[发明专利]在三维模块上形成焊料凸起的方法和系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及电学和电子领域，更具体地，涉及电子模块上的焊料沉积。

背景技术

三维（3D）IC集成和封装技术使得能够为半导体产品实现更短的芯片间互连、更小的形状因子、更高的封装密度、更低的功耗和更高的性能。在传统倒装芯片以及3D IC集成中，焊料凸起互连对于高密度芯片到芯片上互连都是至关重要的。焊料凸起通常作为最后晶片处理步骤（即，晶片凸起形成（bumping））晶片级处沉积在芯片表面上的接触衬垫上。在之后是晶片划片的晶片凸起形成之后，然后将芯片（例如集成电路（IC）芯片）翻转并且定位成使得焊料凸起与衬底、晶片、插入物或另一芯片的外部电路的匹配衬垫对准。焊料回流完成互连工艺，在互连工艺之后引入底部填充（underfill）材料以填充互连之间的空间，从而完成倒装芯片组装。

对于3D IC，晶片凸起形成和芯片组装变得越来越复杂，这是因为3DIC涉及比传统晶片薄得多的晶片，并且3D晶片在晶片两侧都有器件和电路。薄晶片的凸起形成和处理给制造带来了巨大的挑战。传统的晶片凸起形成需要光刻和电镀，当晶片薄时由于翘曲和处理难以应用光刻和电镀。此外，在晶片完成凸起形成工艺之后，焊料凸起的热预算限制了任何进一步的晶片级处理。因此，期望在3D IC的层叠之后应用底部焊料凸起，这简化了薄晶片的加工、处理和组装。

发明内容

本发明的原理提供了以促进高吞吐量的方式实现焊料向组装的3D模块的转移的技术和系统。

根据第一方面，提供了一种方法，该方法包括：提供包括多个空腔的模具；在所述空腔中提供焊料；将多个分立的电子模块对准在所述模具上，使得所述电子模块与所述模具接触并覆盖所述空腔；在所述模具的方向上同时向每一个所述电子模块施加压力；在所述电子模块上施加压力的同时回流所述空腔内的焊料；使焊料从所述空腔转移到所述电子装置并且在其上形成焊料凸起，以及将所述多个电子模块与所述模具分离。

本公开的另一方面提供了一种方法，该方法包括如下步骤：提供由处理物（handler）支撑的插入物晶片；在该插入物晶片的上表面上层叠多个芯片；将芯片附着到所述插入物晶片的顶表面；以及对在所述芯片之间的所述插入物晶片进行划片；将所述芯片与所述处理物分离，由此形成多个分立的电子模块，每个电子模块都包含所述芯片中的一个或多个以及附着于所述一个或多个芯片的插入物晶片的一部分。该方法进一步包括提供包括多个空腔的模具，每个空腔都包含焊料；将多个电子模块对准在所述模具上，使得所述模块的插入物晶片部分覆盖所述空腔；使用弹性（resilient）接触衬垫在所述模具的方向上同时在每一个所述电子模块施加压力；在所述电子模块上施加压力的同时回流所述空腔内的焊料；以及使焊料转移到电子模块的插入物晶片部分并且在其上形成焊料凸起。将所述多个电子模块同时与所述模具分离。

另一方法包括提供顶部芯片晶片，该顶部芯片晶片包括附着到并且电连接到该顶部芯片晶片的顶表面的多个插入物晶片部分，对在所述插入物晶片部分之间的所述顶部芯片晶片进行划片，由此形成多个分立的电子模块，每个电子模块包括所述顶部芯片晶片的一部分以及插入物晶片部分；提供包括多个空腔的模具，每个空腔都包含焊料；将多个电子模块对准在所述模具上，使得所述模块的插入物晶片部分覆盖所述空腔；在所述模具的方向上同时在每一个所述电子模块弹性地施加压力；该方法还包括在向所述电子模块上施加压力的同时回流所述空腔内的焊料；使焊料转移到电子模块的插入物晶片部分并且在其上形成焊料凸起，以及将所述多个电子模块同时与所述模具分离。

根据本发明另一方面提供了用于在三维模块上形成焊料凸起的系统。该系统包括具有顶表面并且包含多个空腔的模具，每一个所述空腔都具有开口。提供注入头用于将熔化的焊料注入到空腔中。还在该系统中提供组件，该组件包括固定装置、附着到该固定装置的多个弹性接触衬垫、以及延伸穿过该固定装置和弹性接触衬垫的多条真空线路，所述接触衬垫包含与所述真空线路连通并且对着所述模具的顶表面定位的真空开口。

根据另一实施例提供的系统包括具有顶表面并且包含多个空腔的模具，每一个所述空腔都具有开口并且包含焊料。还提供组件，该组件包括固定装置、附着到该固定装置的多个弹性接触衬垫、以及延伸穿过该固定装置和弹性接触衬垫的多条真空线路，所述接触衬垫包含与所述真空线路连通并且对着所述模具的顶表面定位的真空开口。