專利名稱：覆晶封裝結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)；特別是關(guān)于一種使用于半導(dǎo)體領(lǐng)域的覆晶封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
覆晶封裝結(jié)構(gòu)因?yàn)榫哂谐叽缧?、接腳密度大且散熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛地使用于各種類型的電子邏輯元件，尤其在現(xiàn)今數(shù)位化社會(huì)中對(duì)電子產(chǎn)品的多工需求，使得諸如個(gè)人電腦中常見(jiàn)的中央處理器(Central Processing Unit, CPU)或圖形處理器(Graphics Processing Unit, GPU),亦或是兼具無(wú)線網(wǎng)絡(luò)及藍(lán)牙通訊技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)芯片等，都可輕易見(jiàn)到覆晶封裝結(jié)構(gòu)的身影。
覆晶封裝結(jié)構(gòu)主要由基板、芯片及用以電性連接該基板及該芯片的凸塊結(jié)構(gòu)所形成。當(dāng)凸塊結(jié)構(gòu)設(shè)置于基板及芯片間，并用以頂持及電性連接基板與芯片時(shí)，將使得基板與芯片間形成一間隙。同時(shí)，該間隙適可利用如自然流入或毛細(xì)現(xiàn)象等，以充填一填充劑，使其具有將芯片與基板固定及絕緣，并避免凸塊結(jié)構(gòu)間彼此接觸而短路的功用。然而，隨著工藝的進(jìn)步及對(duì)電子元件微小化的需求，基板與芯片的尺寸雖然愈趨縮小，但所需具備的信號(hào)接腳數(shù)量卻不減反增。如此一來(lái)，不僅將導(dǎo)致基板與芯片間的間隙變小，從而增加工藝上的困難，并且在另一方面，過(guò)小的間隙也將導(dǎo)致填充劑無(wú)法順利地流入及充填于其間，從而導(dǎo)致電路層氧化或接點(diǎn)間短路的情況，嚴(yán)重影響覆晶封裝結(jié)構(gòu)的使用壽命。有鑒于此，如何在微小化覆晶封裝結(jié)構(gòu)的同時(shí)，依舊可維持兩者間所具有的間隙的尺寸，使填充料可順利地通過(guò)毛細(xì)現(xiàn)象填充于其間，乃為目前業(yè)界引領(lǐng)期盼所欲解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種覆晶封裝結(jié)構(gòu)，其在微小化基板與芯片尺寸的同時(shí)，不但可供芯片穩(wěn)固地置于基板上，且可維持兩者間的間隙尺寸，從而使填充料可完整地填充于該間隙，以達(dá)到將芯片與基板固定并絕緣，同時(shí)避免凸塊結(jié)構(gòu)彼此接觸而導(dǎo)致短路的目的。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的覆晶封裝結(jié)構(gòu)包含一基板、一芯片、一凸塊結(jié)構(gòu)以及一阻焊層?；迳暇哂幸浑娐穼?，芯片具有一中央?yún)^(qū)域及位于中央?yún)^(qū)域兩側(cè)的二邊緣區(qū)域。凸塊結(jié)構(gòu)面對(duì)基板設(shè)置于芯片的中央?yún)^(qū)域，阻焊層設(shè)置于基板，且部分覆蓋電路層。當(dāng)芯片設(shè)置于基板上時(shí)，芯片通過(guò)凸塊結(jié)構(gòu)與基板電性連接，且阻焊層適可與芯片的二邊緣區(qū)域接觸，以與凸塊結(jié)構(gòu)共同支撐芯片。為讓本發(fā)明的上述目的、技術(shù)特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文以較佳實(shí)施例、配合所附附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1A為本發(fā)明覆晶封裝結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例示意圖；圖1B為圖1A的A-A線段的剖面圖；圖2A為本發(fā)明覆晶封裝結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例示意圖；圖2B為圖2A的B-B線段的剖面圖；圖3A為本發(fā)明覆晶封裝結(jié)構(gòu)的 第三實(shí)施例示意圖；圖3B為圖3A的C-C線段的剖面圖；圖4A為本發(fā)明覆晶封裝結(jié)構(gòu)的第四實(shí)施例示意圖；圖4B為圖4A的D-D線段的剖面圖；圖5為本發(fā)明覆晶封裝結(jié)構(gòu)的制造流程圖；以及圖6為本發(fā)明覆晶封裝結(jié)構(gòu)的另一制造流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1A及圖1B為本發(fā)明的覆晶封裝結(jié)構(gòu)100的第一實(shí)施例。如圖所示，覆晶封裝結(jié)構(gòu)100具有一基板110、一芯片120、一凸塊結(jié)構(gòu)130以及一阻焊層140。其中，基板100上具有一電路層112(附圖中所繪制的電路層僅為示意)，且芯片120具有一中央?yún)^(qū)域122及位于中央?yún)^(qū)域122兩側(cè)的二邊緣區(qū)域124。此外，凸塊結(jié)構(gòu)130面對(duì)基板110設(shè)置于芯片120的中央?yún)^(qū)域122，阻焊層140設(shè)置于基板110，且用以部分覆蓋電路層112。其中，于本實(shí)施例中，凸塊結(jié)構(gòu)130例如為金凸塊、結(jié)線凸塊及復(fù)合凸塊…等。如圖1B所示，當(dāng)芯片120設(shè)置于基板110上時(shí)，芯片120適可通過(guò)凸塊結(jié)構(gòu)130與基板Iio電性連接，同時(shí)，阻焊層140適可與芯片120的二邊緣區(qū)域124相接觸，以與凸塊結(jié)構(gòu)130共同支撐芯片120，避免芯片120僅中央?yún)^(qū)域122具有支撐，而產(chǎn)生左右傾斜的情況。覆晶封裝結(jié)構(gòu)100更進(jìn)一步包含一抗氧化層150，其覆蓋于基板110的電路層112上，用以協(xié)助避免電路層112的氧化。其中，抗氧化層150為鎳金或鎳鈀金。此外，當(dāng)阻焊層140與凸塊結(jié)構(gòu)130共同支撐芯片120時(shí)，于基板110及芯片120間將形成一間隙200，且一填料層210適可填充于間隙200中，成為基板110及芯片120間的絕緣物質(zhì)，在避免短路情況發(fā)生的同時(shí)，也具有固定基板110與芯片120的功效。需說(shuō)明的是，如圖1A所示，于本發(fā)明的第一實(shí)施例中，阻焊層140由基板110的二側(cè)邊116朝基板110的一中央部114，通過(guò)覆蓋3/4基板110面積的方式設(shè)置，以與凸塊結(jié)構(gòu)130共同支撐芯片120。因此，由于基板110與芯片120間尚留存有足夠的間隙200，故當(dāng)使用填充劑(圖未示出)充填間隙200時(shí)，其將可順利無(wú)阻礙地流入間隙200中，以形成填料層210。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)一封裝結(jié)構(gòu)具有8mm(寬)*11. 5mm(長(zhǎng))的面積尺寸，且阻焊層140覆蓋了 3/4該面積尺寸時(shí)，則中央部114將預(yù)留2mm寬的間隔，且二側(cè)邊116的寬度則各為3mm左右。圖2A及圖2B為本發(fā)明的第二實(shí)施例。如圖所示，第二實(shí)施例的覆晶封裝結(jié)構(gòu)100所具有的基板110、芯片120、凸塊結(jié)構(gòu)130及阻焊層140間的相互空間關(guān)系，皆與第一實(shí)施例相同，其區(qū)別僅在于第二實(shí)施例所示的阻焊層140由基板110的二側(cè)邊116朝基板110的中央部114，通過(guò)覆蓋1/2基板110面積的方式設(shè)置，以與凸塊結(jié)構(gòu)130共同支撐芯片120。因此，相較于第一實(shí)施例，第二實(shí)施例所示的覆晶封裝結(jié)構(gòu)100使用較少的阻焊層140，即可與凸塊結(jié)構(gòu)130來(lái)共同支撐芯片120，以避免芯片120發(fā)生左右傾斜的情況，同時(shí)依舊使填充劑可由未被阻焊層140覆蓋之處順利地流入于間隙200內(nèi)進(jìn)行充填。圖3A及圖3B為本發(fā)明的第三實(shí)施例。如圖所示，第三實(shí)施例的覆晶封裝結(jié)構(gòu)100所具有的基板110、芯片120、凸塊結(jié)構(gòu)130及阻焊層140間的相互空間關(guān)系，皆與第一實(shí)施例及第二實(shí)施例相同，其區(qū)別僅在于，第三實(shí)施例所示的阻焊層140由基板110的二側(cè)邊116朝基板110的中央部114，通過(guò)覆蓋1/4基板110面積的方式設(shè)置，以與凸塊結(jié)構(gòu)130共同支撐芯片120。因此，相較于第一實(shí)施例及第二實(shí)施例，第三實(shí)施例所示的覆晶封裝結(jié)構(gòu)100可利用更為少量的阻焊層140，與凸塊結(jié)構(gòu)130共同支撐芯片120，避免芯片120發(fā)生左右傾斜的情況，并使填充劑可更加順利地流入于間隙200中。圖4A及圖4B為本發(fā)明的第四實(shí)施例。如圖所示，第四實(shí)施例的覆晶封裝結(jié)構(gòu)100 所具有的基板110、芯片120及凸塊結(jié)構(gòu)130間的相互空間關(guān)系，雖皆與如述的該等實(shí)施例相同，但于本實(shí)施例中，阻焊層140并非是從基板110的二側(cè)邊116朝基板110的中央部114的方式覆蓋于基板110上。相反地，第四實(shí)施例的阻焊層140乃是以設(shè)置于基板110的四邊角的方式，與凸塊結(jié)構(gòu)130來(lái)共同支撐芯片120，使基板110與芯片120間可具有更多的間隙400，以供填充劑流入及填充于其間。本發(fā)明更揭露形成前述覆晶封裝結(jié)構(gòu)100的方法，如圖5所示，包含下列步驟。首先，如步驟310所示，于基板100上形成電路層112，并于其上形成抗氧化層150以覆蓋并保護(hù)電路層112。接著如步驟320所示，形成阻焊層140于基板110，且使阻焊層140僅部分覆蓋電路層112。如步驟330所示，將具有凸塊結(jié)構(gòu)130的芯片120設(shè)置于基板110上，使基板110與芯片120間形成間隙200。如步驟340所示，利用凸塊結(jié)構(gòu)130與阻焊層140共同支撐芯片120。接著，如步驟350所示，將填充劑導(dǎo)入基板110與芯片120所形成的間隙200。最后，如步驟360所示，硬化該填充劑，使形成填料層210，以充填于間隙200間，藉以強(qiáng)化基板110與芯片120間的穩(wěn)固性，同時(shí)避免基板110、芯片120及凸塊結(jié)構(gòu)130間因絕緣不良而導(dǎo)致短路情況的發(fā)生。此外，于步驟320的形成阻焊層140的方法中，更可進(jìn)一步包含步驟321 :形成阻焊層140，使其由基板110的二側(cè)邊116朝基板110的一中央部114以覆蓋3/4基板110的面積、覆蓋1/2基板110的面積以及覆蓋1/4基板110的面積的方式設(shè)置于基板110，以與凸塊結(jié)構(gòu)130共同支撐芯片120?；蛘?，于步驟320中，也可進(jìn)一步包含步驟322 :形成阻焊層140于基板110的四邊角，以與凸塊結(jié)構(gòu)130共同支撐芯片120。如圖6所示，前述的覆晶封裝結(jié)構(gòu)100的形成方法，亦可在如步驟321及步驟322所形成的阻焊層140后，具有下列步驟。首先，如步驟323所示，將填充劑涂布于基板110中，以覆蓋阻焊層140未覆蓋的電路層112。接著，如步驟331所示，將具有凸塊結(jié)構(gòu)130的芯片120設(shè)置于基板110，使該芯片120與基板110對(duì)應(yīng)的區(qū)域形成間隙200。如步驟340所示，利用凸塊結(jié)構(gòu)130與阻焊層140共同支撐芯片120。而多余的填充劑可由未覆蓋阻焊層140的區(qū)域流出，最后，如步驟360所示，硬化該填充劑，使其形成填料層210，以充填于間隙200間。于本發(fā)明中，凸塊結(jié)構(gòu)130較佳為金結(jié)線凸塊(Gold Stud Bump)且以單一或復(fù)數(shù)矩陣的方式，面對(duì)基板110設(shè)置于芯片120的中央?yún)^(qū)域122。此外，基板110與芯片120間所形成的間隙200所具有的一高度，介于20 50微米之間，且較佳為30微米，而阻焊層140的厚度可介于5 20微米之間，其較佳為15微米，如此將使一般規(guī)格的填充劑即可順利流動(dòng)，而無(wú)須使用特殊規(guī)格的填充劑，降低生產(chǎn)所需成本。需說(shuō)明的是，于圖5中所述的步驟350中所提及的填充劑可為底部填充劑(Underfill)及封裝材料(Molding Material)填充劑,其可于間隙200形成后,再予以流入進(jìn)行填充，達(dá)到本發(fā)明避免短路及固定基板110與芯片120的功效。另一方面，于圖6的步驟323中所提及的填充劑，則為非導(dǎo)電性粘著劑(Non-Conductive Past，NCP)。其需先涂布于阻焊層140未覆蓋的電路層112后，才得以進(jìn)行后續(xù)基板110與芯片120間的設(shè)置作業(yè)，以供多余的填充劑可由基板110上該阻焊層140未覆蓋的區(qū)域順利流出。綜上所述，由于本發(fā)明的覆晶封裝結(jié)構(gòu)100可通過(guò)凸塊結(jié)構(gòu)130及阻焊層140的設(shè)置，維持基板110與芯片120間所具有的間隙200的高度，故其可在不變動(dòng)原有填充劑的前提下，依舊完成將填充劑充填于間隙200的作業(yè)，從而形成填料層210，以達(dá)到將芯片120與基板110絕緣，同時(shí)避免凸塊結(jié)構(gòu)130彼此接觸而導(dǎo)致短路的目的。 上述的實(shí)施例僅用來(lái)例舉本發(fā)明的實(shí)施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范疇。任何熟悉此技術(shù)者可輕易完成的改變或均等性的安排均屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種覆晶封裝結(jié)構(gòu)，包含一基板，其上形成有一電路層；一芯片，具有一中央?yún)^(qū)域及位于該中央?yún)^(qū)域兩側(cè)的二邊緣區(qū)域；一凸塊結(jié)構(gòu)，面對(duì)該基板設(shè)置于該芯片的該中央?yún)^(qū)域；以及一阻焊層，設(shè)置于該基板，且部分覆蓋該電路層；其中，當(dāng)該芯片設(shè)置于該基板上時(shí)，該芯片通過(guò)該凸塊結(jié)構(gòu)與該基板電性連接，且該阻焊層適可與該芯片的該二邊緣區(qū)域接觸，以與該凸塊結(jié)構(gòu)共同支撐該芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該阻焊層由該基板的二側(cè)邊朝該基板的一中央部以覆蓋3/4該基板的面積、覆蓋1/2該基板的面積以及覆蓋1/4該基板的面積的方式設(shè)置于該基板，以與該凸塊結(jié)構(gòu)共同支撐該芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該阻焊層設(shè)置于該基板的四邊角， 以與該凸塊結(jié)構(gòu)共同支撐該芯片。
4.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，更包含一抗氧化層，覆蓋于該基板的該電路層。
5.如權(quán)利要求1所述的覆晶封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，更包含一間隙及一填料層，該間隙形成于該基板與該芯片之間，而該填料層則充填于該間隙內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的覆晶封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該間隙具有一高度，且該高度介于 20 50微米。
7.一種形成一覆晶封裝結(jié)構(gòu)的方法，包含下列步驟(a)于一基板上形成一電路層，并于其上形成一抗氧化層以覆蓋該電路層；(b)形成一阻焊層于該基板，且該阻焊層部分覆蓋該電路層；(C)將具有一凸塊結(jié)構(gòu)的一芯片設(shè)置于該基板，并于該基板與該芯片間形成一間隙，其中，該芯片具有一中央?yún)^(qū)域及位于該中央?yún)^(qū)域兩側(cè)的二邊緣區(qū)域，且該芯片的該二邊緣區(qū)域的面積部分接觸該阻焊層；以及(d)利用該凸塊結(jié)構(gòu)與該阻焊層以共同支撐該芯片。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，(b)步驟更包含(bl)形成該阻焊層，使其由該基板的二側(cè)邊朝該基板的一中央部以覆蓋3/4該基板的面積、覆蓋1/2該基板的面積以及覆蓋1/4該基板的面積的方式設(shè)置于該基板，以與該凸塊結(jié)構(gòu)共同支撐該芯片。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，(b)步驟更包含(b2)形成該阻焊層于該基板的四邊角，以與該凸塊結(jié)構(gòu)共同支撐該芯片。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，更包含下列步驟(e)將一填充劑導(dǎo)入該基板與該芯片所形成的該間隙；以及(f)硬化該填充劑，使其成為一填料層，充填于該間隙。
11.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，更包含下列步驟(b3)將一填充劑涂布于該基板上，以覆蓋該阻焊層未覆蓋的該電路層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，更包含下列步驟(g)使該填充劑覆蓋該電路層的區(qū)域形成于該間隙；以及(h)硬化該填充劑，使其成為一填料層并充填于該間隙。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種覆晶封裝結(jié)構(gòu)，包含一基板、一芯片、一凸塊結(jié)構(gòu)以及一阻焊層?；迳暇哂幸浑娐穼?，芯片具有一中央?yún)^(qū)域及位于中央?yún)^(qū)域兩側(cè)的二邊緣區(qū)域。凸塊結(jié)構(gòu)面對(duì)基板設(shè)置于芯片的中央?yún)^(qū)域，阻焊層設(shè)置于基板，且部分覆蓋電路層。當(dāng)芯片設(shè)置于基板上時(shí)，芯片通過(guò)凸塊結(jié)構(gòu)與基板電性連接，且阻焊層適可與芯片的二邊緣區(qū)域接觸，以與凸塊結(jié)構(gòu)共同支撐芯片。
文檔編號(hào)H01L23/31GK103000599SQ201210034268
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月15日
發(fā)明者劉安鴻, 劉宏信, 楊佳達(dá), 黃祺家, 李宜璋, 黃祥銘 申請(qǐng)人:南茂科技股份有限公司