專利名稱：鍍柱封裝形成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電連接，并且更具體的，涉及為這種電連接形成封裝的方法。
背景技術(shù)：
通過(guò)引用結(jié)合在此的順序號(hào)為11/329，481，11/329，506，11/329，539， 11/329，540，11/329，556，11/329，557，11/329，558，11/329，574，11/329，575，11/329，576， 11/329，873,11/329，874,11/329，875,11/329，883,11/329，885,11/329，886,11/329，887, 11/329，952，11/329，953，11/329，955，11/330，011 和 11/422，551 的美國(guó)專利申請(qǐng)描述了各種用于在半導(dǎo)體片中形成小的、深的通孔，以及為半導(dǎo)體片形成電觸點(diǎn)的技術(shù)。我們的技術(shù)考慮到預(yù)先無(wú)法實(shí)現(xiàn)的、并且能夠在芯片、小片或晶片規(guī)模上施行的通孔密度和位置。然而，如果這些技術(shù)被用于形成高密度的相互連接，則當(dāng)前沒(méi)有能夠與它們一起使用的“現(xiàn)成產(chǎn)品”或市場(chǎng)上可買到的低成本的封裝。
所以，當(dāng)前需要能夠與這種高密度的相互連接一起使用的低成本的封裝。發(fā)明內(nèi)容
我們已經(jīng)設(shè)計(jì)一種方法來(lái)生成一種能夠和芯片或小片一起使用的低成本的封裝， 該芯片或小片包含諸如在以上結(jié)合的申請(qǐng)中描述的密集封裝的小通孔。我們的方法考慮到在大約25 μ m或更少以及在很多情況下10 μ m或更少的極小的間距上的封裝連接的低成本、精確的形成。此外，相同的方法能夠和不同的材料一起被應(yīng)用，從而允許封裝依據(jù)例如熱膨脹、強(qiáng)度、彎度/剛性以適合于特別的應(yīng)用，或適合于特別的需要或期望的厚度。
我們的方法的一個(gè)方面包括從位于襯底上的籽晶層向上鍍導(dǎo)電材料的柱，用充填材料包圍所述柱，以使柱和充填材料共同限定第一封裝，和從所述第一封裝去除所述襯。
我們的方法的另一個(gè)方面包括用于形成封裝的方法。該方法包括在帶有籽晶層的襯底上涂布光刻膠，在相互連接被定位的位置處，在光刻膠中限定開(kāi)口，開(kāi)口在該位置處向下延伸到籽晶層并使籽晶層露出，鍍?cè)撀冻龅淖丫又钡揭呀?jīng)堆積期望高度的鍍金屬，去除該光刻膠而在原位留下堆積的鍍金屬，涂布充填材料到通過(guò)光刻膠的去除而生成的體積中，和去除該襯底。
在此描述的優(yōu)點(diǎn)和特征是可從典型的實(shí)施例得到的許多優(yōu)點(diǎn)和特征中的一些優(yōu)點(diǎn)和特征，并且僅僅用于幫助理解本發(fā)明。應(yīng)該理解的是，它們不被認(rèn)為是對(duì)權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的限制，或?qū)?quán)利要求的等同物的限制。例如，一些優(yōu)點(diǎn)是相互對(duì)立的，因?yàn)樗麄儾荒芡瑫r(shí)地存在于一個(gè)實(shí)施例中。同樣的，一些優(yōu)點(diǎn)適用于本發(fā)明的一個(gè)方面并且不適用于其它方面。因而，特征和優(yōu)點(diǎn)的這 個(gè)歸納在決定等效性中應(yīng)該不被認(rèn)為是決定性的。從附圖和權(quán)利要求，在下文中的描述中，本發(fā)明附加的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖1以簡(jiǎn)化形式圖解了將用作用于此處描述的處理的基底的襯底100的一部分；
圖2以簡(jiǎn)化形式圖解了在籽晶層已經(jīng)通過(guò)金屬化被沉積之后的襯底100的一部分；
圖3以簡(jiǎn)化形式圖解了圖2的襯底的一部分，其中光刻膠已經(jīng)被涂布和被圖案化以生成向下到籽晶層的開(kāi)口；圖4以簡(jiǎn)化形式圖解了在鍍完成之后的襯底的一部分；圖5以簡(jiǎn)化形式圖解了在去除光刻膠之后的襯底的一部分；圖6以簡(jiǎn)化形式圖解了在封裝材料被完全地硬化之后的襯底的一部分；圖7以簡(jiǎn)化形式圖解了去除襯底和籽晶層之后的封裝；圖8以簡(jiǎn)化形式圖解了包含圖7的橫截面的封裝的一部分的下面；圖9到圖16以簡(jiǎn)化形式共同圖解了形成鍍柱封裝的直接方法的更完善的變形圖17以簡(jiǎn)化形式圖解了作為用于圖2到圖7的基本方法的襯底，通過(guò)使用圖10 的變形例生成的封裝變形例；和圖18以簡(jiǎn)化形式圖解了通過(guò)使用圖10到圖15的變形例生成的封裝變形例，從而具體實(shí)施方式
一般而言，我們的方法在使用光刻法和鍍技術(shù)的晶片或其它合適的襯底上建立一系列相互連接。因而，我們能夠在極緊密的間距上形成小的相互連接，因?yàn)檫@樣做的能力僅僅由照相平版印刷地定義相互連接的能力和鍍它們到期望高度的能力所限制。此外，使用此處的方法形成的封裝能夠具有大范圍的厚度，從薄至大約ΙΟμπι延伸到甚至ΙΟΟΟμπι或更多(注意，貫穿本說(shuō)明書(shū)的測(cè)量不是意指精確的，而應(yīng)該被認(rèn)為是在適用于特別的應(yīng)用的測(cè)量或制造中加上或減去容許量)。
圖1到圖8以簡(jiǎn)化形式共同圖解了形成鍍柱封裝的直接方法的基本方案。
圖1以簡(jiǎn)化形式圖解了將用作用于此處描述的處理的基底的襯底100的一部分。 取決于具體的實(shí)施，襯底100能夠是半導(dǎo)體片、陶器晶片、或一些具有能夠承受方法中包含的操作以及能夠最終被移去而不損壞形成的封裝的特性的其它材料。
理想的，因?yàn)橄嗷ミB接之間含有潛在的窄間距，襯底100將非常平坦(例如，如果是標(biāo)準(zhǔn)8”晶片，它應(yīng)該具有僅僅，更好地是少于10 μ m的總體弓形或碟形)。
通過(guò)使襯底100金屬化以在襯底100上涂布金屬薄層來(lái)開(kāi)始該處理，并且由此形成用于隨后鍍操作(電鑄或電氣鍍)的籽晶層。通過(guò)例如汽相沉積處理(化學(xué)的或物理的)或任何其它合適的處理，能夠進(jìn)行金屬化。在一些變形例中，該襯底本身可以是金屬或金屬合金。在此情況下，如果該襯底本身能夠用作籽晶層，則金屬化步驟將是可選擇的或不必要的。
取決于具體的實(shí)施以及如下所述的益處，限于特別的區(qū)域(例如，相對(duì)于最終將附接封裝的芯片的區(qū)域的適合大小的區(qū)域)，或更加限于限定的連接點(diǎn)的附近，能夠在整個(gè)襯底上進(jìn)行金屬化操作。
圖2以簡(jiǎn)化形式圖解了`在籽晶層200已經(jīng)通過(guò)金屬化被沉積之后的襯底100的一部分。圖3以簡(jiǎn)化形式圖解了圖2的襯底I 00的一部分，其中，光刻膠300已經(jīng)被涂布并且被圖案化以生成向下延伸到籽晶層200的部分并且使籽晶層200的部分暴露的開(kāi)口 302、304、306、308。取決于具體的實(shí)施，光刻膠300可以是可流動(dòng)的或固體的。傳統(tǒng)的用于半導(dǎo)體加工的可流動(dòng)的光刻膠適合與該方法一起使用。合適的固體光刻膠包括那些全部在市場(chǎng)上從E.1. du Pont de Nemours&Co.可買到的,來(lái)自Rjstmi 干膜光刻膠系列商品，特別是，來(lái)自光刻膠的Riston PlateMaster、EtchMaster和TentMaster系列商品的固體光刻膠。如圖3所示，作為舉例，開(kāi)口全部適合襯底100的大約140 μ m長(zhǎng)的橫截面，三個(gè)最左邊的開(kāi)口大約是10 μ m寬并具有20 μ m間距。當(dāng)然，對(duì)于具體的實(shí)施，開(kāi)口可以是任何期望的大小，但是該方法對(duì)于高密度的相互連接將是最有利的，這里，開(kāi)口是50 μ m寬或更少，有時(shí)少于I Ομπ 寬，并且開(kāi)口具有50μπ 或更少的間距，有時(shí)少于10 μ Π1。其次，該襯底被插入到鍍槽中，以致鍍金屬400將堆積在穿過(guò)形成圖案的光刻膠300而暴露的籽晶層200的部分上。這可以經(jīng)由例如傳統(tǒng)的電鍍或無(wú)電鍍處理來(lái)產(chǎn)生。取決于具體的應(yīng)用，鍍金屬400可以被允許在開(kāi)口以內(nèi)隨意地堆積到任何高度。圖4以簡(jiǎn)化形式圖解了鍍完成之后襯底100的一部分。一旦鍍完成，對(duì)于所使用的具體光刻膠300，按照需要去除光刻膠300。

圖5以簡(jiǎn)化形式圖解了去除光刻膠300之后襯底100的一部分。如圖所示，去除光刻膠300之后留下的鍍金屬400產(chǎn)生一連串直立的鍍金屬400的“柱”，這些鍍金屬400的柱基本上具有共面的上表面402并且它們的底部固定到籽晶層200。這些柱將形成最終封裝的相互連接。在這一點(diǎn)上，封裝材料600被涂布到襯底100以填充先前由光刻膠300占有的容積，直到大約上表面402的水平。理想的，當(dāng)被固化時(shí)，封裝材料600應(yīng)該是非導(dǎo)電的并且是相對(duì)穩(wěn)定的和/或惰性的。然后酌情通過(guò)硬化或固化，允許該封裝材料600固化。取決于具體的實(shí)施，這個(gè)封裝材料600可以是自硬化的，能固化(curable)的或其它材料。該封裝材料600的適當(dāng)?shù)睦影赡Ｖ坪涂闪鲃?dòng)的樹(shù)脂和塑膠，例如，氧樹(shù)脂或液晶聚合物。圖6以簡(jiǎn)化形式圖解了封裝材料600被完全地硬化之后的襯底100的一部分。最后，在基本處理中，使用適合于所包含的具體材料的機(jī)械的、化學(xué)的或化學(xué)機(jī)械處理，去除襯底100和籽晶層200，留下完全形成的封裝700。圖7以簡(jiǎn)化形式圖解了從封裝700的下面702去除襯底100和籽晶層200之后的封裝700。圖8以簡(jiǎn)化形式圖解了包含圖7的橫截面的封裝700的一部分的下面702，穿過(guò)虛線表示的位置獲得該橫截面。如現(xiàn)在可以看出的，該方法允許形成密集封裝的相互連接。例如,在圖8的左側(cè)中，在一側(cè)上的大約50 μ m的正方形區(qū)域以內(nèi)有八個(gè)相互連接400。圖9到圖16以簡(jiǎn)化形式共同圖解了形成鍍柱封裝的直接方法的更完善的變形例。該方法類似于圖1到圖8的方法，除了金屬化的細(xì)節(jié)。因而，除了專門的注釋，如果細(xì)節(jié)與連同圖1到圖8描述的相同，則該變形例將以簡(jiǎn)寫(xiě)形式描述。這樣，如圖9所示，該處理以襯底100開(kāi)始。
其次，發(fā)生金屬化襯底100的處理，以便形成用于隨后鍍操作的籽晶層1000。然而不同于圖1到圖8的方法，在中間圖案化和卸下(lift-off)已經(jīng)被施行之后涂布籽晶層1000,以便確保籽晶層1000僅僅位于最后的封裝中的跡線(traces)或接觸點(diǎn)將位于的區(qū)域中。此外，涂布足夠厚的籽晶層1000，以允許接線最終傳送必要的電流。圖10以簡(jiǎn)化形式圖解了已經(jīng)涂布局部化的籽晶層1000之后的襯底100。如果隨后使用鍍，則其它金屬或?qū)щ姴牧峡梢赃B接籽晶層以允許電流流向它們，然而，這些連接區(qū)域的厚度沒(méi)必要厚到足以傳送被附接到封裝的最終芯片的操作電流。此后，如圖11到圖14所示，該方法與如上所述的相同。具體地，光刻膠300被涂布并形成圖案以暴露籽晶層1000的相關(guān)部分(圖11)。然后，發(fā)生鍍以堆積鍍金屬400 (圖12)。其次，去除光刻膠300，留下鍍金屬400 (圖13)。在這一點(diǎn)上值得注意的是，在該方法的替換的變形例中，緊接著在籽晶層1000的沉積之后，但是在去除用于對(duì)籽晶層位置局部化的光刻膠之前，襯底可以經(jīng)歷初步的鍍操作。換句話說(shuō)，圖10顯示了什么是之前立即的。該鍍操作的目的是堆積籽晶到適合于控制電流的厚度，該電流可以被最終封·裝中的觸點(diǎn)或跡線所傳送。在這種變形例中，除了圖10的籽晶層已經(jīng)在其區(qū)域上具有鍍金屬層并且較厚之外，該方法另外將是相同的。其次，該封裝材料600被涂布和固化(圖14)，接著從下面1402去除襯底100 (圖15)，并且在完全形成的封裝1500后面留下籽晶部分之間的任何連接(如果金屬或其它導(dǎo)體如上所述被使用)。圖16以簡(jiǎn)化形式圖解了包含圖15的橫截面的封裝1500的一部分的下面1402，穿過(guò)虛線表示的位置獲得該橫截面?，F(xiàn)在可以看出，除允許形成密集封裝的相互連接之外，該方法進(jìn)一步允許封裝包含相互連接或路線跡線1606之間的連接1602，1604，該相互連接或路線跡線1606可以從外部，例如從另一個(gè)芯片或另一個(gè)封裝，被連接到封裝1500。已經(jīng)描述的兩個(gè)基本變形例，可以領(lǐng)會(huì)一旦這種封裝700，I 500被生成，他們可以被視為芯片并且至此，除作為用于一個(gè)或更多芯片的封裝之外，他們可以被層疊在上面并且相互連接或夾在芯片之間，以允許形成復(fù)雜相互連接，對(duì)抗那些當(dāng)晶片到互連裝置的后端處理發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的相互連接。此外，對(duì)于一些變形例，可以通過(guò)簡(jiǎn)單地使用最終的基本封裝代替襯底100并且使用局部化的籽晶布置變形例來(lái)生成更復(fù)雜的相互連接配置，以便涂布局部化的籽晶層到完成的封裝的表面。然后，在此處描述的方法可以被施行直到封裝材料600被涂布并且固化的，在那里，將完成更復(fù)雜的封裝(即，沒(méi)有去除襯底)。圖17以簡(jiǎn)化形式圖解了作為用于圖2到圖7的基本方法的襯底，通過(guò)使用圖10到圖1 5的變形例生成的封裝1700的變形例。圖18以簡(jiǎn)化形式了圖解通過(guò)使用圖10到圖15的變形例生成封裝1800的變形例，以生成第一封裝，然后使用該封裝作為相同變形例方法中的襯底。最后，現(xiàn)在應(yīng)該理解，在此處描述的生成的鍍封裝有時(shí)能夠理想的適于和不同的智能芯片封裝一起使用，或作為末端晶片，如上述結(jié)合的申請(qǐng)所描述的。因此應(yīng)該理解的是，該說(shuō)明書(shū)(包括附圖)僅僅是一些說(shuō)明性實(shí)施例的代表。為了便于讀者，以上的說(shuō)明書(shū)聚焦在所有可能的實(shí)施例的典型實(shí)例，教導(dǎo)本發(fā)明的原理的實(shí)例上。該說(shuō)明書(shū)沒(méi)有企圖徹底的列舉所有可能的變化。替代的實(shí)施例可以沒(méi)有被顯示作為本發(fā)明的具體的一部分，或進(jìn)一步未描述的替代的實(shí)施例可能對(duì)一部分有效，并不被認(rèn)為是那些替代的實(shí)施例的放棄。本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)許多未描述的實(shí)施例結(jié)合本發(fā)明相同的原理等等是 等效的。
權(quán)利要求
1.一種用于形成封裝的方法，所述方法包括 將襯底的表面的至少一部分金屬化，以形成籽晶層； 在所述籽晶層和所述襯底上設(shè)置光刻膠； 在所述光刻膠中形成開(kāi)口，以暴露部分籽晶層； 對(duì)暴露的所述部分籽晶層鍍導(dǎo)電材料，以形成相互連接； 在鍍所述導(dǎo)電材料之后，去除所述光刻膠； 在去除所述光刻膠之后，在與所述相互連接相鄰的襯底上設(shè)置填充材料，其中所述填充材料的外表面形成與所述相互連接的外表面基本上平的表面；以及去除所述襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬化包括氣相沉積工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬化包括形成接觸點(diǎn)和跡線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述形成接觸點(diǎn)和跡線包括對(duì)所述接觸點(diǎn)和所述跡線金屬化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述填充材料是絕緣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鍍包括電鍍或無(wú)電鍍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述開(kāi)口中的至少一些具有50μ m或更小的寬度和50 μ m或更少的間距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述開(kāi)口中的至少一些具有20μ m或更小的寬度和20 μ m或更小的間距。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中第一組所述開(kāi)口具有第一寬度，第二組所述開(kāi)口具有與所述第一寬度不同的第二寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述填充材料包括能固化的或自硬化的材料。
全文摘要
一種方法包括從位于襯底上的籽晶層向上鍍導(dǎo)電材料的柱，以充填材料包圍所述柱，以致柱和充填材料共同限定第一封裝，并且從第一封裝去除襯底。
文檔編號(hào)H01L21/768GK103050437SQ20121051833
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2008年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者約翰·特雷扎 申請(qǐng)人:丘費(fèi)爾資產(chǎn)股份有限公司