[发明专利]具有加固层的半导体芯片

说明书

技术领域

本发明通常是有关半导体工艺，尤其是有关半导体芯片裂缝阻挡和其制作方法。

背景技术

裂缝可以对传统半导体芯片精细的电路结构造成严重破坏。许多来源可以产生这样的裂缝。常见的来源是在切单(singulation)所给予的应力。传统半导体芯片经常集体大量制造作为单一半导体晶圆的一部分。在形成个别芯片的最后的工艺步骤中，在晶圆上执行所谓的切割(dicing)或切锯(sawing)操作以切出个别裸晶。此后，裸晶可被封装或直接安装在一种或另一种形式的印刷电路板。传统的半导体裸晶经常从晶圆切割出长方形的形状。根据定义，传统的半导体裸晶有四个边和四个角。切割操作是以同类型的圆形锯或者激光执行机械切割操作。切割机(dicing saws)是以较类似砖石(comparable masonry)圆形切锯更小心和操作更精确制成。尽管有这些改进，切割锯仍在切割个别的裸晶时施加显着的应力。切割操作时所负载的这些应力和冲击可能导致裸晶的微断裂，特别是在裸晶的角。一旦切割的裸晶安装在一种或另一种类型的封装衬底或印刷电路板，由于可能施加在裸晶上的热应力和其它机械应力，在切割时引入的裂缝可能会扩展到裸晶中心。此外，特别是在靠近角而由于其几何形状产生所谓的应力冒口(stress risers)，可能形成新的裂缝。

为解决从裸晶的角的裂缝的扩展的传统技术是有关裂缝阻挡的使用。传统的裂缝阻挡由在半导体裸晶的边缘之中和附近形成框架式结构所组成。当从上面看，裂缝阻挡看起来像图框。传统的裂缝阻挡是不延伸出传统裸晶的边缘。由于这种几何形状，从裸晶的角扩展的裂缝在遇到裸晶裂缝阻挡之前可达到明显的长度。如果裂缝在遇到传统的裂缝挡并之前达到一定临界长度，裂缝可成为几乎无法控制。裂缝可击败传统的裂缝阻挡并入侵半导体裸晶的主动部分和耗损位在其中的精细的电路结构。

另外潜在造成损害的裂缝的来源是凸块下聚酰亚胺(polyimide)层和底部填充材料层之间的接口的不足。在通过控制的倒塌工艺而安装在封装衬底的典型半导体芯片内，焊料接合(solder joints)阵列电连接芯片至底层衬底。此种安装建立垂直结合封装衬底附近一侧和聚酰亚胺层附近另一侧的接口区域。传统的聚酰亚胺层是覆盖半导体芯片前侧的连续薄层，。中性点，尽管通常不一定位在芯片的中心，其代表了实质零热应变的区域。在该区域中或附近的焊料接合遭受低应变。然而，从中性点向外的工艺，芯片和底层衬底开始表现出依赖于温度、热膨胀系数(CTE)和与该中性点的距离的热应变。衬底通常有比芯片的CTE大6至7倍的CTE。为了解决不同热膨胀系数的问题，底部填充材料沉积在半导体芯片的聚酰亚胺层和封装衬底之间并通过固化工艺硬化。

裂缝扩展在聚酰亚胺对底部填充接口或其附近开始和增长。随着裂缝长度增长，其驱动力增加。一旦裂缝已经获得临界的驱动力或所谓的“临界能量释放率”，裂缝将获得足够的能量穿透主动凸块并永久损坏封装器件。

用来补偿聚酰亚胺对底部填充的接口裂缝的传统技术是有关聚酰亚胺薄片表面的粗糙。在接口强度的增加是直接正比在接口区域的增加。然而，即使具有粗糙，在区域的增加可能相当小。

本发明是针对克服或减少上述的一个或多个问题的影响。

发明内容

依据本发明的一实施态样，提供一种制造方法，包括提供具有一侧面的半导体芯片和在该侧面上形成聚合物层。该聚合物层具有中央部分和空间上与该中央部分分离的第一框部分以定义第一沟道。

依据本发明的另一实施态样，提供一种制造方法，包括提供具有一侧面的半导体芯片和在该侧面上形成聚合物层。该聚合物层具有中央部分和空间上与该中央部分分离的第一框部分以定义第一沟道。该半导体芯片与衬底耦合，该半导体芯片的侧面面对该衬底但与该衬底分离而造成接口区域。底部填充置于该接口区域。该底部填充的一部分侵入该沟道以在该聚合物层和该底部填充之间建立机械接合。

依据本发明的另一实施态样，提供一种设备，包括具有一侧面的半导体芯片和在该侧面上的聚合物层。该聚合物层具有中央部分和空间上与该中央部分分离的第一框部分以定义第一沟道。

附图说明

根据阅读以下详细说明及根据参阅其中附加的图式，本发明的上述及其它优点将成为明显，其中：

图1是包括安装在封装衬底上的半导体芯片的半导体芯片封装的示范实施例的部分分解视图；

图2是图1的半导体芯片封装的俯视图；

图3是翻转以显示其前侧面上的裂缝阻挡聚合物层的示范半导体芯片的视图；

图4是图2在截面4-4的剖视图；