具有衬底隔离和未掺杂的沟道的集成电路结构制造技术

本发明专利技术提供了一种集成电路(IC)结构。IC结构包括：具有形成在一个表面上的多个导电部件的第一衬底；以及与第一衬底机械接合并且电连接的多个芯片。芯片的第一芯片具有附接至导电部件的第一导电部件的第一凸块。第一凸块在与第一衬底的表面平行的平面中具有伸长的截面。第一衬底和第一芯片以使得第一凸块的长轴定向为指向第一衬底的中心位置并且指向远离第一芯片的中心位置的配置接合。本发明专利技术涉及具有衬底隔离和未掺杂的沟道的集成电路结构。

【技术实现步骤摘要】
本申请涉及于2010年10月21日提交的标题为“Centripetal Layout for Low Stress CHIP Package”的代理卷号为“24061.1647”的美国专利申请。如同本文中完全陈述的，其全部内容结合于此作为参考以用于所有目的。
本专利技术涉及具有衬底隔离和未掺杂的沟道的集成电路结构。
技术介绍
集成电路通常形成在诸如半导体晶圆的衬底上。接合凸块(迹线上凸块)是集成电路中的互连结构的一部分。凸块提供到集成电路器件的接口，通过该接口可以制造至器件的电连接。传统的技术可以使用热压或热超声引线接合以及本领域已知的其他技术而用于提供从封装件终端至集成电路的连接。诸如倒装芯片的芯片互连技术也被称为可控塌陷芯片连接或其缩写C4，利用已经沉积至芯片输出接触件上的焊料尖端将半导体器件互连至外部电路。在最终的晶圆处理步骤期间，焊料凸块沉积在晶圆的顶侧上的芯片焊盘上。为了将芯片安装至外部电路(例如，电路板或另一芯片或晶圆)，翻转该芯片使得其顶侧朝下，以及芯片的接触焊盘与外部电路上的匹配焊盘重叠，以及然后对倒装芯片和支撑外部电路的衬底之间的焊料进行回流以完成互连。与引线接合形成对比，在引线接合中，垂直安装芯片并且引线用于将芯片焊盘互连至外部电路。因为芯片恰好位于电路板上，因此最终完成的倒装芯片封装件比基于传统载体的系统小得多。当互连引线更短时，大大减小了电感和电阻热。因此，倒装芯片允许更高速度的器件。在高密度倒装芯片互连中的最近趋势已导致使用圆形或类圆形铜柱焊 料凸块以用于CPU和GPU封装。铜柱焊料凸块是对于传统的焊料凸块的引人注目的替代，因为它们提供了不依赖接合引线间距的固定的间隔(stand-off)。这很关键，因为大多数的高密度电路底部填充有各种粘性聚合物类粘合剂混合物，并且更小的间隔可以导致底部填充粘合剂在管芯下方流动困难。然而，传统的圆形铜柱焊料凸块具有若干不利特征。一个是圆形铜柱焊料凸块的尺寸增加至互连结构，从而限制了用于互连的金属迹线的间距大小。因此，目前的圆形焊料凸块将最终变成IC产业中连续器件缩小的瓶颈。另一个不利特征是在封装电路以及下面的层处的机械应力。这种应力来源于芯片和封装结构的不匹配的热膨胀。在具有超低K(ELK)介电层(当K小于3)的电路中，应力特别关键。封装已变得越来越脆弱，导致层分离。此外，在焊料凸块与焊盘界面处的大电流密度有助于电迁移和电应力。来自电迁移的损坏的类型的实例包括焊点中的微裂缝和接合层中的分层。因此，期望一种允许高密度间距的低应力互连电路。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种集成电路(IC)结构，包括：第一衬底，具有形成在一表面上的多个导电部件；以及多个芯片，与所述第一衬底机械接合并电连接，其中，所述芯片的第一芯片具有附接至所述导电部件的第一导电部件的第一凸块，所述第一凸块在与所述第一衬底的所述表面平行的平面中具有伸长的截面，并且所述第一衬底和所述第一芯片以使得所述第一凸块的长轴定向为指向所述第一衬底的中心位置并且指向远离所述第一芯片的中心位置的配置接合。在上述IC结构中，所述第一导电部件是伸长的并且与所述第一凸块同轴。在上述IC结构中，所述第一芯片包括在所述平面中具有伸长的截面的第二凸块并且所述第二凸块附接至所述导电部件的第二导电部件，所述第 二凸块的长轴与所述第一凸块的长轴不同地定向，以及所述第二凸块的长轴指向所述第一衬底的中心位置并且指向远离所述第一芯片的中心位置。在上述IC结构中，所述第一凸块通过焊料附接至所述第一导电部件，以及所述第一衬底还包括具有暴露出所述第一导电部件的开口的阻焊层。在上述IC结构中，所述第一凸块包括导电柱以及形成在所述导电柱上的焊料材料。在上述IC结构中，所述第一衬底选自由封装衬底、印刷电路板、中介板和半导体衬底组成的组。在上述IC结构中，所述芯片的每个均包括：半导体衬底，多个器件，形成在所述半导体衬底上，以及互连结构，位于所述多个器件上方并且配置为将所述多个器件连接至功能电路。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种集成电路(IC)结构，包括：第一衬底，具有形成在一表面上的多个导电部件；以及多个芯片，与所述第一衬底机械接合并电连接，其中，所述芯片的第一芯片具有分别附接至所述导电部件的第一子集的导电凸块的第一子集，所述导电凸块的第一子集在与所述表面平行的平面中具有伸长的截面，并且所述第一芯片和所述第一衬底以使得所述第一芯片的中心位置在顶视图中远离所述第一衬底的中心位置并且所述导电凸块的第一子集具有定向为基本指向所述第一衬底的中心位置的相应的长轴的配置接合。在上述IC结构中，所述芯片的第二芯片具有附接至所述导电部件的第二子集的所述导电凸块的第二子集，所述导电凸块的第二子集在所述平面中具有伸长的截面，以及所述第二芯片和所述第一衬底以使得所述第二芯片的中心位置在顶视图中远离所述第一衬底的中心位置并且所述导电凸块的第二子集定向为具有指向所述第一衬底的中心位置的相应的长轴的配置接合。在上述IC结构中，所述导电部件的第一子集分别接合至所述导电凸块的第一子集。在上述IC结构中，所述导电部件的第一子集是伸长的，所述导电凸块的第一子集是伸长的，以及所述导电部件的第一子集分别与所述导电凸块 的第一子集是同轴的。在上述IC结构中，所述导电凸块的第一子集通过焊料附接至所述导电部件的第一子集，以及所述第一衬底还包括具有暴露出所述导电部件的第一子集的开口的阻焊层。在上述IC结构中，所述导电凸块的第一子集和所述导电部件的第一子集通过焊料接合或共晶接合中的一种接合在一起。在上述IC结构中，每个所述导电凸块的第一子集均包括导电柱和形成在所述导电柱上的焊料材料。在上述IC结构中，所述第一衬底选自由封装衬底、印刷电路板、中介板和半导体衬底、介电衬底、陶瓷衬底和玻璃衬底组成的组。在上述IC结构中，每个所述导电部件是迹线或导电焊盘中的一种；其中，所述导电部件包括选自由铜、铜/镍合金、铜-IT(浸Sn)和铜-ENEPIG(化学镀镍化学镀钯浸金)、铜-OSP(有机可焊性保护剂)、铝、铝/硅/铜合金、钛、氮化钛、钨、金属硅化物、铜合金、钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨、多晶硅以及它们的组合组成的组中的材料。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种制造集成电路(IC)结构的方法，包括：接收IC设计布局，所述IC设计布局限定了多个导电凸块；以及当芯片接合至封装衬底后，根据所述芯片和所述封装衬底之间的配置重新成形所述IC设计布局上的所述导电凸块的第一导电凸块，从而生成修改的IC设计布局，其中，所述第一导电凸块具有伸长的截面，所述伸长的截面沿着第一长轴具有第一长度，并且所述第一长轴具有第一方位，所述第一方位与从所述配置中的所述芯片的所述第一导电凸块至所述封装衬底的中心位置限定的第一方向平行。在上述方法中，还包括根据所述修改的IC设计布局在所述芯片上形成所述导电凸块。在上述方法中，还包括通过接合工艺将所述配置中的所述芯片的导电凸块接合至所述封装衬底的导电部件。在上述方法中，当朝向所述芯片和所述封装衬底之间的接合平面观察时，所述配置中的所述芯片的中心位置不与所述封装衬底的中心位置重叠， 以及所述第一长轴与从所述芯片的所述第一导电凸块至所述芯片的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路(IC)结构，包括：第一衬底，具有形成在一表面上的多个导电部件；以及多个芯片，与所述第一衬底机械接合并电连接，其中，所述芯片的第一芯片具有附接至所述导电部件的第一导电部件的第一凸块，所述第一凸块在与所述第一衬底的所述表面平行的平面中具有伸长的截面，并且所述第一衬底和所述第一芯片以使得所述第一凸块的长轴定向为指向所述第一衬底的中心位置并且指向远离所述第一芯片的中心位置的配置接合。

【技术特征摘要】
2015.02.12 US 14/621,2661.一种集成电路(IC)结构，包括：第一衬底，具有形成在一表面上的多个导电部件；以及多个芯片，与所述第一衬底机械接合并电连接，其中，所述芯片的第一芯片具有附接至所述导电部件的第一导电部件的第一凸块，所述第一凸块在与所述第一衬底的所述表面平行的平面中具有伸长的截面，并且所述第一衬底和所述第一芯片以使得所述第一凸块的长轴定向为指向所述第一衬底的中心位置并且指向远离所述第一芯片的中心位置的配置接合。2.根据权利要求1所述的IC结构，其中，所述第一导电部件是伸长的并且与所述第一凸块同轴。3.根据权利要求1所述的IC结构，其中，所述第一芯片包括在所述平面中具有伸长的截面的第二凸块并且所述第二凸块附接至所述导电部件的第二导电部件，所述第二凸块的长轴与所述第一凸块的长轴不同地定向，以及所述第二凸块的长轴指向所述第一衬底的中心位置并且指向远离所述第一芯片的中心位置。4.根据权利要求1所述的IC结构，其中，所述第一凸块通过焊料附接至所述第一导电部件，以及所述第一衬底还包括具有暴露出所述第一导电部件的开口的阻焊层。5.根据权利要求1所述的IC结构，其中，所述第一凸块包括导电柱以及形成在所述导电柱上的焊料材料。6.根据权利要求1所述的IC结构，其中，所述第一衬底选自由封装衬底、印刷电路板、中介板和半导体衬底组成的组。7.根据权利要求1所述的IC结构，其中，所述芯片的每个均包括：半导体衬底，多个器件，形成在所述半导体衬底上，以及互...

【专利技术属性】
技术研发人员：江宗宪，庄其达，曾明鸿，陈承先，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71