发明名称 底部填充之倒装晶片电子元件之低应力方法及装置
摘要 一种半导体总成与制造方法,包括积体电路晶片、电气绝缘的基板、连接两部分同时使两者间分隔一间隙的许多焊球、以及填充该间隙的聚合密封材料。制造方法包括根据应力模式的加热与冷却循环,以使电路晶片内介电层中与焊球中的所有机械应力水准都降到半导体总成能安全操作的水准。
申请公布号 TW415048 申请公布日期 2000.12.11
申请号 TW088106587 申请日期 1999.04.26
申请人 德州仪器公司 发明人 汤珊利
分类号 H01L23/02 主分类号 H01L23/02
代理机构 代理人 蔡中曾 台北巿敦化南路一段二四五号八楼
主权项 1.一种半导体总成,包括:半导体电路晶片,其上至少具有一种电气连接图案,以及至少一层低介电常数的平面介电层;该至少一层介电层位于机械应力水准不同的区域;该至少一种连接图案还具有许多第一金属接垫;电气绝缘的基板具有许多第二金属接垫;极多的焊球将该许多第一接垫连接到该许多第二接垫,藉以将该晶片构装于该基板上,两者间隔开一间隙,且仅产生低水准的机械应力;以及聚合物的密封材料填充该间隙,藉以将该所有机械应力水准降至该半导体总成的安全操作値以下。2.根据申请专利范围第1项的半导体总成,其中该介电层包括无机材料。3.根据申请专利范围第2项的半导体总成,其中该介电层包括氢倍半氧矽烷基的旋附玻璃。4.根据申请专利范围第2项的半导体总成,其中该介电层包括三夹层结构,第一层膜是由电浆生成的四乙氧基矽烷氧化物构成,接着是无机多孔低密度氢倍半氧矽烷氧化矽构成的第二层膜,再接着是电浆生成的四乙氧基矽烷氧化物构成的第三层膜。5.根据申请专利范围第1项的半导体总成,其中该介电层包括有机材料。6.根据申请专利范围第5项的半导体总成,其中该介电层是甲矽氧烷(methylsil- oxane)基的旋附玻璃。7.根据申请专利范围第1项的半导体总成,其中该介电层具有4.0到大约3.0的低介电常数。8.根据申请专利范围第1项的半导体元件,其中该聚合的密封材料包括添加矾土及无水物的环氧树脂基材料。9.根据申请专利范围第1项的半导体元件,其中该半导体晶片包括矽、砷化镓或其它任何惯用于电子元件产品中的半导体材料。10.一种制造半导体总成的方法,包括:提供具有积体电路的半导体电路晶片;该晶片至少具有一层低介电常数的隔离材料,其中该至少一层介电层位于机械应力水准不同的区域;提供该晶片许多第一金属接垫;提供电气绝缘的基板;该基板具有许多第二金属接垫;许多第一接垫每一个附着一个焊球,且组装的焊球分别与该许多第二接垫对齐;供应热能给该半导体晶片与该基板,藉以使焊料回流构成焊接点,该晶片被构装于该基板,两者间分隔一间隙,构成一总成;冷却该绝成,从回流温度降到高于室温的温度,并使该高温保持在大体上固定的水准,藉以使该至少一层介电层与该焊接点内的该机械应力水准保持在能使该半导体总成安全操作的低値;在该高温以聚合物前质填充该间隙;供应额外的热能供硬化该聚合物前质,藉以构成聚合的密封材料;以及将整个总成以指定的速率冷却到室温,藉以使该机械应力水准保持在该半导体总成能安全操作的低値。11.根据申请专利范围第10项的方法,其中该高温在90到130℃之间。12.根据申请专利范围第10项的方法,其中该高温大约为100℃。图式简单说明:第一图是积体电路晶片使用焊球附着于基板的简单截面略图,晶片与基板间的间隙以聚合的密封材料填充。第二图是第一图的部分放大图,强调薄层结构中的某些细节。第三图描绘以标准组装方法之倒装晶片球栅阵列元件中温度与应力的时间图。第四图描绘根据本发明组装方法之倒装晶片球栅阵列元件中温度与应力的时间图。第五图是根据本发明之方法模式的结果,图中所绘的是矩(力矩)是总成冷却温度的函数。第六图略示根据本发明之方法,用于量产之装置中温度控制与量测的特征。第七图略示使用单分配管嘴的传统底部填充方法。第八图略示根据本发明的多管嘴分配设备,以均一的速率分配可变形材料填充元件的底部。第九图比较第八图之分配设备中所使用之管嘴的截面。第十图归纳根据本发明之分配率、分配管嘴与中央给料管之距离及管嘴截面间的关系。
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