專利名稱：對(duì)準(zhǔn)管芯與柔性基板上互連金屬的裝置、方法及其產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及管芯裝配領(lǐng)域，特別涉及在管芯裝配在例如聚酰亞胺等柔性基板上時(shí)提高精度。
用于管芯裝配的自適應(yīng)光刻技術(shù)包括測(cè)量特定預(yù)先存在的結(jié)構(gòu)(例如管芯鍵合焊盤或已有金屬層上的基準(zhǔn)標(biāo)記)的未對(duì)準(zhǔn)，并修改金屬線和通孔的布設(shè)，以對(duì)應(yīng)于這些未對(duì)準(zhǔn)。如果人們是采用常規(guī)光刻設(shè)備，這類似于制造用于對(duì)每個(gè)特定部件曝光的原圖的每層的定制掩模。虛擬掩模的使用(即，從計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器直接寫到部件上的掩模)和原圖的自動(dòng)定型可以防止成本過高。
但是，這種方法仍存在缺點(diǎn)。資金投入高，需要使互連原圖定型自動(dòng)化以便允許管芯的對(duì)不準(zhǔn)和布線的前幾層變形的定制設(shè)備。在再布線時(shí)，必須遵循最小線寬和間距的設(shè)計(jì)規(guī)則，每個(gè)原圖對(duì)它要表示的部件來說是唯一的，這時(shí)需要進(jìn)行大量計(jì)算。最后，最重要的是，目前實(shí)行的這種程序仍保持了高勞動(dòng)力投入。每個(gè)管芯不良對(duì)準(zhǔn)和柔性基板變形的精確測(cè)量尚未充分自動(dòng)化。已開發(fā)了一些技術(shù)，能夠產(chǎn)生柔性變形，并減少測(cè)量數(shù)，可采用定制“元件映射系統(tǒng)(CMS)”減少取得精確定制用于每個(gè)獨(dú)特部件的原圖需要的數(shù)據(jù)所需要的工時(shí)數(shù)。但設(shè)置、判斷(補(bǔ)充/補(bǔ)償CMS的自動(dòng)觀察系統(tǒng))和跟蹤仍需要大量操作者介入，以確保正確原圖對(duì)每個(gè)相應(yīng)部件曝光。
在一種形式的高密度互連(HDI)電路組件中，在可以在芯片井中支撐集成電路芯片的襯底上，施加粘性涂敷的聚合物膜疊層。然后形成通孔開口，從而暴露集成電路芯片的芯片焊盤。聚合物膜提供在其上通過通孔淀積用于襯底金屬化和/或各電路芯片的互連的金屬化圖形的絕緣層。在Eichelberger等人的美國專利4783695和Eichelberger等人的美國專利4933042中進(jìn)一步介紹了利用這些疊層進(jìn)行HDI工藝的方法。一般采用多個(gè)聚合物膜疊層和金屬化圖形。
按電路組件制造的另一種形式(這里稱為柔性基板上芯片)，如通常已知的Cole等人的美國專利5527741所述，制造電路組件的方法包括利用具有金屬化基底絕緣層和外絕緣層的柔性互連層。至少一個(gè)具有芯片盤的電路芯片貼裝到底絕緣層上，通孔形成于外和底絕緣層中，以暴露底絕緣層金屬化和芯片焊盤的所選擇部分?？梢試@貼裝的芯片模制基板。構(gòu)圖的外金屬化層施加于外絕緣層上，延伸通過選擇的通孔，以便互連選擇的芯片焊盤與底絕緣金屬化的選擇部分。
按例如上述Cole等人在美國專利5527741中公開的標(biāo)準(zhǔn)柔性基板上芯片工藝，管芯通過與構(gòu)圖于一般安置在組件布局外圍的金屬中的“全局”基準(zhǔn)的內(nèi)插對(duì)準(zhǔn)安置于例如聚酰亞胺等柔性基板上。在25μ的目標(biāo)范圍內(nèi)的管芯設(shè)置精度具有1.79σ的Zst(見圖6)，其中Zst定義為“短期σ(short term sigma)”。Zst是缺陷(這種情況下為管芯的未對(duì)準(zhǔn))多少時(shí)間可能出現(xiàn)一次的統(tǒng)計(jì)測(cè)量值。σ值越高，工藝越不容易產(chǎn)生缺陷。結(jié)果，柔性金屬互連通過通孔與管芯焊盤的對(duì)準(zhǔn)一般采用例如Eichelberger等人的美國專利4835704中介紹的“自適應(yīng)光刻技術(shù)”完成。自適應(yīng)光刻技術(shù)是一種可以通過形成用于激光鉆蝕的通孔和隨后互連金屬圖形的位置的“定制”直接寫原圖，可以調(diào)節(jié)管芯安置誤差的方法。盡管這種工藝不錯(cuò)，但需要昂貴且較難維護(hù)的定制設(shè)備。還需要非常大的數(shù)據(jù)文件，存儲(chǔ)用于每個(gè)被處理組件的獨(dú)特原圖。所得“自適應(yīng)”原圖也限制了管芯附近互連布局的設(shè)計(jì)規(guī)則。隨著管芯尺寸和管芯鍵合焊盤尺寸的縮小，這一點(diǎn)變得越來越重要。估計(jì)到2007年，管芯鍵合焊盤尺寸將縮小到40μ，間距為55μ。利用自適應(yīng)光刻技術(shù)的互連布線將變得非常困難。
E.W.Balch等人在1999年9月20日申請(qǐng)的題為“HDI ChipAttachment Method for Reduced Processing”系列號(hào)為[ATTORNEYDOCKET NUMBER RD-MM25449]的申請(qǐng)中公開了一種穿過涂有粘合劑的柔性基板預(yù)鉆通孔的工藝。然后管芯與預(yù)鉆出的通孔對(duì)準(zhǔn)，并安置于粘合劑上。該方法嚴(yán)重依賴于管芯貼裝粘合劑的流動(dòng)特性。為提供無空洞貼裝，用于柔性基板上芯片的最佳管芯貼裝粘合劑固化期間流動(dòng)。利用該方法，在固化過程期間，粘合劑也會(huì)流入預(yù)鉆出的通孔中，并無法去掉。如果通孔不通，就無法實(shí)現(xiàn)與管芯焊盤的接觸。在聚酰亞胺中預(yù)鉆出的通孔也不是管芯安置對(duì)準(zhǔn)的最佳結(jié)構(gòu)。
另外，避免尖銳的通孔拐角一般有利于提高可靠性，減少應(yīng)力，并允許更有效的互連布線設(shè)計(jì)。
所以，希望提供利用市售設(shè)備對(duì)準(zhǔn)管芯與柔性基板上互連金屬的替代方法，避免采用自適應(yīng)光刻技術(shù)和昂貴專用設(shè)備。這樣做有利的是能夠允許未來一代管芯需要的多芯片組件(MCM)互連布線。
還希望提供一種形成非矩形通孔的方法，允許由金屬圖形和腐蝕技術(shù)確定的通孔形狀改變。例如圓形通孔可以提高可靠性，是由于圓形通孔沒有應(yīng)力點(diǎn)，允許更有效的互連布線設(shè)計(jì)。
還希望能夠去除MMIC或MEMS管芯表面上的介質(zhì)材料，提高大面積而不僅是小通孔的電性能或機(jī)械作用。
還希望能夠利用任何不同方法(例如RIE(反應(yīng)離子刻蝕)、等離子刻蝕、準(zhǔn)分子激光燒蝕)形成到達(dá)鍵合焊盤的通孔。
簡言之，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種對(duì)準(zhǔn)管芯與柔性基板上的互連金屬，從而制成至少一個(gè)電子芯片封裝的方法包括構(gòu)圖用于在所說柔性基板的下表面上通孔掩模層中形成通孔的掩模；適當(dāng)?shù)貙?duì)準(zhǔn)至少一個(gè)管芯的至少一個(gè)鍵合焊盤與通孔掩模層的局部基準(zhǔn)。
該工藝的結(jié)果是，不必利用“自適應(yīng)光刻技術(shù)”為每個(gè)管芯誤安置定制柔性金屬原圖。管芯根據(jù)互連原圖的局部情況而不是適用于配合管芯的在先安置的互連原圖?？刹捎玫统杀镜氖惺酃饪淘O(shè)備進(jìn)行加工，減少貴重設(shè)備和加工成本。該方法可與將具有40μm鍵合焊盤的下一代管芯的投影設(shè)計(jì)(projected designs)兼容。
相信新穎的本發(fā)明特征記載于所附加的權(quán)利要求中。然而，參考以下結(jié)合附圖的介紹可以最好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，附圖中

圖1含有展示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的管芯與柔性基板上的互連金屬對(duì)準(zhǔn)工藝的各步驟的系列平面圖。
圖2是展示管芯和其管芯鍵合焊盤與構(gòu)圖于柔性基板的金屬掩模層中的下通孔開口的希望對(duì)準(zhǔn)的平面圖。
圖3是展示如何采用鏡頭向下的攝像機(jī)精確對(duì)準(zhǔn)將與管芯鍵合焊盤對(duì)準(zhǔn)的下通孔開口的混合平面示意圖。
圖4是展示如何采用鏡頭向上的攝像機(jī)精確對(duì)準(zhǔn)將與圖3中精確對(duì)準(zhǔn)的下通孔開口的管芯鍵合焊盤的位置的混合平面示意圖。
圖5是展示圖4和5的過程后如何對(duì)準(zhǔn)管芯鍵合焊盤并壓下與下通孔開口對(duì)準(zhǔn)的混合平面示意圖。
圖6是現(xiàn)有技術(shù)方法得到的管芯安置精度的曲線圖。
圖7是利用本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)得到的管芯安置精度提高的曲線圖。
參見圖1，該圖從上到下示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的管芯對(duì)準(zhǔn)工藝，在步驟11，從準(zhǔn)備例如聚酰亞胺等柔性基板100開始，首先在柔性基板100的下表面上淀積用于形成通孔的掩模，并在金屬通孔掩模層102上構(gòu)圖(步驟12)。重要的是，圖形引入了與將安置于框架上的每個(gè)管芯上的結(jié)構(gòu)精確對(duì)應(yīng)的局部基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。具體說，例如管芯下降位置等局部基準(zhǔn)114直接構(gòu)圖到通孔掩模層102中。管芯安置后，不必利用自適應(yīng)光刻技術(shù)修正通孔掩模層102，是由于通孔掩模層是隨后所有管芯安置和互連圖形依據(jù)的基準(zhǔn)。
然后在柔性基板100的上側(cè)施加如管芯粘合劑的管芯貼裝裝置104(步驟13)。利用新穎且有創(chuàng)造性的“自適應(yīng)管芯安置”設(shè)備和方法，管芯108上的鍵合焊盤106與構(gòu)圖于金屬通孔掩模層102上的局部基準(zhǔn)114局部對(duì)準(zhǔn)，并以高精度貼裝(利用管芯貼裝裝置例如粘合劑104)到柔性基板100上(步驟14)。以下將結(jié)合圖2-5詳細(xì)說明這里所公開的自適應(yīng)管芯安置。此時(shí)，例如可以按與上述美國專利5527741中介紹的類似方式，任意地由材料111包封組件。
然后，利用例如等離子體腐蝕或準(zhǔn)分子激光燒蝕等不同方法，通過柔性基板100上現(xiàn)有的已對(duì)準(zhǔn)金屬通孔掩模層102，形成(開出)向下到達(dá)管芯鍵合焊盤106的通孔110(步驟15)。實(shí)際上，采用用于自適應(yīng)管芯設(shè)置的通孔掩模層102的好處是能使許多技術(shù)用于通孔的形成。
最后，淀積互連金屬112(步驟16)，并構(gòu)圖和腐蝕(步驟17)。于是在步驟17后得到完整芯片規(guī)模封裝或多芯片組件1。
盡管圖1中的各步驟都示出為具有相同的取向，但典型的步驟12和15-17更容易通過將結(jié)構(gòu)倒置來進(jìn)行。此外，術(shù)語“上”和“下”只用于示例的目的。
圖2至5更具體地示出了導(dǎo)致步驟14的結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)管芯安置情況。一般說，管芯安置對(duì)不準(zhǔn)的主要原因有三個(gè)。用于管芯安置的框架的制備會(huì)導(dǎo)致框架上柔性基板100的變形?？蚣茉诠苄举N裝工作站的安置的偏差，會(huì)引起整個(gè)框架的平移和旋轉(zhuǎn)誤差。其工作區(qū)上的自動(dòng)運(yùn)動(dòng)的校準(zhǔn)或內(nèi)插誤差會(huì)引起管芯相對(duì)于自動(dòng)運(yùn)動(dòng)插入其間的基準(zhǔn)的誤放。
利用自適應(yīng)管芯安置，調(diào)節(jié)這些誤差，會(huì)導(dǎo)致步驟14的結(jié)構(gòu)。具體說，如圖2所示，希望實(shí)現(xiàn)管芯108的一對(duì)被選擇管芯鍵合焊盤106，與例如直接構(gòu)圖于通孔掩模層102中所圖示的下通孔開口的一對(duì)相應(yīng)被選擇局部基準(zhǔn)114間的精確對(duì)準(zhǔn)302。
為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，管芯108的有源表面向下放置。鏡頭向下的攝像機(jī)聚焦在框架上的基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)上?？梢曌R(shí)別系統(tǒng)按三層體系確定框架上基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的位置“全局”基準(zhǔn)、“組件”基準(zhǔn)、和“局部”基準(zhǔn)。所有這些基準(zhǔn)都在步驟12形成，作為通孔掩模層102的主要部分。全局基準(zhǔn)是能夠使系統(tǒng)補(bǔ)償整個(gè)框架的嚴(yán)重對(duì)不準(zhǔn)或旋轉(zhuǎn)的粗糙結(jié)構(gòu)。具有低放大倍數(shù)的第一鏡頭向下攝像機(jī)移動(dòng)到一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的坐標(biāo)，并將全局基準(zhǔn)調(diào)到其視場內(nèi)。這兩個(gè)全局基準(zhǔn)建立框架的位置和旋轉(zhuǎn)。具有較大放大倍數(shù)，500，的第二鏡頭向下攝像機(jī)定位在每對(duì)組件基準(zhǔn)的坐標(biāo)之上。利用該較高放大倍數(shù)攝像機(jī)獲取每對(duì)組件基準(zhǔn)部分地修正框架上柔性圖形的變形。加之這些基準(zhǔn)形成為通孔掩模層102構(gòu)圖的一部分，上述兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)步驟是制造柔性基板上芯片組件時(shí)采用的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有技術(shù)。
此時(shí)，采用附加的新穎和創(chuàng)造性的對(duì)準(zhǔn)步驟。在用于要安置的每個(gè)管芯的通孔掩模層102的局部基準(zhǔn)114之上，安置高放大倍數(shù)鏡頭向下攝像機(jī)500，觀察系統(tǒng)獲取這些局部基準(zhǔn)114結(jié)構(gòu)中每一個(gè)的位置(見圖3)。該步驟的優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)組件基準(zhǔn)的每個(gè)管芯安置點(diǎn)的計(jì)算插入，由對(duì)應(yīng)于該管芯安置的局部基準(zhǔn)114結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置代替。這樣的一個(gè)例子是具有例如下通孔開口的開口作為對(duì)應(yīng)于(302)管芯108上管芯鍵合焊盤106的希望安置位置的局部基準(zhǔn)114的金屬區(qū)。與兩個(gè)或多個(gè)這樣開口的對(duì)準(zhǔn)允許比通過遠(yuǎn)距離基準(zhǔn)進(jìn)行插入能更精確地安置管芯。消除了校準(zhǔn)誤差、柔性膜的局部變形和其它微小誤差源。然后管芯由真空端操縱裝置610“拾取”，并帶到鏡頭向上攝像機(jī)600之上(見圖4)。鏡頭向上攝像機(jī)600具有大致與獲取局部基準(zhǔn)的高倍鏡頭向下攝像機(jī)500相同的倍數(shù)。捕捉管芯108上與柔性基板100上例如下通孔開口的獲取的局部基準(zhǔn)114結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的鍵合焊盤106的位置。這樣精確地確定管芯108和管芯鍵合焊盤106相對(duì)于真空端操縱裝置610的位置和旋轉(zhuǎn)取向。于是管芯108被平移和旋轉(zhuǎn)，以便與柔性基板100上所希望的位置匹配，并壓到柔性基板100上的管芯貼裝裝置104上。
具體說，如圖3所具體展示的，鏡頭向下的攝像機(jī)500從與之相連的光源發(fā)射光510向下通過管芯貼裝裝置104和柔性基板100，這些部件都被照明。打到金屬通孔掩模層102上的光線反射回鏡頭向下的攝像機(jī)500，同時(shí)指向下通孔開口處的局部基準(zhǔn)114的光穿過柔性基板100，沒有被反射回去，所以能使鏡頭向下的攝像機(jī)500探測(cè)到下通孔開口。如圖所示，控制系統(tǒng)502從鏡頭向下的攝像機(jī)500接收(506)觀察識(shí)別數(shù)據(jù)，確定和記錄垂直于光路510的平面內(nèi)下通孔開口的精確位置和角度取向，如局部基準(zhǔn)114所標(biāo)記的。另外，需要著重指出的是，在優(yōu)選實(shí)施例中，局部基準(zhǔn)114是下通孔開口，它們直接構(gòu)圖于金屬通孔掩模層102中。用于彼此相對(duì)地精確移動(dòng)和角取向，鏡頭向下攝像機(jī)500和柔性基板100的調(diào)節(jié)器504由控制系統(tǒng)502控制(508)。調(diào)節(jié)器504一般采用所屬領(lǐng)域已知的數(shù)字控制自動(dòng)移動(dòng)技術(shù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，柔性基板100占據(jù)固定位置，鏡頭向下的攝像機(jī)500相對(duì)它移動(dòng)。然而，應(yīng)理解，本發(fā)明的另一實(shí)施例實(shí)際可按絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式移動(dòng)鏡頭向下的攝像機(jī)500和柔性基板100中的一個(gè)或兩個(gè)，以實(shí)現(xiàn)兩者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的數(shù)值偏差對(duì)于所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯然的，應(yīng)認(rèn)為在本公開及其相關(guān)的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
此時(shí)，采用合適坐標(biāo)識(shí)別下通孔開口(局部基準(zhǔn)114)并記錄在控制系統(tǒng)502中，這時(shí)在柔性基板100上什么地方應(yīng)安置管芯鍵合焊盤106--一旦根據(jù)經(jīng)驗(yàn)安置--是已知的。圖4示出了實(shí)際上如何利用鏡頭向上的攝像機(jī)600根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置管芯鍵合焊盤106。真空端操縱裝置610或合適的替代品或等效裝置拾取帶有管芯鍵合焊盤106的管芯108。另外，用于以彼此相對(duì)應(yīng)的方式精確移動(dòng)和角取向真空端操縱裝置610和鏡頭向上的攝像機(jī)600的另一調(diào)節(jié)器604也由控制系統(tǒng)502控制(608)。另一調(diào)節(jié)器604一般采用自動(dòng)移動(dòng)技術(shù)，這里與先前對(duì)調(diào)節(jié)器504提到的相同的考慮同樣適用。鏡頭向上的攝像機(jī)600也從與之相連的光源發(fā)射光610。管芯鍵合焊盤106反射的光，于是用于探測(cè)管芯鍵合焊盤106相對(duì)于真空端操縱裝置610的位置和取向的位置和角取向。結(jié)果，控制系統(tǒng)502具有精確對(duì)準(zhǔn)下通孔開口(局部基準(zhǔn)114)與管芯鍵合焊盤106需要的所有信息，再參見圖2。
于是，如圖5所示，控制系統(tǒng)502采用鏡頭向下和向上的攝像機(jī)500和600預(yù)先獲得的信息，利用引起運(yùn)動(dòng)508和608的數(shù)字控制自動(dòng)運(yùn)動(dòng)技術(shù)，操縱(即移動(dòng))(508,608)管芯鍵合焊盤106使之與柔性基板100上的通孔向下開口對(duì)準(zhǔn)。然后管芯鍵合焊盤106與柔性基板100壓在一起，具體說壓到管芯貼裝裝置104上，以完成自適應(yīng)管芯安置。包封111(任意的)后，所得結(jié)構(gòu)是圖1中步驟14的結(jié)構(gòu)，這便是對(duì)于非自適應(yīng)管芯貼裝技術(shù)的改進(jìn)，其中管芯相對(duì)于金屬原圖上的“基準(zhǔn)”定位，并從該位置前進(jìn)某一X和Y距離，到達(dá)管芯將要安置于柔性基板上的位置。如果前進(jìn)階段未校準(zhǔn)，或如果柔性基板以任何方式變形，則管芯將誤放。本發(fā)明還對(duì)以上討論的自適應(yīng)光刻技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，能夠通過映射誤放的管芯鍵合焊盤的位置并激光鉆蝕到達(dá)該位置的通孔修正誤放。自適應(yīng)光刻技術(shù)中，金屬互連也調(diào)節(jié)到對(duì)準(zhǔn)該通孔，因此每個(gè)原圖是不同的。
如圖1-5所示，在柔性膜上形成管芯特定對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的工藝包括這些所公開和應(yīng)理解的自適應(yīng)管芯安置技術(shù)，該工藝包括在柔性基板100的下表面上淀積并構(gòu)圖金屬孔掩模層102，并相對(duì)于這些結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)和安置管芯。應(yīng)注意，不一定是自適應(yīng)光刻技術(shù)，實(shí)際上不采用自適應(yīng)光刻技術(shù)是本發(fā)明的有利之處。另外，與互聯(lián)圖形相對(duì)于管芯安置被修正相反，管芯相對(duì)于互連圖形安置。
在上述實(shí)施例中，管芯對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)由帶有實(shí)際上像管芯鍵合焊盤106的下通孔開口一樣成對(duì)的局部基準(zhǔn)114的連續(xù)金屬區(qū)(通孔掩模層102)構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)第二新穎的且具創(chuàng)造性的工藝。按常規(guī)鉆孔工藝，利用351納米的氬離子激光器，按一系列工藝，鉆出通過柔性膜到達(dá)管芯鍵合焊盤的通孔，特別是在完成引入大管腳數(shù)器件的組件時(shí)，這種工藝通常耗時(shí)。如上所述，該步驟由于要與每個(gè)管芯對(duì)準(zhǔn)并記載其位置的需要而進(jìn)一步復(fù)雜化。相反，利用上述自適應(yīng)管芯安置的金屬區(qū)建立的相同組件已具有集成到柔性基板100下表面上的保形掩模(通孔掩模層102)。該掩?？捎糜诶萌魏畏椒?例如RTE，等離子刻蝕，準(zhǔn)分子激光燒蝕)形成到達(dá)管芯鍵合焊盤的所有通孔(步驟15)。這些方法都是并行的方法，所以形成通孔需要的時(shí)間不取決于組件上的通孔數(shù)。簡言之，能夠在不用以后由自適應(yīng)光刻技術(shù)補(bǔ)償?shù)倪@些安置的條件下安置管芯108的相同通孔掩模102，也可以提供能夠利用包括在其它情況下不能采用的--并行方法--的許多方法形成通孔110的保形掩模。
通孔鉆蝕步驟后自適應(yīng)光刻技術(shù)述的需要只取決于柔性變形，是由于管芯和通孔相對(duì)于柔性基板上預(yù)先存在的對(duì)準(zhǔn)圖形設(shè)置。
采用局部對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)以便在柔性表面上精確設(shè)置管芯的優(yōu)點(diǎn)在于，通過對(duì)準(zhǔn)用于隨后通孔形成步驟的保形通孔掩模層，確保了以下條件下通孔與焊盤的精確對(duì)準(zhǔn)(1)不需要附加對(duì)準(zhǔn)/自適應(yīng)重復(fù)，(2)不需要連續(xù)的激光通孔鉆蝕操作，(3)與管芯貼裝粘合劑的流動(dòng)性無關(guān)。這里公開的保形對(duì)準(zhǔn)層(通孔掩模層102)克服了早先提到的許多現(xiàn)有局限。
在轉(zhuǎn)換到實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，在兩側(cè)上金屬化KAPTON聚酰亞胺(KAPTON是DuPont Co.的商標(biāo))柔性基板(0.5密耳厚)(頂層為厚120埃的Ti/下層為厚4.3微米的Brite Cu)，構(gòu)圖并腐蝕。頂(管芯)側(cè)構(gòu)圖為具有互連測(cè)試圖形，上側(cè)構(gòu)圖為具有通孔開口。金屬腐蝕后，加管芯貼裝粘合劑。然后利用自適應(yīng)管芯安置與構(gòu)圖的金屬通孔開口對(duì)準(zhǔn)貼裝管芯。對(duì)準(zhǔn)的精度示于圖6。自適應(yīng)管芯安置可以在25微米的目標(biāo)范圍內(nèi)，Zst=5.98σ，對(duì)圖7所示的非自適應(yīng)方法的Zst=1.79σ有明顯改進(jìn)。
安置后，固化管芯貼裝粘合劑。然后利用兩種方法準(zhǔn)分子激光燒蝕(248納米KrFI準(zhǔn)分子激光器130mJ,300reps)和反應(yīng)離子刻蝕(36 sccm CF4/4 sccm O2,155mtorr,500W)，通過已對(duì)準(zhǔn)的金屬通孔掩模中的開口開出通孔。
利用反應(yīng)離子刻蝕開出的通孔比準(zhǔn)分子激光燒蝕開出的通孔大，是由于采用RIE條件下會(huì)發(fā)生橫向刻蝕?？梢允歉鞲黠@的向異性刻蝕，除其它好處外，有助于避免尖銳的通孔拐角。
應(yīng)理解，盡管如所示出和介紹的，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例采用了相對(duì)于柔性基板100和管芯108的特定取向的鏡頭向下和向上的攝像機(jī)500和600，但盡管不是優(yōu)選的，相反的實(shí)施例或其它取向的實(shí)施例都在本公開及其有關(guān)權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。所以，鏡頭向下的攝像機(jī)500構(gòu)成優(yōu)選取向向下的第一攝像機(jī)500，但在其它實(shí)施例中，也可以具有不同取向，而鏡頭向上的攝像機(jī)600構(gòu)成優(yōu)選取向向上的第二攝像機(jī)，但其它實(shí)施例中也可以有不同取向。
盡管只展示和介紹了本發(fā)明的某些優(yōu)選結(jié)構(gòu)，對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以做出許多修正，改進(jìn)和替代。因此，應(yīng)理解，所附權(quán)利要求意在覆蓋落在本發(fā)明精神范圍內(nèi)的所有改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1．一種對(duì)準(zhǔn)(302)管芯(108)與柔性基板(100)上的通孔掩模層(102)形成至少一個(gè)電子芯片封裝(1)的方法，包括以下步驟在所說柔性基板(100)的下表面上在所說通孔掩模層(102)中構(gòu)圖(12)用于形成通孔的掩模；及自適應(yīng)對(duì)準(zhǔn)(302)至少一個(gè)所說管芯(108)的至少一個(gè)鍵合焊盤(106)與所說通孔掩模層(102)的至少一個(gè)局部基準(zhǔn)(114)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所說局部基準(zhǔn)(114)包括下通孔開口。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟將所說至少一個(gè)鍵合焊盤(106)貼裝(13,14,104)到所說柔性基板(100)的上表面上。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，所說局部基準(zhǔn)(114)包括下通孔開口，還包括以下步驟開出(15)從所說柔性基板(100)的所說下表面到所說下通孔開口處的所說鍵合焊盤(106)的通孔(110)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，還包括以下步驟在所說柔性基板(100)的所說下表面上，淀積(16)、構(gòu)圖和腐蝕(17)互連金屬(112)。
6．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，開出(15)所說通孔(110)的所說步驟還包括準(zhǔn)分子激光燒蝕所說通孔(110)的步驟。
7．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，開出(15)所說通孔(110)的所說步驟還包括等離子刻蝕所說通孔(110)的步驟。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，自適應(yīng)對(duì)準(zhǔn)(302)所說鍵合焊盤(106)與所說局部基準(zhǔn)(114)的所說步驟還包括以下步驟利用第一攝像機(jī)(500)定位所說局部基準(zhǔn)(114)；利用第二攝像機(jī)(600)定位所說鍵合焊盤(106)；及根據(jù)由所說第一攝像機(jī)(500)定位的所說局部基準(zhǔn)(114)的位置和所說第二攝像機(jī)(600)定位的所說鍵合焊盤(106)的位置，利用控制系統(tǒng)(502)和調(diào)節(jié)器(508,608)，使相互自適應(yīng)對(duì)準(zhǔn)(302)所說鍵合焊盤(106)和所說局部基準(zhǔn)(114)。
9．一種電子芯片封裝(1)，由對(duì)準(zhǔn)(302)管芯(108)與柔性基板(100)上的通孔掩模層(102)的工藝制造，包括以下步驟在所說柔性基板(100)的下表面上在所說通孔掩模層(102)中構(gòu)圖(12)用于形成通孔的掩模；及自適應(yīng)對(duì)準(zhǔn)(302)至少一個(gè)所說管芯(108)的至少一個(gè)鍵合焊盤(106)與所說通孔掩模層(102)的至少一個(gè)局部基準(zhǔn)(114)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的電子芯片封裝，所說局部基準(zhǔn)(114)包括下通孔開口。
11．根據(jù)權(quán)利要求9的電子芯片封裝，制造所說芯片封裝的所說工藝還包括以下步驟將所說至少一個(gè)鍵合焊盤(106)貼裝(13,14,104)到所說柔性基板(100)的上表面上。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的電子芯片封裝，所說局部基準(zhǔn)(114)包括下通孔開口，制造所說芯片封裝的所說工藝還包括以下步驟開出(15)從所說柔性基板(100)的所說下表面到包括所說局部基準(zhǔn)(114)的下通孔開口處的所說鍵合焊盤(106)的通孔(110)。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的電子芯片封裝，制造所說芯片封裝的所說工藝還包括以下步驟在所說柔性基板(100)的所說下表面上，淀積(16)、構(gòu)圖和腐蝕(17)互連金屬(112)。
14．根據(jù)權(quán)利要求12的電子芯片封裝，開出(15)所說通孔(110)的所說步驟還包括準(zhǔn)分子激光燒蝕所說通孔(110)的步驟。
15．根據(jù)權(quán)利要求12的電子芯片封裝，開出(15)所說通孔(110)的所說步驟還包括等離子刻蝕所說通孔(110)的步驟。
16．根據(jù)權(quán)利要求9的電子芯片封裝，自適應(yīng)對(duì)準(zhǔn)(302)所說鍵合焊盤(106)與所說局部基準(zhǔn)(114)的所說步驟還包括以下步驟利用第一攝像機(jī)(500)定位所說局部基準(zhǔn)(114)；利用第二攝像機(jī)(600)定位所說鍵合焊盤(106)；及根據(jù)由所說第一攝像機(jī)(500)定位的所說局部基準(zhǔn)(114)的位置和所說第二攝像機(jī)(600)定位的所說鍵合焊盤(106)的位置，利用控制系統(tǒng)(502)和調(diào)節(jié)器(508,608)，使相互自適應(yīng)對(duì)準(zhǔn)(302)所說鍵合焊盤(106)和所說局部基準(zhǔn)(114)。
17．對(duì)準(zhǔn)(302)管芯(108)與柔性基板(100)下表面上的通孔掩模層(102)從而制造至少一個(gè)電子芯片(1)的裝置，包括用于定位所說通孔掩模層(102)的局部基準(zhǔn)(114)的第一攝像機(jī)(500)；用于定位所說管芯(108)的鍵合焊盤(106)的第二攝像機(jī)(600)；控制系統(tǒng)(502)和調(diào)節(jié)器(508,608)，用于根據(jù)由所說第一攝像機(jī)(500)定位的所說局部基準(zhǔn)(114)的位置和所說第二攝像機(jī)(600)定位的所說鍵合焊盤(106)的位置，使相互自適應(yīng)對(duì)準(zhǔn)(302)所說鍵合焊盤(106)和所說局部基準(zhǔn)(114)。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，所說局部基準(zhǔn)(141)包括下通孔開口。
19．根據(jù)權(quán)利要求17的裝置，所說控制系統(tǒng)(502)和調(diào)節(jié)器(508,608)還用于將所說至少一個(gè)鍵合焊盤(106)貼裝(13,14,104)到所說柔性基板(100)的上表面上。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種精確對(duì)準(zhǔn)管芯與例如聚酰亞胺等柔性基板上的互連金屬的方法和工藝過程。用于通孔形成的掩模首先構(gòu)圖于柔性基板的下表面上的金屬層上。然后在柔性基板上側(cè)施加例如管芯貼裝粘合劑等的管芯貼裝裝置。高精度局部自適應(yīng)對(duì)準(zhǔn)管芯上鍵合焊盤與柔性基板上的構(gòu)圖金屬通孔掩模。然后,通過等離子刻蝕或準(zhǔn)分子激光燒蝕,穿過柔性基板上的現(xiàn)有對(duì)準(zhǔn)金屬掩模,形成向下到達(dá)管芯鍵合焊盤的通孔,然后淀積互連金屬,并構(gòu)圖和腐蝕。
文檔編號(hào)H01L23/538GK1301039SQ00136449
公開日2001年6月27日 申請(qǐng)日期2000年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月22日
發(fā)明者R·J·賽爾, K·M·杜羅切爾, J·W·羅斯, L·R·杜格拉斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司