[发明专利]预施加的底部填充

说明书

本发明通常涉及电子封装领域，并且更特别地涉及预施加的底部填充的领域。

近年来，其中集成电路(IC)芯片被基本上反转并使用可焊接互连而被结合到基片的倒焊芯片技术在半导体封装中快速地发展。对于这种技术来说，关键的驱动因素在于增加的I/O连接，其能够获得更大速度并且更短地连接，导致信号完整性的改善。占据反转IC芯片和基片之间空间的底部填充材料为倒焊芯片封装的可靠性的关键因素。底部填充材料支撑电气连接，对它们进行保护使其免受环境影响，并减弱倒焊芯片连接上的热机械应力。通常地，聚合物基的底部填充材料与芯片和基片部件、例如焊接连接部件具有不同的热膨胀系数(CTE)。这种CTE的不匹配会导致例如在所述装置经历温度周期的时候致使装置失效的热机械应力。为了降低这种CTE不匹配，底部填充材料典型地包含无机填料，例如二氧化硅。

在基片上的芯片的边缘处分配底部填充并允许其在毛细作用下流入芯片和基片之间的间隙中为封装中最为常用的结合底部填充的方法。在特定的方式中，毛细流动为缓慢的，例如当高含量的填料被添加至底部填充材料的时候，和/或在封装内导致不完全的空隙，并且还由于填料在毛细流动过程中的沉积而在聚合物和填料之间产生不均匀的底部填充。这种问题会在增大芯片尺寸和/或减小倒焊芯片芯片模具上的互连结构的节距尺寸时更为严重。

一种替代的底部填充工艺为非流动底部填充(NUF)工艺，其中底部填充被分配在基片上，并且随后芯片/模具被放置在底部填充之上。然而，这种工艺仍存在着某些问题，例如可焊接部件之间填料颗粒的截留，例如芯片/模具和基片上的接合垫上导致互连失败的焊接凸点。

WLUF(晶片级底部填充)工艺也是另一种可替换形式，其中底部填充可被施加在凸起的晶片上，或者不具有焊接凸点并随后经历凹凸化工艺的晶片上。底部填充材料可以通过多种不同的技术而被施加在晶片上，例如薄膜层压、旋转涂覆或丝网印刷工艺。类似于NUF，WLUF工艺需要面对避免在基片上的晶片和接合垫上的可焊接部件之间的填料截留的挑战。

美国专利US 6,861,285公开的工艺中，多个底部填充层被施加至凸起的晶片，至少一个底部填充层包含填料材料，并且至少一个底部填充层不含有或者基本上不含有填料材料，其中每个底部填充材料层均被单独地施加。包含填料的底部填充层被首先施加在晶片上。在所期望数量的这样填充的底部填充层被施加之后，化学的和/或机械的方法被用于从凸起的上部移除底部填充材料，并暴露凸起的上部表面。这样的方法包括抛光或研磨，干蚀刻或湿蚀刻，化学机械抛光，反应离子蚀刻，激光研磨和激光烧蚀。接下来，不含有或者基本上不含有填充材料的底部填充材料层被施加至填充的底部填充层的表面，并覆盖焊接凸点的暴露的上表面。最后，晶片被连接至基片，其中焊接凸点与基片上相应的接合垫相接触。在该专利中描述的工艺需要化学的和/或机械的移除步骤，焊接凸点可能会在其间容易地损坏，导致潜在高水平的装置失效。仍存在着对于施加底部填充材料来制造IC组件的改善工艺的需求。

本发明提供了一种底部填充结构，依次包括：顶膜层；聚合物层，和底膜层，其中聚合物层包含第一聚合物区域和第二聚合物区域，其中第二聚合物区域包含无机填料。优选地，第一聚合物区域不含无机填料。这种多区域底部填充结构在单独的步骤中被施加至基片。

本发明还提供了一种方法，该方法包括：提供如上所述的底部填充结构；从底部填充结构移除底膜；将底部填充结构层压至在其上具有互连结构的部件的表面，从而使得底部填充结构被迫进入互连结构之间，其中第二聚合物区域的高度小于或者等于互连结构的高度；和移除顶膜层。优选的是，第二聚合物区域的高度小于互连结构的高度。在一种实施方式中，聚合物层的高度小于互连结构的高度。优选地，本发明进一步包括：令互连结构的顶部与基片表面上的导电性接合垫相对齐以形成单元；并电连接互连结构和导电性接合垫。进行加热致使互连结构至少部分地熔融从而连接互连结构和接合垫，热超声接合为合适的电连接互连结构和导电性接合垫的方法。

本发明还提供了一种方法，该方法包括：提供如上所述的底部填充结构；从底部填充结构移除底膜；将底部填充结构层压至具有导电性接合垫的基片的表面，从而使得第一聚合物区域直接位于基片表面上；和移除顶膜层。优选地，本发明进一步包括：令导电性接合垫与部件表面上的互连结构的顶表面相对齐以形成单元；并电连接互连结构和导电性接合垫。进行加热，致使互连结构至少部分地熔融从而连接互连结构和接合垫，以及热超声接合为合适的电连接互连结构和导电性接合垫的方法。