具有导电油墨的集成电路封装系统及其制造方法_2

文档序号:8413969阅读:来源:国知局
8]凸块焊盘220可以与外部互连结构214直接接触,或者,可以通过可以位于凸块焊盘220上的粘附层222连接至外部互连结构214,粘附层222通过上钝化层210中的孔暴露出来。粘附层222可以用于增强焊料对凸块焊盘220的粘附力。上钝化层可以覆盖下钝化层206和再分布层208并且与下钝化层和再分布层208直接接触。在上钝化层210中的孔可以将再分布层208的凸块焊盘220暴露出来。粘附层222可以由诸如铜、镍、金、钯、锡及其组合,或者一些其他的导电材料或其混合物等材料形成。外部互连结构214然后可以与粘附层222直接接触。然而,可以理解的是,外部互连结构214可以直接连接至凸块焊盘220,无需粘附层222。
[0049]人们已经发现,在再分布层208上的粘附层222改善了集成电路封装系统100的可靠性。如果使用例如导电油墨形成再分布层208,那么,通过添加用作可焊性增强剂的粘附层222可以改善再分布层208的可焊性。焊料对粘附层222的增强型粘附力确保了在外部互连结构214与再分布层208之间的更强联结,从而改善了可靠性并且降低了破裂或分层的机会。
[0050]上钝化层210可以由可以是感光型的电介质形成。上钝化层210可以被图案化为带孔,以允许外部互连结构214直接接触再分布层208或粘附层222。由于再分布层208的表面张力以及是用导电油墨进行印刷或沉积,所述导电油墨被固化以使再分布层208变硬,再分布层208可以具有弯曲顶表面224 (在图6中看得更加清楚)。弯曲顶表面224可以具有例如作为弯曲顶表面224的中心的最高点,以形成凸形。
[0051]人们已经发现,弯曲顶表面224,无论其是否带有粘附层222,都改善了外部互连结构214对再分布层208的粘附力。相较于平坦表面,在再分布层208的弯曲顶表面224上增加了用于粘附至外部互连结构214的表面区域,这实现了在弯曲顶表面224与外部互连结构214之间的更好联结。可以理解的是,如果粘附层222沉积在再分布层208上,那么粘附层222的顶部会具有与再分布层208的弯曲顶表面224相同的弯曲特性。
[0052]现在参考图3,图中示出了在图2的集成电路封装系统100的制造步骤中的晶圆326的截面视图。晶圆326示出为重配置晶圆(reconfigured wafer),但是,可以理解的是,该工艺不限于重配置晶圆。例如,该工艺可以是晶圆级再分布层(RDL)工艺。图中示出了晶圆326的一部分,该部分在包封104中可以具有集成电路管芯102的阵列。
[0053]现在参考图4,图中示出了在制造的下钝化阶段中的图3的结构。下钝化层206被沉积并且被图案化在包封104的顶部以及集成电路管芯102的有源侧,并让接触焊盘212暴露出来。
[0054]现在参考图5,图中示出了在制造的图案掩模应用阶段中的图4的结构。图案掩模(pattern mask) 528和对应于图2的再分布层208的所需图案的掩模开口 530 —起沉积在下钝化层206上。图案掩模528例如可以由诸如光刻胶等材料制成。可以使用例如光刻工艺来沉积或形成图案掩模528。
[0055]现在参考图6,图6示出了在制造的印刷阶段中的图5的结构。在该阶段中,通过将导电油墨632印刷或者喷射到掩模开口 530中来形成图2的再分布层208,该掩模开口530限定了再分布层208的侧向尺寸。在本示例中,从喷嘴634沉积导电油墨632。导电油墨632可以是金属纳米粒子油墨,其中,粒子悬浮在例如环氧树脂、聚合物或酚醛树脂基物质中。可以通过例如热或UV光使导电油墨632固化(cured)或烧结。印刷阶段被描述为使用导电油墨632,但是,可以理解的是,还可以使用导电膏(conductive paste)来进行印刷,该导电膏也可以是悬浮在例如环氧树脂、聚合物、或使用热可固化或可烧结的酚醛树脂基物质中的金属纳米粒子膏。作为另一示例,导电膏可以是低温烧结导电膏,其可以在例如低至200摄氏度的温度下被烧结。
[0056]人们已经发现,印刷导电油墨632来形成图2的集成电路封装系统100的再分布层208提高了工艺吞吐量并且减少了制造成本。因为导电油墨632可以印刷,无需铺设种子层(seed layer),所以无需随后的去除该种子层的多余部分的步骤,这减少了工序数并且减少了浪费。
[0057]现在参考图7,图中示出了沿图6的截面线7-7所做的图6的结构的截面视图。在该视图中可以清楚看到图2的再分布层208的迹线218与再分布层208的弯曲顶表面224的截面。在印刷或喷射(例如,与喷墨式打印机相似)工艺中,随着导电油墨632沉积到图案掩模528的掩模开口 530中,可以在图的左侧看到导电油墨632。
[0058]将导电油墨632沉积到图案掩模528中形成了通往再分布层208的侧壁736。由于与掩模开口 530的平面侧接触,侧壁736在同一平面上。侧壁736和弯曲顶表面224是用导电油墨632和液体形成的再分布层208的特性,并且在导电油墨632经固化以将导电油墨632硬化到再分布层208中之后,特有的形状仍然存在。可以按照低于30 μπι的行距或间距来形成,由导电油墨632形成的迹线218。换一种方式进行描述,使用印刷到图案掩模528中的导电油墨632来沉积迹线218的工艺可以具有低于30/30 μπι的宽度/间隔能力。换言之,迹线218的宽度可以小于30 μ m,并且每个迹线218可以与其他相邻迹线分开小于30 μm的间隙。
[0059]人们已经发现,印刷到图案掩模528中的迹线218大大提高了,将再分布层208的尺寸缩小为低于迹线的尺寸的能力,所述迹线通过在未图案化表面上印刷导电掩模632而形成。由于喷墨印刷的特性,在不使用图案掩模528的情况下,当尝试使宽度/间隔能力低于30/30 μm时,发生拖尾(smearing),这使印刷图案无法使用。结合导电油墨632使用图案掩模528具有以下益处:使导电油墨632形成再分布层208,同时形成甚至低于10/10 μ m的宽度/间隔能力的精细结构。
[0060]现在参考图8,图中示出了在制造的图案掩模剥离阶段中的图6的结构。在沉积图6的导电油墨632以形成再分布层208之后,可以使用例如热或UV辐射固化导电油墨632。然后,可以去除图5的图案掩模528,从而将再分布层208留在下钝化层206上。例如,可以使用针对图案掩模528的材料所选择的蚀刻剂在不损坏下钝化层206的情况下去除图案掩模 528。
[0061 ] 现在参考图9,图中示出了在制造的图案掩模剥离阶段中的图7的结构。在该视图中,可以看到具有弯曲顶表面224的迹线218,在每条迹线218之间存在间隙。例如,间隙可以低于30 μm宽或者甚至低于10 μm宽。
[0062]现在参考图10,图中示出了图8的一部分的示例性等距视图。在该等距视图中,仅仅示出了再分布层208的一部分,但是可以理解的是,这仅仅是出于图示和清楚之目的。清楚看到的是,连接至集成电路管芯102的再分布层208的其中一个芯片触点216。这些芯片触点216通过迹线218连接至凸块焊盘220,仅仅作为示例示出了其中一个芯片触点。在完成的封装中,可以理解的是,再分布层208会由一组以上的芯片触点216、迹线218和凸块焊盘220组成。
[0063]现在参考图11,图中示出了在制造的上钝化阶段中的图8的结构。在去除图5的图案掩模528之后,可以将上钝化层210沉积并且图案化在下钝化层206和再分布层208上,其中,用孔让再分布层208的凸块焊盘220通过上钝化层210暴露出来。
[0064]现在参考图12,图中示出了在制造的上钝化阶段中的图9的结构。在该视图中示出了被上钝化层210覆盖的迹线218。
[0065]现在参考图13,图中示出了在制造的可焊性增强阶段中的图11的结构。在沉积上钝化层210之后,例如,可以通过诸如电解电镀或非电解电镀或可固化导电油墨沉积等工艺将粘附层222沉积在凸块焊盘220上。粘附层222可以增强在锡球与再分布层208之间的连接。图2的外部互连结构214可以附接至凸块焊盘220或附接至粘附层222 (若存在),以完成图2的集成电路封装系统100。
[0066]现在参考图14,图中示出了根据本发明第二实施例的如图1的俯视图所示的并且沿图1的截面线2-2所做的集成电路封装系统的截面视图。该视图示出了集成电路管芯1402、包封1404、下钝化层1406、再分布层1408和上钝化层1410。
[0067]集成电路管芯1402嵌入在包封1404中并且与包封1404直接接触。包封1404例如可以由诸如环氧模塑料、可固化底层填料、或其他的可模塑化合物或其他类型的包封剂等材料制成。包封1404的顶表面可以与集成电路管芯1402的有源侧共面,该集成电路管芯1402在有源侧可以具有接触焊盘1412。其中一个接触焊盘1412示出为连接至再分布层1408,并且随后连接至其中一个外部互连结构1414。该外部互连结构1414(诸如,锡球)可以用于将集成电路管芯1402电气连接至外部。再分布层1408通过下钝化层1406连接至接触焊盘1412,该下钝化层2
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