[发明专利]减少具有电路的结构中的翘曲

说明书

背景技术

本发明涉及电路，更具体地讲，涉及减少具有电路的结构中的翘曲。示例性结构包括半导体集成电路。

图1是具有一个或多个半导体集成电路(IC)110的结构的侧视图，其中所述一个或多个半导体集成电路110利用焊料130被接合到基板120。基板120可以是另一个集成电路，或封装基板如中介层，或接线板；基板120可以包括将集成电路110彼此连接或连接到其他电路的导线。可以存在其他特征，例如散热器160。集成电路110和基板120应当优选是平面的(如图1)，但二者可翘曲(图2和图3)。翘曲的原因各不相同。例如，在图4中，集成电路110包括半导体基板410和覆盖层420(例如金属)，该覆盖层420在高温下被沉积然后被冷却。冷却时，层420的收缩大于基板410的收缩(因为层420具有更高的热膨胀系数(CTE))，所以顶部的结构收缩大于底部的结构收缩(由于顶部的压应力)。如果基板410的收缩大于层420的收缩(顶部的张应力)，则翘曲也可以如图5中那样。翘曲也可能源自由于聚合物层在沉积后被固化而引起的收缩。此外，翘曲可能涉及不均匀的加热和冷却速率；材料的选择；制造参数，如压力、组成、环境等；电路设计；以及结构特征，例如结构元件的具体位置及其附接和互连。

翘曲可能会损坏结构元件，如图2和图3所示。例如，在图2中，与边缘处的焊料连接相比，在集成电路110的中间的焊料连接与基板120相距更远。因此，中间的焊料连接可能会破裂或断裂，从而阻碍电功能。这对于图3中的边缘连接同样适用。值得注意的是，焊料连接应优选较小以减小该结构的横向尺寸，但如果焊料连接必须适应翘曲，则不能太小。因此，非常期望减少翘曲。

可以通过在集成电路中形成额外层以平衡由其他层所引起的翘曲应力，从而减少翘曲。例如，2007年1月30日授予Connell等人的美国专利No.7,169,685描述了在晶片的背面上形成的“应力平衡层”，该层用以平衡由形成于正面上的层所引起的应力。另一个例子是Seo的美国专利申请No.12/839,573的美国核准前公开No.2010/0285654A1，其描述了在形成于基板上方的层中形成应力释放图案。

发明内容

本部分概述了本发明的一些特征。其他特征可在后续部分中描述。本发明由以引用方式并入本部分中的所附权利要求限定。

本发明的一些制造方法通过先将翘曲过平衡(即反转翘曲方向)来实现翘曲减少。例如，如果翘曲如图2中那样，则将翘曲方向改变为如图3中那样。具体地讲，形成一层来使翘曲过平衡，然后处理该层以减少翘曲。在一些实施例中，过平衡扩大了由该层提供的翘曲修改的范围。下文将该层称为“应力/翘曲管理层”，即使该层可(或可不)用于翘曲减少之外的其他目的。

在一些实施例中，通过在应力/翘曲管理层中形成凹部来减小由该层引起的应力，从而减少过平衡翘曲。作为另外一种选择或除此之外，可以在选定位置处将该层从该结构的其余部分剥离。(剥离涉及弱化或破坏分子键)。在其他实施例中，可加热该层以在该层中引起相变。

在一些实施例中，由于该层的晶体结构，特别是可动态调整以适应温度的晶体相变，所以即使没有过平衡或进一步加工，该层仍然减少晶片翘曲。例如，该层可以是具有10重量％至60重量％的铝的钽铝合金。相的组成(即，晶相在该层中的分布)自动调整以适应温度变化，进而促使该层成为平面几何形状，从而在后续热循环中(例如，在回流焊中和/或在电路操作中)减少或消除晶片翘曲。在一些实施例中，通过在TaAl层的沉积中不进行过平衡来减少翘曲。

一些实施例提供了具有应力/管理层或上述其他特征的制成品。

除由所附权利要求所限定的之外，本发明不限于如上描述的特定材料或其他特征或优点。

附图说明

图1、图2、图3、图4、图5是根据现有技术的具有电路的结构的侧视图。

图6是根据本发明的一些实施例的制造工艺的流程图。

图7、图8、图9、图10是根据本发明的一些实施例的具有电路的结构在制造的不同阶段的横截面侧视图。

图11是具有电路的结构的横截面侧视图，用以示出在本发明的一些实施例中使用的翘曲测量。

图12和图13是具有电路的结构的顶视图，用以示出在本发明的一些实施例中使用的翘曲测量。

图14是具有电路的结构的横截面侧视图，用以示出在本发明的一些实施例中使用的翘曲测量。

图15、图16是根据本发明的一些实施例的具有电路的结构在制造的不同阶段的横截面侧视图。