形成引線上凸塊互連的半導體器件和方法

專利名稱：形成引線上凸塊互連的半導體器件和方法
技術領域：
本發明一般地涉及半導體器件，并且更特別地涉及形成引線上凸塊互連的半導體器件和方法。
背景技術：
在現代電子產品中常常發現半導體器件。半導體器件在電氣組件的數目和密度方面不同。分立半導體器件通常包含一種類型的電氣組件，例如發光二極管(LED)、小信號晶體管、電阻器、電容器、電感器和功率金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)。集成半導體器件通常包括幾百個至幾百萬個電氣組件。集成半導體器件的示例包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件(CXD )、太陽電池和數字微鏡器件(DMD )。半導體器件執行大范圍的功能，諸如信號處理、高速計算、傳送和接收電磁信號、 控制電子器件、將日光變換成電和產生用于電視顯示的可視投影。半導體器件被用于娛樂、 通信、功率轉換、網絡、計算機和消費者產品領域。半導體器件還被用于軍事應用、航空、汽車、工業控制器和辦公室設備。半導體器件利用半導體材料的電氣性質。半導體材料的原子結構允許通過施加電場或基電流或通過摻雜的過程來操縱其導電性。摻雜向半導體材料中引入雜質以操縱并控制半導體器件的導電性。半導體器件包含有源和無源電氣結構。包括雙極和場效應晶體管的有源結構控制電流的流動。通過改變摻雜的水平和電場或基電流的施加，晶體管促進或限制電流的流動。 包括電阻器、電容器和電感器的無源結構產生執行多種電功能所需的電壓與電流之間的關系。無源和有源結構被電連接以形成電路，該電路使得半導體器件能夠執行高速計算及其它有用功能。通常使用每個包括可能幾百個步驟的兩個復雜的制造過程、即前端制造和后端制造來制造半導體器件。前端制造包括在半導體晶片的表面上形成多個管芯。每個管芯通常是相同的并包含通過將有源和無源組件電連接而形成的電路。后端制造包括從成品晶片單顆化單獨的管芯并將該管芯封裝以提供結構支撐和環境隔離。半導體制造的一個目的是生產較小的半導體器件。較小的器件通常消耗較少的功率，具有較高的性能，并且能夠更高效地生產。另外，較小的半導體器件具有較小的覆蓋區， 這對于較小的最終產品是期望的。可以通過前端過程的改進來實現更小的管芯尺寸，導致管芯具有更小、更高密度的有源和無源組件。后端過程可以通過電互連和封裝材料的改進來產生具有更小覆蓋區的半導體器件封裝。在常規倒裝式封裝中，半導體管芯被安裝到封裝基底，管芯的有源側與基底相對。按照慣例，以凸塊的方式來實現管芯中的電路與基底中的電路的互連，所述凸塊被附著于管芯上的互連焊盤陣列，并被結合到基底上的常常稱為捕獲焊盤的互連焊盤的相應互補陣列。集成電路上的電子特征的面密度已大大地增加，并且具有更大密度的電路特征的半導體管芯還可以具有用于與封裝基底互連的更大密度的點。封裝以封裝與底層電路之間的二級互連的方式連接到諸如印刷電路板或母板的底層電路。二級互連具有比倒裝互連更大的節距，因此基底上的布線按照慣例呈扇形展開。 顯著的技術進步已使得能夠構造細微的線和空間。相鄰焊盤之間的空間限制可能從陣列中的更加向內的捕獲焊盤逸出的跡線的數目。按照慣例，在封裝基底內的多個金屬層上形成管芯下面的捕獲焊盤與封裝的外部管腳之間的扇形展開布線。對于復雜的互連陣列而言， 可能要求具有多個層的基底以實現管芯焊盤與封裝上的二級互連之間的布線。多個層基底是昂貴的，并且在常規倒裝結構中，基底通常單獨地占了一大半的封裝成本。多層基底的高成本已經是限制主流產品中的倒裝技術發展的因素。逸出布線圖案通常引入附加的電寄生，因為布線包括信號傳輸路徑中的配線層之間的短行程的非屏蔽配線和過孔(via)。電寄生能夠顯著地限制封裝性能。可以通過使用熔融過程將例如焊料凸塊的凸塊接合到相應捕獲焊盤的配合表面上來進行倒裝互連，稱為捕獲焊盤上凸塊(BOC)互連。兩個特征在BOC設計中是顯而易見的首先，要求相當大的捕獲焊盤來與管芯上的凸塊相配合，并且第二，要求絕緣材料(通常為焊料掩膜)來在互連過程期間限制焊料的流動。焊料掩膜開口在捕獲焊盤處限定熔融焊料的輪廓，即焊料掩膜限定，或者可以不由掩膜開口來限定焊料輪廓，即非焊料掩膜限定。 在后一種情況下，焊料掩膜開口明顯大于捕獲焊盤。由于用于限定焊料掩膜開口的技術具有用于焊料掩膜限定凸塊配置的寬公差范圍，所以捕獲焊盤必須是大的，通常在相當程度上大于用于掩膜開口的設計尺寸，以保證掩膜開口將位于焊盤的配合表面上。對于非焊料掩膜限定凸塊配置而言，焊料掩膜開口必須大于捕獲焊盤。捕獲焊盤或直徑的寬度可以是跡線寬度的兩至四倍。捕獲焊盤的較大寬度導致頂部基底層上的布線空間的相當大的損失。特別地，逸出布線節距比基底技術能夠提供的最細跡線節距大得多。必須借助于短支柱(stud)和過孔在下基底層上布置許多焊盤的路線，常常在管芯的覆蓋區下面，源自于正在討論中的焊盤。在常規焊料掩膜限定BOC互連的典型示例中，捕獲焊盤具有約140Mffl的直徑，并且焊料掩膜開口具有約90Mm的直徑，并且布線跡線約25 30Mm寬。用于將凸塊附著到管芯焊盤的配合表面的直徑、亦即凸塊與管芯焊盤之間的界面的位置被焊料掩膜開口限定為具有約90Mm的直徑。常規BOC互連布局在圖1和2中被示為倒裝封裝的部分10和20。沿著圖2中的線1-1’在與封裝基底表面平行的平面中截取了圖1中的部分剖視圖。沿著圖1中的線 2-2’在與封裝基底表面垂直的平面中截取了圖2中的部分剖視圖。某些特征被示為如同透明的，但是圖1中的許多特征被示為部分地被覆蓋特征隱藏。在圖1和2中，封裝基底的管芯附著表面包括在基底12上的電介質層上形成的金屬或層。金屬層被圖案化以形成跡線或引線13和捕獲焊盤14。絕緣層或焊料掩膜16覆蓋基底12的管芯附著表面。焊料掩膜16通常是被光致抗蝕劑圖案化的光可限定材料以使捕獲焊盤14的配合表面暴露。被附著于半導體管芯18的有源側上的焊盤的互連凸塊15被接合到基底12上的相應捕獲焊盤14的配合表面以在管芯上的電路與基底上的引線之間形成適當的電互連。在回流焊料被冷卻以建立電連接后，底部填充材料17被引入半導體管芯 18與基底12之間的空間中以機械地使互連穩定并保護管芯與基底之間的特征。圖1示出基底12的上金屬層中的從其各自的捕獲焊盤14跨越由虛線11指示的管芯邊緣位置并遠離管芯覆蓋區布線的信號逸出跡線13。信號跡線13可以具有約112微米(Mffl)的逸出節距IV 30 Mffl/30 Mffl設計規則對于諸如圖1所示的構造中的跡線13而言是典型的。跡線13標稱30 Mm寬，并且可以密集地以30 Mm間隔開。捕獲焊盤14通常是跡線寬度的三倍，并且捕獲焊盤具有標稱90Mm的寬度或直徑。焊料掩膜中的開口大于焊盤， 具有135ΜΠ1的標稱寬度或直徑。圖1和2示出非焊料掩膜限定焊料輪廓。隨著管芯上的凸塊的可熔材料熔化，熔融焊料趨向于將引線和捕獲焊盤的金屬潤濕且焊料趨向于在未被掩蔽的任何鄰近金屬表面上流出。焊料趨向于沿著相鄰引線13流動，并且這里，焊料流動在圖1中被焊料掩膜限制在位置19處。焊盤處的非焊料掩膜限定焊料輪廓在圖2中是顯而易見的，其中，凸塊15 的部分四被示為已在捕獲焊盤14的側上流動并向下流到基底12的電介質層的表面。非焊料掩膜限定輪廓不限制焊料在表面上并在捕獲焊盤的側上向下的流動，并且，除非在焊盤處存在大量多余的焊料，焊料的流動受限于基底的電介質表面通常不可被熔融焊料潤濕的事實。除其它因素之外，由掩膜形成技術的能力來確定圖1所示的布置中的捕獲焊盤的密度的下限，以實現可靠的狹窄掩膜結構和在相鄰掩膜開口之間提供掩膜結構的需要。另外， 除其它因素之外，由將來自更加位于中心的捕獲焊盤的逸出線布置在更加位于外圍的捕獲焊盤之間的需要來確定逸出密度的下限。圖3在類似于圖2的剖視圖中示出焊料掩膜限定焊料輪廓。半導體管芯38被示為通過凸塊35被附著到通過對基底32的電介質層的管芯附著側上的金屬層進行圖案化連同跡線或引線33 —起形成的捕獲焊盤34的配合表面上。在回流焊料被冷卻以建立電連接后，底部填充材料37被引入管芯38與基底32之間的空間中以機械地使互連穩定并保護管芯與基底之間的特征。這里，捕獲焊盤34比在圖1和2的示例中的捕獲焊盤寬，并且焊料掩膜開口小于捕獲焊盤，使得焊料掩膜材料覆蓋如在位置39處所示的每個捕獲焊盤的配合表面的側面和一部分以及引線33。當使凸塊35與各捕獲焊盤34的配合表面接觸并隨后被熔化時，焊料掩膜材料36限制熔融焊料的流動，使得由捕獲焊盤34上的掩膜開口的形狀和尺寸來限定焊料輪廓的形狀。

發明內容
在不影響電功能或制造可靠性的情況下，需要使基底上的互連點最小化以增加布線密度。因此，在一個實施例中，本發明是制造半導體器件的方法，包括步驟提供具有在半導體管芯表面上形成的多個復合凸塊的半導體管芯，提供基底，以及在基底上形成多個導電跡線，互連點具有從平面圖中看與導電跡線平行的邊緣以便增加逸出布線密度。復合凸塊具有可熔部分和非可熔部分。復合凸塊比互連點寬。所述方法還包括步驟將復合凸塊的可熔部分結合到互連點，使得可熔部分覆蓋互連點的頂面和側面，并且在半導體管芯與基底之間的復合凸塊周圍沉積密封劑。
在另一實施例中，本發明是制造半導體器件的方法，包括步驟提供半導體管芯， 提供基底，在基底上形成多個導電跡線，互連點具有從平面圖看與導電跡線平行的邊緣以便增加逸出布線密度，在半導體管芯與基底上的互連點之間形成多個互連結構，將互連結構結合到互連點，使得互連結構覆蓋互連點的頂面和側面，以及在半導體管芯與基底之間沉積密封劑。在另一實施例中，本發明是制造半導體器件的方法，包括步驟提供半導體管芯， 提供基底，在基底上形成多個導電跡線，互連點具有從平面圖看與導電跡線平行的邊緣以便增加逸出布線密度，在半導體管芯與基底上的互連點之間形成多個互連結構，并將互連結構結合到互連點，使得互連結構覆蓋互連點的頂面和側面。在另一實施例中，本發明是包括半導體管芯的半導體器件。在基底上形成多個導電跡線，互連點具有從平面圖看與導電跡線平行的邊緣以便增加逸出布線密度。在半導體管芯與基底上的互連點之間形成多個互連結構。該互連結構被結合到互連點。在半導體管芯與基底之間沉積密封劑。


圖1舉例說明與封裝基底表面的平面平行的常規捕獲焊盤上凸塊倒裝互連(現有技術)；
圖2舉例說明與封裝基底表面的平面垂直的常規捕獲焊盤上凸塊倒裝互連(現有技
術)；
圖3舉例說明與封裝基底表面的平面垂直的另一常規捕獲焊盤上凸塊倒裝互連的一部分(現有技術)；
圖4舉例說明具有被安裝到其表面的不同類型的封裝的PCB ； 圖fe 5c舉例說明被安裝到PCB的代表性半導體封裝的更多細節； 圖6舉例說明與封裝基底表面的平面平行的BOL倒裝互連； 圖7舉例說明與封裝基底表面的平面垂直的圖6的BOL倒裝互連； 圖8舉例說明與封裝基底表面的平面平行的第二 BOL倒裝互連； 圖9舉例說明與封裝基底表面的平面垂直的圖8的BOL倒裝互連； 圖10舉例說明與封裝基底表面的平面平行的第三BOL倒裝互連； 圖11舉例說明與封裝基底表面的平面平行的第四BOL倒裝互連； 圖1 12c舉例說明用于制造BOL倒裝互連的過程； 圖13a 13d舉例說明用于制造BOL倒裝互連的過程的更多細節； 圖14舉例說明用于制造BOL倒裝互連的過程的力和溫度計劃表； 圖15舉例說明具有復合凸塊的BOL倒裝互連；
圖16a 1 舉例說明在半導體管芯上形成以便結合到基底上的導電跡線的各種互連結構；
圖17a 17g舉例說明被結合到導電跡線的半導體管芯和互連結構； 圖18a 18d舉例說明具有被結合到導電跡線的楔形互連結構的半導體管芯； 圖19a 19d舉例說明被結合到導電跡線的半導體管芯和互連結構的另一實施例； 圖20a 20c舉例說明被結合到導電跡線的臺階式凸塊和支柱凸塊互連結構；圖21a 21b舉例說明具有導電過孔的導電跡線； 圖2 22c舉例說明半導體管芯與基底之間的模底部填充； 圖23舉例說明半導體管芯與基底之間的另一模底部填充； 圖M舉例說明模底部填充之后的半導體管芯和基底；
圖2 25g舉例說明具有開放焊料套準(registration)的導電跡線的各種布置； 圖26a 26b舉例說明與導電跡線之間的貼片的開放焊料套準；以及圖27舉例說明在模底部填充期間限制密封劑的具有掩蔽層屏障(dam)的POP。
具體實施例方式在以下說明中參考附圖在一個或多個實施例中描述本發明，在附圖中相同的附圖標記表示相同或類似的元件。雖然依照用于實現本發明的目的的最佳方式描述了本發明， 但本領域的技術人員應認識到意圖在與覆蓋可以被包括在由所附權利要求和由以下公開和附圖支持的其等價物限定的本發明的精神和范圍內的替換、修改和等價物。通常使用兩個復雜的制造過程前端制造和后端制造來制造半導體器件。前端制造包括在半導體晶片的表面上形成多個管芯。晶片上的每個管芯包含有源和無源電氣組件，其被電連接而形成功能電路。諸如晶體管和二極管的有源電氣組件具有控制電流流動的能力。諸如電容器、電感器、電阻器和變壓器的無源電氣組件產生執行電路功能所需的電壓與電流之間的關系。通過包括摻雜、沉積、光刻、蝕刻和平面化的一系列過程步驟在半導體晶片的表面上形成無源和有源組件。摻雜通過諸如離子注入或熱擴散的技術向半導體材料中引入雜質。摻雜過程修改有源器件中的半導體材料的導電性，將半導體材料變換成絕緣體、導體， 或響應于電場或基電流來動態地改變半導體材料導電性。晶體管包含根據需要來改變所布置的摻雜的類型和程度的區域以使晶體管能夠在施加電場或基電流時促進或限制電流的流動。有源和無源組件由具有不同電氣性質的材料層形成。可以通過部分地由正在沉積的材料的類型確定的多種沉積技術來形成該層。例如，薄膜沉積可以包括化學汽相沉積 (CVD)、物理汽相沉積(PVD)、電解鍍覆和化學鍍覆過程。每個層通常被圖案化以形成有源組件、無源組件或組件之間的電連接的一部分。可以使用光刻法對層進行圖案化，光刻法包括例如光致抗蝕劑的感光材料在要圖案化的層上的沉積。使用光將圖案從光掩膜轉印到光致抗蝕劑。使用溶劑來去除經歷光的光致抗蝕劑圖案的一部分，使要圖案化的底層的一部分暴露。去除其余的光致抗蝕劑，留下被圖案化的層。可替換地，通過將材料直接沉積到由使用諸如化學或電解鍍覆的技術的前述沉積/蝕刻過程形成的區域或空隙中來對某些類型的材料進行圖案化。在現有圖案上沉積材料薄膜能夠將底層圖案放大并產生非均勻平面。要求均勻平面以產生更小且更密集地封裝的有源和無源組件。可以使用平面化來從晶片的表面去除材料并產生均勻平面。平面化包括用拋光墊對晶片的表面進行拋光。可以在拋光期間向晶片的表面添加研磨材料和腐蝕性化學制品。化學制品的研磨和腐蝕動作的組合機械動作去除了任何不規則外貌(topography)，產生均勻平面。后端制造指的是將成品晶片切割或單顆化成單獨管芯并隨后將管芯封裝以進行結構支撐和環境隔離。為了單顆化管芯，沿著稱為鋸道(saw streets)或劃線的晶片的非功能區域刻劃并折斷晶片。使用激光切割工具或鋸條來單顆化晶片。在單顆化之后，將單獨管芯安裝到封裝基底，該封裝基底包括用于與其它系統組件互連的引腳或接觸焊盤。然后將半導體管芯上形成的接觸焊盤連接到封裝內的接觸焊盤。可以用焊料凸塊、支柱凸塊、導電膏、或引線結合來實現電連接。在封裝上沉積密封劑或其它成型材料以提供物理支撐和電隔離。然后將成品封裝插入電氣系統中并使得半導體器件的功能可用于其它系統組件。圖4舉例說明具有芯片載體基底的電子器件50或具有安裝在其表面上的多個半導體封裝的印刷電路板(PCB) 52。根據應用，電子器件50具有一種類型的半導體封裝，或多種類型的半導體封裝。出于舉例說明的目的，在圖4中示出不同類型的半導體封裝。電子器件50可以是使用半導體封裝來執行一個或多個電功能的獨立系統。可替換地，電子器件50可以是較大系統的子組件。例如，電子器件50可以是蜂窩式電話、個人數字助理(PDA)、數字視頻照相機(DVC)或其它電子通信設備的一部分。可替換地，電子器件50可以是圖形卡、網絡接口卡或可以被插入計算機中的其它信號處理卡。半導體封裝可以包括微處理器、存儲器、專用集成電路(ASIC)、邏輯電路、模擬電路、RF電路、分立器件、 或其它半導體管芯或電氣組件。小型化和重量減小對于這些產品被市場接受而言是必不可少的。必須減小半導體器件之間的距離以實現較高的密度。在圖4中，PCB 52提供用于安裝在PCB上的半導體封裝的電互連和支撐結構的一般基底。使用蒸發、電解鍍覆、化學鍍覆、絲網印刷或其它適當的金屬沉積過程在PCB 52的表面上或層內形成導電信號跡線54。信號跡線M提供半導體封裝、安裝組件與其它外部系統組件中的每一個之間的電通信。跡線M還向每個半導體封裝提供功率和接地連接。在某些實施例中，半導體器件具有兩個封裝級。一級封裝是用于將半導體管芯機械地和電氣地附著于中間載體的技術。二級封裝包括將中間載體機械地和電氣地附著于 PCB。在其它實施例中，半導體器件可以僅具有一級封裝，其中管芯被機械地和電氣地直接安裝到PCB。出于舉例說明的目的，在PCB 52上示出了多種類型的一級封裝，包括引線結合封裝56和倒裝58。另外，示出了安裝在PCB 52上的多種類型的二級封裝，包括球柵陣列 (BGA) 60、凸塊芯片載體(BCC) 62、雙列直插式封裝(DIP) 64、基板格柵陣列(LGA) 66、多芯片模塊(MCM)68、四方扁平無引線封裝(QFN)70和四方扁平封裝72。根據系統要求，可以將配置有一級和二級封裝樣式的任何組合的半導體封裝的任何組合以及其它電子組件連接到PCB 52。在某些實施例中，電子器件50包括單個附著半導體封裝，而其它實施例要求多個互連封裝。通過在單個基底上將一個或多個半導體封裝組合，制造商可以將預制組件結合到電子器件和系統中。由于半導體封裝包括精密功能，所以可以使用更廉價的組件和流水線制造過程來制造電子器件。結果得到的器件很少會出現故障，并且制造起來價格比較低廉，為消費者產生較低的成本。圖^1 5c示出了示例性半導體封裝。圖^1舉例說明安裝在PCB 52上的DIP 64的其它細節。半導體管芯74包括有源區，該有源區包含被實現為有源器件、無源器件、 導電層、和電介質層的模擬或數字電路，其在管芯內形成并根據管芯的電氣設計被電互連。 例如，電路可以包括在半導體管芯74的有源區內形成的一個或多個晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器及其它電路元件。接觸焊盤76是一層或多層導電材料，諸如鋁(Al)、銅(Cu)、錫(Sn)、鎳(Ni)、金(Au)或銀(Ag)，并被電連接到在半導體管芯74內形成的電路元件。在DIP 64的組裝期間，使用金硅共熔層或諸如熱環氧物或環氧樹脂的粘合材料將半導體管芯74安裝到中間載體78。封裝主體包括諸如聚合物或陶瓷的絕緣封裝材料。導體引線80和結合引線82提供半導體管芯74與PCB 52之間的電互連。通過防止水分和顆粒進入封裝并污染管芯74或結合引線82來在封裝上沉積密封劑84以進行環境保護。圖恥舉例說明安裝在PCB 52上的BCC 62的其它細節。使用底部填充或環氧樹脂粘合材料92來將半導體管芯88安裝在載體90上。結合引線94提供接觸焊盤96與98 之間的一級封裝互連。在半導體管芯88和結合引線94上沉積成型化合物或密封劑100以便為器件提供物理支撐和電絕緣。使用諸如電解鍍覆或化學鍍覆的適當金屬沉積過程來在 PCB 52的表面上形成接觸焊盤102以防止氧化。接觸焊盤102被電連接到PCB 52中的一個或多個導電信號跡線討。在BCC 62的接觸焊盤98與PCB 52的接觸焊盤102之間形成凸塊104。在圖5c中，用倒裝樣式的一級封裝將半導體管芯58安裝為面向下朝向中間載體 106。半導體管芯58的有源區108包含被實現為根據管芯的電氣設計形成的有源器件、無源器件、導電層和電介質層的模擬或數字電路。例如，該電路可以在有源區108內包括一個或多個晶體管、二極管、電感器、電容器、電阻器及其它電路元件。半導體管芯58通過凸塊 110被電氣地和機械地連接到載體106。BGA 60使用凸塊112以BGA樣式的二級封裝被電氣地和機械地連接到PCB 52。半導體管芯58通過凸塊110、信號線114和凸塊112被電連接到PCB 52中的導電信號跡線 54。在半導體管芯58和載體106上沉積成型化合物或密封劑116以便為器件提供物理支撐和電隔離。倒裝半導體器件提供從半導體管芯58上的有源器件到PCB 52上的導電軌跡的短導電路徑以便減小信號傳播距離，降低電容，并改善總電路性能。在另一實施例中，可以在沒有中間載體106的情況下使用倒裝樣式的一級封裝將半導體管芯58機械地和電氣地直接連接到PCB 52。在倒裝式半導體管芯中，通過將互連凸塊直接連接到窄互連焊盤上而不是常規捕獲焊盤上來實現互連。根據將被連接到窄焊盤上的互連凸塊的基本直徑來選擇窄焊盤的寬度。特別地，窄焊盤的寬度小于互連凸塊的基本直徑，例如在約20%至約80%的范圍內。本倒裝互連提供基底上的跡線的更高效布線。可以完全在基底的單個金屬層中形成信號布線以便減少基底中的層的數目。在單個層中形成信號跡線允許基底必須滿足的某些過孔、線路和空間設計規則的放松。基底的簡化大大地降低了倒裝封裝的總成本。窄焊盤上凸塊 (BONP)架構還幫助從基底設計去除諸如過孔和支柱的特征，并使得能夠實現用于信號傳輸的微帶控制阻抗電氣環境，從而改善性能。倒裝互連具有被附著于管芯上的互連焊盤并配合到基底上的相應窄互連焊盤上的凸塊。倒裝封裝包括具有被附著于有源表面中的互連焊盤的凸塊的管芯和在管芯附著表面中具有窄互連焊盤的基底，其中，凸塊被配合到窄焊盤上。在不使用焊料掩膜的情況下形成BONP互連以約束該過程中的再熔階段期間的熔融焊料并避免對允許更細的互連幾何結構的焊料掩膜的需要。圖6和7每個在沿著圖6和7中的線7_7’和6_6’在與基底表面平行的平面中截取的概略部分剖視圖中相對于圖4和fe 5c示出引線上凸塊(BOL)倒裝互連的一部分。某些特征被示為如同是透明的。通過將凸塊直接配合到基底上的各窄引線或跡線上來實現互連，稱為BOL互連。不能在此類細幾何結構處溶解焊料掩膜材料，并且不使用焊料掩膜。 作為替代，在組裝程序的過程中在沒有焊料掩膜的情況下實現約束熔融焊料流動的功能。 圖7示出沿著圖6中的線7-7’的在與封裝基底表面的平面垂直的平面中截取的如圖6中的封裝的部分剖視圖。圖8示出沿著圖9中的線8-8’的在與封裝基底表面的平面垂直的平面中截取的如圖9中的封裝的部分剖視圖。圖9示出沿著圖8中的線9-9’的在與封裝基底表面的平面垂直的平面中截取的如圖8中的封裝的部分剖視圖。在圖6和8中示出用于BOL基底的逸出布線圖案。在圖6中，為半導體管芯120 布置逸出布線圖案，在半導體管芯120上面，在管芯周邊附近成行地形成用于互連球的管芯附著焊盤。凸塊125被配合到由虛線121所指示的在管芯覆蓋區的邊緣附近成行的逸出跡線123上的相應互連點上。在圖8中，為半導體管芯布置逸出布線圖案，在半導體管芯上面，管芯附著焊盤位于管芯周邊附近的平行行陣列中。凸塊135被配合到由虛線131所指示的管芯覆蓋區的邊緣附近的互補陣列中的逸出跡線133上的相應互連點上。如圖6和8舉例說明的，可使用BOL互連來實現的布線密度能夠等于由基底技術提供的最細跡線節距。在一個實施例中，跡線上的互連點的寬度是跡線的寬度的5/6。如圖1 一 3所描繪的，布線密度明顯比在常規BOC布置中實現的高。常規捕獲焊盤通常是跡線或引線寬度的兩倍至四倍寬。BOL布置引起對組裝過程的挑戰，因為凸起和結合節距必須非常細。在圖8的BOL 的周邊陣列型式中，凸塊被布置在提供用于較大凸起和結合節距的更大空間并緩解對組裝過程的技術挑戰的面積陣列上。即使在陣列實施例中，基底上的布線跡線處于與在周邊行布置中相同的有效節距。陣列布置在不犧牲細逸出布線節距優點的情況下減輕細節距凸起和結合的負擔。圖6和7示出通過對基底電介質層122的管芯附著表面上的金屬層進行圖案化來形成跡線或引線123。可以通過將管芯上的凸塊125直接接合到引線123上來實現半導體管芯128的電互連。同樣地，圖8和9示出通過對基底電介質層132的管芯附著表面上的金屬層進行圖案化來形成跡線或引線133。跨越由虛線131所指示的管芯邊緣位置來布線信號逸出跡線，并且其遠離管芯覆蓋區。通過將管芯上的凸塊135直接結合到引線133上來進行半導體管芯138的電互連。從互連點成行地朝著管芯覆蓋區的內部跨越管芯邊緣位置來布線逸出跡線136，其在更加外圍的成行互連點上的凸塊135之間通過。可以通過多種方法中的任何一個來產生圖6、7、8和9的BOL互連結構，不要求焊料掩膜。在無焊料掩膜實施方式中，互連凸塊被附著到管芯的有源側的互連焊盤上。基底的上管芯附著表面具有被圖案化以適當地提供跡線的上金屬層以便與特定管芯上的凸塊的布置互連。由于不要求捕獲焊盤，只須使圖案化跡線或引線布線通過對應于與管芯上的凸塊布置互補的圖案的點。在一個實施例中，采用密封樹脂粘合劑來約束互連過程的熔融階段期間的焊料流動。圖10和11示出了在與基底表面平行的平面中截取的概略剖視圖中的BOL倒裝互連的一部分的兩個示例。某些特征被示為如同是透明的。在這種情況下，提供焊料掩膜 144，其可以具有在約SOMffl至90Mm范圍內的標稱掩膜開口直徑。可以以此節距來溶解焊料掩膜材料，并且特別地，可以相當經濟地用具有90Mm開口且具有對準公差加或減25ΜΠ1的焊料掩膜來制成基底。在某些實施例中，使用層壓基底，諸如四個金屬層層壓件。跡線可以處于約90Mm的節距，并且互連點可以在170Mm面積陣列中，跨越由虛線140所指示的管芯覆蓋區的邊緣提供約90Mm的有效逸出節距。在圖10中，通過使凸塊直接配合到在基底143的管芯附著表面上的電介質層上圖案化的窄引線或跡線142上的互連點141上來實現電互連。在一個實施例中，互連點141 的寬度是跡線142的寬度的5/6。不存在焊盤且焊料掩膜144以用于將凸塊材料的流動限制在掩膜開口 145的界限內，防止凸塊材料沿著可潤濕引線142遠離互連點141流動。焊料掩膜另外約束引線之間的熔融凸塊材料的流動。在圖11中，在基底147的管芯附著表面上的電介質層上圖案化窄引線或跡線146。 在一個實施例中，在引線146的互連點148上沉積焊料膏以提供用于互連的可熔介質。焊料掩膜150中的開口 149用于限定膏。必要時對膏進行分配、回流和沖制以提供將與凸塊相遇的均勻表面。可以使用上文參考圖10所述的基底在組裝的過程中施加焊料膏。可替換地，可以為基底提供在組裝之前被適當地圖案化的膏。在引線上焊料實施例中可以采用選擇性地向互連點施加焊料的其它方法，包括化學鍍覆和電鍍技術。引線上焊料配置為互連提供附加焊接體積，并且因此能夠提供較高的產品產率，并且還能夠提供較高的管芯基準距(standoff)。因此，在某些實施例中，將引線上焊料配置用于諸如高鉛焊料的具有高熔融溫度凸塊的管芯到有機基底上的互連，所述高熔融溫度凸塊用于與陶瓷基底互連。可以將焊料膏選擇為具有低到足以在回流期間不損壞有機基底的熔融溫度。在此類實施例中要形成互連，高熔點互連凸塊與引線上焊料點接觸，并且再熔融將引線上焊料熔合到凸塊。在使用不可拆卸(collapsible)凸塊以及引線上焊料工藝的情況下，不要求預先施加的粘合劑，因為焊料的位移或流動受限于在每個互連處僅存在少量焊料的事實，并且不可拆卸凸塊防止組件的拆卸。在其它實施例中，采用引線上焊料配置進行具有共熔焊料凸塊的管芯的互連。在圖12a 12c中概略地示出用于制造BOL互連的一個實施例。在圖12a中，基底151在管芯附著表面152上具有電介質層和金屬層。金屬層被圖案化以在管芯附著表面上提供電路，特別是具有用于互連的點的跡線或引線153。基底151被支撐在載體或臺154 上，與管芯附著表面152相對的基底表面155面對支撐體。大量的封裝樹脂156被分配在基底151的管芯附著表面152上，覆蓋引線153上的互連點。半導體管芯157具有被附著于有源側159的管芯焊盤的凸塊158。凸塊158包括與引線153的配合表面接觸的可熔材料。包括卡盤161的拾取與放置工具160通過卡盤與管芯的背面162的接觸來拾取半導體管芯157。使用拾取與放置工具160，半導體管芯157被定位為與基底152相對，其中管芯的有源側朝向基底151的管芯附著表面。半導體管芯157和基底151彼此對準并朝著彼此移動，如箭頭M所示，使得凸塊158接觸基底上的跡線或引線153上的相應互連點。如圖12b 所示，施加力F以將凸塊158壓緊到引線153上的互連點處配合表面163上。該力必須足以使粘合劑156從引線153上的互連點處的配合表面163與凸塊158之間移位。力F能夠使凸塊158變形，損壞凸塊的接觸表面上和/或引線的配合表面上的氧化膜。凸塊158的變形促使凸塊的可熔材料被壓緊到引線153的頂部上和邊緣之上。通過加熱至所選溫度來部分地對粘合劑156進行固化。在此階段，只需將粘合劑156部分地固化，亦即僅達到隨后足以防止熔融焊料沿著粘合劑與導電跡線153之間的界面流動的程度。凸塊158的可熔焊料被熔化并隨后被重新凝固，在凸塊與引線153之間形成冶金互連。如圖12c所示，粘合劑 156被固化以完成管芯底座并固定配合表面163處的電互連。因此，在與圖8類似的構造中，在凸塊158與引線153上的相應互連點之間形成電互連。其它引線164被互連在將在其它剖視圖中可見的其它位置處。可以在熔化焊料之前、與之同時地或在其之后完成粘合劑156的固化。通常，粘合劑156是熱可固化粘合劑，并且通過調節溫度來控制該過程中的任何階段處的固化的程度。可以通過提高拾取與放置工具上的卡盤的溫度或通過提高基底支撐體的溫度來對組件進行加熱和固化。在圖13a — 13d中更詳細地示出了該過程。在圖13a中，基底170具有帶有導電跡線172的管芯附著表面，并且跡線上的互連點被粘合劑174覆蓋。半導體管芯176被相對于基底170定位，使得管芯的有源側與基底170的管芯附著側相對，并且由箭頭A對準， 使得管芯上的凸塊178與跡線172上的相應配合表面對準。半導體管芯176和基底170朝著彼此移動，使得凸塊接觸跡線上的各配合表面。在圖13b中，施加力以使凸塊178和跡線 172相互抵靠著移動，使粘合劑174移位，并使凸塊變形到配合表面180上和跡線的邊緣之上。跡線172上的凸塊178的變形損壞凸塊和跡線的配合表面的接觸表面上的氧化膜并建立良好的電連接。跡線172的邊緣上的凸塊178的變形幫助建立良好的臨時機械連接。跡線182的互連點在圖1 的平面之外。施加熱量以使圖13c中的粘合劑174部分地固化。 如圖13d所示，施加附加熱量以充分地提高凸塊178的溫度以促使凸塊的可熔材料熔化并完成粘合劑174的固化。因此將凸塊178的冶金互連形成到引線172上的互連點處的配合表面180上。固化粘合劑使管芯底座穩定。在替換實施例中，可以預先向管芯表面或管芯表面上的凸塊而不是向基底施加粘合劑。可以使該粘合劑積聚在儲蓄池中。可以在池中浸漬管芯的有源側并將其去除，使得大量的粘合劑被承載在凸塊上。使用拾取與放置工具，管芯被定位為與被支撐的基底相對， 其中管芯的有源側朝向基底的管芯附著表面。使管芯和基底對準并朝著彼此移動，使得凸塊接觸基底上的相應跡線或引線。在通過引用結合到本文中的美國專利No. 6，780，682中描述了此類方法。如上所述地執行施加力、固化和熔化的過程。在圖14中概略地示出了用于該過程的力或溫度計劃表。該過程能夠使用力或溫度或兩者。時間在橫軸從左向右前進。力分布圖184被示為粗實線，并且溫度分布圖186 被示為虛線。溫度分布圖在80 90°C范圍內的溫度處開始。力分布圖在基本上為零力處開始。在初始時間、開始，力在部分188期間快速地從Fi增加至位移/變形力Fd并在部分190期間被保持在該力處達到一段時間。力Fd足以使粘合劑遠離凸塊與引線的配合表面之間移位。力Fd足以使凸塊的可熔部分變形到配合表面上，損壞氧化膜，并形成良好的金屬與金屬接觸。在某些實施例中，凸塊在引線的邊緣上流動以建立凸塊與窄焊盤之間的機械互鎖，稱為蠕變變形。所需的力的總量取決于凸塊材料和尺寸及凸塊的數目。溫度還在部分192期間快速地從初始溫度Ti增加至凝膠溫度Tg。凝膠溫度Tg是足以部分地使粘合劑固化成凝膠的溫度。溫度斜坡被設置為使得存在短遲滯時間tdrf，在達到Fd的時刻之后且在達到Tg之前，長到足以允許提高的力在粘合劑的部分固化開始之前使粘合劑移位并使凸塊變形。組件在部分190和194期間被保持在位移/變形壓力Fd處和凝膠溫度Tg下達足以實現粘合劑的部分固化的時間tgel。粘合劑應變得足夠牢固，使得其隨后能夠在焊料再熔階段期間保持良好的凸塊輪廓，也就是說，牢固到足以防止凸塊的熔融可熔材料的不期望位移或熔融可熔材料沿著引線的流動。一旦粘合劑已被部分地固化至足夠的程度，壓力可以在部分195期間快速地斜坡向下至基本上沒有力或僅有組件的重量。然后溫度在部分196期間快速地提高至足以使凸塊的可熔部分再熔的溫度Tm，并且組件在部分198期間被保持在再熔溫度Tm達足以在跡線上完全形成焊料再熔的時間tmelt/。ure，并且優選地足以基本上(雖然不一定完全地)使粘合劑固化。溫度在部分200期間斜坡向下至初始溫度Ti并最后至環境溫度。在圖14中概略地描繪的過程可以按常規進行超過5 - 10秒的時間段。圖14中的粘合劑可以是無流動底部填充材料。在倒裝互連的某些方法中，首先形成冶金互連，并然后使底部填充材料流入管芯與基底之間的空間中。在半導體管芯和基底被聚合在一起之前施加無流動底部填充材料，并且通過將凸塊接近到引線上并通過管芯和基底的相對表面來使無流動底部填充材料移位。用于無流動底部填充材料的粘合劑是快速膠凝粘合劑，亦即在約1 一 2秒的時間段內在凝膠溫度下充分地膠凝的材料。用于無流動底部填充粘合劑的材料包括不導電膏。可以在BOL互連中采用可替換的凸塊結構，諸如復合凸塊。復合凸塊具有由不同凸塊材料制成的兩個部分，包括在回流條件下可拆卸的部分和在回流條件下基本上不可拆卸的部分。不可拆卸部分被附著于管芯上的互連點。用于不可拆卸部分的典型材料包括具有高鉛含量的各種焊料。可拆卸部分被接合到不可拆卸部分，并且其為實現與引線的連接的可拆卸部分。用于復合凸塊的可拆卸部分的典型材料包括共熔焊料。圖15示出采用復合凸塊的BOL互連。半導體管芯202在管芯的有源側上具有管芯焊盤，管芯的有源側具有包括不可拆卸部分206和可拆卸部分208的復合凸塊204。可拆卸部分208可以是共熔焊料或相對低溫熔化焊料。可拆卸部分208接觸引線210的配合表面，并且，在期望引線上的凸塊的可熔部分變形的情況下，凸塊的可拆卸部分在采用的力的條件下是可變形的。不可拆卸部分206在半導體管芯202在處理期間在針對基底212的壓力下移動時不變形，并且在過程的回流階段期間不熔化。不可拆卸部分206的尺寸可以被確定為提供半導體管芯202的有源表面與基底212的管芯附著表面之間的基準距距離。如圖6、7、8和9所示的凸塊不一定是完全可拆卸凸塊。如上所述，可以替換地使用復合凸塊或使用引線上焊料方法來制成那些圖所示的結構。16 - 21描述了具有可以與如圖6 — 15描述的BOL互連結構一起使用的各種互連結構的其它實施例。圖16a是示出具有底部基底材料222的半導體晶片220，底部基底材料222諸如硅、鍺、砷化鎵、磷化銦、或碳化硅，用于結構支撐。在如上所述被鋸道2 分離的晶片220上形成多個半導體管芯或組件224。圖16b示出半導體晶片220的一部分的橫截面圖。每個半導體管芯2M具有背面 2 和有源表面230，有源表面230包含被實現為有源器件、無源器件、導電層和電介質層的模擬或數字電路，其在管芯內形成并被根據管芯的電氣設計和功能電互連。例如，該電路可以包括在有源表面230內形成的一個或多個晶體管、二極管及其它電路元件以實現模擬電路或數字電路，諸如數字信號處理器(DSP)、ASIC、存儲器或其它信號處理電路。半導體管芯2 還可以包含集成無源器件(IPD)，諸如電感器、電容器和電阻器，以進行RF信號處理。 在一個實施例中，半導體管芯2M是倒裝式半導體管芯。使用PVD、CVD、電解鍍覆、化學鍍覆工藝或其它適當的金屬沉積工藝在有源表面230上形成導電層232。導電層232可以是一層或多層Al、Cu、Sn、Ni、Au、Ag或其它適當的導電材料。導電層232充當被電連接到有源表面230上的電路的接觸焊盤或凸塊焊盤。圖16c示出具有在接觸焊盤232上形成的互連結構的半導體晶片220的一部分。 使用蒸發、電解鍍覆、化學鍍覆、球滴或絲網印刷工藝在接觸焊盤232上沉積導電凸塊材料 234。凸塊材料2；34可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料及其組合，具有可選助焊劑溶液。例如，凸塊材料234可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。凸塊材料234通常是具有柔順性的，并且在等效于約200克的垂直載荷的力下經歷大于約25ΜΠ1的塑性變形。使用適當的附著或結合工藝將凸塊材料234結合到接觸焊盤232。例如，可以將凸塊材料234壓縮結合到接觸焊盤232。如圖16d所示，還可以通過將材料加熱至其熔點之上以形成球狀球或凸塊236來對凸塊材料234進行回流。在某些應用中，第二次對凸塊236進行回流以改善到接觸焊盤232的電連接。凸塊236表示可以在接觸焊盤232上形成的一種類型的互連結構。互連結構還可以使用支柱凸塊、微型凸塊或其它電互連。圖16e示出在接觸焊盤232上形成作為包括不可熔或不可拆卸部分240和可熔或可拆卸部分242的復合凸塊238的互連結構的另一實施例。相對于回流條件，針對凸塊238 來限定可熔或可拆卸和不可熔或不可拆卸屬性。不可熔部分240可以是Au、Cu、Ni、高鉛焊料或鉛錫合金。可熔部分242可以是Sn、無鉛合金、Sn-Ag合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-銦 (In)合金、共熔焊料、具有Ag、Cu或1 的錫合金或其它相對低溫熔化焊料。在一個實施例中，給定IOOMffl的寬度或直徑的接觸焊盤232，不可熔部分240在高度上約45Mm且可熔部分 242在高度上約:35Mm。圖16f示出了作為導電柱246上的凸塊244的接觸焊盤232上形成的互連結構的另一示例。凸塊244是可熔或可拆卸的且導電柱246是不可熔或不可拆卸的。相對于回流條件來定義可熔或可拆卸及不可熔或不可拆卸屬性。凸塊244可以是Sn、無鉛合金、Sn-Ag 合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-AgHn合金、共熔焊料、具有Ag、Cu或1 的錫合金或其它相對低溫熔化焊料。導電柱246可以是Au、Cu、Ni、高鉛焊料或鉛錫合金。在一個實施例中，導電柱 246是Cu柱且凸塊244是焊料蓋。給定IOOMm的寬度或直徑的接觸焊盤232，導電柱M6 在高度上約45Mm且凸塊244在高度上約35Mm。圖16g示出了作為具有凸起物(asperities) 250的凸塊材料M8的在接觸焊盤 232上形成的互連結構的另一實施例。凸塊材料248是軟的且在回流條件下是可變形的， 具有低屈服強度和高斷裂伸長率，與凸塊材料234類似。凸起物250形成有鍍覆的表面面層(finish)，并且在圖中出于舉例說明的目的被放大地示出。凸起物250的尺度通常約為 1 - 25Mm量級。該凸起物還可以在凸塊236、復合凸塊238和凸塊244上形成。在圖16h中，使用鋸條或激光切割工具252通過鋸道2 將半導體晶片220單顆化成單獨的半導體管芯224。圖17a示出具有導電跡線256的基底或PCB 254。基底邪4可以是單面FR5層壓件或雙面BT樹脂層壓件。半導體管芯2M被定位為使得凸塊材料234與導電跡線256上的互連點對準，參見圖25a - 25g。可替換地，可以使凸塊材料234與在基底2M上形成的導電焊盤或其它互連點對準。凸塊材料234比導電跡線256寬。在一個實施例中，對于150Mm 的凸塊節距而言，凸塊材料234具有小于IOOMffl的寬度且導電跡線或焊盤256具有35Mm的寬度。導電跡線256類似于如圖6 - 15所述的逸出跡線和互連點，以便增加布線密度。
向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將凸塊材料234壓緊到導電跡線 256上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于凸塊材料234的柔順性，凸塊材料在導電跡線256的頂面和側面周圍變形或壓出，稱為B0L。特別地，壓力的施加促使凸塊材料234 在等效于約200克的垂直載荷的力F下經歷大于約25ΜΠ1的塑性變形并覆蓋導電跡線的頂面和側面，如圖17b所示。還可以通過使凸塊材料與導電跡線進行物理接觸并隨后在回流溫度下對凸塊材料進行回流來以冶金方式將凸塊材料234連接到導電跡線256。通過使得導電跡線256比凸塊材料234窄，可以縮小導電跡線節距以增加布線密度和I/O計數。較窄的導電跡線256減小使導電跡線周圍的凸塊材料234變形所需的力F。 例如，必需的力F可以是針對比凸塊材料寬的導電跡線或焊盤使凸塊材料變形所需的力的 30 - 50%。較低的壓縮力F對細節距互連和小管芯以指定公差保持共面性并實現均勻的ζ 方向變形和高可靠性互連聯合有用。另外，使導電跡線256周圍的凸塊材料234變形機械地將凸塊鎖定到跡線以防止回流期間的管芯移位或管芯浮置。圖17c示出在半導體管芯2M的接觸焊盤232上形成的凸塊236。半導體管芯224 被定位為使得凸塊236與導電跡線256上的互連點對準。可替換地，凸塊236可以與在基底2M上形成的導電焊盤或其它互連點對準。凸塊236比導電跡線256寬。導電跡線256 類似于如圖6 - 15所述的逸出跡線和互連點，以便增加布線密度。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將凸塊236壓緊到導電跡線256 上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于凸塊236的柔順性，凸塊在導電跡線256的頂面和側面周圍變形或壓出。特別地，壓力的施加促使凸塊材料236經歷塑性變形并覆蓋導電跡線256的頂面和側面。還可以通過在回流溫度下使凸塊與導電跡線進行物理接觸來以冶金方式將凸塊236連接到導電跡線256。通過使得導電跡線256比凸塊236窄，可以縮小導電跡線節距以增加布線密度和 I/O數目。較窄的導電跡線256減小使導電跡線周圍的凸塊236變形所需的力F。例如，必需的力F可以是針對比凸塊寬的導電跡線或焊盤使凸塊變形所需的力的30 — 50%。較低的壓縮力F對細節距互連和小管芯而將共面性保持在指定公差內并實現均勻的ζ方向變形和高可靠性互連聯合有用。另外，使導電跡線256周圍的凸塊236變形機械地將凸塊鎖定到跡線以防止回流期間的管芯移位或管芯浮置。圖17d示出在半導體管芯224的接觸焊盤232上形成的復合凸塊238。半導體管芯2M被定位為使得復合凸塊238與導電跡線256上的互連點對準。可替換地，復合凸塊 238可以與在基底2M上形成的導電焊盤或其它互連點對準。復合凸塊238比導電跡線256 寬。導電跡線256類似于如圖6 - 15所述的逸出跡線和互連點，以便增加布線密度。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將可熔部分242壓緊到導電跡線 256上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于可熔部分242的柔順性，可熔部分在導電跡線256的頂面和側面周圍變形或壓出。特別地，壓力的施加促使可熔部分242經歷塑性變形并覆蓋導電跡線256的頂面和側面。還可以通過在回流溫度下使可熔部分242與導電跡線進行物理接觸來以冶金方式將復合凸塊238連接到導電跡線256。不可熔部分MO 在施加壓力或溫度期間不熔化或變形，并且保持其高度和形狀作為半導體管芯224與基底 254之間的垂直基準距。半導體管芯2M與基底2M之間的附加位移提供配合表面之間的較大共面性公差。
在回流過程期間，半導體管芯2M上的大量(例如幾千個)復合凸塊238被附著于基底254的導電跡線256上的互連點。某些凸塊238可能未能適當地連接到導電跡線256， 特別是如果管芯2M發生翹曲。回想復合凸塊238可以比導電跡線256寬。在施加適當力的情況下，可熔部分242在導電跡線256的頂面和側面周圍變形或壓出并將復合凸塊238 機械地鎖定到導電跡線。通過可熔部分M2比導電跡線256更軟且更具有柔順性的性質并因此在導電跡線的頂面之上和側面周圍變形以有更大的接觸表面面積來形成機械互鎖。復合凸塊238與導電跡線256之間的機械互鎖在回流期間將凸塊保持到導電跡線，即凸塊和導電跡線不失去接觸。因此，配合到導電跡線256的復合凸塊238減少凸塊互連故障。圖17e示出在半導體管芯224的接觸焊盤232上形成的導電柱246和凸塊M4。 半導體管芯2M被定位為使得凸塊244與導電跡線256上的互連點對準。可替換地，可以使凸塊244與在基底2M上形成的導電焊盤或其它互連點對準。凸塊M4比導電跡線256 寬。導電跡線256類似于如圖6 - 15所述的逸出跡線和互連點，以便增加布線密度。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將凸塊244壓緊到導電跡線256 上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于凸塊對4的柔順性，凸塊在導電跡線256的頂面和側面周圍變形或壓出。特別地，壓力的施加促使凸塊244經歷塑性變形并覆蓋導電跡線256的頂面和側面。還可以通過在回流溫度下使凸塊與導電跡線進行物理接觸來以冶金方式將導電柱246和凸塊244連接到導電跡線256。導電柱246在施加壓力或溫度期間不熔化或變形，并且保持其高度和形狀作為半導體管芯2M與基底2M之間的垂直基準距。 半導體管芯2M與基底2M之間的附加位移提供配合表面之間的較大共面性公差。較寬的凸塊244和較窄的導電跡線256具有上文針對凸塊材料234和凸塊236所述的類似低必需壓縮力和機械鎖定特征和優點。圖17f示出了具有在半導體管芯224的接觸焊盤232上形成的凸起物250的凸塊材料M8。半導體管芯2M被定位為使得凸塊材料248與導電跡線256上的互連點對準。 可替換地，可以使凸塊材料248與在基底2M上形成的導電焊盤或其它互連點對準。凸塊材料M8比導電跡線256寬。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將凸塊材料 248壓緊到導電跡線256上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于凸塊材料M8的柔順性，凸塊在導電跡線256的頂面和側面周圍變形或壓出。特別地，壓力的施加促使凸塊材料248經歷塑性變形并覆蓋導電跡線256的頂面和側面。另外，凸起物250被以冶金方式連接到導電跡線256。凸起物250的尺寸被確定為約為1 一 25ΜΠ1量級。圖17g示出具有帶有成角度或傾斜邊的梯形導電跡線沈0的基底或PCB 258。凸塊材料261在半導體管芯224的接觸焊盤232上形成。半導體管芯2M被定位為使得凸塊材料與導電跡線260上的互連點對準。可替換地，可以使凸塊材料261與在基底258 上形成的導電焊盤或其它互連點對準。凸塊材料沈1比導電跡線沈0寬。導電跡線260類似于如圖6 - 15所述的逸出跡線和互連點，以便增加布線密度。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將凸塊材料261壓緊到導電跡線 260上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于凸塊材料的柔順性，凸塊材料在導電跡線沈0的頂面和側面周圍變形或壓出。特別地，壓力的施加促使凸塊材料261在力F下經歷塑性變形而覆蓋導電跡線沈0的頂面和成角度的側面。還可以通過使凸塊材料與導電跡線進行物理接觸并隨后在回流溫度下對凸塊材料進行回流來以冶金方式將凸塊材料261連接到導電跡線260。圖18a — 18d示出半導體管芯2M和具有不可熔或不可拆卸部分264和可熔或可拆卸部分266的細長復合凸塊沈2的BOL實施例。不可熔部分264可以是Au、Cu、Ni、高鉛焊料或鉛錫合金。可熔部分266可以是Sn、無鉛合金、Sn-Ag合金、Sn-Ag-Cu合金、Sn-Ag-銦 (In)合金、共熔焊料、具有Ag、Cu或1 的錫合金或其它相對低溫熔化焊料。不可熔部分沈4 構成比可熔部分266大的復合凸塊沈2的更大部分。不可熔部分264被固定于半導體管芯 224的接觸焊盤232。如圖l&i所示，半導體管芯2 被定位為使得復合凸塊262與在基底270上形成的導電跡線268上的互連點對準。復合凸塊262沿著導電跡線268逐漸縮減，即復合凸塊具有楔形形狀，沿著導電跡線268的長度較長且跨越導電跡線較窄。復合凸塊沈2的錐形方位沿著導電跡線268的長度發生。圖18a中的視圖示出與導電跡線268共線的較短方位或縮窄的錐形。與圖18a垂直的圖18b中的視圖示出楔形形狀的復合凸塊沈2的較長方位。 復合凸塊沈2的較短方位比導電跡線沈8寬。如圖18c和18d所示，可熔部分266在施加壓力和/或具有熱量的回流時在導電跡線268周圍拆卸。不可熔部分264在回流期間不熔化或變形并保持其外形和形狀。可以將不可熔部分264的尺寸確定為提供半導體管芯224 與基底270之間的基準距距離。可以向基底270施加諸如Cu OSP的面層。導電跡線沈8 類似于如圖6 —15所述的逸出跡線和互連點，以便增加布線密度。在回流過程期間，半導體管芯2M上的大量(例如幾千個)復合凸塊262被附著于基底270的導電跡線268上的互連點。某些凸塊262可能未能適當地連接到導電跡線沈8， 特別是如果半導體管芯2M發生翹曲。回想復合凸塊262可以比導電跡線沈8寬。在施加適當力的情況下，可熔部分266在導電跡線沈8的頂面和側面周圍變形或壓出并將復合凸塊262機械地鎖定到導電跡線。通過可熔部分沈6比導電跡線268更軟且更具有柔順性的性質并因此在導電跡線的頂面和側面周圍變形以有更大的接觸面積來形成機械互鎖。復合凸塊沈2的楔形形狀增加凸塊與導電跡線之間的接觸面積，例如沿著圖18b和18d的較長方位，而不犧牲沿著圖18a和18c的較短方位的節距。復合凸塊沈2與導電跡線268之間的機械互鎖在回流期間將凸塊保持到導電跡線，即凸塊和導電跡線之間不失去接觸。因此， 配合到導電跡線沈8的復合凸塊262減少凸塊互連故障。類似于圖16c，圖19a— 19d示出在凸塊材料274形成于接觸焊盤232上的情況下的半導體管芯224的BOL實施例。在圖19a中，凸塊材料274通常是具有柔順性的，并且在等效于約200克的垂直載荷的力下經歷大于約25ΜΠ1的塑性變形。凸塊材料274比基底278 上的導電跡線276寬。在導電跡線276上形成具有約1 一25ΜΠ1量級的高度的多個凸起物 280。半導體管芯2M被定位為使得凸塊材料274與導電跡線276上的互連點對準。可替換地，可以使凸塊材料274與在基底278上形成的導電焊盤或其它互連點對準。如圖19b 所示，向半導體管芯2M的背面2 施加壓力或力F以將凸塊材料274壓緊到導電跡線276 和凸起物280上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于凸塊材料274的柔順性，凸塊材料在凸起物280和導電跡線276的頂面和側面周圍變形或壓出。特別地，壓力的施加促使凸塊材料274經歷塑性變形并覆蓋凸起物280和導電跡線276的頂面和側面。凸塊材料274 的塑性流動在凸塊材料與凸起物280和導電跡線276的頂面和側面之間產生宏觀機械互鎖點。凸塊材料274的塑性流動在凸起物280和導電跡線276的頂面和側面周圍發生，但是不過度地延伸到基底278上，這可能引起電短路及其它缺陷。凸塊材料與凸起物280和導電跡線276的頂面和側面之間的機械互鎖提供與各表面之間的較大接觸面積的穩健連接， 而不顯著地增加結合力。凸塊材料與凸起物280和導電跡線276的頂面和側面之間的機械互鎖還減少諸如密封的后續制造過程期間的橫向管芯移位。圖19c示出凸塊材料274比導電跡線276窄的情況下的另一 BOL實施例。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將凸塊材料274壓緊到導電跡線276和凸起物 280上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于凸塊材料274的柔順性，凸塊材料在凸起物280和導電跡線276的頂面之上變形或壓出。特別地，壓力的施加促使凸塊材料274經歷塑性變形并覆蓋凸起物280和導電跡線276的頂面。凸塊材料274的塑性流動在凸塊材料與凸起物280和導電跡線276的頂面之間產生宏觀機械互鎖點。凸塊材料與凸起物觀0 和導電跡線276的頂面之間的機械互鎖提供與各表面之間的較大接觸面積的穩健連接，而不顯著地增加結合力。凸塊材料與凸起物280和導電跡線276的頂面之間的機械互鎖還減少諸如密封的后續制造過程期間的橫向管芯移位。圖19d示出在凸塊材料274形成于導電跡線276的邊緣上的情況下的另一 BOL實施例，即，凸塊材料的一部分在導電跡線上且凸塊材料的另一部分不在導電跡線上。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將凸塊材料274壓緊到導電跡線276和凸起物 280上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于凸塊材料274的柔順性性質，凸塊材料在凸起物280和導電跡線276的頂面和側面上變形或壓出。特別地，壓力的施加促使凸塊材料274經歷塑性變形并覆蓋凸起物280和導電跡線276的頂面和側面。凸塊材料274的塑性流動在凸塊材料與凸起物280和導電跡線276的頂面和側面之間產生宏觀機械互鎖。凸塊材料與凸起物280和導電跡線276的頂面和側面之間的機械互鎖提供與各表面之間的較大接觸面積的穩健連接，而不顯著地增加結合力。凸塊材料與凸起物280和導電跡線276 的頂面和側面之間的機械互鎖還減少諸如密封的后續制造過程期間的橫向管芯移位。類似于圖16c，圖20a—20c示出具有形成于接觸焊盤232上的凸塊材料觀4的半導體管芯224的BOL實施例。如圖20a所示，尖端286從凸塊材料觀4的主體伸出作為臺階式凸塊，尖端觀6比凸塊材料觀4的主體窄。半導體管芯2M被定位為使得凸塊材料觀4 與基底290上的導電跡線288上的互連點對準。更具體而言，尖端286在導電跡線288上的互連點上位于中心。可替換地，可以使凸塊材料284和尖端觀6與在基底290上形成的導電焊盤或其它互連點對準。凸塊材料觀4比基底290上的導電跡線288寬。導電跡線288通常是柔順性的，并且在等效于約200克的垂直載荷的力下經歷大于約25 Mm的塑性變形。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將尖端284壓緊到導電跡線288上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于導電跡線觀8的柔順性性質， 如圖20b所示，導電跡線在尖端286周圍變形。特別地，壓力的施加促使導電跡線288經歷塑性變形并覆蓋尖端觀6的頂面和側面。圖20c示出圓形凸塊材料294在接觸焊盤232上形成的另一 BOL實施例。尖端 296從凸塊材料四4的主體伸出而形成具有比凸塊材料四4的主體窄的尖端的支柱凸塊。 半導體管芯2M被定位為使得凸塊材料294與基底300上的導電跡線298上的互連點對準。 更具體而言，尖端296在導電跡線298上的互連點上位于中心。可替換地，可以使凸塊材料294和尖端296與在基底300上形成的導電焊盤或其它互連點對準。凸塊材料四4比基底 300上的導電跡線四8寬。導電跡線298通常是柔順性的，并且在等效于約200克的垂直載荷的力下經歷大于約25ΜΠ1的塑性變形。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將尖端296壓緊到導電跡線298上。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于導電跡線四8的柔順性性質， 導電跡線在尖端296周圍變形。特別地，壓力的施加促使導電跡線298經歷塑性變形并覆蓋尖端四6的頂面和側面。如圖20a — 20c所述，在圖17a — 17g、18a — 18d和19a — 19d中描述的導電跡線也可以是柔順性材料。類似于圖16c，圖21a—21b示出具有形成于接觸焊盤232上的凸塊材料304的半導體管芯224的BOL實施例。凸塊材料304通常是柔順性的，并且在等效于約200克的垂直載荷的力下經歷大于約25ΜΠ1的塑性變形。凸塊材料304比基底308上的導電跡線306 寬。如圖21a所示，通過導電跡線306形成具有開口 312和導電側壁314的導電過孔310。 導電跡線306類似于如圖6 —15所述的逸出跡線和互連點，以便增加布線密度。半導體管芯2M被定位為使得凸塊材料304與導電跡線306上的互連點對準，參見圖25a_25g。可替換地，可以使凸塊材料304與在基底308上形成的導電焊盤或其它互連點對準。向半導體管芯224的背面2 施加壓力或力F以將凸塊材料304壓緊到導電跡線306上并到達導電過孔310的開口 312中。可以在提高溫度的情況下施加力F。由于凸塊材料304的柔順性性質，如圖21b所示，凸塊材料在導電跡線306的頂面和側面周圍變形或壓出并到達導電過孔310的開口 312中。特別地，壓力的施加促使凸塊材料304經歷塑性變形并覆蓋導電跡線306的頂面和側面并到達導電過孔310的開口 312中。凸塊材料304 因此被電連接到導電跡線306和導電側壁314以便通過基底308進行ζ方向垂直互連。凸塊材料304的塑性流動產生凸塊材料與導電跡線306的頂面和側面及導電過孔310的開口 312之間的機械互鎖。凸塊材料與導電跡線306的頂面和側面及導電過孔310的開口 312 之間的機械互鎖提供與各表面之間的較大接觸面積的穩健連接，而不顯著地增加結合力。 凸塊材料與導電跡線306的頂面和側面及導電過孔310的開口 312之間的機械互鎖還減少諸如密封的后續制造過程期間的橫向管芯移位。由于導電過孔310在具有凸塊材料304的互連點內形成，所以總基底互連面積減小。在圖17a — 17g、18a — 18d、19a — 19d、20a — 20c 和 21a — 21b 的 BOL 實施例中，通
過使導電跡線比互連結構窄，可以減小導電跡線節距以增加布線密度和I/O計數。較窄的導電跡線減小使導電跡線周圍的互連結構變形所需的力F。例如，必需的力F可以是針對比凸塊寬的導電跡線或焊盤使凸塊變形所需的力的30—50%。較低的壓縮力F對細節距互連和小管芯將共面性保持在指定公差內并實現均勻的ζ方向變形和高可靠性互連聯合有用。 另外，使導電跡線周圍的互連結構變形機械地將凸塊鎖定到跡線以防止回流期間的管芯移位或管芯浮置。圖22a_22c示出在半導體管芯與基底之間的凸塊周圍沉積密封劑的模底部填充 (MUF)過程。圖2 示出使用來自圖17b的凸塊材料234安裝到基底254并被放置在模套模具(chase mold)320的上模支撐體316和下模支撐體318之間。可以將來自圖17a — 17g、 18a—18d、19a—19d、20a—20c和21a—21b的其它半導體管芯和基底組合放置在模套模具320的上模支撐體316和下模支撐體318之間。上模支撐體316包括可壓縮釋放膜322。在圖22b中，上模支撐體316和下模支撐體318被放在一起以便用在基底之上和半導體管芯與基底之間的開放空間來封閉半導體管芯2M和基底254。可壓縮釋放膜322 與半導體管芯224的背面2 和側面一致以阻止密封劑在這些表面上的形成。用噴嘴326 將處于液體狀態的密封劑3M注入到模套模具320的一側中，同時可選真空幫助3 從相對側吸取壓力以用密封劑均勻地填充基底2M之上的開放空間和半導體管芯2M與基底 254之間的開放空間。密封劑3M可以是聚合物復合材料，諸如具有填料的環氧樹脂、具有填料的環氧丙烯酸酯或具有適當填料的聚合物。密封劑3M是不導電的且在環境上保護半導體器件免受外部元件和污染物的影響。可壓縮材料322防止密封劑3M在背面2 上和半導體管芯224的側面周圍流動。密封劑3 被固化。半導體管芯224的背面2 和側面仍從密封劑3M暴露。圖22c示出MUF和模過量填充(M0F)、即沒有可壓縮材料322的實施例。半導體管芯2M和基底2M被放置在模套模具320的上模支撐體316與下模支撐體318之間。上模支撐體316和下模支撐體318被放在一起以便用在基底之上、半導體管芯周圍和半導體管芯與基底之間的開放空間來封閉半導體管芯2M和基底254。用噴嘴326將處于液體狀態的密封劑3M注入到模套模具320的一側中，同時可選真空幫助3 從相對側吸取壓力以用密封劑均勻地填充半導體管芯2M周圍和基底2M之上的開放空間和半導體管芯2M與基底邪4之間的開放空間。密封劑3 被固化。圖23示出在半導體管芯2M周圍和半導體管芯224與基底2M之間的間隙中沉積密封劑的另一實施例。半導體管芯2 和基底邪4被屏障330封閉。密封劑332在液態下被從噴嘴334分配到屏障330中以填充基底2M之上的開放空間和半導體管芯2M與基底2M之間的開放空間。控制從噴嘴334分配的密封劑332的體積以在不覆蓋半導體管芯 224的背面2 或側面的情況下填充屏障330。密封劑332被固化。圖M示出來自圖2^i、22c和23的MUF過程之后的半導體管芯2 和基底254。 密封劑3 被均勻地分布在基底2M上和半導體管芯2 與基底2M之間的凸塊材料234 周圍。圖25a—25g示出基底或PCB 340上的各種導電跡線布局的頂視圖。在圖25a中， 導電跡線342是具有在基底340上形成的集成凸塊焊盤或互連點344的直導體。基底凸塊焊盤344的側邊與導電跡線342共線。在現有技術中，通常在互連點上形成焊料套準開口 (SRO)以在回流期間包含凸塊材料。SRO增加互連節距并減少I/O計數。相反，可以在基底 340的一部分上形成掩蔽層346 ；然而，不在導電跡線342的基底凸塊焊盤344周圍形成掩蔽層。也就是說，被設計為與凸塊材料配合的導電跡線342的一部分缺少將被用于回流期間的凸塊包含的掩蔽層；346的任何SRO。半導體管芯2M被放置在基底340上且凸塊材料與基底凸塊焊盤344對準。通過使凸塊材料與凸塊焊盤進行物理接觸并隨后在回流溫度下對凸塊材料進行回流來將凸塊材料以電氣方式和冶金方式連接到基底凸塊焊盤344。在另一實施例中，使用蒸發、電解鍍覆、化學鍍覆、球滴或絲網印刷工藝在基底凸塊焊盤344上沉積導電凸塊材料。凸塊材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料及其組合，具有可選助焊劑溶液。例如，凸塊材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。使用適當的附著或結合工藝將凸塊材料結合到基底凸塊焊盤344。在一個實施例中，如圖25b 所示，通過將材料加熱至其熔點以上對凸塊材料進行回流以形成凸塊或互連348。在某些應用中，第二次對凸塊348進行回流以改善與基底凸塊焊盤344的電接觸。窄基底凸塊焊盤 344周圍的凸塊材料保持回流期間的管芯放置。在高布線密度應用中，期望的是使導電跡線342的逸出節距最小化。通過出于回流包含的目的去除掩蔽層、即通過在沒有掩蔽層的情況下對凸塊材料進行回流來減小導電跡線342之間的逸出節距。由于未在管芯凸塊焊盤232或基底凸塊焊盤344周圍形成SR0， 所以可以以更精細的節距形成導電跡線342，即將導電跡線342更近地設置在一起或接近于附近結構。在基底凸塊焊盤344周圍沒有SRO的情況下，導電跡線342之間的節距被給定為P = D + PLT + W/2，其中，D是凸塊；348的底部直徑，PLT是管芯放置公差，并且W是導電跡線342的寬度。在一個實施例中，給定IOOMm的凸塊底部直徑、IOMm的PLT和30Mm 的跡線線寬，導電跡線342的最小逸出節距是125ΜΠ1。如在現有技術中發現的，無掩膜凸塊形成消除了考慮相鄰開口之間的掩蔽材料的帶狀間隔(ligament spacing)、焊料掩膜套準公差(SRT)和最小可分辨SRO的需要。當在沒有掩蔽層的情況下對凸塊材料進行回流以便以冶金和電氣方式將管芯凸塊焊盤232連接到基底凸塊焊盤344時，潤濕和表面張力促使凸塊材料保持自限制，并被保持在管芯凸塊焊盤232和基底凸塊焊盤344與直接鄰近于基本上在凸塊焊盤覆蓋區內的導電跡線342的那部分基底340之間的空間內。為了實現期望的自限制性質，可以在放置到管芯凸塊焊盤232或基底凸塊焊盤 344上之前將凸塊材料浸入助焊劑溶液中以選擇性地使得被凸塊材料接觸的區域比導電跡線342的周圍區域更加可潤濕。熔融凸塊材料由于助焊劑溶液的可潤濕性質而仍基本上被限制在由凸塊焊盤限定的區域內。凸塊材料未流出到可潤濕性較低的區域。可以在凸塊材料并不意圖使該區域具有較低可潤濕性的區域上形成薄氧化層或其它絕緣層。因此，在管芯凸塊焊盤232或基底凸塊焊盤344周圍不需要掩蔽層340。圖25c示出作為直導體的平行導電跡線352的另一實施例，其具有在基底350上形成的集成矩形凸塊焊盤或互連點354。在這種情況下，基底凸塊焊盤354比導電跡線352 寬，但是小于配合凸塊的寬度。基底凸塊焊盤邪4的側邊可以平行于導電跡線352。可以在基底350的一部分上形成掩蔽層356 ；然而，未在導電跡線352的基底凸塊焊盤3M周圍形成掩蔽層。也就是說，被設計為與凸塊材料配合的導電跡線352的一部分缺少將被用于回流期間的凸塊包含(containment)的掩蔽層356的任何SR0。圖25d示出具有被布置成多行陣列的導電跡線360和362的另一實施例，其具有在基底366上形成以用于最大互連逸出布線密度和容量的偏移集成凸塊焊盤或互連點 364。交替的導電跡線360和362包括用于布線至凸塊焊盤364的轉彎處。每個基底凸塊焊盤364的側邊與導電跡線360和362共線。可以在基底366的一部分上形成掩蔽層368 ； 然而，未在導電跡線360和362的基底凸塊焊盤364周圍形成掩蔽層368。也就是說，被設計為與凸塊材料配合的導電跡線360和362的一部分缺少將被用于回流期間的凸塊包含的掩蔽層368的任何SRO。圖2 示出具有被布置成多行陣列的導電跡線370和372的另一實施例，其具有在基底376上形成以用于最大互連逸出布線密度和容量的偏移集成凸塊焊盤或互連點374。交替的導電跡線370和372包括用于布線至凸塊焊盤374的轉彎處。在這種情況下， 基底凸塊焊盤374是圓形的，并且比導電跡線370和372寬，但是小于配合互連凸塊材料的寬度。可以在基底376的一部分上形成掩蔽層378 ；然而，未在導電跡線370和372的基底凸塊焊盤374周圍形成掩蔽層378。也就是說，被設計為與凸塊材料配合的導電跡線370和 372的一部分缺少將被用于回流期間的凸塊包含的掩蔽層378的任何SR0。圖25f示出具有被布置成多行陣列的導電跡線380和382的另一實施例，其具有在基底386上形成以用于最大互連逸出布線密度和容量的偏移集成凸塊焊盤或互連點 384。交替的導電跡線380和382包括用于布線至凸塊焊盤384的轉彎處。在這種情況下， 基底凸塊焊盤384是矩形的，并且比導電跡線380和382寬，但是小于配合互連凸塊材料的寬度。可以在基底386的一部分上形成掩蔽層388 ；然而，未在導電跡線380和382的基底凸塊焊盤384周圍形成掩蔽層388。也就是說，被設計為與凸塊材料配合的導電跡線380和 382的一部分缺少將被用于回流期間的凸塊包含的掩蔽層388的任何SR0。作為互連過程的一個示例，半導體管芯2M被放置在基底366上且凸塊材料234 與來自圖25d的基底凸塊焊盤364對準。如針對圖17a — 17g、18a — 18d、19a — 19d、20a— 20c和21a—21b所述，通過壓緊凸塊材料或通過使凸塊材料與凸塊焊盤進行物理接觸并隨后在回流溫度下對凸塊材料進行回流以電氣和冶金方式將凸塊材料234連接到基底凸塊焊盤364。在另一實施例中，使用蒸發、電解鍍覆、化學鍍覆、球滴或絲網印刷工藝在基底凸塊焊盤364上沉積導電凸塊材料。凸塊材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料及其組合，具有可選助焊劑溶液。例如，凸塊材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。使用適當的附著或結合工藝將凸塊材料結合到基底凸塊焊盤364。在一個實施例中，如圖25g 所示，通過將材料加熱至其熔點以上對凸塊材料進行回流以形成凸塊或互連390。在某些應用中，第二次對凸塊390進行回流以改善與基底凸塊焊盤364的電接觸。窄基底凸塊焊盤364周圍的凸塊材料保持回流期間的管芯放置。還可以在圖25a_25g的基底凸塊焊盤配置上形成凸塊材料234或凸塊390。在高布線密度應用中，期望的是使圖25a—25g的導電跡線360和362或其它導電跡線配置的逸出節距最小化。通過出于回流包含的目的去除掩蔽層、即通過在沒有掩蔽層的情況下對凸塊材料進行回流來減小導電跡線360和362之間的逸出節距。由于未在管芯凸塊焊盤232或基底凸塊焊盤364周圍形成SR0，所以可以以更精細的節距形成導電跡線 360和362，即將導電跡線360和362更近地設置在一起或接近于附近結構。在基底凸塊焊盤364周圍沒有SRO的情況下，導電跡線360和362之間的節距被給定為P = D/2 + PLT + W/2，其中，D是凸塊390的底部直徑，PLT是管芯放置公差，并且W是導電跡線360和362 的寬度。在一個實施例中，給定IOOMm的凸塊底部直徑、IOMm的PLT和30Mm的跡線線寬，導電跡線360和362的最小逸出節距是125ΜΠ1。如在現有技術中發現的，無掩膜凸塊形成消除了考慮相鄰開口之間的掩蔽材料的帶狀間隔、SRT和最小可分辨SRO的需要。當在沒有掩蔽層的情況下對凸塊材料進行回流以便以冶金和電氣方式將管芯凸塊焊盤232連接到基底凸塊焊盤364時，潤濕和表面張力促使凸塊材料保持自限制，并被保持在管芯凸塊焊盤232和基底凸塊焊盤364與直接鄰近于基本上在凸塊焊盤覆蓋區內的導電跡線360和362的那部分基底366之間的空間內。
為了實現期望的自限制性質，可以在放置到管芯凸塊焊盤232或基底凸塊焊盤 364上之前將凸塊材料浸入助焊劑溶液中以選擇性地使得被凸塊材料接觸的區域比導電跡線360和362的周圍區域更加可潤濕。熔融凸塊材料由于助焊劑溶液的可潤濕性性質而仍基本上被限制在由凸塊焊盤限定的區域內。凸塊材料未流出到可潤濕性較低的區域。可以在凸塊材料并不意圖使該區域具有較低可潤濕性的區域上形成薄氧化層或其它絕緣層。因此，在管芯凸塊焊盤232或基底凸塊焊盤364周圍不需要掩蔽層368。在圖^a中，在導電跡線394和396的一部分上沉積掩蔽層392。然而，未在集成凸塊焊盤398上形成掩蔽層392。因此，在基底400上不存在用于每個凸塊焊盤398的SR0。 在以填隙方式在集成凸塊焊盤398的陣列內的基底400上、即在相鄰凸塊焊盤之間形成不可潤濕掩蔽貼片402。還可以以填隙方式在管芯凸塊焊盤398的陣列內的半導體管芯224 上形成掩蔽貼片402。更一般而言，以任何布置與集成凸塊焊盤緊密接近地形成掩蔽貼片以防止流出至可潤濕性較低的區域。半導體管芯2M被放置在基底400上且凸塊材料與基底凸塊焊盤398對準。如針對圖17a — 17g、18a — 18d、19a — 19d、20a — 20c和21a — 21b所述，通過壓緊凸塊材料或通過使凸塊材料與凸塊焊盤進行物理接觸并隨后在回流溫度下對凸塊材料進行回流以電氣和冶金方式將凸塊材料連接到基底凸塊焊盤398。在另一實施例中，使用蒸發、電解鍍覆、化學鍍覆、球滴或絲網印刷工藝在管芯集成凸塊焊盤398上沉積導電凸塊材料。凸塊材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料及其組合，具有可選助焊劑溶液。例如，凸塊材料可以是共熔Sn/Pb、高鉛焊料或無鉛焊料。 使用適當的附著或結合工藝將凸塊材料結合到集成凸塊焊盤398。在一個實施例中，如圖 26b所示，通過將材料加熱至其熔點以上形成球狀球或凸塊404來對凸塊材料進行回流。在某些應用中，第二次對凸塊404進行回流以改善與集成凸塊焊盤398的電接觸。還可以將凸塊壓縮結合到集成凸塊焊盤398。凸塊404表示可以在集成凸塊焊盤398上形成的一種互連結構。互連結構還可以使用支柱凸塊、微型凸塊或其它電互連。在高布線密度應用中，期望的是使逸出節距最小化。為了減小導電跡線394與396 之間的節距，在集成凸塊焊盤398周圍沒有掩蔽層的情況下對凸塊材料進行回流。通過出于回流包含的目的去除掩蔽層和集成凸塊焊盤周圍的相關SR0、即通過在沒有掩蔽層的情況下對凸塊材料進行回流來減小導電跡線394和396之間的逸出節距。可以遠離集成凸塊焊盤398在導電跡線394和396的一部分和基底400上形成掩蔽層392 ；然而，不在集成凸塊焊盤398周圍形成掩蔽層392。也就是說，被設計為與凸塊材料配合的導電跡線394和 396的一部分缺少將被用于回流期間的凸塊包含的掩蔽層392的任何SR0。另外，以填隙方式在集成凸塊焊盤398的陣列內的基底400上形成掩蔽貼片402。 掩蔽貼片402是不可潤濕材料。掩蔽貼片402可以是與掩蔽層392相同的材料，并且在同一處理步驟期間施加，或者是在不同處理步驟期間的不同材料。可以在集成凸塊焊盤398的陣列內通過跡線或焊盤的一部分的選擇性氧化、鍍覆或其它處理來形成掩蔽貼片402。掩蔽貼片402限制到集成凸塊焊盤398的凸塊材料流動并防止導電凸塊焊盤浸出到相鄰結構。當用填隙方式設置在集成凸塊焊盤398的陣列內的掩蔽貼片402對凸塊材料進行回流時，潤濕和表面張力促使凸塊材料被限制并保持在管芯凸塊焊盤232和集成凸塊焊盤 398與直接鄰近于導電跡線394和396且基本上在集成凸塊焊盤398的覆蓋區內的那部分基底400之間的空間內。為了實現期望的限制性質，可以在放置到管芯凸塊焊盤232或集成凸塊焊盤398 上之前將凸塊材料浸入助焊劑溶液中以選擇性地使得被凸塊材料接觸的區域比導電跡線 394和396的周圍區域更加可潤濕。熔融凸塊材料由于助焊劑溶液的可潤濕性性質而仍基本上被限制在由凸塊焊盤限定的區域內。凸塊材料未流出到可潤濕性較低的區域。可以在凸塊材料并不意圖使該區域具有較低可潤濕性的區域上形成薄氧化層或其它絕緣層。因此，在管芯凸塊焊盤232或集成凸塊焊盤398周圍不需要掩蔽層392。由于未在管芯凸塊焊盤232或集成凸塊焊盤398周圍形成SR0，所以可以以更精細的節距形成導電跡線394和396，即可以在不進行接觸和形成電短路的情況下將導電跡線設置為更加接近于相鄰結構。采取相同的焊料套準設計規則，將導電跡線394和396之間的節距給定為P = (1. ID + W)/2，其中，D是凸塊404的底部直徑且W是導電跡線394和 396的寬度。在一個實施例中，給定IOOMm的凸塊直徑和20Mm的跡線線寬，導電跡線394和 396的最小逸出節距是65Mm。如在現有技術中發現的，凸塊形成消除了考慮相鄰開口之間的掩蔽材料的帶狀間隔和最小可分辨SRO的需要。圖27示出使用管芯附著粘合劑410將半導體管芯406堆疊在半導體管芯408上的情況下的封裝上封裝(PoP)405。半導體管芯406和408每個具有有源表面，該有源表面包含被實現為有源器件、無源器件、導電層和電介質層的模擬或數字電路，其在管芯內形成并被根據管芯的電氣設計和功能電互連。例如，該電路可以包括在有源表面內形成的一個或多個晶體管、二極管及其它電路元件以實現模擬電路或數字電路，諸如DSP、ASIC、存儲器或其它信號處理電路。半導體管芯406和408還可以包含IPD，諸如電感器、電容器和電阻器，以進行RF信號處理。使用來自圖17a — 17g、18a — 18d、19a — 19d、20a—20c 和 21a — 21b 的任何實施例， 使用在接觸焊盤418上形成的凸塊材料416將半導體管芯406安裝到在基底414上形成的導電跡412。導電跡線412類似于如圖6 —15所述的逸出跡線和互連點，以便增加布線密度。使用結合引線422將半導體管芯408電連接到在基底414上形成的接觸焊盤420。結合引線422的相對末端被結合到半導體管芯406上的接觸焊盤424。掩蔽層似6在基底414上形成并打開超過半導體管芯406的覆蓋區。雖然掩蔽層 4 在回流期間不將凸塊材料416限制于導電跡線412，但開放式掩膜可以充當屏障以防止密封劑4 在MUF期間遷移至接觸焊盤420或結合引線422。類似于圖22a— 22c，在半導體管芯408與基底414之間沉積密封劑428。掩蔽層似6阻止MUF密封劑4 到達接觸焊盤420和結合引線422，這可能引起缺陷。掩蔽層似6允許將較大的半導體管芯放置在給定基底上，而沒有密封劑4 流到接觸焊盤420上的風險。雖然已詳細地舉例說明了本發明的一個或多個實施例，但技術人員將認識到在不脫離以下權利要求所闡述的本發明的范圍的情況下可以對那些實施例進行修改和改動。
權利要求
1.一種制造半導體器件的方法，包括提供具有在半導體管芯表面上形成的多個復合凸塊的半導體管芯，所述復合凸塊具有可熔部分和不可熔部分； 提供基底；在基底上形成多個導電跡線，其中互連點具有從平面圖看與導電跡線平行的邊緣以便增加逸出布線密度，所述復合凸塊比互連點寬；將所述復合凸塊的可熔部分結合到互連點，使得該可熔部分覆蓋互連點的頂面和側面；以及在所述半導體管芯與基底之間的復合凸塊周圍沉積密封劑。
2.權利要求1的方法，其中，所述復合凸塊的不可熔部分包括金、銅、鎳、鉛焊料或鉛錫合金。
3.權利要求1的方法，其中，所述復合凸塊的可熔部分包括錫、無鉛合金、錫銀合金、錫銀銅合金、錫銀銦合金、共熔焊料或具有銀、銅或鉛的其它錫合金。
4.權利要求1的方法，其中，所述互連點具有為導電跡線寬度的5/6的寬度。
5.權利要求1的方法，還包括在遠離互連點的基底區域上形成掩蔽層。
6.權利要求1的方法，其中，所述復合凸塊呈錐形。
7.—種制造半導體器件的方法，包括 提供半導體；提供基底；在基底上形成多個導電跡線，其中互連點具有從平面圖看與導電跡線平行的邊緣以便增加逸出布線密度；在半導體管芯與基底上的互連點之間形成多個互連結構；將互連結構結合到互連點，使得該互連結構覆蓋互連點的頂面和側面；以及在半導體管芯與基底之間沉積密封劑。
8.權利要求7的方法，其中，所述互連點具有為導電跡線寬度的5/6的寬度。
9.權利要求7的方法，其中，所述互連結構包括可熔部分和不可熔部分。
10.權利要求8的方法，其中，互連結構的不可熔部分包括金、銅、鎳、鉛焊料或鉛錫合金。
11.權利要求7的方法，其中，所述互連結構的可熔部分包括錫、無鉛合金、錫銀合金、 錫銀銅合金、錫銀銦合金、共熔焊料或具有銀、銅或鉛的其它錫合金。
12.權利要求7的方法，其中，所述互連結構包括導電柱和在導電柱上形成的凸塊。
13.權利要求7的方法，其中，所述互連結構包括凸塊。
14.一種制造半導體器件的方法，包括 提供半導體管芯；提供基底；在基底上形成多個導電跡線，其中互連點具有從平面圖看與導電跡線平行的邊緣以便增加逸出布線密度；在半導體管芯與基底上的互連點之間形成多個互連結構；以及將互連結構結合到互連點，使得該互連結構覆蓋互連點的頂面和側面。
15.權利要求14的方法，其中，所述互連點具有為導電跡線寬度的5/6的寬度。
16.權利要求14的方法，還包括在半導體管芯與基底之間沉積密封劑。
17.權利要求14的方法，其中，所述互連結構包括可熔部分和不可熔部分。
18.權利要求17的方法，其中，互連結構的不可熔部分包括金、銅、鎳、鉛焊料或鉛錫合^^ ο
19.權利要求17的方法，其中，所述互連結構的可熔部分包括錫、無鉛合金、錫銀合金、 錫銀銅合金、錫銀銦合金、共熔焊料或具有銀、銅或鉛的其它錫合金。
20.權利要求14的方法，其中，所述互連結構包括導電柱和在導電柱上形成的凸塊。
21.一種半導體器件，包括 半導體管芯；基底；在基底上形成的多個導電跡線，其中互連點具有從平面圖看與導電跡線平行的邊緣以便增加逸出布線密度；在所述半導體管芯與所述基底上的互連點之間形成的多個互連結構，所述互連結構被結合到互連點；以及沉積在所述半導體管芯與基底之間的密封劑。
22.權利要求21的半導體器件，其中，互連結構的不可熔部分包括金、銅、鎳、鉛焊料或鉛錫合金。
23.權利要求21的半導體器件，其中，所述互連結構的可熔部分包括錫、無鉛合金、錫銀合金、錫銀銅合金、錫銀銦合金、共熔焊料或具有銀、銅或鉛的其它錫合金。
24.權利要求21的半導體器件，其中，所述互連點具有為導電跡線寬度的5/6的寬度。
25.權利要求21的半導體器件，其中，所述互連結構包括導電柱和在導電柱上形成的凸塊。
全文摘要
本發明涉及形成引線上凸塊互連的半導體器件和方法。一種半導體器件具有半導體管芯，該半導體管芯具有在半導體管芯表面上形成的多個復合凸塊。復合凸塊具有可熔部分和不可熔部分，諸如導電柱和在導電柱上形成的凸塊。復合凸塊還可以呈錐形。在基底上形成導電跡線，互連點具有從平面圖看與導電跡線平行的邊緣以便增加逸出布線密度。互連點可以具有為導電跡線寬度的5/6的寬度。復合材料凸塊比互連點寬。復合凸塊的可熔部分被結合到互連點，使得可熔部分覆蓋互連點的頂面和側面。在半導體管芯與基底之間的復合凸塊周圍沉積密封劑。
文檔編號H01L23/488GK102487020SQ20111004608
公開日2012年6月6日 申請日期2011年2月25日 優先權日2010年12月3日
發明者R.D.潘德塞 申請人:新科金朋有限公司, 星科金朋(上海)有限公司