具有密集封装布线的多芯片模块半导体芯片封装的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的领域一般地关于半导体芯片封装，并且更重要地，关于具有密集封装布 线的多芯片模块半导体芯片封装。
[0002]
【具体实施方式】 多芯片模块(MCM)是包含多于一个半导体芯片的单个芯片封装。将多个半导体芯片成 功地集成到单个封装中呈现出技术挑战以及成本问题。这些中的一些在图la中描绘的现有 技术MCM中被观察到。
[0003] 图la示出具有一对半导体管芯(die)101_l和101_2的现有技术MCM 100。每一个管 芯的顶表面包括暴露的焊盘102和钝化层103。如在图1中观察到的，在每一个管芯101_1、 101_2之上图案化金属化层104。金属化层104提供布线迹线105,其可以形成在管芯101_1、 1〇1_2之间以电气耦合它们和/或形成在管芯与焊球106之间以形成封装的I/O。图lb示出在 正交于图la的描绘的方向上的横截面以示出布线迹线到焊盘102的互连。通过这样的互连， 相同管芯的焊盘或不同管芯的焊盘可以通过布线迹线105连接。
[0004] 显然，管芯具有宽焊盘102(例如跨至少40μπι)以便在切割之前在以晶片形式时促 进管芯的功能测试。通过在将管芯集成到封装中之前对其进行测试，封装"劣质"管芯的成 本大幅降低。然而，大的焊盘尺寸对应于管芯之间的封装内的降低的布线密度。
[0005] 具体地，宽焊盘102导致宽通孔107和对应连接盘(land) 113的产生，其进而限制在 连接盘113之间可用于布线迹线105的空间。如在图la中观察到的，存在在连接盘113之间仅 用于一个布线迹线的空间。连接盘113之间的有限的布线空间最终限制芯片到芯片接线的 数目和/或封装的I/O密度。任一者都可能对应于不切实际的解决方案(例如，其中需要芯片 之间的密集布线和/或需要密集封装1/0,或者需要较大尺寸的半导体管芯）。
[0006] 降低管芯焊盘尺寸以准许较小通孔的形成和连接盘113之间的增加的布线密度实 际上并不可取，因为这将会阻碍晶片上测试，从而导致完全封装劣质管芯的增加的风险。
【附图说明】
[0007] 可以从结合以下附图的以下详细描述获得对本发明的更好理解，其中： 图la-b示出现有技术多芯片封装； 图2a_2k示出用于制造改进的多芯片封装的工艺； 图3示出具有改进的多芯片封装的系统。
【具体实施方式】
[0008] 图2a至2k描述了用于形成改进的MCM的工艺，其提供接触宽管芯焊盘的通孔上方 的连接盘之间的增加的布线密度。所述工艺可以例如实现为晶片级工艺或面板级(panel-level)工艺。由于管芯具有宽焊盘，因此可以在封装之前在晶片上对管芯进行功能测试，从 而降低完全封装劣质管芯的风险。此外，连接盘之间的增加的布线密度准许管芯之间的增 加的布线和/或增加的封装I/O密度。
[0009] 如在图2a中所观察到的，并且粘附层202被施加到载体201。载体201可以是具有用 于施加粘附层202的平面表面的任何牢固结构。如以下将更加详细地描述的，粘附层202的 特性在于其相当易于"分层"或以其它方式从载体201的表面移除。在各种实施例中，粘附层 202是聚合物或聚合物状物质。
[0010] 如在图2b中所观察到的，内建(build-up)层203被施加到粘附层202的表面。如以 下将更加详细地描述的，内建层的厚度在实现本说明书力图帮助实现的改进中的至少部分 中具有一定重要性。内建层203可以以液相施加并且在粘附层/载体结构上旋涂到适当厚 度，或者以较为固相施加，诸如干性薄膜(干性薄膜厚度的控制在本领域中很好地理解）。 [0011]用于内建层材料203的一些示例是聚酰亚胺、环氧树脂、丙烯酸、低k材料(例如B阶 段(B-staged)双苯并环丁烯(BCB))、硅树脂和聚苯并恶唑(ΡΒ0)。如以下将更加详细地讨论 的，内建层203应当具有对其的某种软度或者以其它方式在其形成于粘附层202上之后可压 缩。
[0012]内建层203应当是电介质并且能够在其初始以软化状态形成在粘附层202上之后 被"硬化"。在此，同样如以下将进一步更加详细地讨论的，经硬化的内建层203将在生产结 束之后保留在封装中。正因为这样，它应当能够充当电绝缘体以及表现出在完成的封装内 的耐久性。至少在内建层203的液相施加的情况中，内建层203可以被固化（例如通过光刺 激），使得其在施加到粘附层202的表面之后在粘附层202的表面上硬化。
[0013] 如在图2c中所观察到的，具有宽焊盘205(例如跨大于40μπι)以促进之前的晶片上 的功能测试的两个或更多经功能测试的半导体管芯204被按压（正面向下）到内建层203中 (例如通过拾取和按压(pick-and-press)工艺）以作为将管芯204附着到内建层/粘附层/载 体结构的方式。在此，内建层203的前述软度促进管芯到内建层203中的按压以将其粘附到 内建层203。内建层203在将管芯按压到内建层203中期间甚至可以处于液相。
[0014]所关注的问题是内建层203能够将与凹陷到管芯204的钝化层207中的焊盘205相 关联的腔体206"填充"到的程度（如果焊盘如此凹陷的话）。在此，压热器(autoclave)工艺 可以用于帮助填充在已经将管芯204按压到内建层203中之后保留在腔体206中的任何空 隙。压热器工艺增加在初始将管芯204按压到内建层203中之后围绕结构的周围环境的大气 压力，使得柔软/液体内建层203自然地按压得更加深入到腔体206中。在实施例中，初始在 真空大气压力或其附近处将管芯204按压到内建层203中，使得压热器工艺的增加的压力可 以是常规大气压力。
[0015] 同样，内建层203的厚度在实现前述布线密度改进中可以具有一定重要性。以下进 一步更加详细地描述内建层203厚度。
[0016] 如在图2d中所观察到的，内建层203被固化以从实现管芯204的按压附着的软化状 态转变到对于完成的封装结构而言适当耐久的硬化状态。固化可以利用光照和/或利用较 高温度的施加来执行，这取决于用于内建层203的材料。
[0017] 如在图2e中所观察到的，在内建层203被固化之后，在管芯204和经固化的内建层 203的暴露区域之上施加模具化合物或更一般地"模具"208。模塑(molding)工艺的部分包 括形成大体平面的模具表面。模具208可以通过压缩模塑、传递模塑、注入模塑中的任一个 来施加。模具208物质可以是高度填充的热固性环氧树脂。在实施例中，在较高温度处以大 体液相来施加模具。经固化的内建层203应当具有高于模具208在其形成于经固化的内建层 203之上时的温度的熔点/或玻璃转变温度。
[0018]模具208的厚度应当足以覆盖管芯204的最厚处。在此，尽管图示出相等厚度的多 个管芯204,但是可设想到各种管芯204将具有实质上不等的厚度(例如，两个或更多管芯从 不同的制造工艺制造）。模具可以容易地使其形式适配于不同的管芯厚度并且仍旧被成形 以产生大体平面的表面209。
[0019]如在图2f中所观察到的，粘附层202被移除，从而分离载体201并且留下具有作为 一个外部平面表面的内建层203和作为另一外部平面表面209的模具208的总体结构。总体 结构被翻转，使得内建层203表面面向上以支持随后的金属化和布线工艺。
[0020] 用于破坏粘附层202使得总体结构可以没有载体201的工艺可以是热诱导的 (induced)(例如，粘附层202将响应于提升的温度而在结构上被破坏或者改变成液相）、化 学诱导的（例如，粘附层202具有与载体的化学键并且可以通过诱导经过其而释放化学键的 化学工艺来使得发生分层）、机械诱导的（例如，粘附层202是脆的并且可以从载体断裂，例 如通过将翘曲诱导到载体的表面中）和/或光学诱导的（例如，可以例如通过响应于被用光 照射(例如通过透明载体)而从固相转变到液相来使得粘附层202的结构性质改变）。在实施 例中，在金属化工艺开始之前将粘附层202的其余部分从内建层203的表面移除（例如经由 向最初与载体接触的内建层表面施加压缩空气）。
[0021] 因此，如图2f，内建层203的大体平面的表面面向上而为金属化工艺作准备。
[0022] 如在图2g中所观察到的，通孔开口 210形成在内建层203中在管芯204的焊盘205上 方(例如，借助于利用掩模的激光烧蚀、光致抗蚀剂施加/图案化/蚀刻、或激光束打孔）。如 以下更加详细地讨论的，通孔开口21