[發明專利]鍵合封裝及其方法

無效

• 申請號: 201110162200.3
• 申請日: 2011-06-16
• 公開（公告）號: CN102290357A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 邁克爾·羅瑟
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/50;H01L23/28;H01L23/488
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及集成電路領域，更具體地，涉及一種鍵合封裝及其方法。

背景技術

通常將集成電路制造到芯片上，使用諸如焊料之類的連接性結合材料經由鍵合焊盤和/或其他類型的電連接器將所述芯片與較大的封裝相連。這些封裝可以包括多個電路和器件，并且可以結合到較大的電路中(例如，結合到印刷電路板上)。封裝工藝可以包括利用每一個管芯和封裝之間的連接將許多電路管芯集成到特定的封裝上。

由于在實現電連接時所使用的材料和工藝的問題，許多集成電路部件和相關的制造工藝已經受到挑戰。例如，已經將鉛和鉛基材料用于焊料連接器，但是在許多方面造成環境挑戰。此外，許多焊接方法易受到不希望特性的影響，例如焊料洞、焊料斑點、焊劑沾污、未對準、焊料專用重熔溫度或者剝落，其對于器件集成和性能是有害的。

在連接集成電路和相關器件操作中存在這些和其他問題的挑戰。

發明內容

各種示例實施例涉及用于連接電路的電路連接器和方法，例如使用鍵合焊盤將集成電路芯片引線框相連。

根據示例實施例，如下制造集成電路器件。將金屬阻擋層/粘附促進劑濺射到鍵合連接表面(例如，重分布層)上，并且將銅種子層涂覆在所述阻擋層/粘附促進劑上。將銅鍍覆到種子層上以形成鍍覆銅層。將錫層引入到所述鍍覆銅層，例如通過放置其上具有錫層的電路部件，使得所述錫層接觸所述鍍覆銅層。在一些實現中，對所述種子層和阻擋層/粘附促進劑進行構圖以形成鍵合焊盤圖案，以及將銅電鍍(galvanically?plate)到已構圖的種子層上，以形成已構圖的金屬疊層，所述已構圖的金屬疊層具有與所述已構圖的種子層相匹配的圖案。加熱銅和錫以形成Cu-Sn合金，熔化所述Cu-Sn合金，以及使所有錫起反應以從所述合金形成Cu-Sn金屬間化合物。所述化合物將所述連接表面與另一個連接器(例如銅連接器)物理和電學地相連。

另一個示例實施例涉及用于將半導體襯底與具有錫連接器的引線框連接的方法。將阻擋層/粘附促進劑濺射到襯底的表面上，以及將銅種子層濺射到所述阻擋層/粘附促進劑上。對所述種子層和所述阻擋層/粘附促進劑進行構圖以形成鍵合焊盤圖案，并且將銅電鍍到已構圖的種子層上以形成已構圖的銅層，所述已構圖的銅層具有與所述已構圖的種子層相匹配的圖案。放置所述引線框(例如，電鍍錫的銅引線框)以接觸所述已構圖的銅層。加熱所述銅和錫以形成Cu-Sn合金，熔化所述合金，并且使實質上所有錫起反應以形成Cu-Sn金屬間化合物，所述Cu-Sn金屬間化合物將所述連接表面與另一個連接器(例如銅連接器)物理和電學地相連。

結合另一個示例實施例，集成電路封裝包括集成電路襯底和引線框。所述襯底包括鍵合連接表面，以及濺射阻擋層/粘附促進劑位于所述連接表面上。銅種子層位于所述阻擋層/粘附促進劑上，以及鍍覆銅位于種子層上。引線框具有錫層，用于經由所述鍍覆的銅與集成電路襯底鍵合。將所述錫層通過其厚度配置為在與銅接觸并且加熱銅和錫時，形成熔化的Cu-Sn合金，并且通過使實質上所有錫起反應以從所述合金形成Cu-Sn金屬間化合物。所述化合物將所述襯底表面與引線框物理和電學地相連。

以上討論/概述并非意圖描述本發明公開的每一個實施例或者每一種實現。以下附圖和詳細描述也例證了各種實施例。

附圖說明

考慮結合附圖的以下詳細描述，將更加全面地理解各種示例實施例，其中：

圖1示出了根據本發明的一個或多個示例實施例的鍵合封裝在不同制造階段的截面視圖；

圖2是根據本發明另一個示例實施例的制造少鉛或無鉛鍵合封裝的方法的流程圖；

圖3示出了根據本發明的一個或多個示例實施例所使用的銅-錫(Cu-Sn)材料的相圖；以及

圖4示出了根據本發明其他示例實施例的溫度對結合材料的銅含量的曲線。

盡管本發明可以更改為各種修改和替代形式，在附圖中作為示例示出了其細節，并且將詳細進行描述。然而應該理解的是其并非意圖將本發明局限于所述的具體實施例。相反，其意圖覆蓋落在包括權利要求中所限定的各個方面的本發明范圍之內的所有修改、等價物和替代。

具體實施方式

相信本發明可以應用于各種電路所使用的多種不同類型的工藝、器件和結構，包括使用結合材料和相關工藝與封裝結構相連的集成電路。盡管本發明不必如此限制，通過使用上下文的示例討論應該理解本發明的各個方面。