空腔互连技术中的焊料制造技术

本发明专利技术涉及空腔互连技术中的焊料。互连技术可使用模制焊料来限定焊球。掩模层可被图案化，以便形成空腔和淀积在空腔中的焊膏。在加热时，形成焊球。空腔由间隔开的壁来限定，以便阻止焊球在接合过程中桥接。在一些实施例中，连接到焊球的焊料凸块可具有比焊球的相对面更大的相对面。

【技术实现步骤摘要】

一般来说，本专利技术涉及集成电路互连技术。
技术介绍
集成电路互连技术将两个电子组件进行机械和电连接。例如，焊球可用于将集成 电路连接到印刷电路板、如主板。集成电路设置在主板之上，而焊球介于其间。在称作回流 的过程中，当加热时，焊料被软化，并且在器件之间形成焊点。虽然这种类型的表面安装或C4连接一直极为成功，但是不断地希望增加可形成 的互连的密度。可形成的每个单位面积的互连越多，则所得到的器件可以越小。一般来说， 器件越小，则其成本越低，并且其性能越高。此外，现有器件可容易出现许多故障，包括焊球与其它组件之间的应力或疲劳相 关故障，例如焊点下面的低介电常数的电介质的脱层。其它故障包括桥接故障，其中来自一 个连接的焊料桥接到相邻连接上。
技术实现思路
按照本专利技术的一个方面，提供一种方法，包括形成电气组件，其中焊料凸块固定到焊球，使得所述焊球的相对面小于或等于所 述焊料凸块的相对面。按照本专利技术的另一方面，提供一种方法，包括将第一组件与第二组件对齐，所述第一组件具有在相邻壁之间限定的空腔之内的 焊球，所述第二组件包括焊接区，以便连接到所述焊球；将压力施加到所述组件之一；以及使所述焊球的焊料回流到所述焊接区。按照本专利技术的又一方面，提供一种设备，包括平坦的表面；多个壁，所述多个壁从所述表面向外延伸并且限定所述壁之间的空腔；在所述空腔的每一个中形成的焊料凸块；以及在所述焊料凸块上的焊球，所述焊球的相对面小于或等于所述焊料凸块的相对附图说明图1是在早期阶段的一个实施例的放大截面图；图2是根据一个实施例在后续阶段的放大截面图，其中涂层已经被涂敷并且图案 化；图3是根据一个实施例、在涉及焊膏印刷的后续阶段的放大截面图；图4是根据一个实施例、在涉及回流焊的后续阶段的放大截面图5是根据一个实施例、在后续阶段的放大截面图，其中示出两个组件之间的互 连；图6是另一个实施例的放大截面图；图7是又一个实施例的放大截面图；图8是根据一个实施例的焊球和焊接区的放大图示；图9是示出施加焊膏的一个实施例的放大截面图；图10是空腔间壁的一个实施例的放大截面图；以及图11是再一个实施例的放大截面图。具体实施例方式根据一些实施例，互连技术可使用介于焊料凸块之间的空腔间壁来保持所焊接的 互连之间的分隔。在一些情况下，这些壁可减少焊接连接的桥接或断裂故障。另外，在一些 情况下，连接的可靠性可得到提高。在一些实施例中，代替淀积焊球，可将焊料模制在待接合到另一个组件的组件上 的空腔中的适当位置。然后，焊球可在空腔内的适当位置形成。因此，在一些实施例中，空 腔间壁可提供相邻焊点之间的分隔，减少桥接，并且在一些实施例中允许更小的互连间距。 另外，居间的壁可用于加强或支承焊点，特别是响应横向负荷。根据一个实施例，如图1所示，在衬底10上可形成多个金属焊接区或凸块12。衬 底10可以是适合接合集成组件的任何组件，所述集成组件包括集成电路晶圆、管芯、印刷 电路板或者甚至已封装集成电路。在一些实施例中，凸块12可由铜形成。在一些情况下，凸块12可大于常规凸块。更大的凸块可用于减小凸块中对于焊球 连接的应力。在一些情况下，凸块大于焊球是有利的，但是通常焊球大于其下面的凸块。应力通过较小面积耦合，在本专利技术的一些实施例中，通过较大的凸块，减小在一些 情况中在凸块之下的应力。因此，有利的是，在一些实施例中，使凸块大于所得焊球的相对 M (facing surface)。参照图2，可涂敷如光致抗蚀剂之类的掩模层14并且对其图案化。作为图案化的 结果，空腔16在凸块12中的每一个之上形成。另外，在空腔16之间形成居间的空腔间壁 17。壁17相当于被蚀刻的掩模层14的残留剩余部分。注意，在一些实施例中，壁17可以 为T形的，具有在相邻凸块12之间延伸的部分15以及在其上在相邻空腔16之间延伸的部 分。因此，壁17的部分19实际上覆盖在凸块12的端部上面。然后，如图3所示，包括其空腔16的图2的结构充当用于印刷焊膏18的有效模具。 焊膏18淀积在空腔16之内。在一些实施例中，焊料是具有助熔剂基体(flux matrix)中的焊锡粉的较小尺寸 微球的焊膏。在一些实施例中，焊锡粉的直径为最小特征尺寸的1/7或更小，这通常是空腔 16的厚度或深度。然后参照图4，焊料回流，使印刷的焊料18呈现曲面结构或者焊球的形状，具有与 凸块12邻接的展平表面。还应当观测到，焊球20的体积比所淀积的焊膏18要小。这样的 一个原因是助焊剂基体的挥发。焊球20的曲面形状是层14上的焊接材料的表面能或者润 湿角的作用。5来看图5，图4所示的衬底10则可啮合结构22。结构22可以是集成电路芯片、集 成电路晶圆、衬底或者印刷电路板，这里只是列举几个例子。结构22可具有直立焊接区M， 每个的尺寸确定在空腔16以内并且啮合其中的焊球20。在一些实施例中，直立焊接区M啮合并且穿透焊球20，从而形成强连接。实际上， 连接是三维的。与常规焊球连接技术相比，互连表面面积比常规表面安装的面积要大，从而 在一些实施例中产生强得多的连接。在一些实施例中，施加超过衬底10的重量的压力P，以 便产生焊接区M对焊球20的这种相互啮合和穿透。根据另一个实施例，壁17可用图6所示的由层叠部分沈和28所组成的二层壁 17a代替。内部部分沈可由一种材料形成，外部部分观可由不同的材料形成，使得可去除 材料观，而留下材料26。例如，在一些实施例中，材料28可通过不会实质影响材料沈的蚀 刻剂去除。由于在需要时去除层观，完全在空腔16内形成的焊球20a可从仅由内层沈所限 定的减小的空腔中伸出。焊球20a的伸出在一些实施例中可能是有利的。在一个实施例中， 结构2 可具有可能没有图5的焊接区M高的焊接区Ma。参照图7，根据又一个实施例，空腔16a和16b可具有不同尺寸。因此，焊球20b和 20c可具有不同尺寸。这种焊球尺寸差异在对不规则成形的组件进行电和机械连接时可能 是有利的。实际上，空腔可被确定尺寸以创建具有与另一个结构的配置匹配的共同配置的 焊球。在一些实施例中，可在壁17b、17c与居间的焊球20c或20b之间保持间隙G。在一些 实施例中，间隙G可以是壁17与焊球之间的20微米间隙。另外，可淀积层30，以便限定禁入区，从而将焊球限制到凸块12b或12c之上的特 定中心区域。层30可以是不易于被流体焊料润湿的材料。接下来参照图8，在一些实施例中，有利的是，凸块12的长度L2实质上大于焊球 20的相对面的长度Li。下面给出更具体的示例，在一些实施例中，具有200微米的常规互 连间距可能是有利的。但是对于这种间距，与按常规具有100微米尺寸的常规凸块(对于 200微米间距)相比，凸块具有比常规凸块大得多的尺寸、例如大约180微米是有利的。同 时，焊球20可具有160微米尺寸Li，它小于凸块尺寸L2。相比之下，这类技术中的常规焊 球会大于凸块，并且可以是大约130至140微米。因此，在一些实施例中，对于相同间距，凸块和焊球更大。在一些实施例中，更大 的焊料凸块尺寸产生更可靠的连接。具体来说，在一些实施例中，焊球尺寸至少为间距的 75%。在一些实施例中，凸块尺寸至少为间距的70%，并且凸块大于焊料。在一些实施例 中，由于限制并且分离焊料的壁17所本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种方法，包括：形成电气组件，其中焊料凸块固定到焊球，使得所述焊球的相对面小于或等于所述焊料凸块的相对面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·胡，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US