[发明专利]控制底部填充物溢出宽度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件封装，具体而言，涉及控制底部填充物溢出宽度的方法。

背景技术

当在衬底上组装半导体器件诸如集成电路(IC)芯片时，芯片通过焊料凸块与衬底分隔开，从而在芯片和衬底之间形成间隙。众所周知，芯片和衬底的热膨胀系数(CTE)之间存在显著差异。在器件使用或可靠性测试期间对组件进行温度循环时，由于这种CTE差异，在焊料互连处特别是在接头区域中产生热机械应力。这些应力易于使接头和凸块疲劳，导致组件碎裂以及最终失效。

为了在不影响电气连接的情况下分散机械应力以及强化焊料接头，通常用被称为“底部填充物”的聚合物材料来填充IC芯片和衬底之间的间隙。将底部填充物分配到邻近IC芯片的衬底上，然后其通过毛细作用力开始扩散和移动(被称为“渗出”)来填充间隙并封装焊料凸块。

但是，用于底部填充的常规工具和方法可能导致产生过度封装和/或封装不足的底部填充物溢出(fillet)，导致更高的应力集中。例如，管芯一侧上的溢出宽度可能宽于另一侧上的溢出宽度。类似地，管芯一侧上的溢出高度可能高于管芯另一侧上的溢出高度。这些失衡的底部填充物溢出可能对管芯产生高应力集中。而且，用于底部填充的常规工具和方法不足以处理底部填充物的渗出，这可能是不理想的。渗出实质上是润湿现象。因为扩散主要发生在固化之前，所以固化不会改变扩散的程度。如果围绕芯片的区域具有其他接合的元件，诸如相邻器件的周边接头(例如，焊料凸块、焊料球、金属支柱等)或其他无源器件，无底部填充物接触这些部件可能是优选的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一方面，提供了一种用于控制底部填充物在衬底和管芯之间设置的间隙中流动的方法，所述方法包括：处理所述衬底的区域以在其中形成表面粗糙度；以及分配底部填充物以基本上填满所述间隙，其中，所述底部填充物的流动基本上被所述表面粗糙度抑制。

在所述的方法中，所述处理包括将所述衬底的所述区域暴露于激光、化学物质、喷介质或等离子体处理。

在所述的方法中，所述处理包括将所述衬底的所述区域暴露于激光、化学物质、喷介质或等离子体处理，其中，所述化学物质选自由氢氧化物和氢氟酸所组成的组。

在所述的方法中，所述处理包括将所述衬底的所述区域暴露于激光、化学物质、喷介质或等离子体处理，其中，所述喷介质的材料选自由玻璃珠、SiO₂、Al₂O₃和碳化硅所组成的组。

在所述的方法中，基于所述表面粗糙度阻止所述底部填充物在保护区域上流动。

在所述的方法中，基于所述表面粗糙度阻止所述底部填充物在保护区域上流动，其中，所述保护区域包括相邻器件的周边连接接头。

在所述的方法中，所述表面粗糙度包括多个沟槽。

所述的方法还包括：确定所述底部填充物的期望溢出宽度；以及基于所述底部填充物的溢出宽度确定所述衬底的选择部分，其中，所述底部填充物的流动基本上受到对所述处理做出响应的所述衬底的选择部分的限制。

根据本发明的另一方面，提供了一种封装半导体器件的方法，所述方法包括：提供衬底；对所述衬底的区域实施表面处理以形成表面粗糙度；在所述衬底上方接合管芯；以及在所述管芯和所述衬底之间分配一定量的底部填充材料，其中，所述底部填充材料的流动基本上被所述衬底的所述区域的表面粗糙度抑制。

在所述的方法中，所述表面处理包括喷介质、激光处理、等离子体处理或施加化学物质。

在所述的方法中，所述表面处理包括喷介质、激光处理、等离子体处理或施加化学物质，其中，所述喷介质的材料选自由玻璃珠、SiO₂、Al₂O₃和碳化硅所组成的组。

在所述的方法中，所述表面处理包括喷介质、激光处理、等离子体处理或施加化学物质，其中，所述化学物质选自由氢氧化物和氢氟酸所组成的组。

在所述的方法中，由于所述表面粗糙度，所述底部填充材料在保护区域上的流动得到阻止。

在所述的方法中，由于所述表面粗糙度，所述底部填充材料在保护区域上的流动得到阻止，其中，所述保护区域包括相邻器件的周边连接接头。

在所述的方法中，所述表面粗糙度包括多个沟槽。

在所述的方法中，所述管芯通过焊料凸块连接至所述衬底。