制造包括可流动导电介质的加盖芯片的结构和方法技术

本发明专利技术提供了一种制造加盖芯片的结构和方法。一种加盖芯片包括具有一前表面的一芯片以及暴露于前表面的多个连接片。一盖子构件具有一顶面、与顶面相对的一底面以及在顶面和底面之间延伸的多个通孔。盖子构件安装于芯片，使底面面对芯片并与之间隔以形成间隙。多个导电互连件从连接片开始至少部分地延伸通过通孔，互连件包括可流动的导电材料，该导电材料至少部分地延伸通过通孔。还提供了形成一加盖芯片以及同时形成多个加盖芯片的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微电子封装。微电子芯片通常是较薄、平坦的物体，具有基本平坦的相背的前表面和后表面，且边缘在这两个表面之间延伸。芯片通常具有在前表面上的接点，这些接点与芯片中的电路电气连接。某些芯片需要覆盖前表面的全部或一部分的保护元件，在这里指帽子或盖子。例如被称为表面声波或“SAW”芯片的芯片在它们的前表面上包含有声音工作区，这一区域必须由盖子保护免受物理和化学损伤。微机电或“MEMS”芯片包括微型电子机械器件，例如诸如扩音器之类的声音转换器，这些器件必须由盖子保护。用于MEMS和SAW芯片的盖子必须与芯片的前表面间隔开，以在盖子下方的工作区域中充气或留有真空间隙，从而使盖子不接触声学或机械元件。诸如感光芯片和发光芯片之类的某些电光芯片具有感光元件，这些元件也必须由盖子保护。电压控制振荡器(VCO)有时也需要在工作区域上方放置盖子。微型SAW器件可以制成为由诸如铌酸锂、钽酸锂材料之类的声音工作材料形成或包含有这类材料的晶片的形式。对晶片进行处理以形成大量的SAW器件，且该晶片还设置有用来在SAW器件和其它电路元件之间电气连接的导电接点。在这样的处理之后，晶片被切断以提供单个的装置。在切断之前，被制成晶片形式的SAW器件可仍为晶片形式的同时加上盖子。例如，如在美国专利6,429,511中所揭示的，可对由诸如硅之类的材料制成的盖子晶片进行处理以形成大量的中空突起，然后连接到工作材料晶片的顶面上，而中空突起向着工作晶片。在连接之后，抛光盖子晶片以将向下直到突起处的盖子晶片的材料去除。这使突起作为工作材料晶片上的盖子保持在位，并从而与各个由盖子所覆盖的SAW器件的工作区域形成合成晶片。可将这样的合成晶片切断以形成各个单元。可将通过切断这样的晶片所得到的单元安装在诸如芯片载体或电路板的基片上，并在安装之后通过与工作晶片上的接点电线连接而与基片上的导体电气连接，但这需要盖子具有尺寸足够适应电线连接工艺的孔。这使形成各个单元所需的工作晶片的面积增加、需要额外的操作、并且导致比单元本身要大得多的组件。在’511专利所揭示的另一个替代方案中，可在盖子的顶面上形成端子，且在断开之前由例如组装之前形成于盖子晶片中的金属通路将这些端子与工作晶片上的接点电气连接。然而，盖子上的端子和用来将端子与活动晶片上的接点连接的通路的形成需要相对复杂的一系列步骤。在为MEMS器件设置端子时会发生类似的问题。出于这些和其它的原因，会需要对封装SAW、MEMS、电光学和其它加盖器件的工艺和结构进行进一步的改进。
技术实现思路
对于此处关于帽子和帽子晶片以及盖子和盖子晶片所使用的，术语“顶面”指盖子的外表面，术语“底面”指盖子的内表面，盖子的内、外表面与盖子连接于芯片的方式相关。换一种方式来说，盖子的外表面背对于芯片的前表面、即接触支承表面，而盖子的内表面面向芯片的前表面或接触支承表面。盖子的外表面称为顶面，而盖子的内表面称为底面，即使包括芯片和盖子的加盖芯片结构翻转并安装，使得顶面面向下并连接于另一个物体，比如印刷电路板，仍是这样规定。根据本专利技术的一个方面，一种加盖芯片包括具有一前表面的一芯片，以及暴露于前表面的多个连接片。加盖芯片具有一盖子构件，该盖子构件具有一顶面、与顶面相对的一底面以及在顶面和底面之间延伸的多个通孔。盖子构件安装于芯片，从而底面面对芯片并与之间隔以形成间隙。多个导电互连件从连接片开始至少部分地延伸通过通孔，互连件包括可流动的导电材料，该导电材料至少部分地延伸通过通孔。根据本专利技术的一个较佳方面，一加盖芯片还包括一密封件，该密封件在芯片和盖子构件之间延伸，包围至少一些互连件。较佳地，可流动的导电材料将通孔密封。可流动的导电材料较佳地将包围通孔的盖子构件部分浸润。盖子构件还可形成从顶面延伸到底面的诸壁，诸壁将每个通孔包围，其中可流动导电材料将壁浸润。根据一个较佳方面，盖子构件包括不可由可流动导电材料浸润的一结构材料以及由可由覆盖诸壁的可流动导电材料浸润的材料制成的衬垫。在一个较佳方面，可流动材料为焊料。根据本专利技术的一个具体的较佳方面，互连件包括从芯片的前表面向上延伸进入通孔的部件。在本专利技术的一个较佳方面，至少一些互连件暴露于盖子构件的一条或多条边缘，从而暴露出的垂直互连件结构形成边缘单元连接件。通孔较佳地沿以下至少一个方向呈锥形从顶面向底面变小的方向以及从底面向顶面变小的方向。根据一个具体的较佳方面，加盖芯片还包括一间隔件，该间隔件包括在盖子构件、芯片和密封件中的至少一个中，以控制盖子构件和芯片间的间隔。根据本专利技术的另一个方面，提供有一种形成加盖芯片的方法。这样的方法包括将一盖子构件组装到一芯片构件上，从而盖子构件的底面向下面对芯片构件的前表面，而盖子构件的顶面向上背对芯片构件。这一做法使在盖子构件顶面和底面之间延伸的通孔与芯片构件的导电部件对准，并使盖子构件的底面在至少一些区域与芯片构件的前表面间隔开，这些区域包括对准的通孔和导电部件。通过在通孔处设置可流动导电材料并使该可流动导电材料流进通孔中以形成从导电部件至少部分地延伸通过通孔的电气连接件。根据本专利技术的一个较佳方面，设置可流动导电材料的步骤包括将可流动导电材料从盖子构件的顶面引入通孔中。较佳地，使可流动导电材料流动的步骤包括使可流动导电材料在通孔中向下流动，以与芯片构件的导电部件接触。根据一个较佳方面，芯片的导电部件较佳地包括从芯片构件的前表面向上突起进入通孔的部件。较佳地，导电部件在盖子构件的底面下方间隔开，且使可流动导电材料流动的步骤包括形成从通孔处的底面向下突起的半月形，从而使这些半月形与导电部件接触。根据本专利技术的一个较佳方面，使可流动材料流动的步骤包括使可流动材料浸润限定通孔的壁。根据一个较佳方面，该方法较佳地还包括在形成电气连接件之前，同时形成盖子构件上的可浸润区域以及与导电部件接触的可浸润区域，该可浸润区域与通孔自对准。在这一方面，芯片较佳地包括一表面声波(SAW)器件，导电部件包括在形成可浸润区域之前不可由焊料浸润的连接片。根据再一个较佳方面，使可流动导电材料流动的步骤包括将焊料球置于盖子构件的可浸润区域上并加热对准的盖子构件和芯片，从而使焊料球的焊料将盖子构件的可浸润区域与芯片的可浸润区域连接。该步骤较佳地无焊剂地进行，例如在氮气氛围中进行。附图说明图1-3D是示出了根据本专利技术的一个实施例的形成一加盖芯片的方法的视图；图3E-3F是示出了根据本专利技术的另一个实施例的加盖芯片的截面图和平面图；图3G-3H是示出了根据图3E-3F所示的实施例的形成加盖芯片的方法的截面图；图3I-3N是根据对图3G-3H所示实施例的一个变型的形成加盖芯片的方法的截面图；图3O-3R是示出了根据本专利技术的再一个实施例的加盖芯片的截面图；图3S-3V是示出了将根据本专利技术的另一个实施例的加盖芯片切断的方法的视图； 图4A和4B是相对应的截面图和平面图，它们示出了设置有再分配线路的本专利技术的一个特定实施例；图4C和4D是示出了根据本专利技术的一个实施例的加盖芯片的视图，在该芯片上，再分配线设置在盖子的下侧；图4E是示出了具有沿芯片的垂直和水平边缘布置的连接片的芯片的配线的平面图；图4F是示出了根据本专利技术的一个实施例而有利地进行了封装的芯片的配线的平面图，该芯片将连接片只沿垂直边缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加盖芯片，包括：具有一前表面的一芯片以及暴露于所述前表面的多个连接片；一盖子构件，该盖子构件具有一顶面、与所述顶面对置的一底面、在所述顶面和所述底面之间延伸的多个通孔，所述盖子构件安装于所述芯片，从而所述底面面对所述芯片 并与之间隔以形成一间隙；以及多个导电互连件，这些互连件从所述连接片开始至少部分地延伸通过所述通孔，所述互连件包括可流动的导电材料，该导电材料至少部分地延伸通过所述通孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-9-26 60/506,500;US 2003-10-29 60/515,615;U1.一种加盖芯片，包括具有一前表面的一芯片以及暴露于所述前表面的多个连接片；一盖子构件，该盖子构件具有一顶面、与所述顶面对置的一底面、在所述顶面和所述底面之间延伸的多个通孔，所述盖子构件安装于所述芯片，从而所述底面面对所述芯片并与之间隔以形成一间隙；以及多个导电互连件，这些互连件从所述连接片开始至少部分地延伸通过所述通孔，所述互连件包括可流动的导电材料，该导电材料至少部分地延伸通过所述通孔。2.如权利要求1所述的加盖芯片，其特征在于，它还包括一密封件，所述密封件在所述芯片和所述盖子构件之间延伸，包围至少一些所述互连件。3.如权利要求1所述的加盖芯片，其特征在于，所述可流动的导电材料将所述通孔密封。4.如权利要求3所述的加盖芯片，其特征在于，所述可流动的导电材料将包围所述通孔的所述盖子构件的某些部分部分浸润。5.如权利要求4所述的加盖芯片，其特征在于，所述盖子构件形成从所述顶面延伸到所述底面的诸壁，所述诸壁将每个所述通孔包围，且所述可流动导电材料将所述诸壁浸润。6.如权利要求5所述的加盖芯片，其特征在于，所述盖子构件包括不可由所述可流动导电材料浸润的一结构材料以及若干覆盖所述诸壁并可由所述可流动导电材料浸润的材料制成的衬垫。7.如权利要求1所述的加盖芯片，其特征在于，所述可流动材料为一种焊料。8.如权利要求1所述的加盖芯片，其特征在于，所述互连件包括从所述芯片的所述前表面向上延伸进入所述通孔的部件。9.如权利要求1所述的加盖芯片，其特征在于，至少一些所述互连件暴露于所述盖子构件的一条或多条边缘，从而暴露出的垂直互连件结构形成边缘单元连接件。10.如权利要求1所述的加盖芯片，其特征在于，所述通孔沿以下方向中的至少一个呈锥形从所述顶面向所述底面变小的方向以及从所述底面向所述顶面变小的方向。11.如权利要求2所述的加盖芯片，其特征在于，它还包括一间隔件，该间隔件被包括在所述盖子构件、所述芯片和所述密封件中的至少一个中，以控制所述盖子构件和所述芯片间的间隔。12.一种形成加盖芯片的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：G哈普斯顿，DB塔克尔曼，BM麦克威廉姆斯，B哈巴，CS米切尔，
申请(专利权)人：德塞拉股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]