专利名称：用于通过使用背侧模制配置(bsmc)来改进封装翘曲和连接可靠性的工艺的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及集成电路。更具体地说，本发明涉及封装集成电路。
背景技术：
经封装集成电路的厚度正不断缩小以配合较小形状因子的电子装置。因此，封装衬底的厚度正缩小，这降低了封装衬底的刚度。在将热量施加到衬底的制造工艺(例如，焊料回流)期间，衬底可能翘曲。翘曲可能归因于来自封装衬底中的材料之间的热膨胀系数的差异的施加到封装衬底的应力。当封装衬底翘曲时，封装衬底与所附接裸片之间可能不发生连接，从而导致经封装集成电路的电失效。图I是说明因常规经封装集成电路中的衬底翘曲而导致的裸片不连接的横截面图。经封装集成电路包含封装衬底102，其具有封装连接104。裸片112通过封装连接114耦合到封装连接104。当封装衬底102在制造期间翘曲时，封装连接104可能变为在封装集成电路的若干部分中从封装连接114断开。另外，在集成电路的封装期间，封装衬底在阻焊剂层中具有使封装衬底的接触垫暴露的开口。在将裸片附接到封装衬底之前，开口存在于封装衬底中。因此，封装衬底的接触垫在例如加热、回流和去焊等制造工艺期间暴露于大气。这些制造工艺中的高温通过氧化而使接触垫降级，这降低了对接触垫作出的电子连接的可靠性。因此，需要使用薄衬底来更可靠地封装集成电路。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种集成电路(IC)封装方法包含将裸片附接到衬底的第一侧。所述方法还包含在将裸片附接到衬底的第一侧之前，将模制化合物沉积在衬底的第二侧上。所述方法进一步包含将封装连接沉积在衬底的第二侧上，所述封装连接耦合到衬底的第二侧上的接触垫。根据本发明的另一实施例，一种设备包含衬底。所述设备还包含所述衬底的第一侧上的电介质。所述设备进一步包含所述电介质上的模制化合物。所述设备还包含通过所述模制化合物和电介质耦合到衬底的第一侧上的接触垫的封装连接。根据本发明的又一实施例，一种设备包含衬底。所述设备还包含所述衬底的第一侧上的电介质。所述设备进一步包含通过电介质耦合到衬底的第一侧上的接触垫的封装连接。所述设备还包含用于改进衬底的第一侧上的封装连接可靠性的装置，其中所述改进装置环绕封装连接。这部分已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解以下具体实施方式
。下文将描述本发明的额外特征和优点。所属领域的技术人员应了解，本发明可容易地用作用于修改或设计用于实行本发明的相同目的的其它结构的基础。所属领域的技术人员还应认识到，此类等效构造不会脱离如在所附权利要求书中所阐述的本发明的教示。当结合附图进行考虑时，将从以下描述更好地理解据信为本发明的特性的新颖特征(均关于其组织和操作方法)连同另外的目标和优点。然而，应明确地理解，仅出于说明和描述的目的而提供各图中的每一者，且其不希望作为对本发明的限制的界定。
为了更完整地理解本发明，现在结合附图参考以下描述。图I是说明因常规经封装集成电路中的衬底翘曲而导致的裸片不连接的横截面 图。图2是说明根据一个实施例的用于改进经封装集成电路中的封装连接可靠性的示范性工艺的流程图。图3A到3H是说明根据一个实施例的用于改进经封装集成电路中的封装连接可靠性的示范性工艺的横截面图。图4是说明根据第二实施例的用于改进经封装集成电路中的封装连接可靠性的示范性工艺的流程图。图5A到5E是说明根据第二实施例的用于改进经封装集成电路中的封装连接可靠性的示范性工艺的横截面图。图6是展示其中可有利地使用本发明的实施例的示范性无线通信系统的框图。图7是说明根据一个实施例的用于半导体组件的电路、布局和逻辑设计的设计工作站的框图。
具体实施例方式可通过使用背侧模制化合物(BSMC)经由将模制化合物沉积在封装衬底的与附接到裸片的侧相反的侧上来实现减少封装期间的翘曲和增加裸片连接的良率。模制化合物增加封装衬底的刚度以减少翘曲。另外，模制化合物将封装连接支撑到封装衬底，并抑制封装连接中的裂缝形成。模制化合物在裸片连同电介质(例如，阻焊剂)附接之后经图案化，以使封装衬底的接触垫为电子连接而暴露。在裸片附接之后使接触垫暴露减少了制造工艺期间对接触垫的损坏，例如氧化。图2是说明根据一个实施例的用于改进经封装集成电路中的封装连接可靠性的示范性工艺的流程图。工艺在框205处以接收封装衬底来开始。图3A是说明根据一个实施例的示范性封装衬底的横截面图。封装衬底300包含导电线302，其通过基础材料330 (例如层压件)上的绝缘体308而分离。封装连接304耦合到导电线302的接触垫。电介质320位于封装衬底上，在与封装连接304相反的侧上。根据一个实施例，电介质320为阻焊剂。
在框210处，将模制化合物沉积在与封装连接相反的侧上。图3B是说明根据一个实施例的在沉积模制化合物之后的示范性封装衬底的横截面图。封装衬底300包含在封装衬底300的与封装连接304相反的侧上沉积在电介质320上的模制化合物306。模制化合物306改进封装衬底300的刚度。因此，可减少封装衬底300的翘曲。如稍后在图3H中说明，模制化合物306可增加很少或不增加经封装集成电路的厚度。在框215处，将裸片附接到封装衬底。图3C是说明根据一个实施例的示范性经封装集成电路的横截面图。具有封装连接314的裸片312耦合到封装衬底300的封装连接304。裸片312和封装衬底300形成经封装集成电路390。在框220处，将底部填充剂沉积在裸片与封装衬底之间的封装连接周围。图3D是说明根据一个实施例的具有底部填充剂的示范性经封装集成电路的横截面图。底部填充剂316提供对封装连接304、314的额外支撑。在框225处，将模制化合物沉积在裸片和封装衬底上。图3E是说明根据一个实施 例的具有沉积在裸片和封装衬底上的模制化合物的示范性经封装集成电路的横截面图。模制化合物318环绕裸片312，且进一步加强封装连接304与封装连接314之间的连接。模制化合物318可为与模制化合物306不同的材料。根据一个实施例，当在晶片级下应用所述工艺时，可将模制化合物318切块成裸片群组以最小化或减少翘曲。举例来说，可在将具有四个裸片的每一模块化群集放置在封装衬底上之后执行切穿模制化合物318。根据一个实施例，不将模制化合物318沉积在裸片312上，从而得到裸露的裸片或暴露的裸片。举例来说，在制造封装上封装(PoP)集成电路期间，可使用暴露的裸片。在框230处，对封装衬底的与所附接裸片相反的侧上的模制化合物进行图案化。图3F是说明根据一个实施例的具有经图案化模制化合物的示范性经封装集成电路的横截面图。在模制化合物306中图案化开口 340。开口 340可用于在封装期间稍后沉积的球栅阵列(BGA)。在框235处，对封装衬底的与所附接裸片相反的侧上的电介质进行图案化。图3G是说明根据一个实施例的具有经图案化电介质的示范性经封装电路的横截面图。将开口340图案化到电介质320中以使导电线302暴露。根据一个实施例，单个工艺使用紫外线(UV)激光钻孔在模制化合物306和电介质320中形成开口 340。在框215处附接裸片312之后在框235处对电介质320进行图案化减少了封装衬底300的接触垫暴露至高温和环境。因此，电介质320保护封装衬底300的接触垫免受例如氧化等损坏。在框240处，可将封装连接沉积在形成于模制化合物和电介质中的开口中，以将经封装集成电路中的电路耦合到外部装置。位于封装连接周围的模制化合物充当封装连接周围的卡圈，以防止封装连接中的裂缝。举例来说，模制化合物将裂缝传播表面进一步移离封装连接中的接触垫。现在参看图3H，其展示说明根据一个实施例的具有较可靠封装连接的示范性经封装集成电路的横截面图。封装连接350 (例如，球栅阵列(BGA)的球)可沉积在模制化合物306和电介质320中的开口中。封装连接350耦合到封装衬底300中的导电线302的接触垫。裸片312与外部电路之间的通信可通过封装连接314、封装连接304、导电线302和封装连接350发射。在图3H中，测量从模制化合物318到封装连接350的经封装集成电路390的高度。模制化合物306的高度增加很少或不增加经封装集成电路390的高度，因为模制化合物306占用电介质320与封装连接350之间的空间。将模制化合物沉积在封装衬底的与所附接裸片相反的侧上改进了芯片附接良率，改进了总体封装良率，且使经封装集成电路变刚劲。模制化合物增加了封装衬底的刚度，从而减少了衬底的翘曲。也就是说，额外刚度提供针对在例如烘烤、回流和去焊等制造工艺期间在封装衬底的层中形成的应力的抵消力。另外，增加的刚度可允许在经封装集成电路中使用较薄的封装衬底，这可减小经封装集成电路的总厚度。减少封装衬底的翘曲改进了芯片附接良率。封装衬底的翘曲导致封装衬底与裸片之间的界面处无连接。翘曲的减少降低了封装期间发生的无连接的数目。另外，减少封装衬底的翘曲改进了制造线的末端处的共面性，从而产生增大的总体封装良率。 在裸片附接之后对电介质进行图案化减少了封装衬底的接触垫向环境的暴露，这减少了对接触垫的损坏。举例来说，在涉及封装衬底的高温工艺期间，如果接触垫暴露于环境，那么可能发生接触垫的氧化。氧化降低了接触垫的导电性，且也减小了接触垫的可焊接性。在高温工艺期间将电介质留在接触垫上减少了氧化，且因此改进了将球栅阵列(BGA)的球沉积在接触垫上时的球附接良率。图4是说明根据第二实施例的用于改进经封装集成电路中的封装连接可靠性的示范性工艺的流程图。工艺在框405处以接收封装衬底来开始。图5A是说明根据一个实施例的示范性封装衬底的横截面图。封装衬底500包含导电线502，其通过基础材料530 (例如层压件)上的绝缘体508而分离。封装连接504耦合到导电线502的接触垫。电介质520位于封装衬底上，在与封装连接504相反的侧上。根据一个实施例，电介质520为阻焊齐U。电介质520可具有位于封装衬底500的接触垫附近的开口 560。在框410处，将封装连接沉积在电介质中的开口中，且在框415处，将模制化合物沉积在封装连接周围。图5B是说明根据一个实施例的在沉积模制化合物之后的示范性封装衬底的横截面图。封装连接550沉积在开口 560中。封装连接550可为(例如)球栅阵列(BGA)的球。模制化合物506沉积在封装连接550周围。模制化合物506的沉积可包含固化、筑坝、填充和底部填充模制化合物506。在框420处，将裸片附接到封装衬底，且在框425处，将底部填充剂施加到裸片。图5C是说明根据一个实施例的在将底部填充剂施加到所附接裸片之后的示范性封装衬底的横截面图。具有封装连接514的裸片512通过封装连接504耦合到封装衬底500。在裸片512与封装衬底500之间施加底部填充剂516。在框430处，将模制化合物沉积到所附接裸片。图是说明根据一个实施例的在将模制化合物沉积在所附接裸片周围之后的示范性封装衬底的横截面图。将模制化合物518沉积在封装衬底500上在裸片512周围。在框435处，对与所附接裸片相反的侧上的模制化合物和封装连接进行背研以使封装连接暴露。图5E是说明根据一个实施例的在对模制化合物进行背研之后的示范性封装衬底的横截面图。对模制化合物506进行背研以使封装连接550暴露。模制化合物506在封装工艺(例如裸片附接)期间增加封装衬底500的厚度，以增加封装衬底500的强度。然而，在对模制化合物506进行背研以使封装连接550暴露之后，模制化合物506不导致与封装衬底500组装的最终产品中的额外厚度。根据一个实施例，通过跳过框430且不将模制化合物518沉积在所附接裸片512周围来产生裸露的裸片。可根据用于封装上封装(PoP)装置中的一个实施例来制造裸露的裸片。 图6是展示其中可有利地使用本发明的实施例的示范性无线通信系统600的框图。为了说明的目的，图6展示三个远程单元620、630和650以及两个基站640。将认识至IJ，无线通信系统可具有更多的远程单元和基站。远程单元620、630和650包含IC装置625A、625C和625B，其包含所揭示的封装结构。将认识到，含有IC的任何装置还可包含此处所揭示的封装结构，包含基站、切换装置以及网络设备。图6展示从基站640到远程单元620,630和650的前向链路信号680，以及从远程单元620、630和650到基站640的反向链路信号690。在图6中，将远程单元620展示为移动电话，将远程单元630展示为便携式计算机，且将远程单元650展示为在无线本地环路系统中的固定位置远程单元。举例来说，远程单元可为移动电话、手持式个人通信系统(PCS)单元、便携式数据单元(例如个人数据助理)、具有GPS能力的装置、导航装置、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、固定位置数据单元(例如仪表读取设备)，或存储或检索数据或计算机指令的任何其它装置，或其任何组合。虽然图6说明根据本发明的教示的远程单元，但本发明不限于这些示范性所说明单元。可在包含经封装集成电路的任何装置中合适地使用本发明的实施例。图7是说明用于半导体组件(例如如上文所揭示的经封装集成电路)的电路、布局和逻辑设计的设计工作站的框图。设计工作站700包含硬盘701，硬盘701含有操作系统软件、支持文件和例如Cadence或OrCAD等设计软件。设计工作站700还包含显示器以促进电路710或半导体组件712(例如经封装集成电路)的设计。提供存储媒体704以用于有形地存储电路设计710或半导体组件712。电路设计710或半导体组件712可以例如⑶SII或GERBER等文件格式存储在存储媒体704上。存储媒体704可为⑶-ROM、DVD、硬盘、快闪存储器或其它适当装置。此外，设计工作站700包含驱动设备703，其用于接受来自存储媒体704的输入或将输出写入到存储媒体704。记录于存储媒体704上的数据可指定逻辑电路配置、用于光刻掩模的图案数据，或用于串行写入工具(例如，电子束平版印刷)的掩模图案数据。所述数据可进一步包含例如与逻辑仿真相关联的时序图或网状电路等逻辑检验数据。提供存储媒体704上的数据通过减小用于设计半导体晶片的工艺的数目来促进电路设计710或半导体组件712的设计。对于固件和/或软件实施方案，可用执行本文所描述的功能的模块(例如，程序、函数等)来实施所述方法。可将有形地体现指令的任何机器可读媒体用于实施本文所述的方法。举例来说，可将软件代码存储在存储器中且由处理器单元执行。可在处理器单元内或处理器单元外部实施存储器。如本文中所使用，术语“存储器”指代任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，且不应限于任何特定类型的存储器或特定数目的存储器，或其上存储存储器的特定类型的媒体。如果以固件和/或软件来实施，那么可将功能作为一个或一个以上指令或代码存储在计算机可读媒体上。实例包含编码有数据结构的计算机可读媒体以及编码有计算机程序的计算机可读媒体。计算机可读媒体包含物理计算机存储媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。借助于实例而非限制，所述计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或任何其它可用于以指令或数据结构的形式存储所要的程序代码且可由计算机存取的媒体；如本文中使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。除存储在计算机可读媒体上之外，可提供指令和/或数据作为包含于通信设备中的发射媒体上的信号。举例来说，通信设备可包含具有指示指令和数据的信号的收发器。所述指令和数据经配置以致使一个或一个以上处理器实施权利要求书中所概述的功能。虽然已陈述了特定电路，但所属领域的技术人员将了解，并不需要所揭示的电路中的全部来实践本发明。此外，尚未描述某些众所周知的电路以保持集中于本发明。
虽然已详细描述了本发明及其优点，但应理解，在不脱离如所附权利要求书所界定的本发明的技术的情况下，可在本文中作出各种改变、替代和变更。举例来说，相对于衬底或电子装置而使用关系术语，例如“上方”和“下方”。当然，如果将衬底或电子装置倒置，那么上方变为下方，且反之亦然。另外，如果侧向定向，那么上方和下方可指代衬底或电子装置的侧面。此外，本申请案的范围既定不限于说明书中所描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。如所属领域的技术人员将容易从本发明了解的，可根据本发明利用目前现有或稍后将开发的执行与本文中所描述的对应实施例大体上相同的功能或实现与其大体上相同的结果的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。因此，所附权利要求书既定在其范围内包含此些过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤。
权利要求
1.一种集成电路IC封装方法，其包括 将裸片附接到衬底的第一侧； 在将所述裸片附接到所述衬底的所述第一侧之前，将模制化合物沉积在所述衬底的第二侧上；以及 将封装连接沉积在所述衬底的所述第二侧上，所述封装连接耦合到所述衬底的所述第二侧上的接触垫，所述模制化合物和电介质材料环绕所述封装连接。
2.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括 将电介质沉积在所述衬底的所述第二侧上，使得所述模制化合物在所述电介质上；在沉积所述封装连接之前，在所述模制化合物中形成对应于所述衬底的所述接触垫的开口 ；以及 在沉积所述封装连接之前，在所述电介质中形成对应于所述模制化合物开口的开口。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述电介质包括阻焊剂。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在单个工艺中形成所述模制化合物开口和电介质开口。
5.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述模制化合物开口包括激光钻制所述模制化合物开口，且形成所述电介质开口包括激光钻制所述电介质开口。
6.根据权利要求2所述的方法，其中沉积所述封装连接包括通过所述模制化合物开口和所述电介质开口将球栅阵列的球附接到所述接触垫。
7.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括在将所述裸片附接到所述衬底的所述第一侧之后将第二模制化合物沉积在所述裸片上。
8.根据权利要求I所述的方法，其中在沉积所述模制化合物之前沉积所述封装连接，且所述方法进一步包括在附接所述裸片之后对所述模制化合物进行背研以使所述封装连接暴露。
9.根据权利要求I所述的方法，其进一步包括将所述衬底集成到移动电话、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、计算机、手持式个人通信系统PCS单元、便携式数据单元和固定位置数据单元中的至少一者中。
10.一种设备，其包括 衬底； 所述衬底的第一侧上的电介质； 所述电介质上的模制化合物；以及 封装连接，其通过所述模制化合物和所述电介质耦合到所述衬底的所述第一侧上的接触垫。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述模制化合物环绕所述封装连接。
12.根据权利要求10所述的设备，其中所述电介质包括阻焊剂。
13.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括附接到所述衬底的与所述衬底的所述第一侧相反的第二侧的裸片。
14.根据权利要求13所述的设备，其进一步包括所述裸片以及所述衬底的所述第二侧上的第二模制化合物。
15.根据权利要求13所述的设备，其中所述裸片包括裸露的裸片。
16.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括电耦合到所述封装连接的经封装集成电路1C。
17.根据权利要求10所述的设备，其中所述设备集成到移动电话、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、计算机、手持式个人通信系统PCS单元、便携式数据单元和固定位置数据单元中的至少一者中。
18.—种设备,其包括 衬底； 所述衬底的第一侧上的电介质； 封装连接，其通过所述电介质耦合到所述衬底的所述第一侧上的接触垫；以及 用于改进所述衬底的所述第一侧上的封装连接可靠性的装置，其中所述改进装置环绕所述封装连接。
19.根据权利要求18所述的设备，其进一步包括附接到所述衬底的与所述衬底的所述第一侧相反的第二侧的裸片。
20.根据权利要求19所述的设备，其进一步包括所述裸片上的模制化合物。
21.根据权利要求18所述的设备，其中所述电介质包括阻焊剂。
22.根据权利要求18所述的设备，其中所述设备集成到移动电话、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、计算机、手持式个人通信系统PCS单元、便携式数据单元和固定位置数据单元中的至少一者中。
23.一种集成电路IC封装方法，其包括以下步骤 将裸片附接到衬底的第一侧； 在将所述裸片附接到所述衬底的所述第一侧之前，将模制化合物沉积在所述衬底的第二侧上；以及 将封装连接沉积在所述衬底的所述第二侧上，所述封装连接耦合到所述衬底的所述第二侧上的接触垫，所述模制化合物和电介质材料环绕所述封装连接。
24.根据权利要求23所述的方法，其进一步包括以下步骤将所述衬底集成到移动电话、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航装置、计算机、手持式个人通信系统PCS单元、便携式数据单元和固定位置数据单元中的至少一者中。
全文摘要
一种用于制造经封装集成电路的背侧模制配置BSMC工艺包含将模制化合物施加到封装衬底的与所附接裸片相反的侧。所述模制化合物沉积在电介质(例如光致抗蚀剂)上。在将裸片耦合到所述封装衬底之后对所述模制化合物和电介质进行图案化，以使所述封装衬底的接触垫暴露。在对所述模制化合物和电介质进行图案化之后，通过所述模制化合物和电介质将封装连接耦合到接触垫。环绕所述封装连接的所述模制化合物减少了所述封装衬底在处理期间的翘曲。另外，在附接所述裸片之后对所述电介质进行图案化改进了所述封装连接的可靠性。
文档编号H01L23/498GK102906866SQ201180023796
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月19日 优先权日2010年5月20日
发明者奥马尔·J·贝希尔, 米林德·P·沙阿, 萨斯达尔·莫瓦 申请人:高通股份有限公司