TW201421619A - 防止爬膠污染之覆晶接合結構 - Google Patents

Abstract

揭示一種防止爬膠污染之覆晶接合結構，包含一基板、一具有凸塊之晶片以及一形成於基板與晶片之間之填充膠體。複數個凸塊係突出地設置於晶片之覆晶接合面，當晶片覆晶接合至基板，凸塊接合至晶片之接墊。其中，晶片之覆晶背面形成有至少一毛細導流槽道，其一端延伸連通至晶片之切割側面，以形成為導流入口，藉以防止填充膠體在覆晶背面上因爬膠形成不規則狀隆起團塊。依據不同填充膠體，毛細導流槽道亦有對應之形狀變化。

Description

防止爬膠污染之覆晶接合結構

本發明係有關於覆晶接合技術，特別係有關於一種防止爬膠污染之覆晶接合結構。

覆晶接合(flip-chip bonding)係將晶片翻轉再接合至基板，同時以晶片上的凸塊電性連接至基板，可取代習知正面黏晶與打線連接製程。目前已開發出各式型態之覆晶接合結構，如本國專利公開201118986號「金屬柱焊接晶片連接之封裝構造及其電路基板」揭示一種金屬柱焊接晶片連接(Metal Post Solder-Chip Connection,MPS-C2)類型之覆晶接合結構。當晶片越來越薄時，特別是晶片厚度不大於50微米，由形成在晶片與基板間填充膠體引起的覆晶接合良率也將越來越低。查其原因之一便是填充膠體爬膠污染所造成。

第1圖與第2圖係為習知產生爬膠污染之覆晶接合結構300之截面示意圖與上視示意圖。該覆晶接合結構300係主要包含一基板310、一晶片320與一填充膠體330。該晶片320之覆晶接合面321係設置有複數個凸塊340，當覆晶接合之後，該些凸塊340係接合至該基板310上之對應接墊311。該填充膠體330係形成於該基板310與該晶片320之間，以密封該些凸塊340，該填充膠體330在該晶片320之側邊(特別是供點塗針頭10塗畫的側邊)會產生一超過該晶片320之爬膠高度331，造成 該填充膠體330爬膠污染到該晶片320之覆晶背面322上形成不規則形狀之隆起團塊332。當晶片越薄時，則此一缺陷將更為嚴重。

為了解決上述之問題，本發明之主要目的係在於一種防止爬膠污染之覆晶接合結構，可改善填充膠體爬膠污染到晶片上方形成不規則狀隆起團塊之問題。

本發明之次一目的係在於一種防止爬膠污染之覆晶接合結構，以增進晶片與基板之結合效果。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。本發明揭示一種防止爬膠污染之覆晶接合結構，包含一設有複數個接墊之基板、一具有複數個凸塊之晶片以及一填充膠體。該晶片係具有一覆晶接合面、一覆晶背面以及一位在該覆晶接合面與該覆晶背面之間的第一切割側面，該些凸塊係突出地設置於該覆晶接合面，該晶片係以該覆晶接合面朝向該基板之方式設置於該基板上，以使該些凸塊接合至該些接墊。該填充膠體係形成於該基板與該晶片之間，以密封該些凸塊。其中，該覆晶背面係形成有至少一第一毛細導流槽道，該第一毛細導流槽道之一端係延伸連通至該第一切割側面，以形成一第一導流入口，藉以防止該填充膠體在該覆晶背面上因爬膠引起不規則狀隆起團塊。

本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。

在前述之覆晶接合結構中，該第一毛細導流槽道之該第一導流入口之底部係可較低於該填充膠體之爬膠高度，以使該填充膠體流佈擴散於該第一毛細導流槽道內。故對該晶片產生更強的結合力並保持該覆晶背面之平坦度。

在前述之覆晶接合結構中，該晶片係可更具有一位在該覆晶接合面與該覆晶背面之間的第二切割側面，該第一毛細導流槽道之另一端係較佳可延伸連通至該第二切割側面，以形成一導流出口。藉由當該填充膠體之爬膠量過多時，可藉由該第一毛細導流槽道分散到該晶片具有該導流出口之第二切割側面。

在前述之覆晶接合結構中，該第二切割側面係可垂直於該第一切割側面。

在前述之覆晶接合結構中，該填充膠體係可為一底部填充膠(underfill)。

在前述之覆晶接合結構中，該晶片係可更具有一位在該覆晶接合面與該覆晶背面之間的第二切割側面，該覆晶背面係更形成有至少一第二毛細導流槽道，該第二毛細導流槽道之一端係延伸連通至該第二切割側面，以形成一第二導流入口。

在前述之覆晶接合結構中，該第二切割側面係可平行於該第一切割側面。

在前述之覆晶接合結構中，該填充膠體係可為一非導電膠(NCP)。

在前述之覆晶接合結構中，該晶片之厚度係可不大於50微米。

在前述之覆晶接合結構中，該第一毛細導流槽道之寬度係可不大於該第一毛細導流槽道之深度，以維持該第一毛細導流槽道之毛細導流效果。

在前述之覆晶接合結構中，該覆晶背面係可設有一定位標記，該第一毛細導流槽道之該第一導流入口係阻隔在該定位標記與該第一切割側面之中間位置之間，用以防止爬膠污染至在該覆晶背面之定位標記。

以下將配合所附圖示詳細說明本發明之實施例，然應注意的是，該些圖示均為簡化之示意圖，僅以示意方法來說明本發明之基本架構或實施方法，故僅顯示與本案有關之元件與組合關係，圖中所顯示之元件並非以實際實施之數目、形狀、尺寸做等比例繪製，某些尺寸比例與其他相關尺寸比例或已誇張或是簡化處理，以提供更清楚的描述。實際實施之數目、形狀及尺寸比例為一種選置性之設計，詳細之元件佈局可能更為複雜。

依據本發明之第一具體實施例，一種防止爬膠污染之覆晶接合結構舉例說明於第3圖之截面示意圖以及第4圖之立體示意圖。該覆晶接合結構100係包含一基板110、一凸塊化之晶片120以及一填充膠體130。第5圖係繪示該晶片120之立體示意圖。

該基板110之上表面係設有複數個接墊111。該基板 110係可為一封裝用小型印刷電路板、一陶瓷線路板、一軟性電路板、一模組基板110…等等覆晶載體，亦可為晶片堆疊體之其中一晶片。該基板110之上表面係可形成有一不完全覆蓋該些接墊111之防焊層112。

該晶片120係具有一覆晶接合面121、一覆晶背面122以及一位在該覆晶接合面121與該覆晶背面122之間的第一切割側面123。該晶片120係具有複數個凸塊140，該些凸塊140係突出地設置於該覆晶接合面121。該晶片120之內部係可製備有所欲的積體電路，其係電性連接至該些凸塊140。當該覆晶接合面121係為一積體電路形成之晶粒主動面，一保護層125係形成於該覆晶接合面121，該覆晶背面122則為一半導體晶粒背面；當該覆晶接合面121係為一半導體晶粒背面，該覆晶背面122係為一晶粒主動面，可利用縱向導通之矽通孔(TSV)或晶粒側邊線路電性連接位在不同晶粒表面之該些凸塊140與晶片中積體電路。通常該覆晶背面122係為一半導體晶粒背面，並經由晶背研磨，使得該晶片120之厚度係可不大於50微米。

該晶片120係以該覆晶接合面121朝向該基板110之方式設置於該基板110上，以使該些凸塊140接合至該些接墊111。在本實施例中，該些凸塊140係為柱狀凸塊140，例如銅柱凸塊，並以銲料141焊接至對應之該些接墊111。凸塊與接墊之接合方式亦可為金-金、金-錫等金屬共晶接合或錫球迴焊焊接等方法。

該填充膠體130係形成於該基板110與該晶片120之間，以密封該些凸塊140。在本實施例中，該填充膠體130係可為一底部填充膠(underfill)。覆晶接合製程之後可由一點膠針頭(如第7B圖所示)供應之並在固化前具有良好流動性。

其中，該覆晶背面122係形成有至少一第一毛細導流槽道150，該第一毛細導流槽道150之一端係延伸連通至該第一切割側面123，以形成一第一導流入口151，藉以防止該填充膠體130在該覆晶背面122上形成爬膠引起不規則狀隆起團塊。當該填充膠體130到達足夠爬膠高度，一接觸到該第一毛細導流槽道150之該第一導流入口151，便產生毛細作用使得該填充膠體130逐漸流佈於該第一毛細導流槽道150內。更具體地，該第一毛細導流槽道150之該第一導流入口151之底部係可較低於該填充膠體130之爬膠高度131，以使該填充膠體130流佈擴散於該第一毛細導流槽道150內。故對該晶片120產生更強的結合力並保持該覆晶背面122之平坦度。

關於該第一毛細導流槽道150之具體結構，如第5圖所示，該第一毛細導流槽道150之寬度W係可不大於該第一毛細導流槽道150之深度D，以維持該第一毛細導流槽道150之較佳毛細導流效果。此外，該第一毛細導流槽道150之深度D係可不小於該晶片120之厚度二分之一。在本實施例中，該晶片120係可更具有一位在該覆晶接合面121與該覆晶背面122之間的第二切割側 面124。針對底部填充膠之填充膠體130，該第一毛細導流槽道150之另一端係較佳可延伸連通至該第二切割側面124，以形成一導流出口152。藉由當該填充膠體130之爬膠量過多時，可藉由該第一毛細導流槽道150分散到該晶片120具有該導流出口152之第二切割側面124。而該第二切割側面124係可垂直於該第一切割側面123。如第5圖所示，該第一毛細導流槽道150之彎折角度係應大於90度，即不具有直角與銳角之彎折，以確保其毛細導流效果。

此外，關於該第一毛細導流槽道150之製造方法，當該覆晶背面122係為該晶片120之半導體基材顯露面且無線路之背面時，該第一毛細導流槽道150係可利用對晶圓背面的曝光顯影與圖案化半導體蝕刻以形成適當之形狀。或者，如第6圖所示，在第一實施例中之變化例中，該第一毛細導流槽道150由一晶片主動面上之圖案化保護層125’所構成。

在本較佳實施例中，如第4圖所示，該覆晶背面122係可設有一定位標記126，可位於該晶片120之其中一角隅，該第一毛細導流槽道150之該第一導流入口151係阻隔在該定位標記126與該第一切割側面123之中間位置之間，用以防止爬膠污染至在該定位標記126。

因此，本發明提供之防止爬膠污染之覆晶接合結構100係可改善填充膠體爬膠污染到晶片上方形成不規則狀隆起團塊之問題，並能增進該晶片120與該基板110 之結合效果。

第7A至7C圖係有關於上述覆晶接合結構100之製造方法。如第7A圖所示，該晶片120係設置於該基板110上，以使該些凸塊140接合至該些接墊111。之後，如第7B圖所示，由一點膠針頭10提供該填充膠體130未固化前之前趨物，其係塗劃於該第一切割側面123。如第7C圖所示，未固化前之該填充膠體130係流動並填充於該基板110與該晶片120之間，即便一開始該填充膠體130有高於該晶片120之爬膠高度，在毛細作用下亦會經由該第一導流入口151流佈於該第一毛細導流槽道150，當有更多填充膠量則可經由該導流出口152排出以分散到該第二切割側面124，直到該填充膠體130之爬膠高度131不會超過該覆晶背面122(如第3圖所示)，或可使該填充膠體130之爬膠量形成在一可控制之溢膠範圍與高度。

依據本發明之第二具體實施例，另一種防止爬膠污染之覆晶接合結構舉例說明於第8圖之截面示意圖以及第9圖之立體示意圖。該覆晶接合結構200係包含一基板110、一具有複數個凸塊140之晶片120以及一填充膠體130。第10圖係繪示該晶片120之立體示意圖。本第二實施例與第一實施例相同之元件名稱將沿用相同圖號並不再贅述其細部結構。

該基板110之上表面係設有複數個接墊111。該晶片120係具有一覆晶接合面121、一覆晶背面122以及一位 在該覆晶接合面121與該覆晶背面122之間的第一切割側面123。該晶片120係具有複數個凸塊140，該些凸塊140係突出地設置於該覆晶接合面121，該晶片120係以該覆晶接合面121朝向該基板110之方式設置於該基板110上，以使該些凸塊140接合至該些接墊111。該填充膠體130係形成於該基板110與該晶片120之間，以密封該些凸塊140。其中，該覆晶背面122係形成有至少一第一毛細導流槽道150，該第一毛細導流槽道150之一端係延伸連通至該第一切割側面123，以形成一第一導流入口151，藉以防止該填充膠體130在該覆晶背面122上因爬膠引起不規則狀隆起團塊。更具體地，該第一毛細導流槽道150之該第一導流入口151之底部係可較低於該填充膠體130之爬膠高度131，以使該填充膠體130流佈擴散於該第一毛細導流槽道150內。故對該晶片120產生更強的結合力並保持該覆晶背面122之平坦度。

在本實施例中，該填充膠體130係具體可為一非導電膠(NCP)，其未固化前流動度係低於底部填充膠，但具有較大的固化收縮率。在本實施例中，該晶片120係可更具有一位在該覆晶接合面121與該覆晶背面122之間的第二切割側面124，該覆晶背面122係更形成有至少一第二毛細導流槽道260，該第二毛細導流槽道260之一端係延伸連通至該第二切割側面124，以形成一第二導流入口261。其中該第二切割側面124係可平行於該第 一切割側面123。該第二毛細導流槽道260之該第二導流入口261之底部亦可如同該第一導流入口151這般而較低於該填充膠體130之爬膠高度131，以使該填充膠體130流佈擴散於該第二毛細導流槽道260內。

因此，本發明提供之防止爬膠污染之覆晶接合結構200係可改善該填充膠體130爬膠污染到晶片上方形成不規則狀隆起團塊之問題，並能增進該晶片120與該基板110之結合效果。

第11A至11C圖係有關於上述覆晶接合結構200之製造方法。如第11A圖所示，如非導電膠且尚未固化前之填充膠體130係形成於該基板110上。之後，如第11B圖所示，下壓該晶片120，直到該些凸塊140接合至該些接墊111，同時該填充膠體130之主要部份會形成於該晶片120與該基板110之間。如第11C圖所示，多餘之未固化前填充膠體130會受擠壓分散在該晶片120之該第一切割側面123與該第二切割側面124，當未固化前填充膠體130具有可接觸到該第一導流入口151與該第二導流入口261之爬膠高度，在毛細作用下流佈於該第一毛細導流槽道150與該第二毛細導流槽道260，使得該填充膠體130之爬膠高度131不會超過該覆晶背面122(如第8圖所示)或可使該填充膠體130之爬膠量形成在一可控制之溢膠範圍與高度。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例 揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本項技術者，在不脫離本發明之技術範圍內，所作的任何簡單修改、等效性變化與修飾，均仍屬於本發明的技術範圍內。

10‧‧‧點膠針頭

100‧‧‧防止爬膠污染之覆晶接合結構

110‧‧‧基板

111‧‧‧接墊

112‧‧‧防焊層

120‧‧‧晶片

121‧‧‧覆晶接合面

122‧‧‧覆晶背面

123‧‧‧第一切割側面

124‧‧‧第二切割側面

125‧‧‧保護層

125’‧‧‧圖案化保護層

126‧‧‧定位標記

130‧‧‧填充膠體

131‧‧‧爬膠高度

140‧‧‧凸塊

141‧‧‧銲料

150‧‧‧第一毛細導流槽道

151‧‧‧第一導流入口

152‧‧‧導流出口

200‧‧‧防止爬膠污染之覆晶接合結構

260‧‧‧第二毛細導流槽道

261‧‧‧第二導流入口

300‧‧‧產生爬膠污染之覆晶接合結構

310‧‧‧基板

311‧‧‧接墊

320‧‧‧晶片

321‧‧‧覆晶接合面

322‧‧‧覆晶背面

330‧‧‧填充膠體

331‧‧‧爬膠高度

332‧‧‧隆起團塊

340‧‧‧凸塊

D‧‧‧第一毛細導流槽道之深度

W‧‧‧第一毛細導流槽道之寬度

第1圖：一種習知產生爬膠污染之覆晶接合結構之截面示意圖。

第2圖：習知產生爬膠污染之覆晶接合結構之上視示意圖。

第3圖：依據本發明之第一具體實施例，一種防止爬膠污染之覆晶接合結構之截面示意圖。

第4圖：依據本發明之第一具體實施例，該覆晶接合結構之立體示意圖。

第5圖：依據本發明之第一具體實施例，使用於該覆晶接合結構之晶片立體示意圖。

第6圖：依據本發明之第一具體實施例之一變化例，該覆晶接合結構之第一毛細導流槽道由一晶片圖案化保護層所構成之立體示意圖。

第7A至7C圖：依據本發明之第一具體實施例，該覆晶接合結構於製程中元件截面示意圖。

第8圖：依據本發明之第二具體實施例，另一種防止爬膠污染之覆晶接合結構之截面示意圖。

第9圖：依據本發明之第二具體實施例，該覆晶接合結構之立體示意圖。

第10圖：依據本發明之第二具體實施例，使用於該覆晶接合結構之晶片立體示意圖。

第11A至11C圖：依據本發明之第二具體實施例，該覆晶接合結構於製程中元件截面示意圖。

100‧‧‧防止爬膠污染之覆晶接合結構

110‧‧‧基板

111‧‧‧接墊

112‧‧‧防焊層

120‧‧‧晶片

121‧‧‧覆晶接合面

122‧‧‧覆晶背面

123‧‧‧第一切割側面

125‧‧‧保護層

130‧‧‧填充膠體

131‧‧‧爬膠高度

140‧‧‧凸塊

141‧‧‧銲料

150‧‧‧第一毛細導流槽道

151‧‧‧第一導流入口

152‧‧‧導流出口

Claims (11)

1. 一種防止爬膠污染之覆晶接合結構，包含：一基板，係設有複數個接墊；一晶片，係具有一覆晶接合面、一覆晶背面以及一位在該覆晶接合面與該覆晶背面之間的第一切割側面，該覆晶接合面係設有複數個凸塊，該晶片係以該覆晶接合面朝向該基板之方式設置於該基板上，以使該些凸塊接合至該些接墊；以及一填充膠體，係形成於該基板與該晶片之間，以密封該些凸塊；其中，該覆晶背面係形成有至少一第一毛細導流槽道，該第一毛細導流槽道之一端係延伸連通至該第一切割側面，以形成一第一導流入口，藉以防止該填充膠體在該覆晶背面上形成不規則狀隆起團塊。
2. 依據申請專利範圍第1項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該第一毛細導流槽道之該第一導流入口之底部係較低於該填充膠體之爬膠高度，以使該填充膠體流佈擴散於該第一毛細導流槽道內。
3. 依據申請專利範圍第2項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該晶片係更具有一位在該覆晶接合面與該覆晶背面之間的第二切割側面，該第一毛細導流槽道之另一端係延伸連通至該第二切割側面，以形成一導流出口。
4. 依據申請專利範圍第3項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該第二切割側面係垂直於該第一切割側面。
5. 依據申請專利範圍第3項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該填充膠體係為一底部填充膠(underfill)。
6. 依據申請專利範圍第2項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該晶片係更具有一位在該覆晶接合面與該覆晶背面之間的第二切割側面，該覆晶背面係更形成有至少一第二毛細導流槽道，該第二毛細導流槽道之一端係延伸連通至該第二切割側面，以形成一第二導流入口。
7. 依據申請專利範圍第6項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該第二切割側面係平行於該第一切割側面。
8. 依據申請專利範圍第6項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該填充膠體係為一非導電膠(NCP)。
9. 依據申請專利範圍第1項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該晶片之厚度係不大於50微米。
10. 依據申請專利範圍第1項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該第一毛細導流槽道之寬度係不大於該第一毛細導流槽道之深度。
11. 依據申請專利範圍第1項之防止爬膠污染之覆晶接合結構，其中該覆晶背面係設有一定位標記，該第 一毛細導流槽道之該第一導流入口係阻隔在該定位標記與該第一切割側面之中間位置之間。