[发明专利]加强结构以及用于控制安装在衬底上的芯片翘曲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及加强结构以及用于控制安装在衬底上的芯片翘曲的方法。

背景技术

半导体集成电路（IC）工业经历了快速增长。在IC材料和设计方面的技术改进产生了数代IC，每一代都比先前的代具有更小更复杂的电路。然而，这些改进增加了加工和制造IC的复杂性，为了实现这些改进，需要在IC加工和制造方面的类似的发展。在IC发展的过程中，功能密度（例如，每一芯片面积上互连器件的数目）通常增大而几何尺寸（例如，使用制造工艺可以制造的最小的部件）却缩小。随着几何尺寸的缩小，IC的封装工艺面临更大的挑战。

目前封装工艺的一种使用“倒装芯片”技术，其中在后SMT（表面安装）工艺中将芯片倒置并与载具衬底接合。现有的倒装芯片接合工艺中的温度变化可能导致过多的热应力，这可能导致芯片封装件的翘曲。图1示出具有安装到衬底110上的芯片120的半导体器件，并且半导体器件经历由管芯120和衬底110之间的CTE（热膨胀系数）错配引起的翘曲。由于管芯120和衬底110在倒装芯片接合工艺期间经历温度变化，所以管芯120和衬底110将以依据它们各自的热膨胀系数的速率收缩。在管芯120的CTE和衬底110的CTE之间常常存在错配。这种CTE的错配意味着管芯120和衬底110以不同的速率收缩，这在管芯120和衬底110之间产生应力。

在一个实例中，由于芯片和通常由聚酰亚胺和铜层形成的柔性衬底之间CTE方面的大的错配，管芯的翘曲可以大到100μm。这样的大翘曲可能超出许多传感器应用系统（诸如光学和电容型指纹识别系统）所需的表面平坦度要求（例如，20-30μm）。

虽然可以通过简单地增大管芯的厚度来有效减少后SMT管芯翘曲，但是整体封装件堆叠高度的限制（这在所有使用柔性衬底的应用中事实上都采用）使得这并不是一个可行的选择。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：

衬底；

安装在所述衬底上的管芯；

接合至所述管芯的加强板；以及

将所述加强板连接至所述管芯的粘合层。

在可选实施例中，所述衬底是柔性衬底。

在可选实施例中，所述加强板包括玻璃。

在可选实施例中，所述加强板包括金属。

在可选实施例中，所述金属是铜或不锈钢。

在可选实施例中，所述加强板包括陶瓷。

在可选实施例中，所述加强板具有约50μm至约250μm的厚度。

在可选实施例中，所述加强板是层压板。

在可选实施例中，所述加强板具有用于接纳所述粘合层的至少一个凹口。

在可选实施例中，所述粘合层包括胶粘剂或胶带。

根据本发明的另一方面，还提供了一种半导体器件，包括：

衬底；

安装在所述衬底上的管芯；

接合至所述衬底的加强板；以及

将所述加强板连接至所述衬底的粘合层。

在可选实施例中，所述加强板包括玻璃、金属或陶瓷。

在可选实施例中，所述加强板具有约50μm至约250μm的厚度。

在可选实施例中，所述粘合层包括胶粘剂或胶带。

根据本发明的又一方面，还提供了一种封装半导体器件的方法，包括：

将管芯接合至衬底；以及

通过粘合层将加强板接合至所述管芯。

在可选实施例中，通过热接合工艺或粘合工艺将所述加强板接合至所述管芯。

在可选实施例中，将所述粘合层接合至邻近所述加强板的角部的凹口。

在可选实施例中，所述粘合层是选自基本上由胶粘剂、胶带、UV胶带、光学透明UV胶带和它们的组合所组成的组的材料。

在可选实施例中，所述粘合层接合至邻近所述加强板的相应角部的多个凹口。

在可选实施例中，所述加强板由选自基本上由硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、碱性钡硅酸盐玻璃或者石英所组成的组的材料形成。

附图说明

当结合附图阅读时，根据以下详细的描述可以更好地理解本发明的实施例。应该强调，根据工业中的标准实践，各种部件没有按比例绘制。事实上，为清楚论述起见，各种部件的尺寸可以任意地增大或缩小。

图1是具有安装到衬底上的管芯的半导体器件并且该半导体器件经历由管芯和衬底之间的CTE错配引起的翘曲的侧视图；