TWI222725B - Flip-chip package bonding structure and the manufacturing method thereof - Google Patents

Description

1222725 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種·覆晶構裝接合結構及其製造方法， 特別是關於一種使用異方性導電接著劑之覆晶構裝接合結 構及其製造方法。 " 【先前技術】

伴隨著電子產品朝向輕、薄、短、小、高速化與高機 能化之發展趨勢，而使得半導體元件構裝技術對於增加元 件可罪度、接合送、度以及減少元件尺寸方面的要求不斷提 高，因此傳統打線接合（wire bonding)逐漸被覆晶構裝 (f Π p - c h i p)技術所取代。 覆晶構裝技術係以晶片與基板的接合面形成銲球陣列 (array 〇f s〇ider ball)或是導電凸塊（bump)以取代習知 構裝技術所使用的導線架（leaci frame)。透過直接壓合晶 片與基板的接合面之間的銲球陣列（array 〇f s〇lder α曰曰

ball)或導電凸塊來達成電路導通，可降低晶片與基板間 的電子訊號傳輸距離，適用於高速元件的封裝。習知的覆 =構裝方法，係於晶片及基板的表面形成導電凸塊（bump) 荨接合結構，然後在基板表面塗佈接著劑；再將晶片及基 $表面的導電凸塊經過對位壓合以完成覆晶構裝結構。在 曰曰片與基板間使用接著劑加以接合時，由於兩者具有嚴重 2膨脹係數差異，當溫度產生變化肖，熱應力的影響容 易使晶片及基板的導電凸塊接點產生變形。 為了減少接著劑、基板和晶片間：熱膨脹係數差異以 及增加接點的強度，可在膠材中混入適當的粒子以調整接

1222725 五、發明說明（2) 著劑之熱膨脹係數差異，並可在接著劑中添加適當濃声 導電粒子，以形成異方性導電揍著劑（Anis〇tr〇pic -之

Conductive Film，ACF)。但是在極細間距的情況下， 方性導電接著劑之導電粒子容易聚集於接點之側面而產、 相鄰接點短路的情形，因此其所能應用之線寬和間生 限。 又 【發明内容】 為解決先前技術的問題，本發明提供一種 合結構及其製造方法，在晶片盥 冓衣接 胲，以阻絕接點之間因導電接著劑之 =:緣 ，路”，罐構裝接合結構能應用= 距之元件覆晶構裝。 深見兴細間 本發明揭露一種使用異方性導電接覆曰 合結構及其製造方法，係利用元件盥美=J復日日構1接 緣膜以隔、絕其側“電性導 ^ ς ^妾點側面之絕 覆於接點側面直接阻隔導電性接著 結構係由基板、元件及異方 其覆晶構裝接合 板表面形成複數個接合墊以作為基板 =乂、：二 面形成複數個導電凸塊，導雷 '電、、泉路，兀件表 其導電凸塊壓合於基板之a則面係形成一絕緣膜， 性導通；&包含有複數個導；粒子二：成基板與元件之1 充於基板和元件之接合區域以電性連：if接著劑’係’、 此外.，本發明更包含覆 ^妾基板與元件。、， 衣接合結構的製造方法’

第6頁 1222725 五、發明說明（3) 係在上述之元件和基. 接合墊；於每一導雷几么表面分別形成複數個導電凸塊與 面塗佈異方性導電接著：側成膜；同時於基板表 方性導電個接合塾後壓合，並且固化異 墊之間而導致短路，故子也可能堆積於基板的接合 膜。 文於基板之接合墊侧面形成一絕緣 了解^ s: ί ^ H目的、構造特徵及其功能有進-步的 鉍配口圖不砰細說明如下： 【實施方式】 根據本發明所揭霖> @ s 法’係為解決使用異^桃=阳構t接合結構及其製造方 其間距縮小時所容易產^，接者劑以接合元件與基板’ 接合。 牛¥體封衣及組裝結構，特別是晶片與基板的 接著=較; 結構示意，其包含ί 為本發明第—實施例之 電凸塊11 〇，苴莫帝 日日片10 〇，其表面具有複數個導 A^ 2私凸塊110之侧面係具有絕緣膜in ; — 0，其表面具有複數(個接 1 接著劑120,係為含有導電粒子121之高分子材料方5 Μ基板20 0係以面對面的方式接合使複數個導電凸塊

第7頁 1222725 五、發明說明（4) 1 二個別:二合=复數個接合塾21 °之上而形成電性導通。 如導電凸塊或接合墊，带士 P i板之接點的侧面， 昱，豆妒绦腊、 形成、、、巴 '、、彖膜。依製程或應用的差 圍= :刀佈形式可配合調整，如僅塗佈於接點周 片表面僅露出接合處，即填充於各： 合塾之間的間隙。請參考第2圖和第3 圖/、為本枭明之絕緣膜分佈示意圖。 如第2圖所示，絕緣膜丨丨形 導電凸塊110周圍。 于值开/成於曰曰片100表面之 人第3ΛΛ示’絕緣膜⑴係形成於晶片100之整個接 泛表面，即填充於各·導雷 丧 S # Λ撿Ί Ί Π+ 電塊1 1 〇之間的間隙，僅露出 ¥電凸塊110導電接合面。 ^ 請參ϊίΓΛ接^構的料膜可由多種方法加以製作， 丙〆又伞叫/弟圖，其為絕緣膜之製作流程示意圖。係 配合先被影技術以製作絕緣膜。 係 如弟4圖所示，提供^一 Byinn ... 導電凸塊11。，並於晶片、10〇V面：‘在其表面形成複數個 ln 、，n h 日日片100表面塗佈光阻材料作為絕緣膜 111，亚且完全覆蓋導電凸塊11()。 絮暝 凸示’使用光罩130曝光晶片100表面之導電 凸塊11 0 ‘電接合面的區域。 如第6圖所* ’顯影光阻材料之圖案使其於 no側面形成絕緣膜⑴，並露出導電凸塊11G的導 f 面〇 ° 此外亦可使用鍍膜後機械研磨方式形成絕緣膜，請

第8頁 1222725 五、發明說明（5) 考fI圖5 T圖’其為絕緣膜之製作流程示音圖。 如第7圖所示，提供一曰y 1ηπ 不丁心圖 導電凸塊110，並於晶片$曰^片 在/、表面形成複數個 絕緣膜鑛半導體絕緣材料以作為 凡王復盍導電凸塊110。 如第8圖所示’以研磨輪而 化學機械研磨，直至露出導電凸^0電的凸5=2以 心t第9圖所示’去除導電凸塊110的導電接合口面之丰莫 之::層後’晶片1 00表面即形成覆蓋於面 之系巴緣膜m並露出導電凸塊11〇的導電接合電凸鬼H0側面 配合絕緣膜製程的差里i 緣膜的材質與其塗佈區域可做 κ v電凸塊側面之絕 構裝接合結構及其製造方法可用：揭露的覆晶 上，且特別適合用於液晶顯示哭（^ °蛉-組裴應用 基板或軟質基板的接合。’、/、Dn 之驅動晶片與玻璃 石月參考第10圖，其為本發 篦一奋 圖，首先，提供一日片，/t f弟一 κ細例之製作流程 (步驟310) . 片在其表面形成複數個導電凸塊 I v驟3 1 〇 )，其次，提供一基板，於苴 〒电凸塊 合墊（步驟320 );於晶片表面形成絕緣膜开數個接 膜係包覆導電凸塊側面並且露出導電凸堍二=33〇)，絕緣 再將含有導電粒子的異方性導電接 ^ 妾合面； 墊，然後對位壓合晶片與基板並固化塊對準接合 成覆晶構裝接合結構（步驟3 5 0 )。 — f接者劑，以形 述之基板可選擇有機

第9頁 1222725 五、發明說明（6) 基板、陶瓷基板 '玻璃基板、矽基板或砷化鎵基板等等。. 其異方性導電接著劑亦可選擇熱固化之高分子基接著劑、 光固化高分子基接著劑或其他接著材料，並配合材料以加 熱、曝光或微波等方式固化。 由於導電粒子也可能堆積於基板的接合墊之間而導致 短路，基板之接合墊側面亦可形成一絕緣膜，於本發明之 製作流程步驟中更包含於基板形成絕緣膜的步驟，絕緣膜 係包覆接合墊侧面並且露出接合墊的導電接合面。請參考 〒11圖，其,本發明第二實施例之結構示意圖。晶片丄⑽ 2 0 0係以面對面的方式接合使複數個導電凸塊11 〇個 I i壓合於複數個接合墊2 i 〇而形成電性導通。於晶片盥 接點側面，包括導電凸塊11〇和接合墊21〇，皆形成 ^ 11、211來防止因異方性導電接著劑120之導電粒 產生聚集而產生的短路現象。 以卩ρ ΐ然本發明之較佳實施例揭露如上所述，然.其並非用 样、士，本毛明’任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之 ίΐ Γ?5 , 為準呆4乾圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者

第10頁 1222725 圖式簡單說明 第1圖為本發明第一實施例之結構示意圖； 第2圖和第3圖為本發明之絕緣膜分佈示意圖； 第4圖至第6圖為絕緣膜之製作流程示意圖； 第7圖至第9圖為絕緣膜之製作流程示意圖； 第1 0圖為本發明第一實施例之製作流程圖；及 第11圖為本發明第二實施例之結構示意圖。 【圖式符號說明】 100 晶片 110 導電凸塊 111 絕緣膜 . 120 導電性接著劑 130 光罩 140 研磨輪 121 導電粒子 200 基板 210 接合墊 211 絕緣膜 步驟3 10 提供一晶片，在其表面形成複數個導電凸 塊 步驟3 2 0 提供一基板，於其表面形成複數個接合墊 步驟3 3 0 於晶片表面形成絕緣膜 步驟3 4 0 將含有導電粒子的異方性導電接著劑覆蓋 於基板上 步驟3 5 0 對位壓合晶片與基板以並固化異方性導電

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Claims (1)

1222725 六、申請專利範圍 1 · 一種覆晶構裝接合結構，包含有-基板，其表面形成複數個接 導電線路，· 接合塾以作為該基板的 ^ 一兀件，其表面形成複數個導電Λ括 :面係具有-絕緣膜以隔絕其側向的=、:該導電凸塊 個導電凸塊壓合於該複數個接合墊，f性¥通，該複數 與該元件；及 M電性連接該基板 一異方性導電接著劑，包含有 異方性導電接著劑係塗佈於該基板與固導電粒子，該 以接著該基板與該元件。 、μ元件之接合區域 2·:申請專利範圍第！項所述之覆晶構人姓 =邑緣膜之材質係為光阻材料及絕 ^構，其中 3. 如申請專利範圍第丨項所述之覆晶構裝+人、令之一。 该絕緣膜係填充於該導電凸塊之間間σ、、、°構’其中 凸塊側面。 的間隙以覆蓋該導電 4. 如申請專利範圍第丄項所述之覆晶構裴社措 該接合墊側面係覆蓋一接合墊絕緣膜。構，其中 5·如申請專利範圍第4項所述之覆晶構装接合 f接合塾絕緣膜之材質係&光阻材肖及絕緣材料其中之 6.如申請專利範圍第4項所述之覆晶構裝接合結直 該接合墊絕緣膜係填充於該接合墊之間 萝、 接合墊側面。 丨永以板盖§亥 7·如申請專利範圍第1項所述之覆晶構裝接合結構，其中

1222725 六、申請專利範圍 m ΐ、為一液晶顯示器驅動晶片。 8. 如申㉔專利範圍第！項所述 該基板係選自有機基板、後/構衣接合結構，其中 和珅化鎵基板所組成的族群其^之二破璃基板、矽基板 9. 如申請專利範圍第1項所述之覆曰。 該異f性導電接著劑係選自其中 固化咼分子基接著劑其中之一。土接耆劑及光 1〇.—種用以提供電性連接之元件結構，係 裝中使用異方性導雷技基节丨从 ' 於電子構 有：性v屯接者劑的細間距覆晶構裝，包含 元件； 數個導 絕緣膜 氣導通 專利範 ，其中 之一。 專利範 ，其中 蓋該導 專利範 ，其中 專利範 ，其中 複 向的電 1 1 .如申請 件結構 料其中 12.如申請 件結構 隙以覆 1 3.如申請 件結構 1 4.如申請 件結構 電凸塊，係形成於該元件表面；及 ，係形成於該導電Λ塊侧面以隔絕其侧 圍第1 0項所述之用以提供電性連接之一 石亥系巴緣膜之材貝係為光阻材料及π "" 人、、、6緣材 圍第1 0項所述之用以提供電性連接之一 該絕緣膜係填充於該導電凸塊之間的3 電凸塊侧面。 圍第1 0項所述之用以提供電性連接之元 該元件係為，液日日顯不器驅動晶片。 圍第1 0項所述之用以提供電性連接之元 該元件係為〆基板。 1222725 六、申請專利範圍 1 5 · —種覆晶構裝接合結構的製造方法，其步驟包含有： 提供一元件，於其表面形成複數個導電凸塊； 提供一基板，於其表面形成複數個接合墊； 於该導電凸塊侧面形成一絕緣膜； 於該基板表面塗佈一異方性導電接著劑； 使該導電凸塊對準壓合於該基板表面之該接合 墊；及 口 板 固化該異方性導電接 16. 17. 如申請專利範圍第丨5項所述之覆晶構裝接合結構的製 造方法，其中該於該導電凸塊侧面形成絕緣膜的步 驟’係將該絕緣膜填充於該導電凸塊之間的間隙，以 覆蓋該導電凸塊之侧面。 、 18. 19. $申請專利範圍第1 5項所述之覆晶構裝接合結構的製 造方法，其中該於該導電凸塊側面形成一絕緣膜的步 驟，係以光微影方法於該導電凸塊侧面形成該絕緣 膜。 =申凊專利範圍第1 5項所述之覆晶構裳接合結構的製 j方法，其中該於該導電凸塊側面形成一絕緣膜的步 =，係於元件.表面沉積絕緣層，再施以化學機械研磨 去除該導電凸塊表面之絕緣層，以形成覆蓋於該導電 凸塊侧面之該絕緣膜。 ^申請專利範圍第1 5項所述之覆晶構裝接合結構的製 造方法，其中更包含於該基板形成~接合墊絕緣膜^

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六、申請專利範圍 步驟。 20.如申請專利範圍第19項所述之覆晶構裝接合結 造方法，其中該於該接合墊側面形成—二^ 、衣 的步驟，係將該絕緣膜填充於該接合塾之；二：膜 以覆蓋該接合墊之側面。 間隙， 21 ΐΠ專：Ϊ圍第19項所述之覆晶構裝接合結構的制 义方法’其中該於該接合墊侧面形成—人 衣 的步驟，係以光微影方法於該接合塾=二，緣膜 墊絕緣膜。 蛩側面形成該接合 22.如申請專=範圍第19項所述之覆晶構裝接合結構的制 造方法’，、中該於該接合塾側面形成—接合墊絕= 的步驟，係於該基板表面沉積絕緣層， ' 眼 , ^ 冉施以化學應 械研磨去除该接合塾表面之絕緣層，以形 Λ形成覆蓋於兮 接合墊侧面之該接合墊絕緣膜。 及 2 3 ·如申請專利範圍第1 9項所述之覆晶構裝接人 造方法，其中該固化該異方性導電接著添丨丨枝人。& u ^ w从接合該元 件與該基板的步驟，係選自加熱、曝光刀做、士 ϋ夂倣波方法其 _之〆。 々