用于三維芯片堆疊的選擇性區域加熱制造技術

本發明專利技術涉及用于三維芯片堆疊的選擇性區域加熱。一種形成三維封裝的方法。該方法可以包括通過施加第一選擇性不均勻熱和第一均勻壓力，以第一多個焊料凸點的固態擴散將內插板連接到疊層芯片載體；通過施加第二選擇性不均勻熱和第二均勻壓力，以第二多個焊料凸點的固態擴散將頂部芯片連接到內插板；將三維封裝、第一和第二多個焊料凸點加熱到大于第一和第二多個焊料凸點的回流溫度的溫度，其中第二多個焊料凸點在第一多個焊料凸點之前達到回流溫度，其中第一和第二選擇性不均勻熱分別小于第一和第二多個焊料凸點的回流溫度。

【技術實現步驟摘要】
用于三維芯片堆疊的選擇性區域加熱
本專利技術一般地涉及三維芯片裝配，并且更具體地，涉及三維芯片堆疊裝配過程中的選擇性區域加熱。
技術介紹
新的集成電路技術包括三維集成電路。一種類型的三維集成電路可以包括兩個或更多層垂直堆疊并且通過貫穿襯底的通孔和焊料凸點電結合的有源電子元件。三維集成電路可以提供許多益處，諸如產生較小占用面積(footprint)的提高的封裝密度，以及由于利用過硅通孔可以形成的短接觸長度而產生的改進帶寬。可以用許多已知方法制造上面所述的三維集成電路。某些三維集成電路可以包括娃內插板(interposer),所述娃內插板可用于在裝載體(ship carrier)和一個或多個頂部芯片之間重定向電路。三維集成電路的組件在典型裝配過程中的翹曲可以導致失效的焊料凸點連接以及短路電路。當芯片尺寸增加以及組件厚度減小時，翹曲對三維芯片封裝的影響可變得更顯著。相應地，本領域存在克服上面描述的不足和限制的需要。
技術實現思路
根據一個示例性實施例，提供了一種形成三維封裝的方法，所述三維封裝包括疊層的芯片載體、內插板和頂部芯片。所述方法可以包括通過給所述內插板的第一多個焊料凸點施加第一選擇性不均勻熱和第一均勻壓力，導致所述第一多個焊料凸點固態擴散到所述疊層芯片載體的第一多個金屬觸點內，將所述所述第一多個焊料凸點附接到所述疊層芯片載體的第一多個金屬觸點，其中第一選擇性不均勻熱是小于所述第一多個焊料凸點的回流溫度的溫度；通過給所述頂部芯片的第二多個焊料凸點施加第二選擇性不均勻熱和第二均勻壓力，導致所述第二多個焊料凸點固態擴散到所述內插板的第二多個金屬觸點內，將所述第二多個焊料凸點附接到所述內插板的第二多個金屬觸點，其中第二選擇性不均勻熱是小于第二多個焊料凸點的回流溫度的溫度；和將所述三維封裝、所述第一多個焊料凸點和所述第二多個焊料凸點加熱到大于所述第一多個焊料凸點的回流溫度和所述第二多個焊料凸點的回流溫度的溫度，其中所述第二多個焊料凸點在所述第一多個焊料凸點之前達到所述回流溫度。根據另一個示例性實施例，提供了一種形成三維封裝的方法，所述三維封裝包括疊層芯片載體、內插板和頂部芯片。所述方法可以包括通過給疊層芯片載體的第一多個焊料凸點施加第一選擇性不均勻熱和第一均勻壓力，導致所述第一多個焊料凸點固態擴散到所述內插板的所述第一多個金屬觸點內，將疊層芯片載體的第一多個焊料凸點附接到所述內插板的第一多個金屬觸點，其中第一選擇性不均勻熱是小于所述第一多個焊料凸點的回流溫度的溫度；通過給所述內插板的第二多個焊料凸點施加第二選擇性不均勻熱和第二均勻壓力，導致第二多個焊料凸點固態擴散到所述頂部芯片的第二多個金屬觸點內，將所述內插板的第二多個焊料凸點附接到所述頂部芯片的第二多個金屬觸點，其中第二選擇性不均勻熱是小于第二多個焊料凸點的回流溫度的溫度；和將所述三維封裝、第一多個焊料凸點和第二多個焊料凸點加熱到大于所述第一多個焊料凸點的回流溫度和所述第二多個焊料凸點的回流溫度的溫度，其中第二多個焊料凸點在第一多個焊料凸點之前達到所述回流溫度。根據另一個示例性實施例，提供了一種形成三維封裝的方法，所述三維封裝包括疊層芯片載體、內插板和頂部芯片，所述內插板被以第一多個焊料凸點連接到所述疊層芯片載體，并且所述頂部芯片被以第二多個焊料凸點連接到所述內插板。所述方法可以包括將所述三維封裝加熱到大于所述第一多個焊料凸點的回流溫度和所述第二多個焊料凸點的回流溫度的溫度，所述第二多個焊料凸點在所述第一多個焊料凸點之前達到所述回流溫度。【附圖說明】可以結合附圖最好地理解以下的詳細說明，僅以示例方式給出以下的詳細說明，而不旨在將本專利技術限制于此，其中:圖1示出了 一種三維集成電路封裝。圖2示出了三維裝配處理內的中間步驟。圖3示出了三維裝配處理中的中間步驟。圖4示出了根據一個示例性實施例的三維裝配處理。圖5示出了根據一個示例性實施例，在三維裝配處理的階段I中使用的熱壓工具。圖6是圖5的橫截面圖，示出了根據一個示例性實施例的熱壓工具的工具頭。圖7示出了根據一個示例性實施例，圖6所示的工具頭的熱分布(profile)。圖8是圖5的橫截面圖，示出了根據一個示例性實施例的熱壓工具的工具頭。圖9示出了根據一個示例性實施例，圖8所示的工具頭的熱分布。圖10不出了根據一個不例性實施例的一個圖表,不出了圖7和9所不的熱分布的溫度與區域。圖11是圖5的橫截面圖，示出了根據一個示例性實施例的熱壓工具的工具頭。圖12示出了根據一個示例性實施例的圖11所示的工具頭的熱分布。圖13是圖5的橫截面圖，示出了根據一個示例性實施例的熱壓工具的工具頭。圖14示出了根據一個示例性實施例的圖13所示的工具頭的熱分布。圖15示出了根據一個示例性實施例的圖表,示出了圖12和14所示的熱分布的溫度與區域。圖16示出了根據一個示例性實施例，在三維裝配處理的階段3使用的回流爐。所述附圖不必然是按比例繪制的。所述附圖僅僅是示意表示，而不旨在描繪本專利技術的特定參數。所述附圖旨在僅僅示出本專利技術的典型實施例。在所述附圖中，類似的數字表示類似的元件。【具體實施方式】此處公開了提出的結構和方法的詳細實施例；然而，可以理解公開的實施例僅僅是對提出的結構和方法的說明，提出的結構和方法的說明可以用各種形式表述。然而，本專利技術可被以許多不同形式表述，并且不應該被認為局限于此處闡述的示例性實施例。而是，提供這些示例性實施例，從而該公開向本領域技術人員徹底地并且完全地傳達本專利技術的范圍。在本說明書中，可能省略熟知的特征和技術的細節以便避免不必要地模糊給出的實施例。本專利技術一般地涉及三維芯片裝配，并且更具體地，涉及在三維芯片堆疊裝配處理過程中，有選擇地控制芯片的一個或多個區域的加熱。所述三維裝配處理可以包括多個步驟，其中可以控制加熱以便產生特定的裝配結果。舉例來說，圖1示出了表示根據一個實施例的三維集成電路(以下稱為“三維封裝”)的結構100。所述三維封裝可以包括芯片載體102/內插板104以及頂部芯片106。內插板104可以通過第一多個焊料凸點108連接到芯片載體102頂上，而頂部芯片106可以通過第二多個焊料凸點110連接到內插板104頂上。第一和第二多個焊料凸點108、110可以總地形成到集成到芯片載體102、內插板104和頂部芯片106的表面的金屬化焊盤(未示出)的連接。芯片載體102可以包括硅襯底或疊層復合體。某些三維封裝可以包括帶有或不帶有內插板的垂直堆疊在芯片載體上的多個芯片。內插板104可以僅僅包括可以提供芯片載體102與頂部芯片106之間的連接的電接口。內插板104可用于將一個連接陣列擴展到更寬的程度(pitch)，或將特定連接重新路由到不同位置。類似于頂部芯片106，內插板104可以包括半導體器件，諸如，例如，無源器件以及場效應晶體管。頂部芯片106可以包括以多個金屬化層接合的多個半導體器件。芯片載體102、內插板104以及頂部芯片106，結構100的全部，可以一般地并且總體地稱為三維裝配處理(以下稱為“三維裝配”)的組件。三維裝配可以包括物理地堆疊上面所述的一個或多個組件，并且施加一個溫度和壓力，以便引起所述焊料凸點回流并且形成所述組件之間的機電連接。熱壓工具可用于施加所述溫度和壓力，并且形成焊料凸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種形成三維封裝的方法，所述三維封裝包括疊層芯片載體、內插板和頂部芯片，該方法包括：通過給所述內插板的第一多個焊料凸點施加第一選擇性不均勻熱和第一均勻壓力，導致所述第一多個焊料凸點固態擴散到所述疊層芯片載體的第一多個金屬觸點內，將所述第一多個焊料凸點附接到所述疊層芯片載體的所述第一多個金屬觸點，其中第一選擇性不均勻熱的溫度小于所述第一多個焊料凸點的回流溫度；通過給所述頂部芯片的第二多個焊料凸點施加第二選擇性不均勻熱和第二均勻壓力，導致所述第二多個焊料凸點固態擴散到所述內插板的第二多個金屬觸點內，將所述第二多個焊料凸點附接到所述內插板的所述第二多個金屬觸點，其中所述第二選擇性不均勻熱的溫度小于第二多個焊料凸點的回流溫度；和將所述三維封裝、所述第一多個焊料凸點和所述第二多個焊料凸點加熱到大于所述第一多個焊料凸點的回流溫度和所述第二多個焊料凸點的回流溫度的溫度，其中所述第二多個焊料凸點在所述第一多個焊料凸點之前達到回流溫度。

【技術特征摘要】
2013.03.07 US 13/787,9131.一種形成三維封裝的方法，所述三維封裝包括疊層芯片載體、內插板和頂部芯片，該方法包括: 通過給所述內插板的第一多個焊料凸點施加第一選擇性不均勻熱和第一均勻壓力，導致所述第一多個焊料凸點固態擴散到所述疊層芯片載體的第一多個金屬觸點內，將所述第一多個焊料凸點附接到所述疊層芯片載體的所述第一多個金屬觸點，其中第一選擇性不均勻熱的溫度小于所述第一多個焊料凸點的回流溫度； 通過給所述頂部芯片的第二多個焊料凸點施加第二選擇性不均勻熱和第二均勻壓力，導致所述第二多個焊料凸點固態擴散到所述內插板的第二多個金屬觸點內，將所述第二多個焊料凸點附接到所述內插板的所述第二多個金屬觸點，其中所述第二選擇性不均勻熱的溫度小于第二多個焊料凸點的回流溫度；和 將所述三維封裝、所述第一多個焊料凸點和所述第二多個焊料凸點加熱到大于所述第一多個焊料凸點的回流溫度和所述第二多個焊料凸點的回流溫度的溫度，其中所述第二多個焊料凸點在所述第一多個焊料凸點之前達到回流溫度。2.如權利要求1所述的方法，其中所述疊層芯片載體、內插板和頂部芯片中的至少一個包括凹的或凸的表面。3.如權利要求1所述的方法，其中所述疊層芯片載體、內插板和頂部芯片中的至少一個是翹曲的。4.如權利要求1所述的方法，其中所述疊層芯片載體、內插板和頂部芯片中的至少一個包括以距水平表面的最大偏差定義的高度變化。5.如權利要求4所述的方法，其中所述疊層芯片載體的高度偏差小于大約10μ m。6.如權利要求4所述的方法，其中所述內插板的高度變化小于大約500μ m。7.如權利要求1所述的方法，其中將所述內插板的第一焊料凸點附接到所述疊層芯片載體的第一金屬觸點包括: 給所述內插板的頂面、所述疊層芯片載體的底面或兩者施加第一選擇性不均勻熱。8.如權利要求1所述的方法，其中將所述頂部芯片的第二焊料凸點附接到所述內插板的第二金屬觸點包括: 給所述頂部芯片的頂面、所述疊層芯片載體的底面或兩者施加第二選擇性不均勻熱。9.如權利要求1所述的方法，其中將所述內插板的第一焊料凸點附接到所述疊層芯片載體的第一金屬觸點包括: 結合所述第一選擇性不均勻熱施加第一選擇性不均勻冷卻。10.如權利要求1所述的方法，其中將所述頂部芯片的第二焊料凸點附接到所述內插板的第二金屬觸點包括: 結合所述第二選擇性不均勻熱施加第二選擇性不均勻冷卻。11.如權利要求1所述的方法，其中加熱所述三維封裝、所述第一焊料凸點和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·J·英特蘭特，佐久間克幸，
申請(專利權)人：國際商業機器公司，
類型：發明
國別省市：美國;US