[发明专利]用加强冷却方法在晶粒-基板焊接过程降低精密半导体装置的金属堆栈中的机械应力

权利要求书

1.一种组合半导体晶粒与封装基板的方法，所述方法包括：

加热包括所述半导体晶粒与所述封装基板的组合装置至高于焊接材料的熔点温度，所述焊接材料是形成在所述封装基板的接触结构与所述半导体晶粒的接触结构之间；

使用第一冷却间隔，用以起始所述焊接材料的固化；

在使用所述第一冷却间隔之后，使用至少一中间加热步骤；以及

在所述至少一中间加热步骤之后，使用第二冷却间隔。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述焊接材料是无铅焊接材料。

3.如权利要求1所述的方法，其中使用至少一中间加热步骤包括在所述第一冷却间隔之后，进行第一加热步骤，使用第三冷却间隔，以及在所述第三冷却间隔之后，进行第二加热步骤。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一中间加热步骤的工艺时间少于所述第一与第二冷却间隔中的每一个冷却间隔。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一中间加热步骤的工艺温度低于所述熔点温度。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述半导体晶粒包括金属化系统，所述金属化系统包括低k介电材料。

7.一种方法，包括：

回流半导体晶粒的接触结构与封装基板的接触结构之间的焊接材料，形成组合半导体装置；

冷却所述半导体装置至环境温度，使得所述回流的焊接材料固化；以及

主动控制所述冷却，减少所述组合半导体装置的中心与周围之间的温度差。

8.如权利要求7所述的方法，其中主动控制所述冷却包括热耦合所述组合半导体装置至热储存器，热储存器提供局部变化温度通过所述组合半导体装置。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述主动控制所述冷却包括引导热媒介喷口至所述组合半导体装置的局部受限区域。

10.如权利要求9所述的方法，其中引导热媒介喷口包括引导所述喷口至所述组合半导体装置的中心区域，其中所述喷口具有较低温度作为所述中心区域的目前温度。

11.如权利要求7所述的方法，其中主动控制所述冷却包括暂时耦合所述组合半导体装置的至少一周围区域与温度储存器，所述温度储存器的温度高于所述周围区域的目前温度。

12.如权利要求11所述的方法，其中暂时耦合至少一周围区域与温度储存器包括局部引导热媒介的喷口与放射光束至少其中之一至所述周围区域。

13.如权利要求11所述的方法，其中暂时耦合至少一周围区域与温度储存器包括直接接触所述周围区域与加热组件。

14.如权利要求11所述的方法，其中暂时耦合至少一周围区域与温度储存器包括耦合所述组合半导体装置与所述温度储存器成为一体。

15.如权利要求11所述的方法，其中暂时耦合至少一周围区域与温度储存器包括耦合所述组合半导体装置与所述温度储存器达10秒或更短的时间间隔。

16.如权利要求7所述的方法，其中所述焊接材料是无铅焊接材料。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述半导体晶粒包括铜与低k介电材料为基础形成的金属化系统。

18.一种用于连接半导体晶粒至封装基板的回流系统，所述回流系统包括：

基板支持物，用以接收所述半导体晶粒与所述封装基板；以及

工艺区域，用以建立加热区，用于加热所述半导体晶粒与所述封装基板之间形成的焊接材料至高于所述焊接材料的熔点，形成组合半导体装置，所述工艺区域更用以建立冷却区，用于固化所述焊接材料，所述冷却区包括可控制的温度储存器，用以减少组合半导体装置的中心与周围之间的温度差。

19.如权利要求18所述的回流系统，其中所述冷却区中的所述温度储存器是用以进行加热步骤。

20.如权利要求18所述的回流系统，其中所述温度储存器包括温度系统，用以在所述组合半导体装置的受限区域中，提供放射、热媒介的喷口以及直接机械接触至少其中之一。