專利名稱：利用無芯封裝件形成用于電磁干擾屏蔽的金屬填充的管芯背側(cè)薄膜的制作方法
利用無芯封裝件形成用于電磁干擾屏蔽的金屬填充的管芯背側(cè)薄膜
背景技術(shù)：
隨著較高處理器性能的半導(dǎo)體技術(shù)進步，封裝架構(gòu)的進步可包括無芯無焊點堆積層(BBUL-C)封裝件架構(gòu)以及其它這類組件。BBUL-C封裝件的當前工藝流程涉及在包覆以銅箔的臨時內(nèi)芯/載體上構(gòu)筑襯底，在封裝件從內(nèi)芯分離后，該銅箔被蝕刻掉。附圖
簡述盡管說明書以特別指出和清楚要求本發(fā)明某些實施例的權(quán)利要求書作為結(jié)束，然而當結(jié)合附圖閱讀時本發(fā)明的優(yōu)點能從本發(fā)明下面的描述中更容易地確定，在附圖中圖Ia-Ij示出形成根據(jù)本發(fā)明一實施例的結(jié)構(gòu)的方法。圖2示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的系統(tǒng)。發(fā)明詳述在下面的詳細描述中，各附圖被給予附圖標記，這些附圖標記借助示例示出了可將這些方法投入實踐的具體實施例。這些實施例被足夠詳細地描述以允許本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能將這些實施例用于實踐。要理解盡管各實施例是不同的，但不一定是互斥的。例如，結(jié)合一個實施例所描述的一具體特征、結(jié)構(gòu)或特性可實現(xiàn)在其它實施例中而不脫離這些實施例的精神和范圍。另外要理解，可改變每個披露的實施例中的各要素的位置或排列而不脫離這些實施例的精神和范圍。下面的詳細說明因此不被認為是限定的意思，并且這些實施例的范圍僅由所附權(quán)利要求書定義，連同權(quán)利要求書所賦予的等效物的全部范圍作出適當解釋。在附圖中，相同的附圖標記在若干圖中表示相同或相似的功能性。描述了形成和利用微電子結(jié)構(gòu)(例如封裝件結(jié)構(gòu))的方法和相關(guān)結(jié)構(gòu)。這些方法可包括在載體材料中形成空腔；將管芯附連在空腔中，其中管芯的背側(cè)包括金屬填充的管芯背側(cè)薄膜(DBF);形成與管芯毗鄰并位于載體材料底側(cè)上的介電材料；通過在介電材料上堆積多個層來形成無芯襯底；并從無芯襯底去除載體材料。這些實施例的方法允許DBF發(fā)揮作用以例如形成EMI屏蔽。圖Ia-Ij示出形成微電子結(jié)構(gòu)(例如封裝件結(jié)構(gòu))的方法的實施例。圖Ia示出載體材料100、100’。在一個實施例中,載體材料100可包括可用作載體(例如微電子管芯載體)的多層銅箔。在其它實施例中，載體材料可包括任何適合的導(dǎo)電載體材料100。在一個實施例中，載體材料100可包括兩個層，如圖所示的頂層100和底層100’，但在其它實施例中也可包括一個層或兩個以上的層。在一個實施例中，載體材料100可包括兩個導(dǎo)電材料層,所述導(dǎo)電材料例如但不局限于銅，該兩個導(dǎo)電材料層可通過薄蝕刻阻擋(止蝕)層102隔開。在一個實施例中，止蝕層102可包括例如鎳的材料，但也可包括可用來包含止蝕層以利于停止載體層100、100’之間蝕刻/去除工藝的任何這種材料。在一個實施例中，止蝕層102可用來幫助形成空腔104 (圖Ib)，尤其是例如在蝕刻工藝過程中。在一個實施例中，載體材料底層100’的厚度103可由接下來的組裝步驟中將要嵌入到載體材料100’中的管芯的厚度和嵌入深度規(guī)定。空腔104可形成在載體材料的一個層中，例如通過去除載體材料底層100’的一部分。空腔104可利用任何適當?shù)娜コに噥硇纬?，例如業(yè)內(nèi)已知的那些蝕刻工藝。例如，可將掩模材料層壓在載體材料100’的底層上，并可對載體材料100’布圖以形成空腔104，管芯可隨后放置到該空腔104內(nèi)。載體材料層100、100’之間的止蝕層102可用作空腔104成形的止蝕結(jié)構(gòu)，并可界定一平坦表面以使管芯置于其上。具有如此形成的空腔104的載體材料100’可包括底部101、斜角部105以及平坦的頂部107，其中頂部包括止蝕層102的一部分。在一個實施例中，諸如微電子管芯106之類的管芯106可包括管芯背側(cè)薄膜(DBF) 109(圖Ic)。在一個實施例中，DBF可包括適當粘合劑119和金屬微粒填料117的混合物。粘合劑119在一些情形下可以是基于環(huán)氧樹脂的。金屬填料117可包括銅和銀中的至少一者，但根據(jù)特定應(yīng)用場合也可使用其它導(dǎo)電材料。可根據(jù)所需的DBF 109的厚度來選擇金屬填料117的微粒尺寸。在一實施例中，金屬填料117的微粒尺寸可包括小于約10微米的尺寸。除了金屬填料，也可使用其它非金屬填料來提高DBF 109的硬度，從而改善薄膜的處理以及管芯106和最終封裝產(chǎn)品的翹曲。在一實施例中，DBF 109也可包括玻璃衣骨 架來提高硬度。在一實施例中，管芯106可包括薄管芯106，并可包括低于大約150微米的厚度。在一實施例中，管芯106可附連于載體材料100’的包含空腔104的頂部107 (圖Id)。在一實施例中，管芯106可包括至少一個側(cè)壁108、后側(cè)111和作用側(cè)112。在一實施例中，管芯106包括DBF 109的后側(cè)111可設(shè)置在每個止蝕層102在空腔104內(nèi)的一部分上。在一些情形中，可使用DBF 109的粘合劑薄膜和/或附連工藝來將管芯106附連在載體材料100’的空腔104內(nèi)。在一實施例中，在某些情形下可包含銅材料的載體材料100’可加工成粗糙的以幫助管芯106的附連。在一實施例中，DBF 109的粘合劑薄膜119可用作最終封裝件的永久性部分以保護管芯106的背側(cè)111，從而提供用于標記的表面和/或例如管理可能發(fā)生在管芯106中的任何翹曲。在一實施例中，POP焊盤/焊區(qū)結(jié)構(gòu)118可形成在載體材料100’的底部上(圖Ie)。介電材料110可形成在載體材料100’上、管芯106附近和PoP焊區(qū)結(jié)構(gòu)118附近以及載體材料100’的空腔104內(nèi)(圖If)。在一實施例中，介電材料110可例如通過層壓工藝形成。介電材料110可形成在載體材料100’包含空腔104的底部101上、形成在載體材料100’的斜角部105上以及形成在載體材料100’圍繞管芯106的頂部107的一部分上。介電材料110可提供用于后繼堆積工藝的水平面。在一個實施例中，可在層壓前將載體材料100’加工成粗糙的以有助于粘附到介電材料110。在一個實施例中，可在管芯106的管芯面積焊區(qū)內(nèi)的介電材料110中形成通孔113，其中管芯焊盤，例如銅管芯焊盤，可暴露于管芯106的作用側(cè)112 (圖Ig)。在一實施例中，可使用半加性工藝(SAP)在管芯106的管芯焊盤上形成管芯焊盤互連結(jié)構(gòu)112，并且第一金屬層114可形成在與管芯106毗鄰的介電材料110上(圖Ih)?；ミB結(jié)構(gòu)115可形成為與PoP結(jié)構(gòu)118相連。然后可使用例如標準襯底SAP堆積工藝來形成接下來的層，其中可通過利用堆積工藝在彼此之上形成介電層110’和金屬化層114’以形成無芯封裝件結(jié)構(gòu)120的無芯襯底部分116 (圖Ii)。在一實施例中，無芯封裝件結(jié)構(gòu)120可包括BBUL無芯封裝件結(jié)構(gòu)120，并且管芯106可嵌入到無芯封裝件120內(nèi)。在一實施例中，當堆積結(jié)束時，可從無芯襯底120去除載體材料，包括載體材料100的頂層、載體材料100’的止蝕層102和底層(圖Ij)。DBF 109可保持在無芯襯底120之上/之內(nèi)，并可附連/設(shè)置在管芯106的背側(cè)111上。所保持的DBF 109此時可用作封裝件120的EMI屏蔽。由于PoP結(jié)構(gòu)118的一部分被嵌入到無芯襯底120的介電材料110內(nèi)，因此PoP結(jié)構(gòu)118也可保持在封裝件結(jié)構(gòu)120之上/之內(nèi)。PoP結(jié)構(gòu)118的頂表面123可與封裝件120的頂表面121平齊/共面。在一實施例中，無芯封裝件襯底120可進一步包括諸如球柵陣列(BGA)球之類的互連結(jié)構(gòu)125，該互連結(jié)構(gòu)125可附連至封裝件結(jié)構(gòu)120。無芯封裝件結(jié)構(gòu)120可包括在管芯106周圍的介電材料110的倒角結(jié)構(gòu)127，其中介電材料110可圍住管芯106的側(cè)壁108和底部112，但由于DBF109被設(shè)置在管芯106的背側(cè)111上，因此其中介電材料110不出現(xiàn)在管芯104的背側(cè)111。在一實施例中，DBF 109的一部分可嵌入到無芯封裝件120的介電材料110中，并且DBF的頂側(cè)可與無芯封裝件120的倒角結(jié)構(gòu)127的頂表面128平齊/共面。
倒角結(jié)構(gòu)127可包括介電材料110的一部分，該部分可相對于無芯襯底120的介電材料110的平坦頂部121傾斜/隆起。可優(yōu)化該倒角結(jié)構(gòu)127的幾何形狀以提供管芯/封裝件的最大可靠性，其中倒角結(jié)構(gòu)127的角129可改變以使可靠性達到最佳。圖2示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的計算機系統(tǒng)。系統(tǒng)200包括處理器210、存儲器設(shè)備220、存儲器控制器230、圖形控制器240、輸入和輸出(I/O)控制器250、顯示器252、鍵盤254、定點設(shè)備256以及外圍設(shè)備258，在一些實施例中，所有這些部件可通過總線260彼此通信地耦合。處理器210可以是通用處理器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)。I/O控制器250可包括用于有線或無線通信的通信模塊。存儲器設(shè)備220可以是動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)設(shè)備、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)設(shè)備、閃存設(shè)備或這些存儲器設(shè)備的組合。因此，在一些實施例中，系統(tǒng)200中的存儲器設(shè)備220不一定要包括DRAM設(shè)備。系統(tǒng)200中示出的部件中的一個或多個可包含在一個或多個集成電路封裝件中，和/或可包括一個或多個集成電路封裝件，所述一個或多個集成電路封裝件例如是圖Ij的無芯封裝件結(jié)構(gòu)。例如，處理器210或存儲器設(shè)備220或I/O控制器250的至少一部分或這些部件的組合可包含在集成電路封裝件中，該集成電路封裝件包括結(jié)構(gòu)的至少一個實施例，例如這里給出在各實施例中描述的各種功能性載體材料結(jié)構(gòu)。這些元件執(zhí)行它們在業(yè)內(nèi)已知的傳統(tǒng)功能。具體地說，存儲器設(shè)備220在一些情形下可用于提供可執(zhí)行指令的長期存儲，所述可執(zhí)行指令對應(yīng)于形成根據(jù)本發(fā)明實施例的封裝結(jié)構(gòu)的方法，但在其它實施例中，存儲器設(shè)備220可用來在較短期的基礎(chǔ)上存儲在由處理器210執(zhí)行期間用于形成根據(jù)本發(fā)明的實施例的封裝件結(jié)構(gòu)的方法的可執(zhí)行指令。另夕卜，這些指令可存儲于、或以其它方式關(guān)聯(lián)于與系統(tǒng)通信耦合的機器可訪問介質(zhì)，例如壓縮盤只讀存儲器(⑶-ROM)、數(shù)字多功能盤(DVD)、軟盤、載波和/或其它傳播的信號。在一個實施例中，存儲器設(shè)備220可向處理器210提供可執(zhí)行指令以供執(zhí)行。系統(tǒng)200可包括計算機(例如臺式機、膝上計算機、手持計算機、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、路由器等)、無線通信設(shè)備(例如蜂窩電話、無繩電話、尋呼機、個人數(shù)字助理等)、計算機關(guān)聯(lián)的外設(shè)(例如打印機、掃描儀、監(jiān)視器等)、娛樂設(shè)備(例如電視、無線電、立體聲設(shè)備、磁帶和壓縮盤播放機、卡帶錄像機、可攜式攝像機、數(shù)字攝像機、MP3(運動圖象專家組、音頻層3)播放機、視頻游戲、手表等)及其它。這些實施例的益處使一種新的封裝架構(gòu)變得可能，這種新的封裝架構(gòu)能以當前封裝件架構(gòu)的大約一半成本迎合未來的片上(SoC)處理器上的移動/手持系統(tǒng)的設(shè)計需求。各實施例允許將EMI屏蔽添加到BBUL-C封裝件結(jié)構(gòu)中而無需額外的封裝后制造成本。對采用RF的一些BBUL-C產(chǎn)品或包含對EMI敏感的其它硅器件的其它EMI發(fā)生設(shè)備來說，EMI屏蔽是需要的。通過用金屬微粒對DBF填充以使DBF發(fā)揮作用，經(jīng)填充的DBF可用于這些RF部件的電磁干擾(EMI)屏蔽。盡管前面的描述已規(guī)定了可在本發(fā)明的方法中使用的某些步驟和材料，然而本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將理解可作出許多修正和替代。因此，希望使所有這些修正、變化、替代和添加落在如由所附權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。另外要理解，諸如封裝件結(jié)構(gòu) 的多種微電子結(jié)構(gòu)是業(yè)內(nèi)公知的。因此，這里給出的附圖僅示出示例性微電子設(shè)備與本發(fā)明的實踐有關(guān)的一些部分。因此本發(fā)明不局限于這里描述的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括 在載體材料中形成空腔，其中所述載體材料包括由止蝕層隔開的頂層和底層； 將管芯附連在所述空腔內(nèi)，其中所述管芯的背側(cè)包括DBF ; 在所述載體材料毗鄰于所述管芯的底層上形成PoP焊區(qū)； 在所述管芯附近和所述載體材料底層上形成介電材料； 通過在所述介電材料上堆積多個層來形成無芯襯底；以及 從所述無芯襯底去除所述載體材料頂層和底層以及止蝕層。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述DBF保持在所述管芯上。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述DBF包括EMI屏蔽。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述DBF包括粘合劑，并且所述粘合劑附連于所述載體底層。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括當所述載體材料和止蝕層設(shè)置在所述無芯襯底上時去除所述載體材料和止蝕層。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述DBF包括金屬填料。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述金屬填料包括銅和銀中的至少一者，并具有小于約10微米的微粒尺寸。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述無芯襯底包括一部分無芯、無焊點的堆積層封裝件。
9.一種方法，包括 在載體材料中形成空腔； 將管芯附連在所述空腔內(nèi)，其中所述管芯的背側(cè)包括金屬填充的DBF ； 在所述載體材料毗鄰于所述管芯的底層上形成PoP焊區(qū)結(jié)構(gòu)； 在所述管芯附近和所述載體材料的底側(cè)上形成介電材料；
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述載體材料包括由止蝕層隔開的頂層和底層。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述DBF保持附連于所述無芯襯底。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述無芯襯底包括一部分無芯、無焊點的堆積層封裝件。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述PoP焊區(qū)結(jié)構(gòu)的頂表面與所述無芯、無焊點的堆積封裝件的頂表面共面。
14.一種結(jié)構(gòu),包括 嵌入到無芯襯底中的管芯； 與所述管芯毗鄰的介電材料； 設(shè)置在所述管芯的管芯焊盤區(qū)內(nèi)的管芯焊盤互連結(jié)構(gòu)；以及 設(shè)置在所述管芯的背側(cè)上的DBF。
15.如權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述DBF包括EMI屏蔽。
16.如權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述無芯襯底包括一部分無芯、無焊點的堆積封裝件結(jié)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述DBF包括粘合劑。
18.如權(quán)利要求14所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述DBF包括金屬填料微粒。
19.如權(quán)利要求18所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，金屬填料微粒包括銅和銀中的至少一者。
20.如權(quán)利要求18所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬填料微粒包括小于約10微米的微粒尺寸，管芯與所述功能化的載體結(jié)構(gòu)的頂表面共面，并且所述管芯被完全嵌入到所述無芯襯底中。
21.—種結(jié)構(gòu),包括 嵌入到無芯襯底中的管芯，其中DBF被設(shè)置在所述管芯的背側(cè)上； 與所述管芯毗鄰的介電材料； 設(shè)置在所述管芯的管芯焊盤區(qū)內(nèi)的管芯焊盤互連結(jié)構(gòu)；以及 在所述無芯襯底中設(shè)置在非管芯區(qū)的通孔，所述通孔與PoP焊區(qū)相連，所述PoP焊區(qū)在無芯襯底內(nèi)與所述管芯毗鄰地設(shè)置，并且所述PoP焊區(qū)的頂表面與所述無芯襯底的頂表面共面。
22.如權(quán)利要求21所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述DBF包括EMI屏蔽。
23.如權(quán)利要求21所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述無芯襯底包括一部分無芯、無焊點的堆積封裝件結(jié)構(gòu)。
24.如權(quán)利要求21所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述DBF包括金屬微粒。
25.如權(quán)利要求23所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述管芯被完全嵌入到所述無芯、無焊點的堆積封裝件內(nèi)。
26.如權(quán)利要求25所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述DBF的一部分被嵌入到所述無芯、無焊點的堆積封裝件內(nèi)。
27.如權(quán)利要求24所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述無芯、無焊點的堆積封裝件包括RF部件。
28.如權(quán)利要求21所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括一系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 通信地耦合至所述結(jié)構(gòu)的總線；以及 通信地耦合至所述總線的DRAM。
29.如權(quán)利要求23所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述管芯與所述無芯、無焊點的堆積封裝件的倒角部分的頂表面共面。
30.如權(quán)利要求21所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述DBF包括玻璃衣骨架。
全文摘要
記載了一種形成微電子封裝結(jié)構(gòu)的方法和由此形成的相關(guān)結(jié)構(gòu)。這些方法可包括在載體材料內(nèi)形成空腔；將管芯附連在空腔內(nèi)，其中管芯的背側(cè)包括金屬填充的DBF；在管芯附近和載體材料的底側(cè)上形成介電材料；通過在介電材料上堆積多個層來形成無芯襯底；并從無芯襯底去除載體材料。
文檔編號H01L21/60GK102822963SQ201180017635
公開日2012年12月12日 申請日期2011年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者R·K·納拉, D·德萊尼 申請人:英特爾公司