[發(fā)明專利]使用預制金屬柱的金屬柱接合

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310479255.6
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN104051387A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 蕭義理;楊素純;董志航;史達元;余振華
• 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: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L21/60
• 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

本申請要求于2013年3月15日提交的標題為“Metal?Post?Bonding?Using?Pre-Fabricated?Metal?Posts”的第61/798,553號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及半導體，更具體地，涉及包括金屬柱列的器件、形成金屬柱列的方法以及用于接合金屬柱的裝置。

背景技術(shù)

在集成電路的接合中，焊料區(qū)、銅支柱等用于將器件管芯接合至封裝襯底。然而，管芯和封裝襯底會發(fā)生翹曲。另外，封裝工藝經(jīng)常涉及對封裝件進行加熱的熱工藝。由于封裝件包括具有不同熱膨脹系數(shù)（CTE）的不同材料，所以應力被施加在接合后的封裝件上。例如，封裝襯底通常比器件管芯具有更大的CTE。這導致應力被施加至焊料區(qū)。由于應力還通過焊料區(qū)傳遞至器件管芯，因此導致器件管芯中的介電質(zhì)分層。

解決這個問題的一種方法是將金屬柱用作器件管芯和封裝襯底的互連件。金屬柱比通常的焊料區(qū)和金屬支柱（metal?pillar）長，因此可以吸收應力。通過將金屬引線接合在器件管芯和封裝襯底中的一個上，并且之后切割金屬引線來形成金屬柱。因此，金屬引線中剩余的并且連接至接合球的部分是金屬柱。然而，該工藝具有非常低的生產(chǎn)量。另外，很難控制金屬引線長度的一致性。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種器件，其包括金屬柱列。其中，金屬柱列包括：多個金屬柱，多個金屬柱具有經(jīng)過配置的尺寸以接合至集成電路器件；以及互連部分，將多個金屬柱連接為金屬柱列。

優(yōu)選地，互連部分包括與多個金屬柱相同的金屬，并且多個金屬柱的每一個的大部分都與多個金屬柱中與其相鄰的金屬柱分離。

優(yōu)選地，互連部分連續(xù)地連接至多個金屬柱，在互連部分和多個金屬柱之間沒有形成界面。

優(yōu)選地，多個金屬柱的每一個都包括：內(nèi)部；以及金屬材料，與內(nèi)部的材料不同，金屬材料在多個金屬柱的每一個金屬柱的第一端處覆蓋內(nèi)部。

優(yōu)選地，多個金屬柱的每一個還包括：與第一端相對的第二端，并且內(nèi)部在第二端處未被金屬材料覆蓋。

優(yōu)選地，多個金屬柱包括直形金屬柱。

優(yōu)選地，多個金屬柱包括彎曲金屬柱。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括：形成多個金屬柱，通過位于多個金屬柱的相鄰金屬柱之間的薄弱部分互連多個金屬柱以形成金屬柱列，薄弱部分包括與多個金屬柱相同的金屬，并且多個金屬柱的每一個的大部分都與多個金屬柱中與其相鄰的金屬柱分離；以及用金屬鍍多個金屬柱的每一個的端部。

優(yōu)選地，形成多個金屬柱的步驟包括：在金屬薄膜的相對側(cè)上形成圖案化的光刻膠；以及蝕刻金屬薄膜，以形成多個金屬柱。

優(yōu)選地，形成多個金屬柱的步驟包括：供給金屬膜使其穿過包括齒部的兩個滾軸之間，金屬薄膜通過滾軸模壓，以形成多個金屬柱。

優(yōu)選地，在穿過兩個滾軸之間之后，由金屬膜同時形成多列金屬柱。

優(yōu)選地，該方法還包括：用鎳層以及位于鎳層上方的金層來鍍多個金屬柱的每一個的端部。

優(yōu)選地，該方法還包括：將多個金屬柱設置在金屬柱保存器中；從金屬柱保存器中取出多個金屬柱中的一個金屬柱；將多個金屬柱中的一個金屬柱接合至金屬焊盤；以及對多個金屬柱中剩余的金屬柱重復取出和接合的步驟。

優(yōu)選地，取出多個金屬柱中的一個金屬柱的步驟包括：使用劈刀的切割刃以從金屬柱列中切割出多個金屬柱的一個金屬柱；將多個金屬柱的一個金屬柱推向劈刀中的槽的端部；以及使多個金屬柱的一個金屬柱夾緊在槽的端部。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種裝置，包括：金屬柱保存器，被配置為存儲互連以形成列的多個金屬柱；以及劈刀。其中，劈刀被配置為：取出多個金屬柱中的最前面的一個金屬柱；并且將多個金屬柱中的最前面的一個金屬柱接合在金屬焊盤上。

優(yōu)選地，金屬柱保存器還包括供給機構(gòu)，其被配置為向前推動金屬柱列。

優(yōu)選地，劈刀包括被配置為從金屬柱列中切割出多個金屬柱中的最前面的一個金屬柱的切割刃，并且該裝置還包括夾具，該夾具被配置為：將多個金屬柱中的一個金屬柱推向劈刀中的槽的端部；以及使多個金屬柱的一個金屬柱夾緊在槽的端部。

優(yōu)選地，多個金屬柱中的每一個都是直形金屬柱，并且金屬柱保存器和槽具有被配置為適合多個金屬柱的直形的內(nèi)部空間。

優(yōu)選地，多個金屬柱的每一個都是彎曲金屬柱，并且金屬柱保存器和槽具有被配置為適合多個金屬柱的彎曲的內(nèi)部空間。