用於具有中介層的封裝件的方法和裝置製造方法
2023-07-12 18:04:46
用於具有中介層的封裝件的方法和裝置製造方法
【專利摘要】本文公開了一種用於在封裝管芯中使用的具有阻攔件的中介層的方法和裝置。一種中介層可以包括位於襯底上方的金屬層。多個阻攔件可以圍繞金屬層的每個角部形成在金屬層上方。可以在中介襯底的兩個面上都形成阻攔件。阻攔件圍繞一區域，在該區域中可以設置用於與其他封裝件連接的連接件，諸如焊料球。非導電阻攔件可以形成在阻攔件上方。底部填充物可以形成在連接至連接件的封裝件下方、金屬層上方且包含在角部阻攔件所圍繞的區域內，從而使得連接件被底部填充物保護得很好。也可以在印刷電路板上進一步形成這樣的阻攔件。
【專利說明】用於具有中介層的封裝件的方法和裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及用於具有中介層的封裝件的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]自從發明了集成電路(IC)以來，由於各種電子部件(即，電晶體、二極體、電阻器、電容器等)的集成密度的不斷提高，半導體產業經歷了快速的發展。在大多數情況下，集成密度的這種提高是由於最小部件尺寸的不斷縮小，這使得更多的部件被集成到給定的區域中。這些更小的電子部件還需要比過去的封裝件利用更少面積的更小封裝件。用於半導體器件的一些更小類型的封裝件包括方形扁平封裝(QFP)、引腳網格陣列(PGA)、球柵陣列(BGA)、倒裝晶片(FC)、三維集成電路(3DIC)、晶圓級封裝(WLP)以及堆疊式封裝(PoP)器件。
[0003]可以通過在相互的頂部上方堆疊兩個IC管芯來形成3DIC以得到更小尺寸的封裝件。一種類型的3DIC是堆疊式封裝(PoP)結構，其中連接至各自襯底的多個管芯可以在相互的頂部上堆疊。將第一管芯電連接至第一襯底以形成第一電路。第一電路包括用於連接至第二電路的第一連接點。第二電路包括第二管芯和第二襯底，在第二襯底的每一面上都具有連接點。在第二電路上方堆疊並且電連接第一電路以形成PoP結構。然後可以使用電連接將PoP結構電連接至PCB或類似器件。
[0004]使用矽中介襯底(有源或無源)來形成另一種類型的3DIC以提供更精細的管芯至管芯互連，從而提高了性能並且降低了功耗。在這些情況下，電源線和信號線可以經由中介層中的通孔(TV)穿過中介層。例如，一個管芯接合在另一管芯上方，其中使用位於中介層上的接觸焊盤將下部管芯連接至中介層。然後可以使用電連接將接觸焊盤電連接至印刷電路板(PCB)或類似器件。
[0005]在3DIC封裝件中，可以在管芯和襯底、中介層或PCB之間使用底部填充材料以加強管芯與襯底、中介層或PCB的連接並且有助於防止熱應力破壞管芯和襯底、中介層或PCB之間的連接。然而，由於毛細管作用對四個角部的底部填充物分配的影響，底部填充材料可能不能很好地保護位於封裝件的角部的連接件的連接，這可能使得一些連接件未受到底部填充材料的保護。因此，需要有助於在形成半導體封裝件的同時用底部填充材料保護位於封裝件的四個角部的連接件的方法和裝置。
【發明內容】
[0006]為了解決現有技術中存在的問題，根據本發明的一方面，提供了一種器件，包括:襯底，具有第一表面和第二表面；第一金屬層，位於所述襯底的第一表面的上方；第一接觸焊盤，位於所述第一金屬層的上方；以及第一阻攔件，位於所述第一金屬層上方，其中所述第一阻攔件圍繞所述第一金屬層的第一角部周圍的第一區域，並且所述第一接觸焊盤位於所述第一區域內。
[0007]所述的器件進一步包括:第二接觸焊盤，位於所述第一金屬層上方；以及第二阻攔件，位於所述第一金屬層上方，其中所述第二阻攔件圍繞所述第一金屬層的第二角部周圍的第二區域，並且所述第二接觸焊盤位於所述第二區域內。
[0008]所述的器件進一步包括:第二金屬層，位於所述襯底的第二表面上方；第三接觸焊盤，位於所述第二金屬層上方；以及第三阻攔件，位於所述第二金屬層上方，其中所述第三阻攔件圍繞所述第二金屬層的角部周圍的第三區域，並且所述第三接觸焊盤位於所述第三區域內。
[0009]所述的器件進一步包括:位於所述第一金屬層上方圍繞所述第一金屬層的中心周圍的區域的第四阻攔件。
[0010]在所述的器件中，所述第一阻攔件包括圍繞所述第一角部周圍的第一區域的多個不連續的金屬部分。
[0011]在所述的器件中，所述第一阻攔件包括選自基本上由鋁、銅、鈦、鎳和它們的組合所組成的組中的導電材料。
[0012]在所述的器件中，所述第一阻攔件具有高度介於約連接件的直徑尺寸至連接件的直徑尺寸的約1/10的範圍內的矩形。
[0013]在所述的器件中，所述第一阻攔件的主體具有基本上不變的厚度。
[0014]在所述的器件中，所述第一阻攔件包括導電材料的第一層和非導電材料的第二層，所述非導電材料選自基本上由苯並三唑(BT)、改性矽樹脂、甲酚醛環氧樹脂(ECN)、改性BT、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯、聚碸和它們的組合所組成的組。
[0015]所述的器件進一步包括:連接件，位於所述第一接觸焊盤的上方；封裝件，連接至所述連接件，其中所述封裝件包括襯底和連接至所述襯底的管芯；以及底部填充物，位於所述封裝件下方、所述第一金屬層上方，覆蓋所述連接件並且包含在所述第一阻攔件所圍繞的第一區域內。
[0016]所述的器件進一步包括:印刷電路板(PCB)，其中所述PCB包括位於所述PCB上方圍繞所述PCB的角部周圍的第四區域的第五阻攔件；連接件，位於所述第三接觸焊盤上方，所述連接件將所述襯底連接至所述PCB ；以及底部填充物，位於所述PCB上方，覆蓋所述連接件，且包含在所述第五阻攔件所圍繞的第四區域內。
[0017]根據本發明的另一方面，提供了一種形成器件的方法，包括:在襯底的第一表面上方形成第一金屬層；在所述第一金屬層上方形成第一接觸焊盤；以及在所述第一金屬層上方形成第一阻攔件，其中所述第一阻攔件圍繞所述第一金屬層的第一角部周圍的第一區域，並且所述第一接觸焊盤位於所述第一區域內。
[0018]在所述的方法中，形成所述第一阻攔件作為圍繞所述第一區域的連續金屬部件。
[0019]在所述的方法中，所述第一阻攔件是由選自基本上由鋁、銅、鈦、鎳和它們的組合所組成的組中的導電材料形成。
[0020]在所述的方法中，同時形成所述第一阻攔件和所述第一接觸焊盤。
[0021]在所述的方法中，形成所述第一阻攔件包括:形成導電材料的第一層；以及形成非導電材料的第二層，所述非導電材料選自基本上由苯並三唑(BT)、改性矽樹脂、甲酚醛環氧樹脂(ECN)、改性BT、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯、聚碸和它們的組合所組成的組。
[0022]所述的方法進一步包括:將第一管芯連接至位於所述第一阻攔件所圍繞的第一區域外部的所述金屬層上方的接觸焊盤；將封裝件放置在所述第一管芯上方，其中所述封裝件包括襯底和連接至所述襯底的第二管芯；以及將所述封裝件連接至放置在所述第一接觸焊盤上方的連接件。
[0023]根據本發明的又一方面，提供了一種器件，包括:襯底，具有第一表面和第二表面；第一金屬層，位於所述襯底的第一表面上方；第一接觸焊盤，位於所述第一金屬層的上方；第一阻攔件，位於所述第一金屬層上方，其中所述第一阻攔件圍繞所述第一金屬層的第一角部周圍的第一區域，並且所述第一接觸焊盤位於所述第一區域內；非導電阻攔件，位於所述第一阻攔件上方；連接件，位於所述第一接觸焊盤上方；封裝件，連接至所述連接件，其中所述封裝件包括襯底和連接至所述襯底的管芯；以及底部填充物，位於所述封裝件下方、所述第一金屬層上方，覆蓋所述連接件且包含在所述第一阻攔件所圍繞的第一區域內。
[0024]在所述的器件中，所述第一阻攔件至所述襯底的邊緣的距離是所述襯底的長度的約 1/3。
[0025]在所述的器件中，所述第一阻攔件具有將所述第一角部與所述第一金屬層的另外部分隔開的L形。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]為更充分地理解本發明及其優點，現將結合附圖所作的以下描述作為參考，其中:
[0027]圖1 (a)至圖1 (d)示出具有圍繞中介層的每個角部形成的阻攔件(dam)的中介層和採用該中介層形成的封裝件的實施例的截面圖；
[0028]圖2 (a)至圖2(c)示出在具有圍繞中介層的角部的多個阻攔件的中介層上形成的堆疊封裝件(PoP)的實施例的俯視圖和截面圖；
[0029]圖3(a)至圖3(b)示出連接至具有圍繞印刷電路板(PCB)的角部的多個阻攔件的PCB的堆疊封裝件(PoP)的實施例的俯視圖和截面圖。
[0030]除非另有指明，不同附圖中的相應編號和符號通常是指相應的部件。繪製附圖用於清晰地示出實施例的相關方面，並且附圖不必按比例繪製。
【具體實施方式】
[0031]在下面詳細討論本發明實施例的製造和使用。然而，應該理解，本發明提供了許多可以在各種具體環境中實現的可應用的發明構思。所討論的具體實施例僅僅是製造和使用本發明的示例性具體方式，而不用於限制本發明的範圍。
[0032]如將在下文中闡述的，公開了用於具有圍繞中介層的角部的阻攔件的中介層的方法和裝置。中介層可以包括位於襯底上方的金屬層。可以在金屬層上方圍繞金屬層的每個角部形成多個阻攔件。可以在中介襯底的兩面上都形成阻攔件。可以在阻攔件上形成非導電阻攔件。阻攔件圍繞一區域，在該區域中可以設置連接件(諸如焊料球)來連接至其他封裝件。底部填充物可以形成在連接至連接件的封裝件下方、金屬層的上方且包含在角部阻攔件所圍繞的區域內，從而使得連接件被底部填充物保護得很好。還可以在印刷電路板(PCB)上形成這樣的阻攔件用於保護位於PCB的角部的連接件。
[0033]圖1(a)示出中介層100的截面圖。中介層100包括襯底101。可以形成穿過襯底101的多個通孔(TV)103。也可以在襯底101內形成多個器件105 (有源或者無源)。可以在襯底101的第一面上方形成第一金屬層115。可以在第一金屬層115的上方形成第一接觸焊盤117。可以在襯底101的第二面上方形成第二金屬層119和第二接觸焊盤121。雖然層115和119被示意性地示出為單個連續層，但是本領域技術人員將認識到，這表示在共用層內作為不同部件形成的各種互連件。在圖1(a)中示出位於第一金屬層115上方，分別圍繞中介層的每個角部周圍的區域1121和1122的兩個阻攔件1131和1132。示出位於襯底101的第二面上的第二金屬層119的上方的另外兩個阻攔件1111和1112。接觸焊盤117可以分別位於區域1121和1122內。接觸焊盤121可以位於通過襯底第二面上的阻攔件1111和1112隔開的多個區域中。可以在第一金屬層115的下方形成諸如鈍化層或聚合物層的其他層(未示出)。以下的段落中將更加詳細地論述這些結構的每一個。
[0034]如圖1(a)所示，用於中介層100的襯底101可以是例如矽襯底(摻雜或無摻雜的)或者絕緣體上矽(SOI)襯底的有源層，用於為中介層100提供支撐。然而，襯底101可以可選地是玻璃襯底、陶瓷襯底、聚合物襯底或者可以提供合適的保護和/或互連功能的任何其他襯底。這些和任何其他合適的材料可以可選地用於襯底101。
[0035]可以在襯底101內形成多個器件105。作為本領域普通技術人員將認識到，諸如電晶體、電容器、電阻器、電感器等各種有源器件和無源器件可以用於生成用於中介層100的設計的期望的結構和功能要求。可以使用任何合適的方法在襯底101內或者在襯底101的表面上形成器件105。
[0036]然而，作為本領域普通技術人員將認識到，以上所述的具有器件105的襯底101並不是可以使用的唯一的襯底。可以可選地使用可選襯底，諸如其中不含有器件的封裝襯底或者中介層。可以可選地使用這些襯底和任何其他合適的襯底，並且預期這些襯底全都包括在本發明的範圍內。
[0037]可以在襯底101和器件105上方形成其他金屬化層以連接各種器件從而形成功能電路。可以在金屬化層上方形成接觸焊盤並且接觸焊盤與金屬化層電接觸。而且，可以在襯底101上在金屬化層和接觸焊盤上方形成鈍化層。可以在鈍化層上形成其他聚合物層。所有這些金屬化層、接觸件、鈍化層和聚合物層均未在圖1(a)中示出。
[0038]可以形成穿過襯底101的多個TV103。可以通過塗覆並顯影合適的光刻膠，然後蝕刻襯底101以形成TV開口來形成TV103。可以在這個階段形成用於TV103的開口以使延伸到襯底101中的深度至少大於完成後的中介層100的最終期望高度。因此，雖然深度取決於中介層100的整體設計，但是深度可以介於襯底101上的表面之下約ΙμL?和約700 μ m之間，其中優選的深度為約50 μ m。形成的用於TV103的開口可以具有介於約I μ m和約100 μ m之間(諸如約6μL?)的直徑。
[0039]一旦已經形成用於TV103的開口，就可以用例如阻擋層和導電材料來填充用於TV103的開口。阻擋層可以包括諸如氮化鈦的導電材料，但是可以可選地使用諸如氮化鉭、鈦等其他材料。可以使用諸如等離子體增強CVD(PECVD)的化學汽相沉積(CVD)工藝來形成阻擋層。可以形成阻擋層以便勾畫出下面的用於TV103的開口的形狀的輪廓。
[0040]用於TV103的導電材料可以包含銅，但是可以可選地使用其他合適的材料，諸如鋁、合金、它們的組合等。可以通過沉積晶種層，然後將銅電鍍到晶種層上來形成導電材料，從而填充並過填充用於TV103的開口。一旦用於TV103的開口被填滿，就可以通過研磨工藝(諸如化學機械拋光(CMP))去除用於TV103的開口外面的多餘阻擋層和多餘導電材料，但是也可以使用任何合適的去除工藝。
[0041]一旦導電材料在用於TV103的開口內，就可以對襯底101的第二面實施減薄以便暴露出用於TV103的開口並且由延伸穿過襯底101的導電材料形成TV103。在實施例中，減薄襯底101的第二面可以保留TV103。可以通過諸如CMP或蝕刻的平坦化工藝對襯底101
的第二面實施減薄。
[0042]然而，作為本領域普通技術人員將認識到，以上所述的用於形成TV103的工藝僅是用於形成TV103的一種方法，而且預期其他方法也全都包括在實施例的範圍內。例如，還可以使用以下方法:形成用於TV103的開口，填充用於TV103的開口，減薄襯底101的第二面，以及用導體填充用於TV103的開口。用於在襯底101中形成TV103的這種方法和所有其他合適的方法預期全都包括在實施例的範圍內。
[0043]可選地，可以形成TV103以延伸穿過位於襯底101上方的中介層100的層，諸如第一金屬層115 (在下面進行進一步描述)。例如，可以在第一金屬層115形成之後或者甚至部分地與第一金屬層115同時形成TV103。例如，可以在單個加工步驟中形成穿過第一金屬層115和襯底101的用於TV103的開口。可選地，當單獨地形成每一個第一金屬層115時，可以在第一金屬層115形成之前在襯底101內形成並且填充用於TV103的開口的一部分，然後可以形成並且填充用於TV103的開口的後續層。這些工藝中的任何工藝以及可以形成TV103的任何其他合適的工藝預期全都包含在本發明實施例的範圍內。
[0044]可以在襯底101的第一面上方形成第一金屬層115以使襯底101的第一面與襯底101的第二面上的外部器件互連。第一金屬層115可以是再分配層(RDL)。雖然第一金屬層115在圖1(a)中被示出為單層互連件，但是第一金屬層115可以由導電材料的交替層形成，並且可以通過任何合適的工藝(諸如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等)形成第一金屬層115。在實施例中，可以存在一個或多個金屬化層，但是第一金屬層115內的層的精確數目至少部分取決於中介層100的設計。
[0045]可以在第一金屬層115上方形成第一接觸焊盤117，並且第一接觸焊盤117可以與第一金屬層115電接觸。第一接觸焊盤117可以包含諸如鋁的導電材料的層，但是可以可選地使用諸如銅、鈦或鎳的其他材料。可以形成第一接觸焊盤117作為凸塊下金屬(UBM)層。第一接觸焊盤117可以包括多個接觸焊盤(如圖1 (a)所示)。一些接觸焊盤117可以位於圍繞中介層100的一個角部的區域1121內，一些其他接觸焊盤117可以位於圍繞中介層100的另一角部的區域1122內，而一些其他接觸焊盤117可以位於金屬層115的中間、區域1121和1122的外部。可以使用以下方法形成第一接觸焊盤117:使用諸如濺射的沉積工藝形成材料層(未示出)，然後可以通過合適的工藝(諸如光刻掩蔽和蝕刻)去除部分材料層以形成第一接觸焊盤117。然而，可以使用任何其他合適的工藝形成第一接觸焊盤117，諸如形成開口，沉積用於第一接觸焊盤117的材料，然後平坦化該材料。可以形成厚度介於約0.5μηι和約4μηι之間(諸如約1.45 μ m)的第一接觸焊盤117。第一接觸焊盤117可以包括多個子層(未示出)。
[0046]可以在襯底101的第二面上方形成第二金屬層119以將襯底101的第二面互連至外部接觸件。第二金屬層119可以是再分配層(RDL)。雖然第二金屬層119在圖1(a)中被示出為單層互連件，但是第二金屬層119可以由導電材料的交替層形成，並且可以通過任何合適的工藝(諸如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等)來形成第二金屬層119。在一個實施例中，可以存在一個或多個金屬化層，但是第二金屬層119內的層的精確數目至少部分取決於中介層100的設計。
[0047]可以在襯底101的第二面上的第二金屬層119上方形成第二接觸焊盤121並且第二接觸焊盤121可以與第二金屬層119電接觸。第二接觸焊盤121可以包含鋁，但是可以可選地使用諸如銅的其他材料。可以形成作為凸塊下金屬(UBM)層的第二接觸焊盤121。第二接觸焊盤121可以包括多個接觸焊盤(如圖1(a)所示)。可以使用以下方法形成第二接觸焊盤121:使用諸如濺射的沉積工藝以形成材料層(未示出)，然後可以通過合適的工藝(諸如光刻掩蔽和蝕刻)去除部分材料層以形成第二接觸焊盤121。然而，可以使用任何其他合適的工藝形成第二接觸焊盤121，諸如形成開口，沉積用於第二接觸焊盤121的材料，然後平坦化該材料。可以形成厚度介於約0.5μπι和約4μπι之間(諸如約1.45μπι)的第二接觸焊盤121。
[0048]可以在第一金屬層115上方圍繞中介層100的角部周圍的區域1121形成第一阻攔件1131。可以在第一金屬層115上方圍繞中介層100的另一角部周圍的區域1122形成第二阻攔件1132。阻攔件1131到中介層的邊緣的距離可以是約1/3的中介層長度。阻攔件1132到中介層的另一邊緣的距離可以是約1/3的中介層長度。阻攔件1131和1132可以具有將角部1121和角部1122與中介層的其餘部隔開的L形，如圖2(b)的俯視圖所示。此外，示出位於襯底101的第二面上方的第二金屬層119上方圍繞圖1(a)所示的中介層的兩個角部的另外兩個阻攔件1111和1112。中介層100具有四個角部,而圖1 (a)僅示出位於兩個角部上方的阻攔件1131和1132。如圖2(b)所示，可以存在四個這樣的圍繞中介層100的四個角部中的每個角部的阻攔件，在這些阻攔件中圍繞其他兩個角部的另外兩個阻攔件未在圖1(a)中示出。
[0049]當中介層100可以用於形成封裝件或者PoP器件時，可以在封裝件和中介層100之間使用底部填充材料來加強管芯至中介層的連接並且有助於防止熱應力破壞管芯和中介層之間的連接。然而，由於毛細管作用對四個角部的底部填充物分配的影響，底部填充材料可能不能很好地保護位於封裝件的角部的連接件(諸如位於角部區域1121和1122中的連接件)的連接，這可能導致一些連接件沒有得到底部填充材料的保護。阻攔件1131、1132、1111和1112可以有助於將底部填充材料限制在角部區域內以覆蓋連接件和保護連接。
[0050]阻攔件1131、1132、1111和1112可以包含諸如鋁的導電材料，但是可以可選地使用諸如銅、鈦或鎳的其他材料。可以使用以下方法形成阻攔件1131、1132、1111和1112:使用諸如濺射的沉積工藝以形成材料層(未示出)，然後可以通過合適的工藝(諸如光刻掩蔽和蝕刻)去除部分材料層以形成阻攔件。阻攔件1131和1132可以與第一接觸焊盤117同時形成。阻攔件1111和1112可以與第二接觸焊盤121同時形成。如同第一接觸焊盤117，可以形成阻攔件1131和1132作為凸塊下金屬(UBM)層的一部分。如同第二接觸焊盤121，可以形成阻攔件1111和1112作為UBM層的一部分。此外，可以使用任何其他合適的工藝以形成阻攔件1131、1132、1111和1112，諸如形成開口，沉積用於阻攔件1131、1132、1111和1112的材料，然後平坦化該材料。
[0051]阻攔件1131、1132、1111和1112的寬度、高度或直徑可以與諸如球(或凸塊)的連接件的直徑大致相同，或者可以是諸如球(或凸塊)的連接件的直徑尺寸的1/10。例如，阻攔件1131、1132、1111和1112可以具有寬度為約IOOym至約200 μ m、高度介於約20 μ m至約30μπι範圍內的矩形。阻攔件1131、1132、1111和1112的高度可以具有與圖1(c)所示的連接件129類似的尺寸，連接件129的直徑尺寸可以為約200 μ m。阻攔件1131、1132、1111和1112可以具有窄的、寬的或者楔形的形狀。阻攔件1131、1132、1111和1112的主體可以具有基本上不變的厚度。阻攔件1131、1132、1111和1112可以具有其他形狀，諸如圓形、八邊形、矩形、拉長的六邊形(在該拉長的六邊形的相對端部具有兩個梯形)、卵形、菱形。
[0052]圖1(b)示出位於第一金屬層115上方的兩個額外的阻攔件部分113，其可以用於保護放置在中介層的中心區域114的管芯下方的底部填充材料。圖1(b)的所有其他部分與圖1(a)中示出的那些部分相同。兩個阻攔件部分113可以是圍繞中介層100的中心114的阻攔件113的一部分，從而可以放置管芯並將其連接至阻攔件113所圍繞的中介層的中心114。圍繞中介層100的中心的阻攔件113可以提供支撐以將封裝管芯下方的底部填充物控制在中介層100的中心內(如圖1(c)和圖1(d)所示)。阻攔件113可以由與用於阻攔件1131和1132的相同的材料形成，並且可以與阻攔件1131和1132同時形成。
[0053]圖1(c)示出倒裝晶片封裝件200，其中用中介層100封裝管芯131。管芯131位於將阻攔件1131和1132分別所圍繞的角部區域1121和1122隔開的區域中。在封裝管芯131的過程中，倒裝管芯131從而使得連接件125接觸襯底101上方的多個第一接觸焊盤117。在阻攔件1131和1132之間的區域中，在管芯131下方且在管芯131和第一金屬層115的表面之間填充底部填充物123。可以在阻攔件1131和1132上方進一步形成非導電阻攔件106。可以在區域1121和1122中的第一接觸焊盤117上方放置多個連接件129用於連接至其他封裝件從而進一步形成PoP結構。可以在第二接觸焊盤121上方放置多個連接件139用於連接至PCB。
[0054]管芯131可以是由半導體晶圓形成的集成電路晶片。管芯131可以是用於特定應用的任何合適的集成電路管芯。例如，管芯131可以是存儲晶片(諸如DRAM、SRAM、NVRAM)或者邏輯電路。
[0055]連接件125可以在第一接觸焊盤117和管芯131之間提供連接。連接件125可以是諸如微凸塊或者可控塌陷晶片連接(C4)凸塊的接觸凸塊，並且連接件125可以包含諸如錫的材料或者諸如銀或銅的其他合適的材料。在連接件125是錫焊料凸塊的實施例中，可以首先通過任何合適的方法(諸如蒸發、電鍍、印刷、焊料轉移、球置放等)形成優選厚度為約100 μ m的錫層來形成連接件125。一旦在結構上方形成錫層，就可以實施回流以便將材料塑造成期望的凸塊形狀。
[0056]位於管芯131和第一金屬層115的表面之間的底部填充物123加強了管芯131與中介層100的連接並且有助於防止熱應力破壞管芯131和中介層100之間的連接。通常，選擇用於底部填充物123的材料(諸如有機樹脂)來控制底部填充物123的熱膨脹係數和收縮。首先施加液體有機樹脂使其流入管芯131和第一金屬層115的表面之間的間隙中，隨後液體有機樹脂固化以控制固化期間發生在底部填充物中的收縮。阻攔件1131和1132可以阻止底部填充物123溢出到阻攔件1131和1132所圍繞的角部。
[0057]如圖1 (c)所示，當阻攔件1131和1132的高度不夠高以至於不足以停止底部填充物123的溢出時，可以在阻攔件1131和1132上方放置非導電阻攔件106。非導電阻攔件106可以由各種非導電材料形成，包括但不限於分散的有機隔離材料，諸如苯並三唑(BT)或改性矽樹脂；熱固性模塑料，諸如甲酚醛環氧樹脂(ECN)或改性BT，或者熱塑性化合物，諸如聚醚碸(PES)、聚碳酸酯或者聚碸。非導電阻攔件材料可以沉積在阻攔件1131和1132上方並且形成期望的形狀。可以使用各種技術諸如液體分散方法、注入轉移模塑和熱壓轉移模塑來形成非導電阻攔件106。非導電阻攔件和在中介層上方形成的阻攔件一起使用可以使得封裝更加靈活，從而調整封裝工藝中所使用的底部填充材料的不同高度和量。
[0058]可以分別在第一接觸焊盤117和第二接觸焊盤121上形成多個連接件，諸如焊料球129和139。連接件129可以用於連接至另一封裝件，諸如圖2(a)和圖3(a)示出的封裝件300。連接件139可以用於連接至PCB(如圖3(a)所示)。諸如129和139的連接件的數量僅用於說明的目的而不用於限制。連接件可以是提供電連接的任何連接器件，諸如焊料球。諸如焊料球139或129的多個連接件可以以球柵陣列的方式布置，形成封裝器件的端子並且可以被連接至PCB或其他電路。
[0059]類似地，圖1(d)示出倒裝晶片封裝件200，其中在位於第一金屬層115上方的阻攔件113所圍繞的區域中用中介層100來封裝管芯131。如圖1(b)所示，圍繞中介層100的中心的阻攔件113可以提供支撐以將封裝管芯下方的底部填充物控制在中介層100的中心內。與圖1(c)示出的封裝件200相比，另一阻攔件113將管芯131下方的底部填充材料限制在阻攔件113所圍繞的區域內。類似於圖1(c)示出的封裝件，在封裝管芯131的過程中，倒裝管芯131從而使得連接件125接觸襯底101上方的多個第一接觸焊盤117。在阻攔件113所圍繞的區域中，在管芯131下方且在管芯131和第一金屬層115的表面之間填充底部填充物123。可以在阻攔件113上方進一步形成非導電阻攔件106。對圖1(c)的更詳細的描述同樣可以適用於圖1(d)的部件。
[0060]圖2 (a)示出通過將封裝件300放置在封裝件200上形成的PoP結構400的實施例，其中封裝件200與圖1(d)中示出的封裝件相同。可以使用圖1(c)中示出的封裝件來代替封裝件200以形成PoP結構400。還可以使用可選的封裝件(諸如通過引線接合而不是倒裝晶片技術形成的封裝件)來形成PoP結構400。封裝件300和封裝件200可以通過連接件129電連接以形成PoP器件400。可以形成覆蓋位於中介層的每個角部的連接件129的底部填充物141。底部填充物141可以被分別位於每個角部上的阻攔件1131和1132阻擋，從而使得底部填充材料不會遠離連接件129，進而使連接件129受到底部填充材料的保護。
[0061]封裝件300可以具有襯底301。可以在襯底301的一面上形成第一金屬層317,並且可以在襯底301的另一面上形成第二金屬層315。可以在金屬層317和金屬層315上形成諸如接觸焊盤227的多個連接件。接觸焊盤227可以用於連接至另一封裝件，諸如底部的封裝件200。可以在第二金屬層315上安裝第一 IC管芯308。可以在第一 IC管芯308上安裝第二 IC管芯306，二者被諸如導熱粘合劑的連接材料隔離開，從而在管芯之間提供改善的熱導率。可以使用側面電互連件(side electrical interconnection) 310將第一IC管芯308和第二 IC管芯306都連接至位於第二金屬層315上的接觸焊盤227。密封劑或模具312可以覆蓋諸如IC管芯306和308、側面電互連件310、接觸焊盤227和第二金屬層315的部件。通孔(TV)(未示出)可以穿過襯底301用於在管芯308和其他電路之間提供電連接。[0062]在實施例中，襯底301可以是任何合適的襯底，諸如矽襯底、高密度互連件、有機襯底、陶瓷襯底、介電襯底、層壓襯底等。管芯308和306可以是存儲晶片，諸如DRAM、SRAM、NVRAM或者是用於特定應用的邏輯晶片。可以在彼此的頂部上或一面上安裝多個管芯。應該理解，管芯306和管芯308的結構、放置和定位僅用於說明的目的，並因此其他實施例可以採用不同的結構、放置和位置。
[0063]第一金屬層317和第二金屬層315可以是再分配層(RDL)。側面電互連件310可以是接合線。連接件227可以包括例如接觸焊盤、無鉛焊料、共熔鉛、導電柱、它們的組合和/或類似物。可以在部件上方形成密封劑或模具312以保護部件不受到環境和外部的汙染。密封劑312可以由許多材料形成，諸如彈性體或剛性樹脂(熱固性環氧樹脂、矽樹脂和聚氨酯)，並且用於密封內部堆疊部件並保護內部堆疊部件免受衝擊和振動。
[0064]可以在中介層100上形成的封裝件200的第一接觸焊盤117上形成一組連接件129，該組連接件129進一步連接至封裝件300的一組接觸焊盤227。連接件129可以被稱為PoP連接件。
[0065]可以形成覆蓋位於中介層的每個角部的連接件129的底部填充物141。底部填充物141可以由分別位於每個角部上的阻攔件1131和1132阻擋，從而使得底部填充物141不會遠離連接件129移動，進而使連接件129受到底部填充物141的保護。位於封裝件300和第一金屬層115的表面之間的底部填充物141加強了封裝件300與封裝件200的連接並且有助於阻止熱應力破壞連接。通常，選擇用於底部填充物141的材料(諸如有機樹脂)來控制底部填充物141的熱膨脹係數和收縮。首先施加液體有機樹脂使其流入到封裝件300和第一金屬層115的表面之間的間隙中，隨後有機樹脂固化以控制固化期間發生在底部填充物中的收縮。
[0066]圖2(b)示出圖2(a)所示的PoP結構400的俯視圖。示出一組連接件129，其用於將封裝件200連接至封裝件300。在俯視圖中示出圍繞兩個角部的阻攔件1131和1132。阻攔件1131和1132可以具有將角部區域1121和1122與中介層100的其餘部分隔開的L形。對於阻攔件1131和1132，其他形狀也是可能的。例如，阻攔件1131和1132可以使用半圓形。可以使用能夠基本上將PoP連接件所處的角部區域與封裝件的其他區域隔開的任何形狀。阻攔件1131和1132可以是圍繞該區域的一連續金屬。可選地，在一些其他實施例中，阻攔件1131和1132可以包括圍繞該區域的多個部分，如圖2(c)所示。只要阻攔件1131和1132能夠使底部填充物141停止遠離連接件129移動並且使連接件129受到底部填充物141的保護，就可以使用阻攔件1131和1132。
[0067]如圖2(b)所示，可以存在四個這樣的圍繞中介層100的四個角部中的每個角部的阻攔件。在中介層100上在中心區域中通過阻攔件113與四個角部隔開放置管芯131。阻攔件113的加入可以進一步阻擋底部填充物123覆蓋連接的其他部分。
[0068]因此，在完成PoP結構400的形成之後可以繼續其他的常規工藝。例如，可以通過位於封裝件200的連接件139(如圖3(a)所示)將PoP結構400連接至印刷電路板(PCB) 151。PCB151可以是由玻璃纖維或類似的材料形成的薄板。電線被「印刷」到板上，連接各種部件和封裝件(諸如圖3 (a)所示的封裝件200和封裝件300)。可選地，PoP結構400可以放置在高密度互連件、矽襯底、有機襯底、陶瓷襯底、介電襯底、層壓襯底、另一半導體封裝件或類似器件上。[0069]如圖3(a)所示，PoP結構400可以通過連接件139電連接至PCB151。類似於在中介層100上形成阻攔件1131和1132，可以在PCB151上形成阻攔件1091和1092以將PCB的角部與PCB的其餘部分隔開。可以形成覆蓋位於PCB的每個角部的連接件139的底部填充物143。底部填充物143可以被分別位於每個角部上的阻攔件1091和1092阻擋，從而使得底部填充物不會遠離連接件139移動，進而使連接件139受到底部填充物143的保護。位於PCB上的阻攔件1091和1092與位於中介層100的第二面上的阻攔件1111和1112可以有助於將底部填充物143限制在角部區域內以覆蓋連接件139和保護連接。
[0070]在PCB151上形成的阻攔件1091和1092可以位於與金屬阻攔件1111和1112在中介層100上所處的位置類似的位置，從而使得阻攔件1091對應於阻攔件1111，阻攔件1092對應於阻攔件1112。它們一起對用於覆蓋位於每個角部的連接件139的底部填充材料形成更好的保護。從PCB的邊緣起測量，阻攔件1091和1092可以位於大約1/3的PCB長度的點。
[0071]圖3(b)示出連接至PCB151的PoP結構400的俯視圖。PCB151具有圖3 (b)所示的四個角部，而圖3(a)僅示出位於兩個角部上的阻攔件1091和1092。也可以存在圍繞其他兩個角部的另外兩個阻攔件。阻攔件1091和1092可以具有將角部與PCB的其餘部分隔開的L形。如圖3(b)所示，可以存在四個這樣的圍繞PCB151的四個角部中的每個角部的阻攔件。圍繞PCB的角部的阻攔件將底部填充物143阻擋在角部區域內以覆蓋連接件139。
[0072]儘管已經詳細地描述了本發明實施例及其優勢，但應該理解，可以在不背離所附權利要求限定的實施例的精神和範圍的情況下，進行各種改變、替換和更改。例如，本領域技術人員應該很容易理解，本文所描述的許多部件、功能、工藝和材料可以變化，但仍然保留在本發明的範圍內。而且，本申請的範圍並不僅限於本說明書中描述的工藝、機器、製造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本發明本領域普通技術人員根據本發明的
【發明內容】
應很容易理解，根據本發明可以利用現有的或今後開發的用於執行與本文所述相應實施例基本上相同的功能或者獲得基本上相同的結果的工藝、機器、製造、材料組分、裝置、方法或步驟。因此，所附權利要求預期在其範圍內包括這樣的工藝、機器、製造、材料組分、裝置、方法或步驟。
【權利要求】
1.一種器件，包括: 襯底，具有第一表面和第二表面； 第一金屬層，位於所述襯底的第一表面的上方； 第一接觸焊盤，位於所述第一金屬層的上方；以及 第一阻攔件，位於所述第一金屬層上方，其中所述第一阻攔件圍繞所述第一金屬層的第一角部周圍的第一區域，並且所述第一接觸焊盤位於所述第一區域內。
2.根據權利要求1所述的器件，進一步包括: 第二接觸焊盤，位於所述第一金屬層上方；以及 第二阻攔件，位於所述第一金屬層上方，其中所述第二阻攔件圍繞所述第一金屬層的第二角部周圍的第二區域，並且所述第二接觸焊盤位於所述第二區域內。
3.根據權利要求1所述的器件，進一步包括: 第二金屬層，位於所述襯底的第二表面上方； 第三接觸焊盤，位於所述第二金屬層上方；以及 第三阻攔件，位於所述第二金屬層上方，其中所述第三阻攔件圍繞所述第二金屬層的角部周圍的第三區域，並且所述第三接觸焊盤位於所述第三區域內。
4.根據權利要求1所述的器件，進一步包括:位於所述第一金屬層上方圍繞所述第一金屬層的中心周圍的區域的第四阻攔件。`
5.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件包括圍繞所述第一角部周圍的第一區域的多個不連續的金屬部分；或者所述第一阻攔件包括選自基本上由鋁、銅、鈦、鎳和它們的組合所組成的組中的導電材料。
6.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件具有高度介於約連接件的直徑尺寸至連接件的直徑尺寸的約1/10的範圍內的矩形。
7.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件的主體具有基本上不變的厚度。
8.根據權利要求1所述的器件，其中，所述第一阻攔件包括導電材料的第一層和非導電材料的第二層，所述非導電材料選自基本上由苯並三唑(BT)、改性矽樹脂、甲酚醛環氧樹月旨(ECN)、改性BT、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯、聚碸和它們的組合所組成的組。
9.一種形成器件的方法，包括: 在襯底的第一表面上方形成第一金屬層； 在所述第一金屬層上方形成第一接觸焊盤；以及 在所述第一金屬層上方形成第一阻攔件，其中所述第一阻攔件圍繞所述第一金屬層的第一角部周圍的第一區域，並且所述第一接觸焊盤位於所述第一區域內。
10.一種器件，包括: 襯底，具有第一表面和第二表面； 第一金屬層，位於所述襯底的第一表面上方； 第一接觸焊盤，位於所述第一金屬層的上方； 第一阻攔件，位於所述第一金屬層上方，其中所述第一阻攔件圍繞所述第一金屬層的第一角部周圍的第一區域，並且所述第一接觸焊盤位於所述第一區域內； 非導電阻攔件，位於所述第一阻攔件上方； 連接件，位於所述第一接觸焊盤上方；封裝件，連接至所述連接件，其中所述封裝件包括襯底和連接至所述襯底的管芯；以及底部填充物，位於所述封裝件下方、所述第一金屬層上方，覆蓋所述連接件且包含在所述第一阻攔件所圍繞的第一區域內。`
【文檔編號】H01L23/488GK103871991SQ201310088383
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年3月19日 優先權日:2012年12月13日
【發明者】吳凱強, 陳憲偉, 陳玉芬, 林俊宏, 劉明凱, 呂俊麟 申請人:臺灣積體電路製造股份有限公司