[发明专利]形成倒装芯片互连的原位熔化和回流处理及其系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及封装半导体部件或器件的方法。更具体地，本发明涉及制备倒装芯片半导体封装的方法。

背景技术

半导体封装一般包括将半导体部件或器件(例如，半导体芯片)包封或容纳在器件载体或衬底内。器件载体或衬底支撑半导体芯片并且便于方便地处理半导体芯片。此外，器件载体包括用于将半导体芯片电连接至外部电路的外部连接或终端。

已知的半导体封装方法，更具体地，在引线框(FCOL)半导体封装上形成倒装芯片的方法采用了电镀引线框。引线框是有图案的金属片。金属片(一般是铜)通常被镀有银、镍或钯中的一种。电镀是必要的，从而防止金属片氧化并且提供表面，其中，焊料将黏附至该表面上，或者当采用导线焊接时，金或铝可焊接至该表面上。金属片的图案提供了用于形成FCOL半导体封装的引线框。

一般地，用于形成FCOL半导体封装的引线框具有包括内部引线部分和外部引线部分的引线。内部引线部分排列成在内部引线部分上具有互连位置的图案，该图案与半导体芯片表面上形成的焊盘的图案相匹配。焊料凸块或焊料球沉积于在半导体芯片表面上形成的焊盘上。焊料凸块的回流便于半导体芯片的焊盘与引线框的焊接，更具体地，便于半导体芯片的焊盘与引线框的内部引线部分上的互连位置的焊接。

然后将半导体芯片放置在引线框上，半导体芯片的焊盘邻接于引线框的内部引线部分上的互连位置。然后将半导体芯片和引线框的组件加热至高温，以回流焊料凸块，从而在半导体芯片和引线框之间形成焊料互连。组件的加热通常是在加热腔或加热炉中进行。由此形成的半导体封装在本领域中被称为FCOL半导体封装。

如上所述用于回流焊料凸块的当前加热处理已被认为是非常耗时的，从而损害了半导体封装的制备或生产效率以及生产能力。

此外，半导体芯片的热膨胀系数(CTE)一般不同于引线框或其他衬底的热膨胀系数。因此，当加热半导体芯片和引线框的组件时，在半导体芯片和引线框之间出现差异膨胀。半导体芯片和引线框之间的差异膨胀会导致半导体芯片的焊盘上的焊料凸块和引线框的内部引线部分上的焊料凸块之间未对准，从而导致半导体芯片和引线框之间焊料互连受损或故障。这种未对准和受损的焊料互连尤其普遍存在于具有精细间距的半导体芯片或封装中。

现代电子设备日益增加的功能、速度和便携性已导致了越来越多的将更多电子部件或元件集成到半导体芯片中的需要。因此，在半导体产业中，半导体芯片的相邻焊盘或电互连之间、以及在相邻焊盘或电互连上形成的焊料凸块之间的间距或距离的减少变得日益重要。

然而，半导体芯片的焊盘或电互连之间减少的间距或距离增加了相邻焊盘或电互连之间桥接的风险和发生，从而导致电短路。

相应地，在相邻焊盘或电连接之间电短路的增加的风险和发生对所制备的半导体封装的可靠性和质量造成不良影响。

因此，本领域技术人员将理解，需要制备倒装芯片半导体封装的改进方法，其能够解决上述问题中至少一个。

发明内容

为了解决上述问题中的至少一个问题，本发明提供了半导体部件或器件封装的示例性方法。

根据本发明的一个方面，公开了一种用于器件封装的方法，所述方法包括：将半导体器件加热至第一温度。所述半导体器件包括多个凸块结构，所述多个凸块结构的每一个都包括焊料部分。所述第一温度至少是所述多个凸块结构的每一个的所述焊料部分的熔化温度。所述方法进一步包括将衬底加热至第二温度，所述衬底包括多个接触焊盘；以及在加热所述半导体器件和所述衬底之后，通过使用对准装置在空间上使所述多个凸块结构与所述多个接触焊盘对准。在将所述半导体器件加热至所述第一温度期间，所述半导体器件远离所述衬底设置，随后所述半导体器件和所述衬底中的至少一个可向另一个位移，从而使所述多个凸块结构的每一个与所述多个接触焊盘中相应的一个接触焊盘相邻接。