[發明專利]涂布有凸點的半導體晶片的方法

無效

• 申請號: 200680056544.3
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN101595553A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: D·懷亞特;G·達特;A·P·珀瑞茲
• 申請（專利權）人: 漢高股份兩合公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民;路小龍

技術領域

【0001】本發明涉及涂布有凸點的半導體晶片的方法，其可用于倒裝片器件的晶片級封裝(wafer?level?packages，WLP)或晶片級底部填充(wafer?level?underfill，WLUF)的正面保護。

背景技術

【0002】半導體器件封裝技術的近期發展在晶片級包括盡可能多的步驟。在將晶片切割并單粒化(singulation)為單個管芯(die)之前施加材料使得加工時間總體降低，并且由此降低生產成本。通常，晶片的有源表面上具有沉積于其上的焊料凸點，這些焊料凸點隨后用于將單個的管芯附著至襯底上的鍵合焊盤，形成二者之間的電互連。已出現多種封裝方法，它們需要將膏或液體涂料施加至晶片的有凸點的面上。這些方法的兩個例子包括用于存儲器件的WLP和用于微處理器及專用集成電路(ASIC)器件的WLUF。

【0003】用WLP技術生產的存儲器封裝愈加需要正面保護(frontside?protection，FSP)涂層。這通常是在切割和單粒化之前施加至晶片的有源(有凸點)面并固化的粘合劑或密封劑。正如它的名稱所示，FSP涂層在隨后的加工步驟例如切割、單粒化和附著至電路板的過程中保護晶片的有源面。雖然不是所有用WLP封裝的存儲器件都需要FSP涂層，但是這種需要隨該技術的發展變得更加普遍。性能需求例如對更薄的封裝、更快的信號傳輸以及增加的存儲能力的需要，正導致具有更小凸點高度的更大管芯。這些變化，單獨地以及結合地，導致增加的封裝應力，通常使用FSP涂層來減輕該封裝應力。

【0004】倒裝片器件，特別是那些具有大管芯的倒裝片器件例如微處理器或ASIC，通常在焊料凸點周圍使用底部填充劑或密封劑來封裝，這些焊料凸點用于將管芯的有源面附著至襯底或電路板。這種封裝類型的早期技術利用毛細管型底部填充劑，其以液體形式被施加至已經附著至襯底的管芯的周圍。近來，已進行許多工作，使底部填充劑能夠在晶片級上進行施加，以便可以消除耗時的毛細管型底部填充步驟。

【0005】有凸點的半導體晶片的涂布可使用本領域熟知的各種技術來進行，這些技術包括旋涂、模版印刷和噴涂。旋涂方法具有非常快速的優勢，并且通過涂料的適當選擇可得到非常均勻的涂層厚度。而且，由于沒有刮板或其他物理介質在凸點上刮擦，所以可以以小于焊料凸點高度的厚度施加涂層，并且涂料配方中可以使用或不使用溶劑。

【0006】但是，當該方法用于有凸點的表面上時，涂料不但涂布管芯而且涂布焊料凸點的頂部。然后，必須使用熱壓焊使管芯附著，其中在管芯放置過程中通過施加熱和壓力形成焊接。熱和壓力將涂料從焊料凸點的頂部驅除，使得在管芯和襯底之間能夠形成干凈的焊接。該方法非常耗時，并因此非常昂貴，而且熱壓焊接設備在工業中不十分普遍。此外，如果在焊料凸點上存在填料，則熱壓焊不充分有效，所以它不能使用含有顯著量填料的涂料配方。可選地，在管芯附著至襯底之前，可去除焊料凸點頂部上的涂料，以使焊料凸點可形成干凈的焊接，得到與鄰接襯底的有效互連。當涂料含有填料時，這是非常必要的，原因在于凸點上的填料顆粒對焊接的形成特別有害。

【0007】多余的涂料和/或填料顆粒的去除可在涂料固化和/或硬化之后進行，并且可通過物理或化學方法包括磨平、磨光或化學蝕刻來完成。不幸的是，這些處理步驟耗時，可能損害焊料凸點或晶片，并且可能導致污染。因此，期望的是這樣的涂布方法——其可涂布晶片至規定的厚度，該厚度小于焊料凸點高度，并且焊料凸點上沒有顯著的涂料殘留，使得后續的涂料去除步驟不必要，并且可使用標準的“拾放(pick?and?place)”管芯附著設備(該設備具有高生產量并且在工業中是常用的)。

【0008】模版印刷通常通過施加足以覆蓋焊料凸點的厚度的溶劑型涂料配方來完成。然后涂料被B-階處理，該處理是蒸發溶劑并部分固化和/或硬化涂料的過程。溶劑的蒸發使得涂料顯著收縮，以使所產生的涂料的厚度小于焊料凸點的高度。但是，在凸點的頂部仍存在顯著的殘留涂料，并且如果涂料含有填料，在凸點上也可能存在填料顆粒。為了通過拾放管芯鍵合與襯底形成干凈的焊接，必須用物理或化學方法去除涂料和/或填料。