半导体装置及其形成方法与流程

本发明实施例涉及一种半导体装置及其形成方法。

背景技术：

随着半导体技术持续发展，集成电路管芯正变得越来越小。另外，更多的功能正在被集成到管芯中。因此，管芯所需要的输入/输出(input/output，i/o)接垫的数目增加了，同时输入/输出接垫可用的面积减小了。输入/输出接垫的密度随着时间迅速上升，从而增加了管芯封装的难度。

在一些封装技术中，集成电路管芯在被封装之前从晶片单体化。此种封装技术的有利特征是可形成扇出型封装体，所述扇出型封装体使得管芯上的输入/输出接垫能够被重布线到更大的面积。因此管芯的表面上的输入/输出接垫的数目可增加。

技术实现要素：

根据本发明的实施例，一种装置，包括集成电路管芯、重布线结构、插座、机械支架、第一支座螺钉以及螺栓。重布线结构位于所述集成电路管芯的前侧表面之上。插座位于所述重布线结构之上。机械支架位于所述插座之上，所述机械支架具有暴露出所述插座的开口，所述插座的多个边缘区与所述开口处的所述机械支架的多个边缘区交叠。第一支座螺钉设置在所述机械支架的所述多个边缘区中，所述第一支座螺钉实体地接触所述插座，所述第一支座螺钉在所述插座与所述机械支架之间延伸第一距离。螺栓延伸穿过所述机械支架及所述重布线结构。

根据本发明的实施例，一种方法，包括：形成封装组件，所述封装组件包括集成电路管芯、位于所述集成电路管芯之上的重布线结构以及位于所述重布线结构之上的插座；利用螺栓将所述封装组件组装在热模块与机械支架之间，所述螺栓延伸穿过所述热模块、所述封装组件及所述机械支架，所述机械支架包括支座螺钉，所述支座螺钉在所述组装之后设置成距所述插座第一距离；利用第一扭矩量将紧固件牢固在所述螺栓上；对所述支座螺钉进行调节以减小所述支座螺钉与所述插座之间的所述第一距离；以及在对所述支座螺钉进行调节之后，利用第二扭矩量将所述紧固件牢固在所述螺栓上，所述第二扭矩量大于所述第一扭矩量。

根据本发明的实施例，一种方法，包括：利用包封体对集成电路管芯进行包封；在所述包封体及所述集成电路管芯之上形成重布线结构；将插座贴合到所述重布线结构；将支座旋拧到机械支架中；将所述机械支架拴到所述重布线结构，所述机械支架实体地接触所述插座的第一边缘，所述机械支架与所述插座的第二边缘实体地分隔开；以及对所述支座的高度进行调节直到所述支座实体地接触所述插座的所述第二边缘。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最好地理解本公开的方面。注意到，根据本行业中的标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1示出根据一些实施例的集成电路管芯的剖视图。

图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11及图12示出根据一些实施例的用于形成封装组件的工艺期间的中间步骤的各种视图。

图13及图14示出根据一些实施例的用于将封装组件固定在热模块与机械支架之间的工艺的各种视图。

图15、图16、图17a、图17b、图18a、图18b、图18c及图19示出根据一些实施例的机械支架的各个方面。

图20示出根据一些实施例的系统晶片总成中的模块安装的剖视图。

[符号的说明]

11、19：区

50：集成电路管芯

50a：系统芯片(soc)管芯

50b：输入/输出(i/o)接口管芯

52：半导体衬底

62、144：接垫

64：钝化膜

66：管芯连接件

68、110、114、118、122、126、130、134：介电层

100：封装组件

101、101a、101b：计算部位

102、102a：连接部位

103：载体衬底

104：粘合层

106：包封体

108：重布线结构

108a：精细特征部分

108b：粗特征部分

112、116、120、124、128、132：金属化图案

136：凸块下金属(ubm)

138：条带

140、402：导电连接件

142：插座

143：连接件

146：底部填充物

148、204、302：螺栓孔

200：热模块

202：螺栓

206：紧固件

208：热界面材料(tim)

300：机械支架

304：开口

306：螺钉孔

308：支座螺钉

310：软顶端

312：头部

400：模块

a-a：横截面

b-b：参考横截面

d1：第一距离

d2：第二距离

d3、d4、d5、d6：距离

g1：间隙

t1：第一厚度

t2：第二厚度

t3：第三厚度

t4：第四厚度

t5、t6：厚度

具体实施方式

以下公开内容提供用于实施本发明的不同特征的许多不同实施例或实例。以下阐述组件及排列的具体实例以简化本公开内容。当然，这些仅为实例且并非旨在进行限制。例如，以下说明中将第一特征形成在第二特征“之上”或第二特征“上”可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有附加特征，进而使得所述第一特征与所述第二特征可不直接接触的实施例。另外，本公开内容可能在各种实例中重复使用参考编号和/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。

另外，为易于说明，本文中可能使用例如“位于......下方(beneath)”、“位于......下面(below)”、“下部的(lower)”、“位于......上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个元件或特征与另一(其他)元件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或处于其他取向)，且本文中所用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。

根据一些实施例，通过将封装结构夹持在热模块与机械支架之间来形成系统晶片(system-on-wafer)总成。机械支架包括支座螺钉。所述夹持通过在开始时利用低扭矩(torque)对热模块及机械支架进行紧固来执行。接着对支座螺钉进行调节以填充机械支架与封装结构之间的间隙。通过增加机械支撑，机械支架可对封装结构及热模块施加更加均匀的压力分布，因而增加封装组件的散热。

图1示出根据一些实施例的集成电路管芯50的剖视图。集成电路管芯50将在后续的处理中被封装以形成集成电路封装体。集成电路管芯50可为逻辑管芯(例如，中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、图形处理单元(graphicsprocessingunit，gpu)、系统芯片(system-on-a-chip，soc)、应用处理器(applicationprocessor，ap)、微控制器等)、存储器管芯(例如，动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)管芯、静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，sram)管芯等)、电源管理管芯(例如，电源管理集成电路(powermanagementintegratedcircuit，pmic)管芯)、射频(radiofrequency，rf)管芯、传感器管芯、微机电系统(micro-electro-mechanical-system，mems)管芯、信号处理管芯(例如，数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)管芯)、前端管芯(例如，类比前端(analogfront-end，afe)管芯)、应用专用管芯(例如，应用专用集成电路(application-specificintegratedcircuit，asic)、现场可编程栅阵列(field-programmablegatearray，fpga)等)、类似管芯或其组合。

集成电路管芯50可形成在晶片中，所述晶片可包括在后续步骤中被单体化以形成多个集成电路管芯的不同装置区。可根据适用的制造工艺对集成电路管芯50进行处理以形成集成电路。举例来说，集成电路管芯50包括半导体衬底52，例如经掺杂的或未经掺杂的硅或者绝缘体上半导体(semiconductor-on-insulator，soi)衬底的有源层。半导体衬底52可包含其他半导体材料，例如锗；化合物半导体，包括碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟；合金半导体，包括sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp和/或gainasp；或其组合。也可使用其他衬底，例如多层式衬底或梯度衬底(gradientsubstrate)。半导体衬底52具有有时被称为前侧的有源表面(例如，图1中的面朝上的表面)以及有时被称为背侧的无源表面(例如，图1中的面朝下的表面)。可在半导体衬底52的前表面处形成装置。所述装置可为有源装置(例如，晶体管、二极管等)、电容器、电阻器等。内连结构位于半导体衬底52之上，且对所述装置进行内连以形成集成电路。内连结构可通过例如半导体衬底52上的介电层中的金属化图案形成。金属化图案包括形成在一个或多个低介电常数(low-k)介电层中的金属线及通孔。内连结构的金属化图案电耦合到半导体衬底52的装置。

集成电路管芯50还包括进行外部连接的接垫62(例如，铝接垫)。接垫62位于集成电路管芯50的有源侧上，例如位于内连结构中和/或内连结构上。集成电路管芯50上(例如内连结构及接垫62的部分上)有一个或多个钝化膜64。开口延伸穿过钝化膜64到达接垫62。管芯连接件66(例如导电支柱(例如由例如铜等金属形成))延伸穿过钝化膜64中的开口且实体地耦合且电耦合到接垫62中的相应的接垫62。管芯连接件66可通过例如镀覆等形成。管芯连接件66对集成电路管芯50的相应的集成电路进行电耦合。

可选地，可在接垫62上设置焊料区(例如，焊料球或焊料凸块)。焊料球可用于对集成电路管芯50执行芯片探针(chipprobe，cp)测试。可对集成电路管芯50执行cp测试以确定集成电路管芯50是否是已知良好管芯(knowngooddie，kgd)。因此，只有作为kgd且经受后续处理的集成电路管芯50会被封装，而未通过cp测试的管芯不会被封装。在测试之后，焊料区可在后续的处理步骤中被移除。

介电层68可位于(或可不位于)集成电路管芯50的有源侧上，例如钝化膜64及管芯连接件66上。介电层68横向地包封管芯连接件66，且介电层68与集成电路管芯50横向地共端(coterminous)。最初，介电层68可掩埋管芯连接件66，以使得介电层68的最顶表面位于管芯连接件66的最顶表面上方。在管芯连接件66上设置有焊料区的一些实施例中，介电层68也可掩埋焊料区。作为另外一种选择，焊料区可在形成介电层68之前被移除。

介电层68可为聚合物，例如聚苯并恶唑(polybenzoxazole，pbo)、聚酰亚胺(polyimide)、苯并环丁烯(benzocyclobutene，bcb)等；氮化物，例如氮化硅等；氧化物，例如氧化硅、磷硅酸盐玻璃(phosphosilicateglass，psg)、硼硅酸盐玻璃(borosilicateglass，bsg)、掺杂硼的磷硅酸盐玻璃(boron-dopedphosphosilicateglass，bpsg)等；类似材料或其组合。介电层68可例如通过旋转涂布(spincoating)、叠层(lamination)、化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)等形成。在一些实施例中，管芯连接件66在集成电路管芯50的形成期间通过介电层68被暴露出。在一些实施例中，管芯连接件66保持掩埋且在用于封装集成电路管芯50的后续工艺期间被暴露出。暴露出管芯连接件66可移除管芯连接件66上可能存在的任何焊料区。

在一些实施例中，集成电路管芯50是包括多个半导体衬底52的堆叠装置。举例来说，集成电路管芯50可为存储器装置，例如混合存储器立方体(hybridmemorycube，hmc)装置、高带宽存储器(highbandwidthmemory，hbm)装置或包括多个存储器管芯的类似装置。在此种实施例中，集成电路管芯50包括由衬底穿孔(through-substratevia，tsv)进行内连的多个半导体衬底52。半导体衬底52中的每一者可具有(或可不具有)内连结构。

图2到图12示出根据一些实施例的用于形成封装组件100的工艺期间的中间步骤的各种视图。图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图11及图12是剖视图，且图10是俯视图。封装组件100是具有多个封装区的重构晶片，其中多个集成电路管芯50中的一者或多者被封装在多个封装区中的每一者中。多个封装区包括多个计算部位101及多个连接部位102。多个计算部位101中的每一者可具有例如逻辑功能、存储器功能等，且封装组件100可为包括计算部位101及连接部位102的单个计算装置，例如系统晶片(system-on-wafer，sow)装置。举例来说，封装组件100可为人工智能(artificialintelligence，ai)加速器，且每一计算部位101可为ai加速器的神经网络节点。多个连接部位102中的每一者可具有例如外部连接件，且封装组件100的计算部位101可通过连接部位102连接到外部系统。封装组件100的示例性系统包括ai服务器、高性能计算(high-performancecomputing，hpc)系统、高功率计算装置、云计算系统、边缘计算系统等。图中示出两个计算部位101(例如，计算部位101a及计算部位101b点)以及一个连接部位102(例如，连接部位102a)，但应理解，封装组件100可包括许多计算部位101及连接部位102，且所述部位可以各种方式布置。参照图10示出并论述封装组件100的示例性布局。图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9及图12仅示出封装组件100的一部分，例如由图10中的横截面a-a所表示的部分。

在图2中，设置载体衬底103，且在载体衬底103上形成粘合层104。载体衬底103可为玻璃载体衬底、陶瓷载体衬底等。载体衬底103可为晶片，以使得可在载体衬底103上同时形成多个封装体。粘合层104可与载体衬底103一起从将在后续步骤中形成的上覆结构移除。在一些实施例中，粘合层104是任何合适的粘合剂、环氧树脂、管芯贴合膜(dieattachfilm，daf)等，且粘合层104被施加在载体衬底103的表面之上。

接着将集成电路管芯50贴合到粘合层104。在多个计算部位101a及多个计算部位101b以及多个连接部位102a中的每一者中贴合期望类型及数量的集成电路管芯50。在一些实施例中，在每一计算部位101a及计算部位101b中贴合第一类型的集成电路管芯，例如soc管芯50a，且在连接部位102a中贴合第二类型的集成电路管芯，例如输入/输出接口管芯50b。尽管在每一部位中示出单个集成电路管芯50，然而应理解，在一些或所有的部位中可彼此相邻地贴合多个集成电路管芯50。当在每一计算部位101a及计算部位101b中贴合有多个集成电路管芯时，所述多个集成电路管芯可具有相同的技术节点(technologynode)或不同的技术节点。举例来说，集成电路管芯50可包括形成在10nm技术节点处的管芯、形成在7nm技术节点处的管芯、类似管芯或其组合。

在图3中，在各个组件上及各个组件周围形成包封体106。在形成之后，包封体106包封集成电路管芯50。包封体106可为模塑化合物、环氧树脂等，且可通过压缩模塑(compressionmolding)、传递模塑(transfermolding)等施加。包封体106可以液体或半液体形式施加且然后被固化。在一些实施例中，包封体106形成在载体衬底103之上，以使得集成电路管芯50被掩埋或被覆盖，且接着对包封体106执行平坦化工艺以暴露出集成电路管芯50的管芯连接件66。在平坦化工艺之后，包封体106的最顶表面、管芯连接件66的最顶表面及介电层68的最顶表面共面。所述平坦化工艺可为例如化学机械抛光(chemical-mechanicalpolish，cmp)。

在图4到图6中，在包封体106及集成电路管芯50之上形成具有精细特征部分108a及粗特征部分108b(参见图6)的重布线结构108。重布线结构108包括金属化图案、介电层及凸块下金属(under-bumpmetallurgy，ubm)。金属化图案也可被称作重布线层或重布线。重布线结构108被示出为具有六层金属化图案的实例。可在重布线结构108中形成更多或更少的介电层及金属化图案。如果要形成更少的介电层及金属化图案，则可省略以下论述的步骤及工艺。如果要形成更多的介电层及金属化图案，则可重复以下论述的步骤及工艺。重布线结构108的精细特征部分108a及粗特征部分108b包括不同大小的金属化图案及介电层。

在图4中，形成重布线结构108的精细特征部分108a。重布线结构108的精细特征部分108a包括介电层110、介电层114、介电层118及介电层122；以及金属化图案112、金属化图案116及金属化图案120。在一些实施例中，介电层114、介电层118及介电层122由相同的介电材料形成，且被形成为相同的厚度。同样地，在一些实施例中，金属化图案112、金属化图案116及金属化图案120的导电特征由相同的导电材料形成，且被形成为相同的厚度。具体来说，介电层114、介电层118及介电层122具有小的第一厚度t1，例如介于约7μm到约40μm的范围内，且金属化图案112、金属化图案116及金属化图案120的导电特征具有小的第二厚度t2，例如介于约2μm到约15μm的范围内。

作为形成重布线结构108的精细特征部分108a的实例，在包封体106、介电层68及管芯连接件66上沉积介电层110。在一些实施例中，介电层110是由可使用光刻掩模进行图案化的感光性材料(例如pbo、聚酰亚胺、bcb等)形成。介电层110可通过旋转涂布、叠层、cvd、类似工艺、或其组合来形成。接着将介电层110图案化。所述图案化会形成暴露出管芯连接件66的部分的开口。所述图案化可通过可接受的工艺来进行，例如当介电层110是感光性材料时通过将介电层110暴露到光或通过使用例如各向异性刻蚀(anisotropicetch)的刻蚀来进行。如果介电层110是感光性材料，则可在曝光之后将介电层110显影。

接着形成金属化图案112。金属化图案112具有线部分(也被称作导电线或迹线)且具有通孔部分(也被称作导通孔)，线部分位于介电层110的主表面上且沿介电层110的主表面延伸，通孔部分延伸穿过介电层110以对集成电路管芯50的管芯连接件66进行实体地耦合及电耦合。作为形成金属化图案112的实例，在介电层110之上及在延伸穿过介电层110的开口中形成晶种层。在一些实施例中，晶种层是金属层，所述金属层可为单层或包括由不同材料形成的多个子层的复合层。在一些实施例中，晶种层包括钛层以及位于所述钛层之上的铜层。晶种层可使用例如物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)等来形成。接着在晶种层上形成光刻胶并将所述光刻胶图案化。光刻胶可通过旋转涂布等形成且可被暴露到光以进行图案化。光刻胶的图案与金属化图案112对应。所述图案化会形成穿过光刻胶的开口以暴露出晶种层。接着在光刻胶的开口中及在晶种层的被暴露出的部分上形成导电材料。所述导电材料可通过镀覆(例如电镀或无电镀覆)等来形成。所述导电材料可包括金属，如铜、钛、钨、铝等。所述导电材料与晶种层的下伏部分的组合会形成金属化图案112。移除光刻胶及晶种层的上面未形成有导电材料的部分。光刻胶可通过例如使用氧等离子等可接受的灰化工艺(ashingprocess)或剥除工艺(strippingprocess)来移除。一旦光刻胶被移除，便例如使用可接受的刻蚀工艺(例如通过湿式刻蚀或干式刻蚀)来移除晶种层的被暴露出的部分。

接着在金属化图案112及介电层110上沉积介电层114。介电层114可采用与介电层110相似的方式以及由与介电层110相似的材料形成。接着形成金属化图案116。金属化图案116具有线部分且具有通孔部分，线部分位于介电层114的主表面上且沿介电层114的主表面延伸，通孔部分延伸穿过介电层114以对金属化图案112进行实体地耦合及电耦合。金属化图案116可采用与金属化图案112相似的方式以及由与金属化图案112相似的材料形成。

接着在金属化图案116及介电层114上沉积介电层118。介电层118可采用与介电层110相似的方式以及由与介电层110相似的材料形成。接着形成金属化图案120。金属化图案120具有线部分且具有通孔部分，线部分位于介电层118的主表面上且沿介电层118的主表面延伸，通孔部分延伸穿过介电层118以对金属化图案116进行实体地耦合及电耦合。金属化图案120可采用与金属化图案112相似的方式以及由与金属化图案112相似的材料形成。

在金属化图案120及介电层118上沉积介电层122。介电层122可采用与介电层110相似的方式以及由与介电层110相似的材料形成。

在图5中，形成重布线结构108的粗特征部分108b。重布线结构108的粗特征部分108b包括介电层126、介电层130及介电层134；以及金属化图案124、金属化图案128及金属化图案132。在一些实施例中，介电层126、介电层130及介电层134由相同的介电材料形成，且被形成为相同的厚度。同样地，在一些实施例中，金属化图案124、金属化图案128及金属化图案132的导电特征由相同的导电材料形成，且被形成为相同的厚度。具体来说，介电层126、介电层130及介电层134具有大的第三厚度t3，例如介于约7μm到约40μm的范围内，且金属化图案124、金属化图案128及金属化图案132的导电特征具有大的第四厚度t4，例如介于约2μm到约15μm的范围内。第三厚度t3大于第一厚度t1(参见图4)，且第四厚度t4大于第二厚度t2(参见图4)。

作为形成重布线结构108的粗特征部分108b的实例，形成金属化图案124。接着形成金属化图案124。金属化图案124具有线部分且具有通孔部分，线部分位于介电层122的主表面上且沿介电层122的主表面延伸，通孔部分延伸穿过介电层122以对金属化图案120进行实体地耦合及电耦合。作为形成金属化图案124的实例，在介电层122之上及在延伸穿过介电层122的开口中形成晶种层。在一些实施例中，晶种层是金属层，所述金属层可为单层或包括由不同材料形成的多个子层的复合层。在一些实施例中，晶种层包括钛层以及位于所述钛层之上的铜层。晶种层可使用例如pvd等来形成。接着在晶种层上形成光刻胶并将所述光刻胶图案化。光刻胶可通过旋转涂布等形成且可被暴露到光以进行图案化。光刻胶的图案与金属化图案124对应。所述图案化会形成穿过光刻胶的开口以暴露出晶种层。接着在光刻胶的开口中及在晶种层的被暴露出的部分上形成导电材料。所述导电材料可通过镀覆(例如电镀或无电镀覆)等来形成。所述导电材料可包括金属，如铜、钛、钨、铝等。导电材料与晶种层的下伏部分的组合会形成金属化图案124。移除光刻胶及晶种层的上面未形成有导电材料的部分。光刻胶可通过例如使用氧等离子等可接受的灰化工艺或剥除工艺来移除。一旦光刻胶被移除，便例如使用可接受的刻蚀工艺(例如通过湿式刻蚀或干式刻蚀)来移除晶种层的被暴露出的部分。

接着，在金属化图案124及介电层122上沉积介电层126。在一些实施例中，介电层126是由可使用光刻掩模进行图案化的感光性材料(例如pbo、聚酰亚胺、bcb等)形成。介电层126可通过旋转涂布、叠层、cvd、类似工艺、或其组合来形成。接着形成金属化图案128。金属化图案128具有线部分且具有通孔部分，线部分位于介电层126的主表面上且沿介电层126的主表面延伸，通孔部分延伸穿过介电层126以对金属化图案124进行实体地耦合及电耦合。金属化图案128可采用与金属化图案124相似的方式以及由与金属化图案124相似的材料形成。

接着在金属化图案128及介电层126上沉积介电层130。介电层130可采用与介电层126相似的方式以及由与介电层126相似的材料形成。接着形成金属化图案132。金属化图案132具有线部分且具有通孔部分，线部分位于介电层130的主表面上且沿介电层130的主表面延伸，通孔部分延伸穿过介电层130以对金属化图案128进行实体地耦合及电耦合。金属化图案132可采用与金属化图案124相似的方式以及由与金属化图案124相似的材料形成。

在金属化图案132及介电层130上沉积介电层134。介电层134可采用与介电层126相似的方式以及由与介电层126相似的材料形成。

在图6中，形成凸块下金属(ubm)136以对重布线结构108进行外部连接。ubm136具有凸块部分且具有通孔部分，凸块部分位于介电层134的主表面上且沿介电层134的主表面延伸，通孔部分延伸穿过介电层134以对金属化图案132进行实体地耦合及电耦合。因此，ubm136会电耦合到集成电路管芯50。ubm136可采用与金属化图案132相似的方式以及由与金属化图案132相似的材料形成。在一些实施例中，ubm136具有与金属化图案112、金属化图案116、金属化图案120、金属化图案124、金属化图案128及金属化图案132不同的大小。

在图7中，执行载体衬底剥离(carriersubstratedebonding)以将载体衬底103从包封体106及集成电路管芯50分离(或“剥离”)。在一些实施例中，所述剥离包括通过例如研磨工艺或平坦化工艺(例如，cmp)将载体衬底103及粘合层104移除。在移除之后，集成电路管芯50的背侧表面被暴露出，且包封体106的背侧表面与集成电路管芯50的背侧表面是齐平的。接着将所述结构放置在条带138上。

在图8中，在ubm136上形成导电连接件140。导电连接件140可为球栅阵列(ballgridarray，bga)连接件、焊料球、金属支柱、受控塌陷晶粒连接(controlledcollapsechipconnection，c4)凸块、微凸块、无电镀镍钯浸金技术(electrolessnickel-electrolesspalladium-immersiongoldtechnique，enepig)形成的凸块等。导电连接件140可包含导电材料，例如焊料、铜、铝、金、镍、银、钯、锡、类似材料、或其组合。在一些实施例中，导电连接件140通过以下方法来形成：在开始时通过蒸镀、电镀、印刷、焊料转移(soldertransfer)、植球(ballplacement)等形成焊料或焊料膏层。一旦已在所述结构上形成焊料层，便可执行回焊(reflow)以将材料塑形成期望的凸块形状。

在图9中，将插座(socket)142及连接件143贴合到重布线结构108。插座142及连接件143是用于对封装组件100进行外部连接的接口。插座142及连接件143包括进行外部连接的接垫144(例如铝接垫)。插座142及连接件143使用导电连接件140安装到ubm136。在所示出的实施例中，插座142贴合在计算部位101a及计算部位101b处，且连接件143贴合在连接部位102a处。形成底部填充物146以填充插座142及连接件143与重布线结构108之间的间隙。底部填充物146可在插座142及连接件143被贴合之后通过毛细管流动工艺(capillaryflowprocess)形成，或可在插座142及连接件143被贴合之前通过合适的沉积方法形成。

插座142是模块(在以下进一步论述)的电接口及实体接口，所述模块可在制造封装组件100之后被安装在计算部位101a及计算部位101b处。举例来说，封装组件100的用户可在插座142中安装模块以在计算部位101a及计算部位101b处形成完整的功能系统。选择用于安装的模块的类型取决于计算部位101a及计算部位101b处的期望的功能系统的类型。可安装在插座142中的模块的实例包括存储器模块、电压调节器模块、电源供应器模块、集成被动装置(integratedpassivedevice，ipd)模块等。插座142可包括可包含不同材料的不同组件，例如基座(chassis)及接触引脚(contactpin)。尽管插座142由多种不同的材料形成，但插座142总体上具有平均硬度，所述硬度可通过插座142的杨氏模量(yong’smodulus)来量化。插座142具有高的平均硬度，例如可介于约10gpa到约50gpa范围内的杨氏模量。如以下进一步所论述，后续形成的上覆特征具有比插座142低的平均硬度。

连接件143是封装组件100到外部系统的电接口及实体接口。举例来说，当封装组件100被安装以作为更大的外部系统(例如数据中心)的部件时，连接件143可用于将封装组件100耦合到所述外部系统。连接件143的实例包括带状线缆(ribboncable)、柔性印刷电路(flexibleprintedcircuit)等的接受件(receptor)。

插座142及连接件143可以各种布局贴合到重布线结构108。图9中所示的布局是一个实例。图10是封装组件100的俯视图。每一插座142直接上覆在对应的计算部位101a或计算部位101b的soc管芯50a之上且电耦合到soc管芯50a。连接件143设置在封装组件100的周边周围，因此会增加插座142可用的面积。连接部位102a可包括一个或多个连接件143。在所示出的实施例中，连接件143相对于输入/输出接口管芯50b横向地偏移。在另一实施例中，连接件143直接上覆在输入/输出接口管芯50b之上。

当插座142贴合到重布线结构108时，对导电连接件140进行回焊以将接垫144实体地耦合且电耦合到umb136。图11是图9中的区11的详细视图，图11示出在回焊之后插座142的附加特征。在载体衬底103的剥离(参见图7)期间，封装组件100会发生翘曲。由于封装组件100是翘曲的，因此经贴合的插座142可在导电连接件140被回焊之后为倾斜的。在所示出的实例中，插座142的一个边缘被设置成距重布线结构108有第一距离d1，且插座142的相对的边缘被设置成距重布线结构108有较大的第二距离d2。依据翘曲量而定，第一距离d1与第二距离d2之间的差可为大的。举例来说，第一距离d1与第二距离d2之间的差可介于约200μm到约400μm的范围内。如以下进一步所论述，当贴合热扩散模块时，倾斜的插座142的不均匀的高度可能减少封装组件100的散热。

在图12中，穿过封装组件100形成螺栓(bolt)孔148。螺栓孔148可通过钻孔工艺(例如激光钻孔(laserdrilling)、机械钻孔(mechanicaldrilling)等)形成。螺栓孔148可通过利用钻孔工艺钻出螺栓孔148的轮廓且接着将由所述轮廓分离的材料移除来形成。

图13及图14示出根据一些实施例的用于将封装组件100固定在热模块200与机械支架(brace)300之间的工艺的各种视图。热模块200可为散热器(heatsink)、热散布器(heatspreader)、冷板等。机械支架300是可由具有高硬度的材料(例如金属(例如，钢、钛、钴等))形成的刚性支撑件。机械支架300实体地抵靠插座142的部分，以在安装或移除模块时固定插座142。通过将封装组件100夹持在热模块200与机械支架300之间，可减少封装组件100的翘曲(例如由载体衬底剥离引起的翘曲)。图13是示出根据一些实施例的在组装期间封装组件100、热模块200及机械支架300的四分之一的三维视图。为例示清晰起见，在图13中省略一些细节。图14是示出在组装之后封装组件100、热模块200及机械支架300的部分的剖视图，且结合图13对图14进行阐述。图14是沿图13中的参考横截面b-b示出。

将封装组件100从条带138移除并利用螺栓202紧固在热模块200与机械支架300之间。螺栓202穿过封装组件100的螺栓孔148、穿过热模块200中对应的螺栓孔204且穿过机械支架300中对应的螺栓孔302。将紧固件206螺旋到螺栓202上并进行牢固以将封装组件100夹持在热模块200与机械支架300之间。紧固件206可为例如螺旋到螺栓202的螺母(nuts)。紧固件206贴合到所得系统晶片总成的两侧处(例如，具有热模块200的一侧(有时被称作背侧)处以及具有机械支架300的一侧(有时被称作前侧)处)的螺栓202。

在将各个组件紧固在一起之前，在封装组件100的背侧上分配热界面材料(thermalinterfacematerial，tim)208(参见图14)，以将热模块200实体地耦合且热耦合到集成电路管芯50。在紧固期间，对紧固件206进行牢固，由此增加由热模块200及机械支架300施加到封装组件100的机械力。对紧固件206进行牢固直到热模块200对tim208施加期望量的压力。举例来说，紧固件206的牢固可利用介于约20n·m到约30n·m范围内的扭矩来执行。tim208可由金属或金属膏形成。在一些实施例中，tim208由包含铟以及hm03类型的材料的膜形成。

为易于模块安装，机械支架300具有暴露出插座142的部分的开口304。机械支架300的边缘区(例如最外周界的边缘区及开口304的边缘区)与插座142的边缘区实体地抵靠且与插座142的边缘区交叠。在一些实施例中，机械支架300仅抵靠插座142的一些边缘区。

机械支架300还包括设置在开口304周围的螺钉(screw)孔306。图15及图16示出根据各种实施例的机械支架300的方面。图15是机械支架300的俯视图。螺钉孔306设置在每一开口304的周界周围，例如在机械支架300的接近每一开口304的边缘区域中。螺钉孔306可小于螺栓孔302。举例来说，螺栓孔302可具有介于约3mm到约5mm范围内的直径，且螺钉孔306可具有介于约2mm到约3mm范围内的直径。另外，螺钉孔306是带螺纹的，而螺栓孔302可为不带螺纹的(例如，光滑的)。图16是机械支架300的三维视图，图16示出将支座螺钉(standoffscrew)308紧固在螺钉孔306中。在将封装组件100夹持在热模块200与机械支架300之间之前将支座螺钉308紧固在螺钉孔306中。如以下进一步所论述，当此时机械支架300在夹持期间抵靠插座142时，支座螺钉308有助于补偿插座142的高度差。因此机械支架300可抵靠插座142的多个边缘中的更多个边缘。

在图15及图16所示的实施例中，开口304的每一边缘具有一组两个螺钉孔306。在其他实施例(例如图13所示的实施例)中，开口304的边缘周围的螺钉孔306组可具有更多或更少的螺钉孔306。多个开口304以距离d3间隔开，在一些实施例中，距离d3可介于约4mm与约10mm的范围内，例如约10mm。开口304的边缘周围的同一组中的螺钉孔306以距离d4间隔开，在一些实施例中，距离d4可介于约5mm与约10mm的范围内，或可为约12.6mm。螺钉孔306被设置成距开口304的边缘有距离d5，在一些实施例中，距离d5可介于约15mm与约17mm的范围内，或可为约2.5mm。每一组螺钉孔306被设置成距开口304的邻接垂直边缘有距离d6，在一些实施例中，距离d6可介于约3mm与约6mm的范围内，例如约3.6mm。

图17a及图17b示出根据一些实施例的支座螺钉308。图17a示出支座螺钉308的第一端部的透视图，且图17b示出支座螺钉308的相对的第二端部的透视图。支座螺钉308包括位于第一端部处的软顶端310及位于第二端部处的头部312。软顶端310可包含橡胶，例如硅酮(silicone)。头部312凹陷到支座螺钉308的主体中，且可具有任何形状，例如六边形、星形等。支座螺钉308可为机械螺钉，例如止动螺钉(stopscrew)。支座螺钉308可为任何大小，且在一个实例中，支座螺钉308为m2.5止动螺钉。支座螺钉308可由金属(例如cr-mo合金钢(例如，scm435钢))形成。所述钢可具有任何等级，且在一个实例中，所述钢具有为12.9的等级。

图18a、图18b及图18c示出根据各种实施例的支座螺钉308的横截面。支座螺钉308的软顶端310在剖视图中可具有几个可能的形状中的一个形状。在图18a所示的实施例中，软顶端310具有以恒定宽度间隔开的多个侧壁。在图18b所示的实施例中，软顶端310具有以持续减小的宽度间隔开的多个倾斜侧壁。在图18c所示的实施例中，软顶端310具有以多个离散距离间隔开的多个台阶状侧壁。支座螺钉308的软顶端310在俯视图中也可具有几个可能的形状中的一个形状。举例来说，软顶端310在俯视图中可为圆形、正方形、六边形等。软顶端310可具有任何厚度t5，例如介于约0.5mm到约2mm的范围内(例如约1mm)的厚度t5。支座螺钉308的主体可具有任何厚度t6，例如介于约2mm到约7mm的范围内(例如约2mm)的厚度t6。厚度t6大于厚度t5。

如上所述，插座142在被贴合之后可为倾斜的。图19是图14中的区19的详细视图，图19示出插座142的附加特征。由于插座142是倾斜的，因此在机械支架300与倾斜的插座142的边缘之间会形成间隙g1，其中每一间隙g1的长度等于第一距离d1与第二距离d2之间的差。可对支座螺钉308进行调节以使每一支座螺钉308在每一支座螺钉308的螺钉孔306之外延伸与上覆的间隙g1的长度相等的距离。如此一来，当机械支架300被夹持到封装组件100时，每一经调节的支座螺钉308会接触其相应的插座142。在对支座螺钉308进行调节之前，每一支座螺钉308被设置成距相应的插座142有初始距离。对支座螺钉308进行调节会减小所述距离。

在所述调节之后，插座142可被多个支座螺钉308接触。在一些实施例中，将给定开口304周围的所有支座螺钉308调节成接触由所述开口304暴露出的插座142。在一些实施例中，仅将给定开口304周围的支座螺钉308中的一些支座螺钉308调节成接触由所述开口304暴露出的插座142，且所述插座142的一些边缘无需对其余的支座螺钉308进行调节便会实体地接触机械支架300。换句话说，在一些实施例中，开口304的第一边缘可接触由所述开口304暴露出的插座142，且开口304的第二边缘可通过所述边缘处的支座螺钉308而与插座142实体地分隔开。

在一些实施例中，在开始时使用小的扭矩量对紧固件206进行牢固。举例来说，初始牢固可利用介于约5n·m到约10n·m范围内的扭矩来执行。如此一来，在初始牢固工艺之后，机械支架300被固定在适当位置，但尚未对tim208施加期望量的压力。接着可将支座螺钉308中的每一者调节成靠近机械支架300与对应的插座142之间的间隙g1。对支座螺钉308进行调节包括将扳手(wrench)或螺丝刀(screwdriver)插入支座螺钉308的头部312中并转动支座螺钉308。支座螺钉308与螺钉孔306的螺旋使得当支座螺钉308在其螺钉孔306中转动时，机械支架300与对应的插座142之间的间隙g1发生变化。在对支座螺钉308进行调节之后，最终使用较大的扭矩量对紧固件206进行牢固。举例来说，最终牢固可利用介于约20n·m到约30n·m范围内的扭矩来执行。在最终牢固工艺之后，机械支架300被固定在适当位置且对tim208施加期望量的压力。举例来说，可对紧固件206进行牢固直到tim208经受至少60磅/平方英寸(poundspersquareinch，psi)的压力，例如约65psi。对tim208施加至少60psi的压力可降低tim208的热阻，从而增加封装组件100的散热。经调节的支座螺钉308有助于将压力均匀地分布在计算部位101a及计算部位101b处的整个tim208上。因此计算部位101a及计算部位101b处的散热可得到改善。另外，高的压力还会使机械支架300对封装组件100施加力，因而会减少封装组件100的翘曲。

图20示出在模块400安装在插座142中之后的所得系统晶片总成的剖视图。图20是沿图13中的参考横截面b-b来示出。如上所述，模块400可为存储器模块、电压调节器模块、电源供应器模块、集成被动装置(ipd)模块等。模块400包括导电连接件402，导电连接件402被插入在对应的接受件中以对插座142的接触引脚进行实体地耦合及电耦合。因此模块400被固定在插座142中，以在计算部位101a及计算部位101b处形成完整的功能系统。在安装之后，模块400被设置在机械支架300的开口304中。

还可包括其他特征及工艺。举例来说，可包括测试结构以帮助对三维(three-dimensional，3d)封装体或三维集成电路(three-dimensionalintegratedcircuit，3dic)装置进行验证测试。所述测试结构可包括例如在重布线层中或衬底上形成的测试接垫(testpad)，以便能够对3d封装体或3dic进行测试、使用探针和/或探针卡(probecard)等。可对中间结构以及最终结构执行验证测试。另外，本文中所公开的结构及方法可与包含对已知良好管芯进行中间验证的测试方法论结合使用以提高良率并降低成本。

实施例可实现优点。在机械支架300中安装支座螺钉308并对支座螺钉308进行调节直到支座螺钉308接触支座螺钉308的相应的插座142有助于增加在对紧固件206进行牢固以将封装组件100夹持在热模块200与机械支架300之间时施加的压力的均匀性。更均匀的压力可改善tim208的导热性。因此封装组件100的散热可得到改善。

在实施例中，一种装置包括：集成电路管芯；重布线结构，位于所述集成电路管芯的前侧表面之上；插座，位于所述重布线结构之上；机械支架，位于所述插座之上，所述机械支架具有暴露出所述插座的开口，所述插座的多个边缘区与所述开口处的所述机械支架的边缘区交叠；第一支座螺钉，设置在所述机械支架的所述多个边缘区中，所述第一支座螺钉实体地接触所述插座，所述第一支座螺钉在所述插座与所述机械支架之间延伸第一距离；以及螺栓，延伸穿过所述机械支架及所述重布线结构。

在一些实施例中，所述装置还包括：热界面材料，位于所述集成电路管芯的背侧表面上；以及热模块，利用所述热界面材料热耦合且实体地耦合到所述集成电路管芯的所述背侧表面，所述螺栓延伸穿过所述热模块及所述热界面材料。在一些实施例中，所述装置还包括：第二支座螺钉，设置在所述机械支架的所述多个边缘区中，所述第二支座螺钉实体地接触所述插座，所述第二支座螺钉在所述插座与所述机械支架之间延伸第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。在所述装置的一些实施例中，所述第一支座螺钉具有第一直径且所述螺栓具有第二直径，所述第二直径大于所述第一直径。在一些实施例中，所述第一直径介于2mm到3mm的范围内，且所述第二直径介于3mm到5mm的范围内。在所述装置的一些实施例中，所述第一支座螺钉包括主体、位于所述主体的第一端部处的橡胶顶端以及凹陷到所述主体的第二端部中的头部，所述橡胶顶端实体地接触所述插座。在所述装置的一些实施例中，所述橡胶顶端具有以恒定宽度间隔开的多个侧壁。在所述装置的一些实施例中，所述橡胶顶端具有以持续减小的宽度间隔开的多个渐缩侧壁。在所述装置的一些实施例中，所述橡胶顶端具有以多个离散距离间隔开的多个台阶状侧壁。

在实施例中，一种方法包括：形成封装组件，所述封装组件包括集成电路管芯、位于所述集成电路管芯之上的重布线结构以及位于所述重布线结构之上的插座；利用螺栓将所述封装组件组装在热模块与机械支架之间，所述螺栓延伸穿过所述热模块、所述封装组件及所述机械支架，所述机械支架包括支座螺钉，所述支座螺钉在所述组装之后设置成距所述插座第一距离；利用第一扭矩量将紧固件牢固在所述螺栓上；对所述支座螺钉进行调节以减小所述支座螺钉与所述插座之间的所述第一距离；以及在对所述支座螺钉进行调节之后，利用第二扭矩量将所述紧固件牢固在所述螺栓上，所述第二扭矩量大于所述第一扭矩量。

在所述方法的一些实施例中，对所述封装组件进行组装包括在所述封装组件上分配热界面材料，在所述组装之后，所述热界面材料将所述封装组件的所述集成电路管芯实体地耦合且热耦合到所述热模块。在所述方法的一些实施例中，所述第一扭矩量介于5n·m到10n·m的范围内，且所述第二扭矩量介于20n·m到30n·m的范围内。在所述方法的一些实施例中，所述机械支架具有暴露出所述插座的开口，所述插座的多个边缘与所述开口处的所述机械支架的多个边缘交叠，所述支座螺钉设置在所述机械支架中的所述开口的所述多个边缘中的一个边缘处。在所述方法的一些实施例中，在所述组装之后，所述开口的所述多个边缘中的第一边缘接触所述插座，且所述开口的所述多个边缘中的第二边缘与所述插座实体地分隔开。在所述方法的一些实施例中，所述支座螺钉是设置在所述机械支架中的所述开口的所述多个边缘处的多个支座螺钉中的一个支座螺钉。在所述方法的一些实施例中，在所述机械支架中的所述开口的所述多个边缘中的每一者处设置两个支座螺钉。在所述方法的一些实施例中，所述支座螺钉包括主体、位于所述主体的第一端部处的橡胶顶端以及凹陷到所述主体的第二端部中的头部；其中在对所述支座螺钉进行调节之后，所述橡胶顶端接触所述插座。在一些实施例中，所述方法还包括：在利用所述第二扭矩量将所述紧固件牢固在所述螺栓上之后，在所述插座中安装模块。

在实施例中，一种方法包括：利用包封体对集成电路管芯进行包封；在所述包封体及所述集成电路管芯之上形成重布线结构；将插座贴合到所述重布线结构；将支座旋拧到机械支架中；将所述机械支架拴到所述重布线结构，所述机械支架实体地接触所述插座的第一边缘，所述机械支架与所述插座的第二边缘实体地分隔开；以及对所述支座的高度进行调节直到所述支座实体地接触所述插座的所述第二边缘。

在所述方法的一些实施例中，所述支座包括主体及橡胶顶端，在对所述支座的所述高度进行调节之后，所述橡胶顶端实体地接触所述插座的所述第二边缘。

以上概述了若干实施例的特征，以使所属领域中的技术人员可更好地理解本公开的方面。所属领域中的技术人员应理解，他们可容易地使用本公开作为设计或修改其他工艺及结构的基础来施行与本文中所介绍的实施例相同的目的和/或实现与本文中所介绍的实施例相同的优点。所属领域中的技术人员还应认识到，这些等效构造并不背离本公开的精神及范围，而且他们可在不背离本公开的精神及范围的条件下对其作出各种改变、代替及变更。