CN103240833B - 模制集成电路的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种方法，包括在封装部件上模制聚合物。模制步骤包括在第一温度处实施的第一模制阶段，以及在不同于第一温度的第二温度处实施的第二模制阶段。本发明还提供了模制集成电路的方法。

Description

模制集成电路的方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2012年2月14日提交的名称为“MethodforMoldingProcess”的申请序列号为61/598,567的以下临时提交的美国专利申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地来说，涉及模制集成电路的方法。

背景技术

模制是一种常用的保护集成电路器件免受外部环境损害的技术。在典型的模制工艺中，模塑料铺开在要模制的器件上。模具用于限制和成形模塑料。然后，固化和凝固模塑料，随后移动模具离开模塑料。

当模制大型集成电路部件(诸如，晶圆)时，可以在模塑料中捕获气泡。这常常由模塑料的高粘性所致，模塑料未能流动至要模制的所有区域。当大气压变化时，由于气泡的存在，模制封装件中可以产生应力。例如，在模制器件之后，需要在真空环境中实施一些工艺步骤。例如，这些工艺步骤包括化学汽相沉积(CVD)、物理汽相沉积(PVD)等。由于气泡内部和外部的压差，气泡导致了模制封装件中的应力。应力可以导致薄晶圆破裂。此外，气泡也可以导致模制封装件中较高的翘曲程度。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种方法，包括：在封装部件上模制聚合物，其中，模制步骤包括：以第一温度实施的第一模制阶段；以及以不同于所述第一温度的第二温度实施的第二模制阶段。

在该方法中，所述第一温度低于所述聚合物的凝胶温度，并且所述第二温度高于所述聚合物的所述凝胶温度。

在该方法中，所述模制步骤进一步包括：将所述聚合物铺开在所述封装部件上；使用模具按压所述聚合物以铺开所述聚合物，其中，在从所述模具与所述聚合物接触的第一时间点开始到所述聚合物被完全铺开的第二时间点结束的时间周期内，所述模具维持在所述第一温度或者低于所述第一温度；以及在所述聚合物被完全铺开之后，将所述模具加热到所述第二温度。

该方法进一步包括，在所述第二模制阶段之后并且在没有移动所述模具离开所述聚合物的情况下，冷却所述聚合物。

在该方法中，通过将冷却剂引导至内置在所述模具内的管道中来实施冷却所述聚合物的步骤。

在该方法中，所述第二温度比所述第一温度高约2℃以上的温度差。

在该方法中，在所述第一模制阶段期间，将第一电流传导至模具中的加热元件，所述模具用于加热所述聚合物，并且在所述第二模制阶段期间，将高于所述第一电流的第二电流传导至所述加热元件。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：在封装部件上模制聚合物，其中，所述聚合物具有凝胶温度，并且模制步骤包括：以低于所述凝胶温度的第一温度实施第一模制步骤；以及在所述第一模制步骤之后，以高于所述凝胶温度的第二温度实施第二模制步骤。

该方法进一步包括：将所述聚合物铺开在所述封装部件上；以及使用上模具按压所述聚合物以铺开所述聚合物，所述第一模制步骤从所述上模具与所述聚合物接触的第一时间点处开始并且在不早于所述聚合物被完全铺开的第二时间点的时间处结束，并且所述第二模制步骤在所述聚合物被完全铺开之后开始。

该方法进一步包括：在实施所述第二模制步骤之后并且在没有移动所述上模具离开所述聚合物的情况下，冷却所述聚合物。

在该方法中，通过将冷却剂引导至内置在所述上模具内的管道中来实施冷却所述聚合物的步骤。

在该方法中，所述第二温度比所述第一温度高约2℃以上的温度差。

在该方法中，在所述第一模制步骤期间，将第一电流传导至上模具中的加热元件，所述上模具用于保持并加热所述聚合物，并且在所述第二模制步骤期间，将高于所述第一电流的第二电流传导至所述加热元件。

该方法进一步包括：在所述第二温度下移动用于实施模制步骤的模具离开所述聚合物。

根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括：使用模具在封装部件上模制模塑料，其中，所述模具包括用于加热所述模具的加热元件，并且模制步骤包括：将所述模塑料铺开在所述封装部件上；将第一电流提供给所述加热元件以将所述模具维持在第一温度下；当所述模具处于所述第一温度时，朝向所述模塑料按压所述模具以在所述封装部件上方铺开所述模塑料；以及在按压步骤之后，将高于所述第一电流的第二电流提供给所述加热元件以将所述模具的温度升高至第二温度。

在该方法中，所述模塑料具有凝胶温度，并且所述第一温度低于所述凝胶温度，而所述第二温度高于所述凝胶温度。

该方法进一步包括将所述模具的温度调节到不同于所述第一温度和所述第二温度的第三温度。

在该方法中，所述第三温度低于所述第一温度和所述第二温度，并且将所述模具的温度调节到所述第三温度的步骤包括向所述模具提供冷却剂以冷却所述模具。

在该方法中，在所述模塑料被完全固化之后实施将所述模具的温度调节到所述第三温度的步骤。

在该方法中，所述第三温度高于所述第一温度和所述第二温度。

附图说明

为了更好地理解实施例及其优点，现在将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：

图1至图3是根据一些示例性实施例模制封装件的中间阶段的横截面图；

图4示出了作为温度的函数的模塑料的粘性和存储模量(storagemodulus)；以及

图5至图9示出了根据实施例的模制工艺的各种示例性的温度曲线。

具体实施方式

以下详细讨论了本发明实施例的制造和使用。然而，应该理解，实施例提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的创造性概念。所讨论的具体实施例仅为说明性的，并且没有限定本发明的范围。

根据各种示例性实施例提供了多温度模制工艺。示出了模制工艺的中间阶段。讨论了实施例的变型例。在各个附图和所有说明性实施例中，相同的参考标号用于指定相同的元件。

图1至图3示出了根据一些示例性实施例模制封装部件20的中间阶段的横截面图。封装部件20包括接合至封装部件22的封装部件26。在一些实施例中，封装部件22是器件晶圆，其可以是具有形成在其中的集成电路的半导体晶圆。在可选实施例中，封装部件22是中间晶圆，其不包括在其中的诸如电阻器的有源器件。当封装部件22是中间晶圆时，该封装部件可以包括或者可以不包括在其中的无源器件。在这些实施例中，中间晶圆可以包括电互连位于封装部件22相对侧上的导电部件的通孔(未示出)。在另一可选实施例中，封装部件22是封装衬底(诸如层压衬底)。

封装部件26可以是器件管芯、封装件等。底部填充物24可以填充在封装部件26和封装部件22之间的间隙中。聚合物28铺开在封装部件22和/或26上。在一些实施例中，聚合物28铺开在封装部件20的中心部上方。聚合物28可以是模塑料、模制底部填充物、树脂等。这时，聚合物28没有固化。

参考图2，模具30用于封装部件20上模制聚合物28。在一些实施例中，模具30包括上模具30A和下模具30B。在可选实施例中，可以使用上模具30A而不使用下模具30B实施模制。在所示的实施例中，封装部件20放置在下模具30B上。聚合物28铺开在封装部件20上。然后，朝向聚合物28向下按压上模具30A。因此，如图3所示，聚合物28被压挤到旁边，并且铺开在整个封装部件20上方。在模制工艺过程中，模具30还用于保持并且成形聚合物28。聚合物28填充位于封装部件26之间的间隙，并且可以进一步包括位于封装部件26上方的部分。

应该理解，模具30可以具有各种形状，并且具有铺开聚合物28的各种方法。例如，在一些实施例中，首先，将封装部件20放置在下模具30B上。然后，将上模具30A放置在下模具30B上。上模具30A和下模具30B限定了空间，其中，封装部件22放置在该空间中。然后，聚合物28铺开到通过上模具30A和下模具30B限定的空间中。

再次参考图2，模具30包括在其中的加热元件32。加热元件32被配置成将模具30加热到期望温度。加热元件32进一步连接到供电单元33，该供电单元被配置成调节和供给适当电流，使得加热元件32可以将模具加热30到期望温度。例如，加热元件32可以包括线圈。此外，加热元件32可以内嵌在上模具30A和下模具30B的任一个或这两者中。

此外，如图2和图3所示，冷却元件34也可以形成在模具30中。冷却元件34被配置成将模具30冷却到期望温度。冷却元件34进一步连接到冷却装置36，该冷却装置被配置成向冷却元件34提供冷却剂。例如，冷却元件34可以包括蛇形管，该蛇形管连接到冷却装置36并且接收来自冷却装置36的冷却剂。在一些实施例中，冷却装置36包括压缩机，或者包括用于存储冷却剂的贮藏室。冷却剂可以是油、水、可压缩气体等。此外，冷却元件34可以内嵌在或者附接至上模具30A和下模具30B中的任一个或或者这两者。

图4示出了在图2和图3中示出的示例性聚合物28的粘性和存储模量，其中，粘性和存储模量被示出为温度的函数。左侧Y轴标识粘性，对应于标记为40的点。右侧Y轴标识存储模量，对应于标记为38的点。聚合物28具有凝胶温度Tgp(又称凝胶点)，凝胶温度是在高于该凝胶温度的情况下聚合物28的粘性随着温度升高显著增加。然而，低于凝胶温度Tgp的情况下，例如，粘性在室温(约21℃)和凝胶温度之间的温度范围内保持基本上一致。

此外，如图4所示，当聚合物28的温度等于或者低于凝胶温度Tgp时，聚合物28的存储模量(右侧Y轴)可以较低。高于凝胶温度Tgp的情况下，聚合物28的存储模量随着温度的升高显著增加，这意味着当聚合物28的温度高于凝胶温度Tgp时，聚合物28开始固化。因此，低于凝胶温度Tgp的情况下，例如，当通过上模具30A(图2)进行按压时，能够很容易地改变聚合物28的形状。此外，由于当聚合物28的温度低于或处于凝胶温度Tgp时聚合物28的粘性较低，所以当聚合物28处于或低于凝胶温度Tgp时聚合物28易于流动。相反，高于凝胶温度Tgp的情况下，当聚合物28的温度升高时，聚合物28的流动越来越困难。

图5示出了模具30和聚合物28的示例性温度曲线，其中，温度曲线对应于将聚合物28(图2和图3)模制到封装部件20上的过程中的模制阶段。作为时间的函数示出了模具30和聚合物28的温度。应该理解，聚合物28的温度与模具30的温度略有不同。然而，差异没有显著到足以导致聚合物28的特性改变。此外，随着一些浸透时间，可以进一步减小聚合物28和模具30之间的温差。因此，在通篇描述中，假设聚合物28的温度与模具30的温度相同。

根据一些实施例，在时间点TP0，模具30和聚合物28的温度处于低于凝胶温度Tgp的T1处。如图2所示，时间点TP0可以是模具30(例如，上模具30A)处于与聚合物接触的状态的时间点。然而，在该时间点处，聚合物28还没有充分地铺开在整个封装部件22的上方。聚合物28的形状也不是聚合物28要固化为的最终形状。

在从上模具30A与聚合物28接触开始到正好完全铺开聚合物28结束的时间周期期间，模具30的温度T1可以保持低于凝胶温度Tgp。模具30的温度在聚合物28完全铺开之后的附加时间周期的时间段内可以维持在温度T1。在一些示例性实施例中，温度T1在约25℃和约100℃之间。如图5所示，为(Tgp-T1)的温度差ΔT1可以大于约0.5℃，或者大于约1℃。例如，温度T1也可以在长于约30秒的时间段内保持基本上一致。在是在聚合物28完全铺开之后的时间点TP1处，模具30的温度升高至高于凝胶温度Tgp的温度T2。在一些示例性实施例中，温度T2在约100℃和约250℃之间。

通过控制供电装置33(图2和图3)以将适当电流传导至加热元件32来实现模具30在温度T1和T2的维持以及模具30温度的升高。因此，用于将模具30/聚合物28加热到第二温度T2的电流高于将模具30/聚合物28加热到第一温度T1的电流。在加热模具30的同时，冷却装置36(图2和图3)关断冷却剂至冷却元件34的流动。

在一些实施例中，如图3所示，在上模具30A与封装部件22或者下模具30B接触之后，出现时间点TP1。时间点TP1也在聚合物28完全铺开之后。在一些实施例中，在通过模具30成形聚合物28的整个时间周期期间，模具30的温度可以保持低于凝胶温度Tgp。因此，聚合物28也处于低于凝胶温度Tgp的温度处，因此聚合物28很容易流动，并且减小了在聚合物28内部捕获气泡的机会。

高于凝胶温度Tgp的温度T2高到足以固化聚合物28。根据一些实施例，为(T2-Tgp)的温度差ΔT2大于约0.5℃，并且可以大于约1℃。此外，例如，为(T2-T1)的温度差ΔT3可以大于约3℃，并且可以大于约5℃。在时间周期之后，并且在时间点TP2处，完成聚合物28的固化，聚合物28被凝固。然后，可以移动模具30离开封装部件20和聚合物28(图3)。在一些实施例中，在移动模具30离开聚合物28时，模具30仍然处于温度T2处。

图6至图9示出了根据可选实施例的聚合物28和/或模具30的温度曲线。除非另有说明，否则这些实施例中的温度可以类似于在图5所示的实施例中通过相同参考数字指示的温度。

图6示出了根据可选实施例的模具30(或聚合物28)的示例性温度曲线。除了在时间点TP2处完成固化之后，实施冷却工艺以冷却模具30、聚合物28和封装部件20(图3)之外，该模制工艺类似于图5所示的模制工艺。在冷却工艺过程中，例如，通过将来自冷却装置36的冷却剂引导至冷却元件34来冷却模具30。同时，断开用于加热模具30的电流。例如，可以以约10℃/秒和约1℃/秒之间的速度实施模具30和/或聚合物28的冷却，但是可以使用不同的冷却速度。移动模具30离开聚合物28的温度T3可以在约20℃和约50℃之间。由于实施冷却时，模具30是刚性的并且限定聚合物28和封装部件20，模具30帮助吸收产生于聚合物28和封装部件20中的应力，该应力部分由于聚合物28和封装部件20之间的热膨胀系数(CTE)的差异。

图7、图8和图9示出了根据可选的模制工艺的模具30和/或聚合物28的温度曲线。在图7中，增加了附加温度阶段T4，其中，温度T4高于温度T2。因此，在温度阶段T2处，可以部分固化聚合物28，而在温度T4处，完全固化聚合物28。为(T4-T2)的温度差ΔT3可以大于约1℃，并且可以进一步地大于约5℃。

在图8中，增加了附加温度阶段T5，以及温度T5低于温度T1，并且低于凝胶温度Tgp。温度阶段T5可以被分配在温度阶段T1出现之前或者之后。为(T1-T5)的温度差ΔT4可以大于约1℃，并且可以进一步地大于约5℃。

在图9中，温度T1(模具30开始与聚合物28接触的时间)是低温，例如，接近室温。这些实施例中的温度T1也可以在约20℃和约50℃之间。在温度T1和T2之间，模具30和/或聚合物28的温度连续并且逐渐升高。因此，温度从温度T1升高到T2可以花费更长的时间，使得聚合物28的铺开有足够的时间(聚合物28在低于凝胶温度Tgp期间)。

在图5至图9的全部实施例中，温度T1至T5可以时间周期的时间段内维持基本上一致，以允许聚合物28(图2)流动，以及允许完成固化。在一些实施例中，例如，可以在约30秒和约120秒之间的时间周期的时间段内保持基本上一致的温度。

应该理解，多温度模制可以用于各种模制方法，包括并且不限于，压缩模制、转移模制等。此外，多温度模制可以用于包括管芯与晶圆接合、管芯与管芯接合的封装部件。

根据实施例，方法包括在封装部件上模制聚合物。模制步骤包括在第一温度处实施的第一模制阶段，以及在不同于第一温度的第二温度实施的第二模制阶段。

根据其他实施例，方法包括在封装部件上模制聚合物，其中，聚合物具有凝胶温度。模制步骤包括在低于凝胶温度的第一温度处实施第一模制步骤。在第一模制步骤之后，在高于凝胶温度的第二温度处实施第二模制步骤。

根据又一些实施例，方法包括使用模具在封装部件上模制模塑料，其中，模具包括用于加热模具的加热元件。模制步骤包括将模塑料铺开在封装部件上，以及将第一电流提供给加热元件以将模具维持在第一温度处。当模具处于第一温度时，朝向模塑料按压模具以将模塑料铺开在封装部件上方。在按压步骤之后，将高于第一电流的第二电流提供给加热元件以将模具的温度升高至第二温度。

尽管已经详细地描述了实施例及其优势，但应该理解，可以在不背离所附权利要求限定的本实施例的主旨和范围的情况下，做各种不同的改变、替换和更改。而且，本申请的范围并不仅限于本说明书中描述的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法和步骤的特定实施例。作为本领域普通技术人员应理解，通过本发明，现有的或今后开发的用于执行与根据本发明所采用的所述相应实施例基本相同的功能或获得基本相同结果的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤根据本发明可以被使用。因此，所附权利要求应该包括在这样的工艺、机器、制造、材料组分、装置、方法或步骤的范围内。此外，每条权利要求构成单独的实施例，并且多个权利要求和实施例的组合在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种模制聚合物的方法，包括：

在封装部件上模制聚合物，其中，模制步骤包括：

以第一温度实施的第一模制阶段；以及

以不同于所述第一温度的第二温度实施的第二模制阶段；

其中，所述第一温度低于所述聚合物开始成为凝胶状态的温度点，并且所述第二温度高于所述聚合物的所述温度点。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模制步骤进一步包括：

将所述聚合物铺开在所述封装部件上；

使用模具按压所述聚合物以铺开所述聚合物，其中，在从所述模具与所述聚合物接触的第一时间点开始到所述聚合物被完全铺开的第二时间点结束的时间周期内，所述模具维持在所述第一温度或者低于所述第一温度；以及

在所述聚合物被完全铺开之后，将所述模具加热到所述第二温度。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括，在所述第二模制阶段之后并且在没有移动所述模具离开所述聚合物的情况下，冷却所述聚合物。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过将冷却剂引导至内置在所述模具内的管道中来实施冷却所述聚合物的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二温度比所述第一温度高2℃以上。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一模制阶段期间，将第一电流传导至模具中的加热元件，所述模具用于加热所述聚合物，并且在所述第二模制阶段期间，将高于所述第一电流的第二电流传导至所述加热元件。

7.一种模制聚合物的方法，包括：

在封装部件上模制聚合物，其中，所述聚合物具有开始成为凝胶状态的温度点，并且模制步骤包括：

以低于所述温度点的第一温度实施第一模制步骤；以及

在所述第一模制步骤之后，以高于所述温度点的第二温度实施第二模制步骤；

进一步包括：

将所述聚合物铺开在所述封装部件上；以及

使用上模具按压所述聚合物以铺开所述聚合物，所述第一模制步骤从所述上模具与所述聚合物接触的第一时间点处开始并且在不早于所述聚合物被完全铺开的第二时间点的时间处结束，并且所述第二模制步骤在所述聚合物被完全铺开之后开始。

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括，在实施所述第二模制步骤之后并且在没有移动所述上模具离开所述聚合物的情况下，冷却所述聚合物。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过将冷却剂引导至内置在所述上模具内的管道中来实施冷却所述聚合物的步骤。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二温度比所述第一温度高2℃以上。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述第一模制步骤期间，将第一电流传导至上模具中的加热元件，所述上模具用于保持并加热所述聚合物，并且在所述第二模制步骤期间，将高于所述第一电流的第二电流传导至所述加热元件。

12.根据权利要求7所述的方法，进一步包括：在所述第二温度下移动用于实施模制步骤的模具离开所述聚合物。

13.一种模制聚合物的方法，包括：

使用模具在封装部件上模制模塑料，其中，所述模具包括用于加热所述模具的加热元件，并且模制步骤包括：

将所述模塑料铺开在所述封装部件上；

将第一电流提供给所述加热元件以将所述模具维持在第一温度下；

当所述模具处于所述第一温度时，朝向所述模塑料按压所述模具以在所述封装部件上方铺开所述模塑料；以及

在按压步骤之后，将高于所述第一电流的第二电流提供给所述加热元件以将所述模具的温度升高至第二温度；

其中，所述模塑料具有开始成为凝胶状态的温度点，并且所述第一温度低于所述温度点，而所述第二温度高于所述温度点。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括将所述模具的温度调节到不同于所述第一温度和所述第二温度的第三温度。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第三温度低于所述第一温度和所述第二温度，并且将所述模具的温度调节到所述第三温度的步骤包括向所述模具提供冷却剂以冷却所述模具。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述模塑料被完全固化之后实施将所述模具的温度调节到所述第三温度的步骤。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第三温度高于所述第一温度和所述第二温度。