[發(fā)明專利]封裝組件中的應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310148730.1
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN103811429B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳憲偉
• 申請（專利權(quán)）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L23/16
• 分類號: H01L23/16
• 代理公司: 北京德恒律治知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本公開總體上涉及封裝結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，更具體地，涉及減小封裝組件中的翹曲度的應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代集成電路形成在半導(dǎo)體芯片上。為了提高制造產(chǎn)量并降低制造成本，在半導(dǎo)體晶圓中制造集成電路，每個晶圓含有多個相同的半導(dǎo)體芯片。在完成集成電路的制造之后且在半導(dǎo)體芯片被使用之前，將其從晶圓上鋸切掉并進行封裝。

在典型的封裝工藝中，先將半導(dǎo)體芯片或管芯接合到封裝襯底上，其包括將半導(dǎo)體芯片物理固定在封裝襯底上，然后將半導(dǎo)體芯片上的接合焊盤連接到封裝襯底上的接合焊盤。通常包括環(huán)氧樹脂的底層填料用于進一步固定接合。可以使用倒裝芯片接合或引線接合來接合半導(dǎo)體芯片。

在半導(dǎo)體芯片接合到封裝襯底上之后，將半導(dǎo)體芯片和封裝襯底結(jié)合在一起的焊料區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。開裂是因為封裝襯底和半導(dǎo)體芯片之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)的差異引起的應(yīng)力所致。封裝襯底的不同層和半導(dǎo)體芯片之間的CTE差異也會導(dǎo)致應(yīng)力的產(chǎn)生。封裝襯底和半導(dǎo)體芯片的尺寸的增大也會導(dǎo)致應(yīng)力的增大。應(yīng)力增大的結(jié)果是，焊料開裂變得更嚴重，并且半導(dǎo)體芯片的不同層之間也會出現(xiàn)分層。特別是，在半導(dǎo)體芯片的低k介電層之間更容易出現(xiàn)分層。

為了減小封裝襯底和一個或多個管芯之間的CTE差異引起的應(yīng)力，通常將加強環(huán)放置在管芯邊緣的封裝襯底上。圖1示出了具有加強環(huán)30的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)5的頂視圖，其中，加強環(huán)30在襯底20的邊緣延伸且環(huán)繞襯底20上的多個管芯D1，D2，D3和D4。加強環(huán)30隔離管芯D1，D2，D3和D4免受水分影響，且為半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)5提供一定程度的機械強度，以及控制半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)5的整體翹曲度。雖然加強環(huán)30可以控制整個翹曲度，但是，不足以控制單個管芯D1，D2，D3和D4區(qū)域中或邊緣的局部翹曲度。此外，因為管芯D3大于其他管芯D1，D2和D4，所以一個加強環(huán)30不足以控制管芯D3邊緣的翹曲度。

發(fā)明內(nèi)容

此外，還提供了一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括：襯底；管芯區(qū)，具有設(shè)置在襯底上的一個或多個管芯；以及至少一個應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)，設(shè)置在襯底的一個或多個角上，至少一個應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)與一個或多個管芯中的至少一個管芯相鄰。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)包括選自由導(dǎo)熱材料、金屬、鎢、鋁、鋁合金、多晶硅、硅化物、鉭、耐火金屬、銅、銅合金、金、金合金、TaN、鈦、TiN、鎳、及它們的組合所組成的組中的材料。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)具有選自由正方形、矩形、三角形、圓形、L形、T形、斷條形、矩形陣列、十字形、和多邊形所組成的組中的不規(guī)則形狀。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)具有任意的尺寸、任意的厚度、和/或任意的方向。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的材料與襯底和/或管芯的材料基本相同。

此外，還提供了一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括：襯底；管芯區(qū)，具有設(shè)置在襯底上的一個或多個管芯；以及至少一個應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)，設(shè)置在襯底的邊緣且大約在襯底的一個或多個中間位置處，至少一個應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)與一個或多個管芯中的至少一個管芯相鄰。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)包括選自由導(dǎo)熱材料、金屬、鎢、鋁、鋁合金、多晶硅、硅化物、鉭、耐火金屬、銅、銅合金、金、金合金、TaN、鈦、TiN、鎳、及它們的組合所組成的組中的材料。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)具有選自由正方形、矩形、三角形、圓形、L形、T形、斷條形、矩形陣列、十字形、和多邊形所組成的組中的不規(guī)則形狀。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)具有任意的尺寸、任意的厚度、和/或任意的方向。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)的材料與襯底和/或管芯的材料基本相同。

此外，還提供了一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，包括：襯底；管芯區(qū)，具有一個或多個管芯，一個或多個管芯中的至少一個管芯大于其他管芯，一個或多個管芯設(shè)置在襯底上；以及至少一個應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)，設(shè)置為與大于其他管芯的至少一個管芯的一個或多個角相鄰。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)包括選自由導(dǎo)熱材料、金屬、鎢、鋁、鋁合金、多晶硅、硅化物、鉭、耐火金屬、銅、銅合金、金、金合金、TaN、鈦、TiN、鎳、及它們的組合所組成的組中的材料。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)具有選自由正方形、矩形、三角形、圓形、L形、T形、斷條形、矩形陣列、十字形、和多邊形所組成的組中的不規(guī)則形狀。

其中，應(yīng)力消除結(jié)構(gòu)具有任意的尺寸、任意的厚度、和/或任意的方向。