[发明专利]具有集成热沉的集成电路装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及集成电路(IC)装置的封装。尤其是，本发明涉及在芯片背面形成集成热沉。

背景技术

存在很多用于封装集成电路装置的常规工艺。很多封装技术使用从金属板冲压或刻蚀的引线框来提供与外部装置的电学互连。芯片通过键合引线、焊球凸点或其他合适的电连接与引线框的部分电学相连。一般地，芯片、引线框以及键合引线或焊球凸点然后被封装到模型中，同时留下引线框的所选部分暴露，以便于与外部装置的电连接。

因为IC装置在操作过程中可能变热，有时将热沉焊接或粘合到芯片上，以帮助从芯片吸收和消散热量。效率高的热沉对于IC装置是很重要的，因为更快的装置冷却速率一般会导致更高的装置性能和稳定性。

尽管现有的热沉技术工作良好，仍在继续努力以研发用于从IC装置消散热量的更高效的设计和方法。

发明内容

一般而言，本发明涉及芯片背面上的集成热沉的形成。在个别方案中，描述了一种封装系统，它通过焊球凸点或键合引线将芯片及其集成热沉连接到引线框。

一个实施例中，描述了一种用于在IC装置的背面上形成集成热沉的晶片级方法。该方法包括在晶片的背面上淀积第一金属层，在该第一金属层上淀积第二金属层，以及可选地，在该第二金属层上淀积第三金属层。该多个金属层形成了在晶片背面上集成形成的热沉。当晶片被切割成多个半导体装置时，每个半导体装置具有集成热沉，所述集成热沉包括芯片背面上形成的多个金属层。

在一些优选实施例中，热沉的第一层通过溅射形成，且第二层是至少部分地通过电镀形成的相当厚的块层(mass layer)。各种执行方案中，在电镀之前，可以通过溅射淀积第二金属材料的晶种层(seedlayer)。一些实施例中，第一金属层可以是从诸如钛、钛-钨或镍-钒之类的材料形成的附着层；较厚的、电镀的第二金属层可以由铜或铝形成。因为铜和铝都容易腐蚀，在很多应用中还希望在块层上提供由诸如钛、钛-钨或镍-钒之类材料形成的不腐蚀(或较不腐蚀)保护层。该保护层不需要特别厚，并且由此在很多应用中可以通过溅射形成。

基于特定设计的需要，各层的厚度可以大范围地变化。举例来说，2000埃以下的厚度适于附着层和保护层。约10000到100000埃范围的厚度可以很好地用作块层。

另一实施例中，描述了一种集成电路(IC)封装体，该封装体包含具有集成热沉的芯片。该IC封装体包括具有集成热沉的半导体装置，该装置通过焊球凸点或键合引线连接到引线框。半导体装置的至少一部分、引线框以及焊球凸点或键合引线封装在密封剂例如制模材料中。形成集成热沉的金属材料的外层暴露于环境，从而使热量从芯片中传导出来。

下面，结合附图将在详述中更详细地描述本发明的这些和其他特征、方案以及优势。

附图说明

为更好地理解本发明，将结合附图进行下面的详述，附图中：

图1示出了晶片的有效表面，其上具有多个焊球凸点。

图2是以晶片级在集成电路装置的背面上形成集成热沉的方法的流程图。

图3A-3H示出了在晶片的背面上形成集成热沉的步骤。

图4A-4C示出了典型的引线框面板。

图5是在引线框上封装具有集成热沉的半导体装置的方法的流程图。

图6A-6C示出了在引线框上封装具有集成热沉的半导体装置的步骤。

贯穿附图，相同的参考数字表示相应的部分。

具体实施方式

本发明一般涉及集成电路(IC)装置的封装。尤其是，本发明涉及在芯片的背面上形成集成热沉。

下面的描述中，提出很多特定细节以提供本发明的彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言，很明显，可以不使用这些特定细节的一些或全部来实施本发明。在其他实例中，为避免本发明不必要的混淆，没有详细描述已知的工艺步骤。

图1示出了晶片100的有效表面，其上具有形成的多个焊球凸点120。晶片100由诸如硅之类的半导体材料形成。晶片100包括多个芯片110。在图示中，仅示出了几个芯片。然而，熟悉本领域的人员应当理解，现有技术的晶片上具有数百个、数千个或数万个芯片，并且希望在未来的晶片中将获得更高的装置密度。一般地，晶片100上的每个芯片110上具有很多I/O焊盘(通常称为键合焊盘)。在倒装芯片装置中，可以在键合焊盘上形成下凸点金属堆以支撑直接安装在I/O焊盘上的焊球凸点120。其他装置中，焊球凸点可以相对于键合焊盘再分布。