形成集成電路基片的方法
2023-05-07 15:47:26
專利名稱：形成集成電路基片的方法
技術領域：
一種用於製造半導體裝置的方法，特別是具有改良傳導路徑的半導體裝置。
背景基片是相對平坦和剛性的結構，它提供IC封裝中的管芯的機械支承並通常發送信號和功率到IC和從IC接收信號和功率。常規基片常包括與管芯連接的導電引線，以使除了與IC封裝連接的其它電路之外，管芯與IC封裝中的其它管芯和/或電路交換信號。IC封裝常施塗於作為互連IC封裝的系統的一部分的電路板組件，它們形成諸如計算機或蜂窩電話的電子裝置。
將管芯結合到IC封裝中的基片上的一種方法是倒裝晶片結合。一種形式的倒裝晶片結合被稱作為受控塌陷晶片連接或C4方法。C4方法通常包括將焊料塊置於管芯上露出的焊盤上。焊料塊通常在管芯與晶片分離前被置於該管芯上。隨後，將每個管芯翻轉(即，倒轉)並使其與基片上的焊盤或焊料塊的相應圖形對準。進行回流過程以便將塊/盤結合到基片和管芯上以，從而在管芯和基片之間形成一系列焊料列。焊料列用作管芯和基片之間的導電路徑，通過該導電路徑傳送信號和傳遞功率。
基片通常安裝於諸如主板的板上。在基片和板之間形成互連的一種方法被稱作球柵陣列(BGA)。在BGA中，焊料球陣列(大於C4焊料連接)被熔化和形成於基片上。隨後，將整個基片翻轉到板表面上，通過熔化焊料形成焊接而將BGA連接到該板。
通常，多數類型的基片上的焊盤由在添加焊料以形成與管芯相連的焊盤之前以表面塗層覆蓋的銅製成。當前將無電鍍鎳和浸鍍金用作高密度互連基片中的C4和BGA盤的表面塗層。無電鍍鎳提供在減少形成焊盤的銅和焊料之間的電遷移中關鍵的阻擋層。電遷移會引起焊盤中的可靠性問題，特別是在高電流應用中，其中銅和焊料之間會存在不可接受水平的電遷移。
浸鍍金提供對無電鍍鎳的氧化阻擋層。氧化阻擋層是很關鍵的，因為氧化鎳易於形成於無電鍍鎳上且它很難結合任何材料，特別是焊料，以使氧化鎳變厚。
使用無電鍍鎳作為阻擋層存在著與之關聯的可靠性問題，因為在將無電鍍鎳施塗於銅焊盤上時磷終止於無電鍍鎳中。由於將無電鍍鎳施塗於焊盤上的方式，磷終止於焊盤上形成的無電鍍鎳中。
在高密度互連(HDI)基片中的焊盤上施塗無電鍍鎳和浸鍍金表面塗層的可選方案是直接將浸鍍金對著銅焊盤予以施塗。直接的浸鍍金表面塗層提供焊料接點/焊盤界面的增強的剛度。
與使用直接浸鍍金表面塗層相關聯的一個缺點在於它不包括阻擋層。因此，由於特別是涉及延長時間周期的較高電流和溫度的高功率CPU應用中的電遷移，直接的浸鍍金表面塗層是不可靠的。
HDI基片通常採用被形成圖形以便在焊盤和/或互連上形成開口的焊料抗蝕劑。焊盤和/或互連上的開口適於接納形成附著管芯的最終的焊盤的焊料。焊料抗蝕劑需要直接堅固地結合到結合焊盤的表面塗層，以便可以在銅和焊料之間形成堅固接點。因此，由於焊料抗蝕劑材料極難被直接結合到金表面上，所以將直接浸鍍金用作焊盤的表面塗層會造成其它問題。
圖1-5示出了形成基片的方法。
圖6-10示出了形成基片的另一方法。
圖11-19示出了形成基片的另一方法。
圖20-25示出了形成集成電路的方法。
圖26是示出包括了圖25所示類型的至少一個集成電路組件的電子系統的框圖。
圖中，相同的標號表示相同的元件。
具體實施例方式
在以下的詳細描述中，參考示出一些示例性實施例的附圖。這些實施例足夠詳細地描述以使本領域的熟練技術人員能實施本發明。可以使用其它實施例，進行結構、邏輯和電氣改變，而不背離本發明的範圍。
圖1-5示出了根據各種實施例的形成諸如用於集成電路的高密度互連基片的基片的方法。如圖1所示，該方法可包括將抗蝕劑20施塗於基片10的背側16，其中該基片10包括其正側14和背側16上的形成圖形的導電層11A、11B。在各種實施例中，導電層11A、11B可由銅製成，而抗蝕劑20可以是有機材料，諸如環氧樹脂/丙烯酸材料。
圖2示出該方法可進一步包括從基片10的正側14中去除形成圖形的導電層11A的一部分12(參見圖1)，以形成焊盤22和/或基片10的正側14上的互連。形成圖形的導電層11A的那部分12可通過包括蝕刻(例如，溼蝕刻)的各種工藝去除。
如圖3所示，該方法可進一步將另一抗蝕劑24施塗於基片10的正側14上並在各抗蝕劑20、24中形成露出基片10的正側14上的焊盤22以及基片10的背側16上的焊盤26的圖形。在各種實施例中，抗蝕劑24可以是有機材料，諸如環氧樹脂/丙烯酸材料。此外，抗蝕劑24可通過諸如光刻工藝的平版工藝形成圖形。
該方法可進一步包括將電解鎳28施塗於基片10上的焊盤22、26上。電解鎳28可施塗於基片10的兩側14、16上的焊盤22、26，因為導電層11B在基片10的背側16上就位以形成焊盤22、26之間的一部分電路徑。
在各種實施例中，將電解鎳28施塗於基片上的焊盤22、26上可包括將電解鎳施塗於基片的一側或兩側14、16上的焊盤22、26中的一些。電解鎳28是通過各種工藝施塗於基片10上的焊盤22上的鎳，這些工藝諸如電鍍或者在將基片浸入包含鎳離子的電解液中時將電流施加於基片10上。
圖4示出了方法的示例形式，它還包括從基片10的背側16中去除抗蝕劑20並從基片10的背側16中去除導電層11B的一部分13(參見圖3)以形成基片10的背側16上的焊盤26和/或互連。抗蝕劑20和導電層11B的一部分13可通過諸如溼蝕刻的各種工藝被去除。
如圖5所示，該方法還可包括將更多抗蝕劑30施塗於基片10的背側16上並在抗蝕劑30中形成露出基片10的背側16上焊盤26的圖形。在各種實施例中，抗蝕劑30可以是有機材料，諸如有機環氧樹脂/丙烯酸材料。此外，抗蝕劑30可通過諸如光刻工藝的平版工藝形成圖形。
該方法可進一步包括將諸如無電鍍金32的金施塗於焊盤22、26上的電解鎳28上，這些焊盤22、26位於基片10的正側和背側14、16上的抗蝕劑24、30中的一個或兩者的圖形內(參見圖5)。金32可通過常規浸漬工藝加以施塗。在各種可選實施例中，電解金可施塗於電解鎳28上同時所有的焊盤22、26仍電連接(即，在如圖4所示的導電層11B的一部分13從基片10的背側16中去除以露出焊盤26之前)。
將金施塗於電解鎳上提供了氧化阻擋層，它使電解鎳上形成的氧化鎳的量最小。最小化氧化鎳量可有助於將材料(特別是焊料)結合到焊盤22、26。
該方法可進一步包括在基片10的正側和背側14、16上的抗蝕劑24、26的圖形內的焊盤22、26上形成焊料(未示出)。可利用任何常規技術將焊料形成於焊盤22、26上。
焊盤22、26上的電解鎳28可提供有助於減小電遷移的阻擋層，該電遷移特別在高電流應用中產生於完成的焊盤內的銅和焊料之間。電解鎳28可與被形成圖形以形成開口33(圖5)的抗蝕劑24、30相容。開口33可適於接納完成焊盤22、26所必需的焊料。
圖6-10示出了根據各種實施例形成諸如集成電路的高密度互連基片的基片的另一種方法。如圖6所示，該方法可包括將諸如銅層的導電層51施塗於基片50的一側54B上，該基片50包括其兩側54A、54B上的焊盤62和/或互連。
圖7示出該方法可進一步包括將抗蝕劑60A、60B施塗於基片50的兩側54A、54B上，在每個抗蝕劑60A、60B中形成露出基片50的兩側54A、54B上的焊盤62的圖形。該方法還可包括將電解鎳58施塗於基片50的一側或兩側54A、54B上的一些或所有焊盤62。在各種實施例中，金可通過諸如電鍍法的各種工藝施塗於電解鎳58上，因為焊盤62可通過導電層51仍部分地予以電連接。
如圖8所示，該方法還可包括從包括導電層51的基片50的側面54B中去除抗蝕劑60B。此外，可以從基片50中去除導電層51的一部分53(參見圖7)以限定包括導電層51的基片50的側面54B上的焊盤62和/或互連。
圖9示出該方法還可包括將另一抗蝕劑61施塗於包含導電層51的基片50的側面54B上。隨後，可在抗蝕劑61中形成圖形以露出先前包含導電層51的基片50的側面54B上的焊盤62。
該方法還可包括將諸如無電鍍金72的金施塗於基片50上的抗蝕劑60A、61中的一個或兩個的圖形內的焊盤62上的電解鎳58(參見圖10)。在各種實施例中，該方法可包括在基片50的兩側54A、54B上的抗蝕劑64A、61的圖形內的焊盤62上形成焊料(未示出)。
圖11-19示出了根據各種實施例形成諸如集成電路的高密度互連基片的基片的另一種方法。該方法可包括將導電層101A、101B施塗於基片100的正側104和背側106上(圖11)。
如圖12所示，該方法還可包括將第一抗蝕劑111施塗於基片100的正側104上並將第二抗蝕劑112施塗於基片100的背側106上。該方法還可包括在第一抗蝕劑111和第二抗蝕劑112中形成圖形。該方法還可包括將導電材料施塗於導電層101A、101B上以形成第一和第二抗蝕劑111、112的圖形內的焊盤122。
圖13和14示出該方法還可包括從基片100的正側和背側104、106中去除第一和第二抗蝕劑111、112(圖13)，並將第三抗蝕劑120施塗於基片100的背側106(圖14)。如圖15所示，該方法還可包括從基片100的正側104中去除導電層101A的一部分102(參見圖14)，以限定基片100的正側104上的焊盤122和/或互連。
圖16示出該方法還可包括將第四抗蝕劑130施塗於基片100的正側104上。該方法還可包括在第三和第四抗蝕劑120、130中形成圖形以露出基片100的正側和背側104、106上的焊盤122。該方法還可包括將電解鎳138施塗於基片100上的一些或全部焊盤122。如上所述，將電解鎳138施塗於基片100上的焊盤122可包括在將基片100浸漬於包含鎳離子的電解液時將電流施加到基片100上。
圖17示出該方法還可包括從基片100的背側106中去除第三抗蝕劑120以及從基片100的背側106中去除導電層101B的一部分103(參見圖15和16)以形成基片100的背側106上的焊盤122和/或互連。如圖18所示，該方法還可包括將第五抗蝕劑140施塗於基片100的背側106上並在第五抗蝕劑140中形成露出基片100的背側106上的焊盤122的圖形。
圖19示出該方法還可包括將諸如無電鍍金的金139施塗於焊盤122上的電解鎳138。金139可施塗於基片100的正側和/或背側104、106上的第四和第五抗蝕劑130、140中的一個或兩個的圖形內。在各種實施例中，金139可通過諸如電鍍的各種工藝施塗於電解鎳138上，同時所有焊盤122仍通過導電層101B電連接(參見圖16)。該方法還可包括在基片100的正側和/或背側104、106上的抗蝕劑130、140的圖形內的焊盤122上形成焊料。
圖20-25示出了根據各種實施例形成集成電路組件200(參見圖25)的方法。如圖20所示，該方法可包括將抗蝕劑160施塗於包含形成圖形的導電層151A、151B的基片150的背側156，其中焊盤162形成於基片150的正側154和背側156上。圖21示出該方法還可包括從基片150的正側154中去除形成圖形的導電層151A的一部分152(參見圖20)，以進一步限定基片150的正側154上的焊盤162和/或互連。
圖22示出該方法還可包括將另一抗蝕劑170施塗於基片150的正側154上。該方法還可包括在每個抗蝕劑160、170中形成露出基片150的正側和背側154、156上的焊盤162的圖形。該方法還可包括將電解鎳168施塗於基片150的一個或兩個側面154、156上的一些或所有焊盤162。
如圖25所示，該方法還可包括在焊盤162上形成焊料184並將至少一個電子組件附著到基片150的正側和/或背側154、156上的焊盤162。在圖25所示的示例中，管芯190可附著於基片150的正側154上的焊盤162上而板192(例如，主板)可附著於基片150的背側156上的焊盤162上。在各種實施例中，至少一個附加電子組件可被附著於基片150的正側和/或背側154、156上的焊盤162，以形成集成電路組件200。作為示例，管芯190可以是處理器或無線收發器。
圖23示出在焊盤162上形成焊料可包括從基片150的背側154中去除抗蝕劑160。該方法還可包括從基片150的背側156中去除導電層151B的一部分153(參見圖22)，以進一步限定基片150的背側156上的焊盤162和/或互連。如圖24所示，該方法還可包括將又一抗蝕劑180施塗於基片150的背側154上並在抗蝕劑180中形成露出基片150的背側156上的焊盤162的圖形。
圖24和25示出該方法還可包括在將焊料184(圖25)形成於焊盤162上之前將諸如無電鍍金的金182施塗於抗蝕劑170、180中的一個或兩個的圖形內的電解鎳168上。在各種可選實施例中，在從基片150中去除導電層151B的一部分153之前，金182可通過諸如電鍍的各種工藝施塗於電解鎳168上(參見圖22)。
這裡所述的示例方法可在形成包含由銅和焊料形成的焊盤的高密度互連基片中使用。基片中焊盤的銅部分形成為具有電解鎳表面塗層，它提供減小焊料和銅之間的電遷移的阻擋層。焊盤的銅部分上的電解鎳表面塗層還可與焊料抗蝕劑相容，這些焊料抗蝕劑用於形成在焊盤銅部分頂上接納焊料的開口。
圖26示出了諸如計算機系統的電子系統270的框圖，它可以包括可經由系統總線272與電子系統270中的各種組件耦合的電子裝置271。電子裝置271可包括至少一個集成電路，諸如圖25所示的集成電路組件200。電子裝置271還可包括微處理器、微控制器、圖形處理器或數位訊號處理器276和/或定製電路或專用集成電路，諸如用於在諸如蜂窩電話、傳呼機、可攜式計算機、雙向無線電裝置和類似電子系統的無線裝置中使用的通信電路277。系統總線272可以是單總線或任何總線組合。
電子系統270還可包括外部存儲器280，它依次包括適合於特定應用的一個或多個存儲器元件，諸如隨機存取存儲器(RAM)形式的主存儲器282、一個或多個硬碟驅動器284和/或處理諸如軟盤、緊緻盤(CD)、和數字視頻盤(DVD)的可拆卸媒介286的一個或多個驅動器。
電子系統270還可包括顯示裝置288、揚聲器289和控制器290，諸如鍵盤、滑鼠、軌跡球、遊戲控制器、麥克風、語音識別裝置或將信息輸入電子系統272的任何其它裝置。
圖1-26僅僅是代表性的而未按比例繪製。其某些比例會被誇大，而其它會被最小化。在閱讀以上描述後，許多其它實施例將是本領域熟練技術人員顯而易見的。
提供以上描述，許多其它實施例將為本領域的熟練技術人員顯而易見。本發明的範圍應參考附圖連同權利要求書的等效物的完整範圍加以確定。
權利要求
1.一種形成基片的方法，該方法包括將抗蝕劑施塗於基片的背側，其中該基片的正側和背側上具有形成圖形的導電層；從所述基片的正側中去除形成圖形的導電層的一部分以形成所述基片的正側上的焊盤和互連；將另一抗蝕劑施塗於所述基片的正側上；形成露出所述基片的正側和背側上的焊盤的每個抗蝕劑中的圖形；以及將電解鎳施塗於所述基片上的焊盤上。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括通過鍍敷將金施塗於焊盤上的電解鎳上。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括從基片的背側中去除抗蝕劑；以及從基片的背側中去除所述導電層的一部分以形成所述基片背側上的焊盤和互連。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包括將又一抗蝕劑施塗於所述基片的背側上；以及形成露出所述基片的背側上的焊盤的抗蝕劑中的圖形。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，還包括將金施塗於所述焊盤上的電解鎳，所述焊盤位於所述基片的正側和背側上的至少一個抗蝕劑的圖形內。
6.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，還包括在所述焊盤上形成焊料，所述焊盤位於所述基片的正側和背側上的至少一個抗蝕劑的圖形內。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，將電解鎳施塗於所述基片上的焊盤包括將電解鎳施塗於所述基片的正側和背側之一上的焊盤。
8.一種形成基片的方法，該方法包括將導電層施塗於基片的一側，該基片包括其兩側上的焊盤和互連；將抗蝕劑施塗於所述基片的兩側上；形成露出基片兩側上的焊盤的每個抗蝕劑中的圖形；以及將電解鎳施塗於所述基片上的焊盤。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，還包括通過鍍敷將金施塗於所述焊盤上的電解鎳上。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，將電解鎳施塗於所述基片上的焊盤包括將電解鎳施塗於所述基片的正側和背側之一上的焊盤。
11.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，還包括從包括導電層的基片的側面中去除所述抗蝕劑；以及從基片中去除所述導電層的一部分以重新限定由導電層結合的基片的側面上的焊盤和互連。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，還包括將抗蝕劑施塗於已包括導電層的基片的側面；以及形成露出已包括導電層的基片的側面上的焊盤的抗蝕劑中的圖形。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，還包括將金施塗於所述焊盤上的電解鎳，所述焊盤位於所述基片上的至少一個抗蝕劑的圖形內。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，還包括在焊盤上形成焊料，所述焊盤位於所述基片上的至少一個抗蝕劑的圖形內。
15.一種形成基片的方法，該方法包括將導電層施塗於基片的正側和背側上；將第一抗蝕劑施塗於所述基片的正側並將第二抗蝕劑施塗於所述基片的背側；在第一抗蝕劑和第二抗蝕劑中形成圖形；將所述第一和第二抗蝕劑的圖形內的導電材料施塗於所述導電層上；從所述基片的正側和背側中去除第一和第二抗蝕劑；將第三抗蝕劑施塗於基片的背側；從所述基片的正側中去除導電層的一部分以形成所述基片的正側上的焊盤和互連；將第四抗蝕劑施塗於所述基片的正側；在第三和第四抗蝕劑中形成圖形以露出所述基片的正側和背側上的焊盤；將電解鎳施塗於所述基片上的焊盤；從所述基片的背側中去除第三抗蝕劑；從所述基片的背側中去除導電層的一部分以形成所述基片的背側上的焊盤和互連；將第五抗蝕劑施塗於基片的背側；以及形成露出基片背側上的焊盤的第五抗蝕劑中的圖形。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，還包括在從所述基片的背側中去除導電層之前通過鍍敷將金施塗於焊盤上的電解鎳。
17.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，還包括將金施塗於所述焊盤上的電解鎳，所述焊盤位於第三和第四抗蝕劑中的至少一個的圖形內。
18.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，將導電層施塗於基片的正側和背側包括將銅層施塗於基片的正側和背側。
19.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，還包括在焊盤上形成焊料，這些焊盤位於第三和第五抗蝕劑中至少一個圖形內。
20.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，將電解鎳施塗於所述基片上的焊盤包括在將基片浸入包含鎳離子的電解液時將電流施加到所述基片上。
21.一種形成集成電路組件的方法，該方法包括將抗蝕劑施塗於基片的背側，所述基片包括其正側和背側上的形成圖形的導電層；從所述基片的正側中去除形成圖形的導電層的一部分以形成所述基片的正側上的焊盤和互連；將另一抗蝕劑施塗於所述基片的正側；形成露出所述基片的正側和背側上的焊盤的每個抗蝕劑中的圖形；將電解鎳施塗於基片上的焊盤；在所述基片的正側和背側上的至少一個抗蝕劑的圖形內的焊盤上形成焊料；以及將電子組件耦合到所述基片的正側和背側之一上的焊盤中的焊料。
22.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，將電子組件附著到所述基片的正側和背側之一上的焊盤包括將管芯附著到所述基片的正側上的焊盤。
23.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，將電子組件附著到所述基片的正側和背側之一上的焊盤包括將板附著到所述基片的背側上的焊盤。
24.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，還包括在焊盤上形成焊料之前通過鍍敷將金施塗於焊盤上的電解鎳。
25.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，電子組件是處理器。
26.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，電子組件是無線收發器。
27.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，在焊盤上形成焊料包括從基片背側中去除抗蝕劑；從基片背側中去除導電層的一部分以形成所述基片背側上的焊盤和互連；將另一抗蝕劑施塗於所述基片的背側上；以及形成露出基片背側上的焊盤的另一抗蝕劑中的圖形。
28.一種計算機系統，包括總線；與所述總線耦合的存儲器；與所述總線電連接的集成電路組件，該集成電路組件包括通過一定過程形成的基片，該過程包括當基片在其正側和背側上具有形成圖形的導電層時將抗蝕劑施塗於基片背側；從基片的正側中去除形成圖形的導電層的一部分以形成所述基片正側上的焊盤和互連；將另一抗蝕劑施塗於基片的正側；形成露出所述基片的正側和背側上的焊盤的每個抗蝕劑中的圖形；以及將電解鎳施塗於所述基片上的焊盤。
29.如權利要求28所述的計算機系統，其特徵在於，形成基片的過程還包括將金施塗於焊盤上的電解鎳。
30.如權利要求28所述的計算機系統，其特徵在於，形成基片的過程還包括在焊盤上形成焊料。
全文摘要
一種形成適於附到一個或多個電子組件上的集成電路基片的方法。該方法包括將抗蝕劑施塗於基片的背側，該基片的正側和背側上具有形成圖形的導電層。該方法還包括從基片的正側中去除形成圖形的導電層的一部分以形成基片的正側上焊盤和互連並將另一抗蝕劑施塗於基片的正側上。該方法還包括在每個抗蝕劑中形成露出基片的正側和背側上的焊盤的圖形以及將電解鎳施塗於基片上的焊盤上。
文檔編號H01L21/48GK1813503SQ200480018326
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月18日 優先權日2003年6月30日
發明者C·谷如姆斯, H·阿茲彌, A·林 申請人:英特爾公司