具有雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)的集成電路封裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種集成電路封裝件，其可以包括附接到第二集成電路管芯的前表面的第一集成電路管芯。由成型復(fù)合物制成的中間層被形成為以“扇出”布置圍繞第二集成電路管芯，同時留下第二集成電路管芯的表面暴露出來。因此，然后在中間層中形成一組通孔，并且該組通孔被填充有導(dǎo)電材料。這種配置形成雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)。該堆疊結(jié)構(gòu)還可以適用于層疊封裝的封裝件和扇出晶片級芯片尺寸的封裝件，其中該堆疊結(jié)構(gòu)在兩個異構(gòu)或同構(gòu)集成電路封裝件之間形成。
【專利說明】具有雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)的集成電路封裝
[0001 ]本申請要求2015年2月18日提交的美國專利申請第14/625,020號的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用合并于此。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件組裝件中，集成電路管芯(也被稱為半導(dǎo)體芯片或“管芯”)可以被安裝在封裝襯底上。隨著對較高性能和密度的需求的增加，很多集成電路封裝件已經(jīng)在每單位面積上合并了更多的集成部件。在印刷電路板上，部件可以被放置地更靠近或者堆疊在一起以降低設(shè)備尺寸和成本。例如，管芯堆疊(例如，面對面管芯堆疊、面對背管芯堆疊)集成可能需要多管芯集成電路封裝件以獲得更好的性能和更高的密度。
[0003]另外，個體多管芯集成電路封裝件還可以被堆疊在一起，以進一步提高堆疊的封裝件的穩(wěn)定性和可制造性。典型的層疊封裝(package-on-package)堆疊技術(shù)可以使用具有預(yù)安裝焊球的封裝襯底或者具有直接連接到其各自的接觸焊盤的焊球的面對背或面對面封裝結(jié)構(gòu)。然而，由于焊球安裝工藝和材料成本，這樣的器件封裝件需要更高的加工成本以實現(xiàn)更精細的間距互連。為了避免使用典型的堆疊技術(shù)的昂貴的制造工藝，焊球需要被充分地遠離彼此進行放置(即相隔超過300微米)，這不合期望地限制了集成電路封裝件的互連密度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明，提供了用于創(chuàng)建具有雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)的集成電路封裝件的裝置和方法。
[0005]應(yīng)當理解，可以以許多方式諸如工藝、裝置、系統(tǒng)或設(shè)備來實現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明的若干創(chuàng)造性實施例被描述如下。
[0006]本申請公開了一種通過工藝產(chǎn)生的集成電路封裝件。產(chǎn)生集成電路封裝件的工藝也可以包括提供第一集成電路管芯和第二集成電路管芯，其中第一集成電路管芯被附接到第二集成電路管芯的第一表面。產(chǎn)生集成電路封裝件的工藝可以包括在第一集成電路管芯上形成中間層?？梢試@第二集成電路管芯形成中間層?？梢栽谥虚g層中形成一組導(dǎo)電通孔，其中每個導(dǎo)電通孔被連接到第一集成電路管芯。通過在中間層中形成一組孔來形成該組導(dǎo)電通孔。在形成該組通孔之后，每個孔被填充導(dǎo)電材料?？梢詧?zhí)行印刷工藝或擠壓鑄造工藝以便用導(dǎo)電材料填充該組通孔。
[0007]本申請公開了一種制作集成電路封裝件的方法。該方法包括將第一集成電路管芯附接到第二集成電路管芯的前表面。然后，圍繞第二集成電路管芯形成中間層。該方法進一步包括在第二集成電路管芯的前表面和附加中間層上方形成附加中間層。隨后在中間層中形成一組導(dǎo)電通孔。可以執(zhí)行堵塞或印刷工藝以便用導(dǎo)電材料填充該組通孔。如果需要，第三集成電路管芯被附接在中間層上。第三集成電路管芯可以通過中間層中的導(dǎo)電通孔被電耦接到第一集成電路管芯?？梢栽谥虚g層中形成一組附加導(dǎo)電通孔。該組附加導(dǎo)電通孔可以通過額外的堵塞或印刷工藝被填充導(dǎo)電材料。
[0008]本申請公開了一種制造層疊封裝設(shè)備的方法。該方法包括將集成電路管芯安裝在封裝襯底上以形成第一集成電路封裝件。用成型復(fù)合物包封集成電路管芯，其中一組導(dǎo)電通孔稍后被形成在成型復(fù)合物中。該方法進一步包括在第一集成電路管芯和成型復(fù)合物上方形成中間層。隨后，將第二集成電路封裝件安裝在第一集成電路封裝件上。第二集成電路管芯通過該組導(dǎo)電通孔被電耦接到第一集成電路管芯。
[0009]從附圖和優(yōu)選實施例的以下詳細描述，本發(fā)明的進一步的特征、它的本質(zhì)和各種優(yōu)勢將更加明顯。
【附圖說明】
[0010]圖1根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出具有兩個集成電路管芯和成型復(fù)合物的說明性集成電路封裝件的側(cè)視圖。
[0011]圖2根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出用于形成圖1中所示類型的雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)的制造工藝的說明性流程圖。
[0012]圖3根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出具有堆疊集成電路管芯的說明性層疊封裝(PoP)封裝件的側(cè)視圖。
[0013]圖4根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出具有堆疊集成電路管芯的另一個說明性層疊封裝(PoP)封裝件的側(cè)視圖。
[0014]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例可被執(zhí)行以組裝集成電路封裝件的說明性步驟的流程圖。
[0015]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例可被執(zhí)行以組裝集成電路封裝件的說明性步驟的另一個流程圖。
【具體實施方式】
[0016]本文提供的實施例包括集成電路結(jié)構(gòu)和用于創(chuàng)建具有雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)的集成電路封裝件的封裝技術(shù)。
[0017]然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以在沒有參考相應(yīng)的實施例所描述的這些具體細節(jié)中的一些或全部的情況下來實踐當前的示例性實施例。在其他情況下，為了避免不必要地混淆當前的實施例，沒有詳細描述眾所周知的操作。
[0018]圖1根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出集成電路封裝件100的側(cè)視圖。如圖1所示，為了增加集成電路封裝件100的封裝密度，集成電路封裝件100可以包括用面對面配置堆疊的兩個集成電路管芯(例如，第一集成電路管芯101和第二集成電路管芯102)。例如，集成電路管芯101和集成電路管芯102被布置為使得集成電路管芯的相應(yīng)前表面(例如，有源表面)面向彼此。支撐構(gòu)件111可以被耦接在集成電路管芯101和集成電路管芯102之間以電連接集成電路管芯101和集成電路管芯102。例如，支撐構(gòu)件111可以是銅柱。來自集成電路管芯101的信號可以通過支撐構(gòu)件111行進到集成電路管芯102。還應(yīng)當理解，在本文中可以采用具有不同配置的各種支撐構(gòu)件111。作為示例，支撐構(gòu)件111可以是微凸塊?？梢苑峙涞撞刻畛洳牧?04諸如環(huán)氧樹脂以填充集成電路管芯101和集成電路管芯102之間的間隙，以便提高集成電路管芯101和集成電路管芯102之間的鍵合。
[0019]隨著對高密度集成電路封裝件的需求增加，雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)(例如，堆疊結(jié)構(gòu)120)可以是期望的，以適應(yīng)精細間距縮放能力并解決與嵌入式集成電路管芯結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的熱管理問題。如本文所使用的術(shù)語“雙側(cè)”表示堆疊結(jié)構(gòu)的頂表面和底表面能夠連接到一個或多個集成電路封裝件。在示例性實施例中，堆疊結(jié)構(gòu)120可以包括具有信號傳輸結(jié)構(gòu)(例如，導(dǎo)電通孔106)的中間層(例如，成型復(fù)合物103)。作為一個示例，在形成導(dǎo)電通孔106之前，可以圍繞集成電路管芯102形成成型復(fù)合物103。如圖1所示，導(dǎo)電通孔106可以在成型復(fù)合物103的頂表面和底表面之間延伸，并且連接到集成電路管芯101上的接觸焊盤108以形成信號傳輸結(jié)構(gòu)。這種堆疊結(jié)構(gòu)通過消除使用具有內(nèi)置預(yù)安裝焊球的封裝襯底提供了在層疊封裝堆疊中進行精細間距縮放的能力，具有內(nèi)置預(yù)安裝焊球的封裝襯底需要較粗的間距。稍后將參考圖2描述由區(qū)域105強調(diào)的堆疊結(jié)構(gòu)120的更詳細描述。
[0020]堆疊集成電路管芯101和堆疊集成電路管芯102可以通過微凸塊107被耦接到封裝襯底125。如圖1所示，微凸塊107中的每一個被鍵合到成型復(fù)合物103中的導(dǎo)電通孔106中相應(yīng)的通孔。這種配置允許來自集成電路管芯101的信號通過微凸塊107被傳達到封裝襯底125，并且允許來自襯底126的信號通過微凸塊107被傳達到管芯101。如圖1所示，封裝襯底125可以包括一個或多個導(dǎo)電跡線，諸如用于信號路由目的的導(dǎo)電跡線110。一層或多層堆積膜121(也被稱為阻焊層)可以被應(yīng)用于封裝襯底125的頂表面和/或底表面上以保護和隔離封裝襯底125中的導(dǎo)電跡線免受氧化。
[0021]形成于封裝襯底125的頂表面上的一組接觸焊盤(例如，接觸焊盤109)可以通過微凸塊107被耦接到成型復(fù)合物103。相應(yīng)地，形成于封裝襯底125的底表面上的另一組接觸焊盤(例如，接觸焊盤122)可以被耦接到焊球123以從集成電路封裝件100向外傳輸信號。可以使用任何期望的常規(guī)制造方法來執(zhí)行接觸焊盤109和接觸焊盤122的制作，并且因此為了避免不必要地混淆本發(fā)明而不詳細地描述?？梢苑峙涞撞刻畛湮?04以填充集成電路管芯1 2、成型復(fù)合物103和封裝襯底12 5之間的間隙，以便提高集成電路管芯1 2、成型復(fù)合物103和封裝襯底125之間的鍵合。
[0022]隨后，導(dǎo)熱蓋或熱擴散蓋(例如，熱擴散蓋115)可以被附接到封裝襯底125。如圖1所示，熱擴散蓋115具有“帽形”構(gòu)型。作為示例，“帽形”熱擴散蓋115具有通過直立邊緣部分從封裝件的側(cè)壁升高的平面(例如，表面124)。另外，類似帽子邊緣的唇部(例如，唇部126)可以從直立邊緣部分向外延伸。應(yīng)當理解，為了有效地從集成電路封裝件100向外傳遞由集成電路部件諸如集成電路管芯101產(chǎn)生的熱量，可以由高導(dǎo)電材料形成熱擴散蓋115。熱擴散蓋115可以基本上覆蓋集成電路管芯101和封裝襯底125的頂部表面以保護集成電路管芯101免受外部污染物和損壞。
[0023]圖2根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出了用于形成如由圖1的區(qū)域105強調(diào)的圖1的雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)120的制造工藝的說明性流程圖。如上所述，堆疊結(jié)構(gòu)120包括具有導(dǎo)電通孔106的中間層(例如，成型復(fù)合物103)。
[0024]在步驟201中，為了形成堆疊結(jié)構(gòu)120，圖1的堆疊集成電路管芯101和堆疊集成電路管芯102可以被反轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)以使得集成電路管芯101的頂表面(或有源表面)面朝上。以此方式，成型復(fù)合物103可以容易地形成在集成電路管芯101上。成型復(fù)合物103可以促進熱傳遞，因此允許從集成電路管芯102更好地散熱。成型復(fù)合物103還可以保護集成電路管芯101和集成電路管芯102以及它們的電氣連接(未示出)免受破壞和危險的環(huán)境污染物。成型復(fù)合物可以是任何合適的材料，并且在一個實施例中可以由環(huán)氧樹脂和陶瓷填充材料的混合物組成。
[0025]在步驟202中，多個開口(在本文有時被稱為孔或通孔)被形成于成型復(fù)合物103中。如圖2所示，通孔210可以從成型復(fù)合物103的頂表面延伸到底表面并延伸到集成電路管芯101上的接觸焊盤108以形成信號傳輸結(jié)構(gòu)。作為一個示例，可以通過鉆孔或激光打孔穿過成型復(fù)合物103形成通孔210。隨后，在步驟203中，通孔210被填充導(dǎo)電金屬以形成導(dǎo)電通孔106。例如，可以通過印刷工藝或堵塞工藝形成導(dǎo)電通孔106，其中導(dǎo)電金屬(以糊狀或粉末的形式)被沉積在通孔210中?？商娲?，可以通過鑄造工藝(例如，擠壓鑄造工藝)形成導(dǎo)電通孔106，其中熔融導(dǎo)電金屬被擠壓到通孔210中且然后凝固。除其他外，導(dǎo)電金屬的示例可以包括銅、鎢、錫鉛、錫銅和錫銀銅。
[0026]雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)可以被實現(xiàn)以適應(yīng)各種封裝設(shè)備配置。圖3根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出具有堆疊集成電路管芯的說明性層疊封裝(PoP)封裝件300的側(cè)視圖。應(yīng)當理解，PoP封裝件300可以與圖1的集成電路封裝件100共享相似的元件。因此，為了簡潔起見，將不再詳細描述上面已經(jīng)描述的結(jié)構(gòu)和元件，諸如底部填充物104、導(dǎo)電通孔106、導(dǎo)電跡線110、導(dǎo)電焊盤109和導(dǎo)電焊盤122、封裝襯底125、堆積膜121、微凸塊107、焊球123和熱擴散蓋115。
[0027]如圖3所示，PoP封裝件300可以包括以PoP布置堆疊在一起的兩個集成電路封裝件(例如，第一集成電路封裝件341A和第二集成電路封裝件341B)。集成電路封裝件中的每一個可以包括由異構(gòu)技術(shù)制成的一個或多個集成電路管芯，其可以被稱為異構(gòu)集成。例如，集成電路管芯可以包括微處理器、專用集成電路(ASIC)、存儲器等。在一個實施例中，集成電路封裝件341A可以包括實現(xiàn)面對面堆疊的兩個集成電路管芯(例如集成電路管芯301和集成電路管芯302)的管芯堆疊。支撐構(gòu)件111可以耦接在集成電路管芯301和集成電路管芯302之間，用于電氣和信號通信。因此，集成電路封裝件341B可以包括彼此相鄰布置的兩個集成電路管芯(例如，第一集成電路管芯303和第二集成電路管芯304)。
[0028]為了使用集成電路封裝件341A和集成電路封裝件341B形成PoP布置，提供了兩個雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)(例如，堆疊結(jié)構(gòu)320A和堆疊結(jié)構(gòu)320B)。如圖3所示，堆疊結(jié)構(gòu)320A包括以“扇出(fun-out)”(即向外延伸)布置圍繞集成電路管芯301的側(cè)壁形成的中間層(例如，成型復(fù)合物103)。相應(yīng)地，在成型復(fù)合物103中形成多個通孔(例如，導(dǎo)電通孔106)作為信號傳輸結(jié)構(gòu)。類似于堆疊結(jié)構(gòu)320A，堆疊結(jié)構(gòu)320B也包括具有信號傳輸結(jié)構(gòu)(例如，導(dǎo)電線306和導(dǎo)電通孔307)的中間層(例如，中間層333)。如圖3所示，在集成電路管芯301的表面和成型復(fù)合物103上方形成中間層333，用于結(jié)構(gòu)支撐和物理隔離。中間層333的示例可以包括鈍化層、堆積層和預(yù)浸漬層。
[0029]在圖3的實施例中，中間層333可以包括兩個層:下層(例如，層310)和上層(例如，層312)。在層310中，將導(dǎo)電通孔106連接到集成電路管芯301上的接觸焊盤305的多個導(dǎo)電線(例如，導(dǎo)電線306)可以向外扇出。在層312中，導(dǎo)電通孔307被形成用于電連接導(dǎo)電線306和支撐構(gòu)件111。在一個實施例中，導(dǎo)電通孔307通過導(dǎo)電線306將來自集成電路管芯301341A的信號轉(zhuǎn)送到集成電路管芯303和集成電路管芯304(并且反之亦然)。在圖3的示例性實施例中，通過鉆出或激光打出一個或多個開口或通孔(例如，圖2的通孔210)來形成導(dǎo)電通孔307，以使導(dǎo)電線306的一部分暴露出來。緊隨其后的是用糊狀或粉末形式的導(dǎo)電金屬(例如，銅、鎢、錫鉛、錫銅和錫銀銅)填充開口以形成導(dǎo)電通孔307的工藝?？梢酝ㄟ^印刷、堵塞或擠壓鑄造方法來完成這樣的工藝。應(yīng)當理解，導(dǎo)電通孔307的位置、形狀和大小僅用于說明的目的，而不是進行限制。
[0030]隨后，集成電路封裝件341B通過堆疊結(jié)構(gòu)320B被堆疊在集成電路封裝件341A的頂部上。如圖3所示，堆疊結(jié)構(gòu)320B內(nèi)的信號傳輸結(jié)構(gòu)(例如，導(dǎo)電線306和導(dǎo)電通孔307)允許集成電路封裝件341B中的集成電路管芯303和集成電路管芯304通過支撐構(gòu)件111電連接到集成電路封裝件341A的集成電路管芯302。
[0031]為了完成組裝，堆疊的集成電路封裝件(例如，集成電路封裝件341A和集成電路封裝件341B)被安裝在封裝襯底125上。因此，熱擴散蓋115可以被布置在封裝襯底125和堆疊的集成電路封裝件結(jié)構(gòu)上方以保護堆疊的集成電路結(jié)構(gòu)免受外部污染物以及允許熱量從PoP封裝件300中逸出。被布置在封裝襯底125的底表面上的焊料凸塊或焊球123可以被用于將PoP封裝件300連接到外部電路系統(tǒng)。
[0032]在某些情況下，可以提供同構(gòu)集成電路封裝件。圖4根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出具有雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)的說明性集成電路封裝設(shè)備400的側(cè)視圖。應(yīng)當理解，集成電路封裝設(shè)備400可以與圖1和圖3的集成電路封裝件100和PoP封裝件300共享相似的元件。因此，為了簡潔起見，將不再詳細描述上面已經(jīng)描述的結(jié)構(gòu)和元件，諸如成型復(fù)合物103、導(dǎo)電通孔106和微凸塊107。如圖4所示，集成電路封裝設(shè)備400可以包括兩個同構(gòu)晶片級芯片尺寸的封裝件(例如，第一封裝件425A和第二封裝件425B)。術(shù)語“同構(gòu)”可以指具有至少在尺寸、復(fù)雜性、功能性、信號類型等方面基本類似的集成電路結(jié)構(gòu)的封裝件。例如，封裝件425A可以包括集成電路管芯401A，而封裝件425B可以包括集成電路管芯401B，其中在這兩個封裝件中的集成電路管芯彼此是同構(gòu)的。
[0033]集成電路管芯401A和集成電路管芯401B中的每一個可以被成型復(fù)合物(例如，成型復(fù)合物403A、成型復(fù)合物403B等)圍繞。類似于圖3的成型復(fù)合物103，成型復(fù)合物403A和成型復(fù)合物403B是圍繞相應(yīng)的集成電路管芯形成的“扇出”(即向外延伸)成型復(fù)合物(例如，圍繞集成電路管芯401A形成成型復(fù)合物403A，圍繞集成電路管芯401B形成成型復(fù)合物403B)。成型復(fù)合物的“扇出”布置可以保護集成電路管芯401A和集成電路管芯401B免受外部污染物。該示例僅是說明性的，并且一般來說可以以任何期望的布置形成任何成型復(fù)合物403。
[0034]在一個實施例中，在每個集成電路管芯的前表面(或有源表面)和它相應(yīng)的成型復(fù)合物上方形成雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)(例如，堆疊結(jié)構(gòu)420A、堆疊結(jié)構(gòu)420B)。雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)可以包括具有信號傳輸結(jié)構(gòu)的中間層(例如，中間層444A、中間層444B)。例如，為了形成堆疊結(jié)構(gòu)420A，集成電路管芯401A和成型復(fù)合物403A可以被反轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)，使得集成電路管芯401A的前表面(或有源表面)面朝上。這樣一來，中間層444A可以容易地形成在成型復(fù)合物403A和集成電路管芯401A上方。
[0035]在一個實施例中，中間層444A可以包括兩層:下層(例如，層410A)和上層(例如，層412A)。例如，在層410A中，可以形成在另一個“扇出”布置中的多個導(dǎo)電線(例如，導(dǎo)電線406A)并且將其連接到成型復(fù)合物403A的導(dǎo)電通孔106和集成電路管芯401A的接觸焊盤402A。這樣的布置可以延伸集成電路管芯401A的原始連接點(例如，接觸焊盤402A)遠離集成電路管芯401A的置著區(qū)(footprint)，這允許集成電路管芯401A被連接到集成電路封裝設(shè)備400內(nèi)的其他電氣部件。在層412A中，接觸元件諸如焊球408被沉積在焊盤450A上并且可以被電連接到導(dǎo)電線406A以促進進出封裝件425A的可靠的信號傳輸。在一些實施例中，如果需要，封裝件425A可以被倒置(或反轉(zhuǎn))，使得中間層420A朝向封裝襯底(未示出)面向下，其中封裝件425A被安裝在封裝襯底上。例如，封裝襯底可以是印刷電路板襯底，并且封裝件425A可以通過焊球408被連接到印刷電路板。封裝件425B的層410B和層412B的架構(gòu)與封裝件425A的層410A和層412A的架構(gòu)相同。因此，為了簡潔起見，應(yīng)當理解，將不再描述層41OB和層412B中所示的部件(例如，接觸焊盤402B、導(dǎo)電線406B和焊盤450B)。
[0036]為了形成集成電路封裝設(shè)備400，封裝件425B可以被堆疊在封裝件425A的頂部上。在將封裝件425B堆疊到封裝件425A之前，使用類似于上面參考圖2所描述的方法，首先在每個封裝件的成型復(fù)合物(例如，成型復(fù)合物103)中形成多個導(dǎo)電通孔(例如，導(dǎo)電通孔106)。這樣的配置形成堆疊結(jié)構(gòu)441B，其目的主要是為了適應(yīng)精細間距縮放能力。相應(yīng)地，在導(dǎo)電通孔106上形成微凸塊107。如圖4所示，每個微凸塊107被鍵合到封裝件425A的導(dǎo)電通孔106中對應(yīng)的通孔。
[0037]在將封裝件425B堆疊到封裝件425A期間，微凸塊107被定位成與封裝件425B的焊盤450B相鄰，并且執(zhí)行回流工藝以建立封裝件425A與封裝件425B之間的電氣和機械鍵合。來自封裝件425A的集成電路管芯401A的信號可以通過微凸塊107行進到封裝件425B的集成電路管芯401B。應(yīng)當理解，雖然在圖4的實施例中示出了兩個芯片尺寸封裝件(例如，封裝件425A和封裝件425B)，但在本文中可以采用任何數(shù)量的芯片尺寸封裝件。
[0038]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例可以由集成電路封裝組裝儀器執(zhí)行以組裝集成電路封裝件的說明性步驟的流程圖。應(yīng)當理解，圖3的實施例可以被用作示例以說明下面所描述的步驟。在一個實施例中，集成電路封裝件可以是集成電路層疊封裝(PoP)設(shè)備(例如，圖3的PoP封裝件300)，其中兩個或更多個集成電路封裝件被堆疊且一體形成。例如，如圖3所示，PoP封裝件300可以包括以PoP布置堆疊在一起的兩個集成電路封裝件(例如，集成電路封裝件341A和集成電路封裝件341B)。
[0039]在第一集成電路封裝件(例如，圖3的集成電路封裝件341A)中，在步驟501處，第一集成電路管芯被附接到第二集成電路管芯的頂表面。在示例性實施例中，一組導(dǎo)電柱(例如，圖1的支撐構(gòu)件111)可以被附接在第一集成電路管芯與第二集成電路管芯之間。例如，如圖3所示，第一集成電路管芯(例如，集成電路管芯301)通過支撐構(gòu)件111被電耦接到第二集成電路管芯(例如，集成電路管芯302)。在另一個示例中，支撐構(gòu)件111可以包括微凸塊。在一個實施例中，支撐構(gòu)件111可以充當集成電路管芯之間的通信路徑。例如，來自集成電路管芯301的信號可以通過支撐構(gòu)件111被傳達到集成電路管芯302。相應(yīng)地，可以分配底部填充材料(例如，底部填充材料104)以填充集成電路管芯301與集成電路管芯302之間的間隙。
[0040]在步驟502處，形成成型復(fù)合物以圍繞第一集成電路管芯。例如，如圖3所示，成型復(fù)合物103被形成以“扇出”(即向外延伸)布置圍繞集成電路管芯302，同時留下集成電路管芯302的上表面暴露出來?？梢詧?zhí)行成型工藝(例如，注塑成型工藝)以將集成電路管芯302的側(cè)壁圍封在成型復(fù)合物內(nèi)。
[0041]然后在步驟504處，在成型復(fù)合物中形成一組導(dǎo)電通孔。在一個實施例中，成型復(fù)合物和該組導(dǎo)電通孔共同形成第一雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)(例如，圖3的堆疊結(jié)構(gòu)320A)。例如，如圖3所示，導(dǎo)電通孔106在成型復(fù)合物103的頂表面與底表面之間延伸以形成信號傳輸結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^鉆孔穿過成型復(fù)合物103來形成導(dǎo)電通孔106(或通孔)。隨后，每個通孔可以被填充導(dǎo)電金屬(例如，銅、鎢、錫鉛、錫銅和錫銀銅)。在一個實施例中，通過印刷工藝形成導(dǎo)電通孔106，其中導(dǎo)電金屬(以糊狀或粉末的形式)被印刷(或堵塞)到通孔(例如，圖2的通孔210)中。在另一個實施例中，通過擠壓鑄造工藝形成導(dǎo)電通孔106，其中熔融導(dǎo)電金屬被擠壓到通孔中且然后被凝固。
[0042]在步驟504處，在第一集成電路管芯的上表面和成型復(fù)合物上方形成中間層。如圖3所示，在集成電路管芯301的頂表面和成型復(fù)合物103上方形成中間層333。在一個實施例中，中間層333包括兩個層:下層(例如，層310)和上層(例如，層312)。在層310中，多個導(dǎo)電線(例如，導(dǎo)電線306)可以被形成并連接到成型復(fù)合物103的導(dǎo)電通孔106和集成電路管芯301的接觸焊盤305。
[0043]在步驟505處，在中間層中形成一組附加導(dǎo)電通孔。在一個實施例中，中間層和該組附加導(dǎo)電通孔共同形成第二雙側(cè)堆疊結(jié)構(gòu)(例如，圖3的堆疊結(jié)構(gòu)320B)。例如，如圖3所示，導(dǎo)電通孔307被形成在中間層的上層(例如，層312)中?？梢酝ㄟ^與導(dǎo)電通孔106相似的制作工藝形成導(dǎo)電通孔307。在一個實施例中，堆疊結(jié)構(gòu)可以充當用于連接PoP布置的兩個或更多個集成電路封裝件的連接橋。導(dǎo)電通孔307可以充當用于在兩個集成電路封裝件之間的信號傳輸?shù)倪B接器。
[0044]在步驟506處，在第二集成電路封裝件(例如，圖3的集成電路封裝件341B)中，第三集成電路管芯被附接在第二堆疊結(jié)構(gòu)上。這樣的布置形成PoP結(jié)構(gòu)。如圖3所示，第三集成電路管芯(例如，集成電路管芯303)可以被附接在堆疊結(jié)構(gòu)320B的中間層312的頂部上。支撐構(gòu)件111可以耦接在集成電路管芯303和中間層320B之間，用于電氣通信。例如，支撐構(gòu)件111可以是銅柱。來自集成電路管芯303的信號可以通過支撐構(gòu)件111和307以及導(dǎo)電線306行進到集成電路管芯301。如果需要，附加集成電路管芯可以被附接在中間層上。例如，如圖3所示，第四集成電路管芯(例如，集成電路管芯304)可以被附接到中間層320B。支撐構(gòu)件111可以耦接在集成電路管芯304與中間層320B之間，用于電氣連接。
[0045]在步驟507處，第一集成電路管芯和成型復(fù)合物被附接到封裝襯底。在圖3所示的示例中，集成電路管芯301和成型復(fù)合物103通過微凸塊107被安裝在封裝襯底125上。在一個實施例中，每個微凸塊107可以連接到成型復(fù)合物103中的導(dǎo)電通孔106中對應(yīng)的通孔?？梢赃M行回流工藝，使得成型復(fù)合物103通過微凸塊107被機械連接和電連接到封裝襯底125。作為示例，在大約250°C的回流溫度下，微凸塊107可以被熱回流。
[0046]在步驟508處，底部填充材料被沉積在第一集成電路管芯和成型復(fù)合物下方的封裝襯底上。例如，如圖3所示，底部填充物104被分配以填充集成電路管芯301、成型復(fù)合物103和封裝襯底125之間的間隙，以便改進集成電路管芯301、成型復(fù)合物103和封裝襯底125之間的鍵合。
[0047]在步驟509處，熱擴散蓋被布置在第一集成電路封裝件和第二集成電路封裝件上方?？梢杂筛邆鲗?dǎo)材料制成熱擴散蓋，以便從PoP結(jié)構(gòu)向外有效地傳遞由集成電路部件(例如，圖3的集成電路管芯301、302、303和304)產(chǎn)生的熱量。例如，如圖3所示，熱擴散蓋(例如，熱擴散蓋115)可以充分覆蓋集成電路管芯341A和集成電路封裝件341B以及封裝襯底125的頂表面以保護集成電路管芯301、302、303和304免受外部污染物。
[0048]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例可以由集成電路封裝組裝儀器執(zhí)行以組裝集成電路封裝件的說明性步驟的另一流程圖。應(yīng)當理解，圖4的實施例可以被用作示例以說明下面所描述的步驟。
[0049]在步驟601處，集成電路管芯被安裝在封裝襯底上以形成第一集成電路封裝件。如圖4所示，集成電路管芯(例如，集成電路管芯401A)可以通過焊球408被安裝在封裝襯底(未示出)上。例如，封裝襯底可以是印刷電路板襯底。
[0050]在步驟602處，用成型復(fù)合物包封集成電路管芯。如圖4所示，成型復(fù)合物103可以以“扇出”布置圍繞集成電路管芯401A的側(cè)壁進行沉積。術(shù)語“扇出”可以表示通過從集成電路管芯401A的側(cè)壁向外延伸來形成成型復(fù)合物103。在一個實施例中，在步驟603處，在成型復(fù)合物103中形成一組導(dǎo)電通孔(例如，導(dǎo)電通孔106)。這樣的配置形成堆疊結(jié)構(gòu)425A，如上面參考圖3所提到，它的目的可以主要是適應(yīng)精細間距縮放能力，并且解決與集成電路管芯401A相關(guān)聯(lián)的熱管理問題。
[0051]在步驟604處，在第一集成電路管芯的前表面(例如，有源表面)和成型復(fù)合物上方形成中間層。如圖4所示，該中間層可以包括兩個層(例如，層410A和層412A)。在層410A中，導(dǎo)電線406A被形成并連接到導(dǎo)電通孔106和集成電路管芯401A的接觸焊盤402A。在層412B中，焊盤410A被形成以電連接到導(dǎo)電線406A。相應(yīng)地，微凸塊107可以被焊接到成型復(fù)合物103的相對表面上的導(dǎo)電通孔106。
[0052]在步驟605處，第二集成電路封裝件可以被堆疊在第一集成電路封裝件上，從而形成層疊封裝設(shè)備。第二集成電路封裝件(例如，封裝件425B)可以與第一集成電路封裝件(例如，封裝件425B)是同構(gòu)的，這意味著封裝件425B具有與封裝件425A至少在大小、復(fù)雜性、功能性、信號類型等方面基本類似的包括堆疊結(jié)構(gòu)的集成電路結(jié)構(gòu)。在將封裝件425B堆疊到封裝件425A期間，微凸塊107被回流焊接以形成封裝件425A和封裝件425B之間的電氣和機械鍵合。同樣地，來自集成電路管芯401B的信號可以通過微凸塊107行進到封裝件425A的集成電路管芯401A。
[0053]本文所描述的方法和裝置可以被并入任何合適的電路。例如，方法和裝置可以被并入到許多類型的設(shè)備諸如微處理器或其他集成電路中。示例性集成電路包括可編程陣列邏輯(PAL)、可編程邏輯陣列(PLA)、現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPLA)、電可編程邏輯設(shè)備(EPLD)、電可擦除可編程邏輯設(shè)備(EEPLD)、邏輯單元陣列(LCA)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用標準產(chǎn)品(ASSP)、專用集成電路(ASIC)和微處理器，僅舉幾例。
[0054]雖然以特定的順序描述了方法操作，但應(yīng)當理解，可以在所描述的操作之間執(zhí)行其他操作，可以調(diào)節(jié)所描述的操作，使得它們發(fā)生在不同的時間，或者所描述的操作可以被分布在允許處理操作發(fā)生在與處理相關(guān)聯(lián)的各種間隔處的系統(tǒng)中，只要以期望的方式執(zhí)行交疊操作的處理即可。
[0055]附加實施例:
[0056]附加實施例1.一種通過工藝產(chǎn)生的集成電路封裝件，所述工藝包括:提供第一集成電路管芯；提供具有相對的第一表面和第二表面的第二集成電路管芯，并且將第一集成電路管芯附接到第二集成電路管芯的第一表面;在第一集成電路管芯上且圍繞第二集成電路管芯形成中間層;在中間層中形成多個通孔；以及在形成多個通孔之后，用導(dǎo)電材料填充多個通孔。
[0057]附加實施例2.根據(jù)附加實施例1所述的集成電路封裝件，其中第二集成電路管芯的第一表面包括第二集成電路管芯的有源表面，晶體管形成于第二集成電路管芯的有源表面中。
[0058]附加實施例3.根據(jù)附加實施例1所述的集成電路封裝件，其中使用印刷工藝將多個通孔填充導(dǎo)電材料。
[0059]附加實施例4.根據(jù)附加實施例1所述的集成電路封裝件，其中使用擠壓鑄造工藝將多個通孔填充導(dǎo)電材料。
[0060]附加實施例5.根據(jù)附加實施例1所述的集成電路封裝件，其中導(dǎo)電材料從由銅、鎢、錫鉛、錫銅和錫銀銅組成的群組中選擇。
[0061 ]附加實施例6.根據(jù)附加實施例1所述的集成電路封裝件，其中中間層包括鈍化層。
[0062]附加實施例7.根據(jù)附加實施例1所述的集成電路封裝件，其中中間層包括成型層。
[0063]附加實施例8.根據(jù)附加實施例1所述的集成電路封裝件，其中產(chǎn)生集成電路封裝件的工藝進一步包括:提供封裝襯底并且將中間層附接到封裝襯底。
[0064]附加實施例9.根據(jù)附加實施例8所述的集成電路封裝件，其中產(chǎn)生集成電路封裝件的工藝進一步包括:將底部填充材料沉積在中間層和第二集成電路管芯下方的封裝襯底上。
[0065]附加實施例10.根據(jù)附加實施例9所述的集成電路封裝件，其中產(chǎn)生集成電路封裝件的工藝進一步包括:在第一集成電路管芯、第二集成電路管芯和封裝襯底上方形成熱擴散蓋。
[0066]附加實施例11.一種制作集成電路封裝件的方法，所述方法包括:將第一集成電路管芯附接到第二集成電路管芯的前表面;形成圍繞第二集成電路管芯的中間層;在第二集成電路管芯的前表面和中間層上方形成附加中間層;在附加中間層中形成多個通孔；以及執(zhí)行堵塞工藝以便用導(dǎo)電材料填充多個通孔。
[0067]附加實施例12.根據(jù)附加實施例11所述的方法，其中將第一集成電路管芯附接到第二集成電路管芯的前表面包括使用多個導(dǎo)電互連將第二集成電路管芯電耦接到第一集成電路管芯。
[0068]附加實施例13.根據(jù)附加實施例11所述的方法，其中形成中間層包括形成圍繞第二集成電路管芯的成型復(fù)合物。
[0069]附加實施例14.根據(jù)附加實施例13所述的方法，其中形成圍繞第二集成電路管芯的中間層包括:在中間層中形成多個附加通孔；以及執(zhí)行額外的堵塞工藝以便用導(dǎo)電材料填充中間層中的多個附加通孔。
[0070]附加實施例15.根據(jù)附加實施例14所述的方法，進一步包括:通過焊料凸塊將第一集成電路管芯和中間層附接到封裝襯底，其中焊料凸塊中的每一個被鍵合到多個附加通孔中對應(yīng)的通孔。
[0071]附加實施例16.根據(jù)附加實施例15所述的方法，進一步包括:將第三集成電路管芯附接在附加中間層上，其中第三集成電路管芯通過附加中間層中的多個通孔被電耦接到第一集成電路管芯。
[0072]附加實施例17.根據(jù)附加實施例16所述的方法，進一步包括:將底部填充材料沉積在第一集成電路管芯和中間層下方的封裝襯底上。
[0073]附加實施例18.根據(jù)附加實施例17所述的方法，進一步包括:在第一集成電路管芯、第二集成電路管芯和第三集成電路管芯以及封裝襯底上布置熱擴散蓋。
[0074]附加實施例19.一種制造層疊封裝設(shè)備的方法，所述方法包括:將集成電路管芯安裝在封裝襯底上以形成第一集成電路封裝件；用成型復(fù)合物包封集成電路管芯;在成型復(fù)合物中形成多個開口，其中多個開口中的每一個通過擠壓鑄造工藝而填充導(dǎo)電材料以形成多個導(dǎo)電通孔;在集成電路管芯和成型復(fù)合物上方形成鈍化層；以及通過鈍化層將第二集成電路封裝件安裝在第一集成電路封裝件上。
[0075]附加實施例20.根據(jù)附加實施例19所述的方法，其中通過鈍化層將第二集成電路封裝件安裝在第一集成電路封裝件上包括通過焊料凸塊將第二集成電路封裝件電耦接到第一集成電路封裝件，其中焊料凸塊中的每一個被鍵合到多個開口中對應(yīng)的開口中的導(dǎo)電材料。
[0076]附加實施例21.根據(jù)附加實施例19所述的方法，其中第二集成電路封裝件包括附加集成電路管芯，并且其中將第二集成電路封裝件安裝在第一集成電路封裝件上包括通過多個開口將附加集成電路管芯電耦接到集成電路管芯。
[0077]上述僅是本發(fā)明的原理的舉例說明，并且在不偏離本發(fā)明的保護范圍和精神的情況下，可以由本領(lǐng)域中的技術(shù)人員做出各種修改?？梢詥为毣蛞匀魏谓M合實現(xiàn)上述實施例。
【主權(quán)項】
1.一種通過工藝產(chǎn)生的集成電路封裝件，所述工藝包括: 提供第一集成電路管芯； 提供具有相對的第一表面和第二表面的第二集成電路管芯，并且將所述第一集成電路管芯附接到所述第二集成電路管芯的所述第一表面； 在所述第一集成電路管芯上且圍繞所述第二集成電路管芯形成中間層； 在所述中間層中形成多個通孔；以及 在形成所述多個通孔之后，用導(dǎo)電材料填充所述多個通孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中所述第二集成電路管芯的所述第一表面包括所述第二集成電路管芯的有源表面，晶體管形成于所述有源表面中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中使用印刷工藝用所述導(dǎo)電材料填充所述多個通孔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中使用擠壓鑄造工藝用所述導(dǎo)電材料填充所述多個通孔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中從由銅、鎢、錫鉛、錫銅和錫銀銅組成的群組中選擇所述導(dǎo)電材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中所述中間層包括鈍化層。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中所述中間層包括成型層。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路封裝件，其中產(chǎn)生所述集成電路封裝件的所述工藝進一步包括: 提供封裝襯底并且將所述中間層附接到所述封裝襯底。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的集成電路封裝件，其中產(chǎn)生所述集成電路封裝件的所述工藝進一步包括: 將底部填充材料沉積在所述中間層和所述第二集成電路管芯下方的所述封裝襯底上；以及 在所述第一集成電路管芯、所述第二集成電路管芯和所述封裝襯底上方形成熱擴散至ΠΠ ο10.一種制作集成電路封裝件的方法，所述方法包括: 將第一集成電路管芯附接到第二集成電路管芯的前表面； 形成圍繞所述第二集成電路管芯的中間層； 在所述第二集成電路管芯的所述前表面和所述中間層上方形成附加中間層； 在所述附加中間層中形成多個通孔；以及 執(zhí)行堵塞工藝以便用導(dǎo)電材料填充所述多個通孔。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中將所述第一集成電路管芯附接到所述第二集成電路管芯的所述前表面包括使用多個導(dǎo)電互連件將所述第二集成電路管芯電耦接到所述第一集成電路管芯。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述中間層包括形成圍繞所述第二集成電路管芯的成型復(fù)合物。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中形成圍繞所述第二集成電路管芯的所述中間層包括: 在所述中間層中形成多個附加通孔；以及 執(zhí)行附加堵塞工藝以便用所述導(dǎo)電材料填充所述中間層中的所述多個附加通孔。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進一步包括: 通過焊料凸塊將所述第一集成電路管芯和所述中間層附接到封裝襯底，其中每一個所述焊料凸塊被鍵合到所述多個附加通孔中的相應(yīng)通孔。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括: 將第三集成電路管芯附接到所述附加中間層上，其中所述第三集成電路管芯通過所述附加中間層中的所述多個通孔被電耦接到所述第一集成電路管芯。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括: 將底部填充材料沉積在所述第一集成電路管芯和所述中間層下方的所述封裝襯底上。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進一步包括: 在所述第一集成電路管芯、所述第二集成電路管芯和所述第三集成電路管芯以及所述封裝襯底上設(shè)置熱擴散蓋。18.一種制造層疊封裝設(shè)備的方法，所述方法包括: 將集成電路管芯安裝在封裝襯底上以形成第一集成電路封裝件； 用成型復(fù)合物包封所述集成電路管芯； 在所述成型復(fù)合物中形成多個開口，其中所述多個開口中的每一個通過擠壓鑄造工藝填充有導(dǎo)電材料以形成多個導(dǎo)電通孔； 在所述集成電路管芯和所述成型復(fù)合物上方形成鈍化層；以及 通過所述鈍化層將第二集成電路封裝件安裝在所述第一集成電路封裝件上。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過所述鈍化層將所述第二集成電路封裝件安裝在所述第一集成電路封裝件上包括通過焊料凸塊將所述第二集成電路封裝件電耦接到所述第一集成電路封裝件，其中每一個所述焊料凸塊被鍵合到所述多個開口中的相應(yīng)開口中的所述導(dǎo)電材料。20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第二集成電路封裝件包括附加集成電路管芯，并且其中將所述第二集成電路封裝件安裝在所述第一集成電路封裝件上包括通過所述多個開口將所述附加集成電路管芯電耦接到所述集成電路管芯。
【文檔編號】H01L23/31GK105895599SQ201610089028
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月17日
【發(fā)明人】M·J·李
【申請人】阿爾特拉公司