片封装结构，是至少由基板、芯片及填充物所构成，其中芯片与基板的厚度比小于0.6，而填充物则填入芯片与基板的接合处。由于芯片与基板的厚度比小于0.6能够使芯片的应力降低，所以不容易发生芯片破裂的问题。
文档编号H01L23/48GK101026100SQ20061000885
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月22日 优先权日2006年2月22日
发明者何凯光 申请人:联华电子股份有限公司