本發(fā)明涉及微電子元件的封裝，尤其涉及半導(dǎo)體芯片的封裝。

背景技術(shù)：

微電子元件通常包括半導(dǎo)體材料諸如硅或砷化鎵的薄板，該薄板通常被稱(chēng)為裸片或半導(dǎo)體芯片。半導(dǎo)體芯片通常作為單獨(dú)的預(yù)封裝的單元提供。在一些單元設(shè)計(jì)中，將半導(dǎo)體芯片安裝到襯底或芯片載體上，該襯底或芯片載體繼而安裝到電路面板諸如印刷電路板上。

有源電路被制作在半導(dǎo)體芯片的第一面(例如正面)中。為了便于電連接至有源電路，芯片在相同的面上設(shè)有接合墊。接合墊通常設(shè)置成規(guī)則的陣列，其或者圍繞裸片的邊緣設(shè)置，或者對(duì)于許多存儲(chǔ)器裝置而言設(shè)置在裸片的中心。接合墊通常由大約0.5微米(μm)厚的導(dǎo)電金屬諸如銅或鋁制成。接合墊可包括單層或多層金屬。接合墊的尺寸將隨器件類(lèi)型而有所不同，但其側(cè)邊通常測(cè)得為數(shù)十至數(shù)百微米。

微電子元件(諸如半導(dǎo)體芯片)通常要求到其他電子部件的許多輸入和輸出連接。半導(dǎo)體芯片或其他相當(dāng)?shù)钠骷妮斎牒洼敵鲇|點(diǎn)通常設(shè)置成基本上覆蓋芯片表面的柵格狀圖案(俗稱(chēng)為“面積陣列”)，或設(shè)置成可平行于且相鄰于芯片的前表面的每個(gè)邊緣延伸的或在前表面的中心中延伸的細(xì)長(zhǎng)行。半導(dǎo)體芯片通常在封裝中提供，所述封裝促進(jìn)在制造期間和在將芯片安裝在外部襯底(諸如電路板或其他電路面板)上期間處置芯片。例如，將諸多半導(dǎo)體芯片在適于進(jìn)行表面安裝的封裝中提供。已提議這種一般類(lèi)型的眾多封裝來(lái)用于各種應(yīng)用。最常見(jiàn)的是，這些封裝包括在電介質(zhì)上具有形成為電鍍或蝕刻的金屬結(jié)構(gòu)的端子的介電元件，俗稱(chēng)為“芯片載體”。這些端子通常通過(guò)以下項(xiàng)連接到芯片自身的觸點(diǎn)：諸如沿芯片載體自身延伸的薄跡線的特征結(jié)構(gòu)，和在芯片觸點(diǎn)與端子或跡線之間延伸的細(xì)引線或?qū)Ь€。在表面安裝操作中，將封裝放置到電路板上，使得封裝上的每個(gè)端子與電路板上的對(duì)應(yīng)接觸墊對(duì)準(zhǔn)。在端子與接觸墊之間提供焊料或其他粘結(jié)材料?？赏ㄟ^(guò)對(duì)組件加熱以便使焊料熔化或“回流”或以其他方式使粘結(jié)材料活化，來(lái)將封裝永久性粘結(jié)在適當(dāng)位置。

諸多封裝包括呈焊料球形式的、通常直徑為約0.1mm和約0.8mm(5密耳和30密耳)、附接到封裝端子的焊料塊。具有從其底部表面凸出的焊料球陣列的封裝俗稱(chēng)為球柵陣列或“BGA”封裝。其他封裝(稱(chēng)為接點(diǎn)柵格陣列或“LGA”封裝)通過(guò)由焊料形成的薄層或接點(diǎn)固定到襯底。這種類(lèi)型的封裝可以相當(dāng)緊湊。某些封裝(俗稱(chēng)為“芯片級(jí)封裝”)占據(jù)電路板的面積等于或略大于整合在封裝中的器件的面積。此有利之處在于其減小組件的整體大小且允許在襯底上的各種器件之間使用短互連，這繼而限制器件之間的信號(hào)傳播時(shí)間且因此促進(jìn)以高速度操作組件。

封裝式半導(dǎo)體芯片通常以“堆疊式”布置提供，其中例如在電路板上提供一個(gè)封裝，且在第一封裝的頂部上安裝另一封裝。這些布置可允許多個(gè)不同芯片安裝在電路板上的單個(gè)覆蓋面積內(nèi)，且可通過(guò)在封裝之間提供短互連來(lái)進(jìn)一步促進(jìn)高速度操作。通常，這個(gè)互連距離僅略大于芯片自身的厚度。為了在芯片封裝的堆疊內(nèi)實(shí)現(xiàn)互連，必須在每個(gè)封裝(最頂部封裝除外)的兩側(cè)上提供用于機(jī)械連接和電連接的結(jié)構(gòu)。例如，這已通過(guò)在安裝有芯片的襯底的兩側(cè)上提供接觸墊或接點(diǎn)完成，所述墊通過(guò)導(dǎo)電通孔等連接到襯底。堆疊式芯片布置和互連結(jié)構(gòu)的實(shí)例提供在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公布No.2010/0232129中，該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。

在芯片的任何物理布置方式中，尺寸是重要的考慮因素。隨著便攜式電子裝置的迅速發(fā)展，使芯片的物理布置方式更為緊湊這一需要變得越來(lái)越強(qiáng)烈。僅以舉例的方式，通常稱(chēng)為“智能手機(jī)”和平板電腦的便攜式裝置將移動(dòng)電話的功能與強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理器、存儲(chǔ)器和輔助裝置例如，全球定位系統(tǒng)接收器、電子相機(jī)、局域網(wǎng)絡(luò)連接、以及高分辨率顯示器和相關(guān)的圖像處理芯片集成在一起。此類(lèi)裝置可以提供諸如全互聯(lián)網(wǎng)連接、包括全分辨率視頻在內(nèi)的娛樂(lè)、導(dǎo)航、電子銀行服務(wù)以及甚至更多的功能，所有這些功能全部存在于一臺(tái)袖珍型裝置中。復(fù)雜的便攜式裝置需要將很多芯片組裝進(jìn)小的空間中。此外，一些芯片具有多個(gè)通常被稱(chēng)為“I/O”的輸入和輸出連接。這些I/O必須與其他芯片的I/O互連。所述互連應(yīng)當(dāng)是短的，并且應(yīng)當(dāng)具有低阻抗以最小化信號(hào)傳播延遲。形成所述互連的元件不應(yīng)顯著增大組件的尺寸。類(lèi)似的需求在例如數(shù)據(jù)服務(wù)器(諸如在互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎中使用的那些)的其他應(yīng)用中出現(xiàn)。例如，在復(fù)雜的芯片之間提供多個(gè)短的低阻抗互連的結(jié)構(gòu)可以增大搜索引擎的帶寬并降低其電力消耗。

盡管已取得進(jìn)展，仍可作出進(jìn)一步改進(jìn)以增強(qiáng)具有堆疊端子的微電子封裝結(jié)構(gòu)及用于制備此類(lèi)封裝的工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種微電子組件，其可包括第一支撐元件和第二支撐元件，每個(gè)支撐元件具有第一表面，該第一表面面向組件的向外方向，并且每個(gè)支撐元件具有第二表面，該第二表面面向組件的向內(nèi)方向、朝向第一支撐元件和第二支撐元件中的另一者的第二表面。微電子組件可具有以下各項(xiàng)中的至少一者：第一支撐元件的第一表面處的第一端子、或第二支撐元件的第一表面處的第二端子。導(dǎo)電第一元件可設(shè)置在第一支撐元件的第二表面處。感光材料的圖案化層可覆蓋在第一支撐元件的第二表面上，并且具有與第一元件對(duì)齊的開(kāi)口。在一個(gè)實(shí)例中，每個(gè)開(kāi)口可具有截面尺寸，該截面尺寸保持恒定或隨著從第一支撐元件的第二表面的高度而增加。粘結(jié)材料的導(dǎo)電塊可穿過(guò)圖案化層的對(duì)應(yīng)開(kāi)口而與第一元件電耦接并凸出在第一元件上方。每個(gè)塊可具有截面尺寸，該截面尺寸由塊從中凸出的對(duì)應(yīng)開(kāi)口的截面尺寸限定。微電子元件可安裝到第一支撐元件或第二支撐元件之一的第二表面。導(dǎo)電第二元件可設(shè)置在第二支撐元件的第二表面處，并可與塊電耦接，且可通過(guò)塊而與第一元件電耦接。囊封層可覆蓋在第二支撐元件的第二表面、圖案化層的表面上，并且可接觸至少一些塊，其中所述塊延伸穿過(guò)囊封層的至少一部分。在具體實(shí)例中，所述塊可具有球狀部分，其中所述塊延伸穿過(guò)囊封層的所述至少一部分。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的堆疊式多芯片微電子組件可包括微電子組件和覆蓋在第一支撐元件的第一表面上的微電子封裝，其中所述微電子封裝具有與微電子組件的第一端子連接的端子。

根據(jù)本發(fā)明的具體方面的堆疊式多芯片微電子組件可包括微電子組件，并且具有第二端子而不具有第一端子。第二端子可通過(guò)其間的塊而與第一元件電耦接。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的制造微電子組件的方法可包括將第一子組件和第二子組件接合而形成組件。所述組件可包括第一支撐元件和第二支撐元件，所述第一支撐元件具有面向第一方向的、面朝外的第一表面，而所述第二支撐元件具有面向與第一方向相反的第二方向的、面朝外的第一表面。第一支撐元件在其面朝內(nèi)的第二表面處可具有導(dǎo)電第一元件，而第二支撐元件在其面朝內(nèi)的第二表面處可具有導(dǎo)電第二元件，并且可安裝至少一個(gè)微電子元件，使之覆蓋在第一支撐元件和第二支撐元件之一的第二表面上。所述組件還可包括覆蓋在第一支撐元件或第二支撐元件之一的第二表面上的感光材料的圖案化層，所述圖案化層具有開(kāi)口，其截面尺寸保持恒定或隨著從圖案化層位于其上的支撐元件的表面的高度而增加。所述組件還可包括粘結(jié)材料的塊，其從第一元件延伸穿過(guò)開(kāi)口并與第二元件電耦接，所述塊具有由開(kāi)口的截面尺寸限定的截面尺寸。

在形成所述組件之后，囊封劑可流入第一子組件和第二子組件之間的空間中，從而形成與塊的至少部分的表面接觸的囊封層。

根據(jù)這種方法，所述組件可包括第一支撐元件的第一表面處的第一端子以及第二支撐元件的第一表面處的第二端子，所述第一端子通過(guò)第一元件、第二元件和其間的塊而與第二端子電耦接。

或者，根據(jù)這種方法，所述組件可包括以下各項(xiàng)中的一者：第一支撐元件的第一表面處的第一端子，所述第一端子通過(guò)其間的塊而與第二元件電耦接；或第二支撐元件的第一表面處的第二端子，所述第二端子通過(guò)其間的塊而與第一元件電耦接。

根據(jù)一個(gè)具體方面，所述方法還可包括通過(guò)如下方式形成圖案化層：沉積感光材料的第一層并沉積包括感光材料的第二層的臨時(shí)層，對(duì)臨時(shí)層進(jìn)行光刻圖案化以形成小孔，使用圖案化臨時(shí)層根據(jù)臨時(shí)層中的小孔對(duì)第一層進(jìn)行圖案化以形成開(kāi)口，接著用塊填充開(kāi)口，然后移除臨時(shí)層使得塊凸出到一定高度，所述高度大于第一層在圖案化層位于其上的支撐元件的第二表面上方的高度。

附圖說(shuō)明

圖1為剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微電子組件。

圖1A為局部片段剖視圖，進(jìn)一步示出了圖1中所描繪的微電子組件的一個(gè)方面。

圖2為剖視圖，示出了與附加部件(諸如電路面板)耦接的、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微電子組件。

圖3為剖視圖，示出了包括多個(gè)堆疊式電耦接微電子組件(諸如圖1中所示的多個(gè)微電子組件)的堆疊式多芯片組件。

圖4為剖視圖，示出了根據(jù)圖1中所描繪的本發(fā)明實(shí)施例的變型的微電子組件。

圖5至12為剖視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微電子組件的制造中的各階段，其中：

圖6示出了圖5中所描繪的階段之后的階段；

圖7示出了圖6中所描繪的階段之后的階段；

圖8示出了圖7中所描繪的階段之后的階段；

圖9示出了圖8中所描繪的階段之后的階段；

圖10示出了圖9中所描繪的階段之后的階段；

圖11示出了圖10中所描繪的階段之后的階段；以及

圖12示出了根據(jù)圖6-11中所描繪的實(shí)施例的變型的、制造微電子組件的方法中的階段。

圖13為剖視圖，示出了根據(jù)圖5至12中所示的方法的變型的、制造微電子組件的方法中的階段。

圖14為剖視圖，示出了進(jìn)一步結(jié)合到根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)中且可用于該系統(tǒng)中的微電子封裝或組件。

具體實(shí)施方式

因此，本文的本發(fā)明實(shí)施例可提供改進(jìn)的組件，其包含微電子元件且具有第一端子和第二端子，例如頂部端子和底部端子，其中電耦接頂部端子和底部端子的豎直互連件提供所需的懸空高度，同時(shí)還允許豎直互連件在與組件中的微電子元件的表面平行的橫向方向上，以所需節(jié)距緊密封裝。參見(jiàn)圖1中所示的微電子組件10或微電子封裝，在一個(gè)實(shí)例中，支撐元件的第二表面之間的懸空高度H在與第一支撐元件的第二表面平行的至少一個(gè)方向上大于粘結(jié)材料的塊136的最小節(jié)距“a”一半。在其他實(shí)例中，懸空高度可等于或大于最小節(jié)距a，或可等于或大于最小節(jié)距a的1.5倍。

如在圖1中可進(jìn)一步看出，微電子封裝10包括第一支撐元件102和第二支撐元件104。每個(gè)支撐元件可為例如封裝襯底，諸如芯片載體或介電元件或結(jié)構(gòu)，其將介電材料、半導(dǎo)體材料和導(dǎo)電材料中的兩者或更多者組合在一起，所述材料上可設(shè)置導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，諸如端子、跡線、觸點(diǎn)和通孔。例如，一個(gè)或兩個(gè)支撐元件可為或可包括片狀或板狀介電元件，所述介電元件包含無(wú)機(jī)介電材料或有機(jī)介電材料中的至少一者，并且可主要包含無(wú)機(jī)材料或主要包含聚合物材料，或可為包含無(wú)機(jī)材料和聚合物材料兩者的復(fù)合結(jié)構(gòu)。因此，例如，非限制性地，一個(gè)或兩個(gè)支撐元件可包括這樣的介電元件，其包含聚合物材料，諸如聚酰亞胺、聚酰胺、環(huán)氧樹(shù)脂、熱塑性材料、熱固性材料等等?；蛘?，一個(gè)或兩個(gè)支撐元件可包括這樣的介電元件，其包含無(wú)機(jī)介電材料，諸如硅的氧化物、硅的氮化物、硅的碳化物、氧氮化硅、氧化鋁，并且一個(gè)或兩個(gè)支撐元件可包含半導(dǎo)體材料，諸如硅、鍺或碳等等，或一種或多種此類(lèi)無(wú)機(jī)材料的組合。在另一個(gè)實(shí)例中，一個(gè)或兩個(gè)支撐元件可包括這樣的介電元件，其為一種或多種聚合物材料與一種或多種無(wú)機(jī)材料(諸如上述的材料)的組合。在特定實(shí)例中，一個(gè)或兩個(gè)支撐元件可具有玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)，諸如通常稱(chēng)為“FR-4”或“BT樹(shù)脂”板結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)實(shí)例中，一個(gè)或兩個(gè)支撐元件可例如基本上由聚合物材料(諸如聚酰亞胺)組成。一個(gè)或兩個(gè)支撐元件可包括一層或多層順應(yīng)性材料，其在一些情況下可暴露于這種支撐元件的第一表面、第二表面、或第一表面和第二表面兩者處。順應(yīng)性材料在一些情況下可包括楊氏模量通常小于2.0吉帕(“GPa”)的聚酰亞胺、聚酰胺，或在一些情況下順應(yīng)性材料可包括楊氏模量顯著更低(例如遠(yuǎn)低于1.0GPa)的彈性體。

如在圖1中可看出，每個(gè)支撐元件具有相對(duì)面向的第一表面和第二表面。當(dāng)裝配在微電子組件10或微電子封裝中時(shí)，支撐元件的第一表面101、105朝外相互背離，并且第二表面103、106朝內(nèi)相互面對(duì)。微電子元件120(其可為未封裝或封裝的半導(dǎo)體芯片)安裝到支撐元件102、104中的一者或兩者的第二表面。在具體實(shí)施例中，微電子元件可為在其表面處具有與芯片墊耦接的附加導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體芯片。盡管未示出，在一個(gè)實(shí)施例中，第二微電子元件可安裝在微電子元件120的背離支撐元件104的表面129上方的空間中。第二微電子元件可設(shè)置在表面129與第一支撐元件102的表面103之間。第二微電子元件可安裝到第一支撐元件102的表面103，并且可與第一元件132電耦接。或者，第二微電子元件可與第二支撐元件104的表面106處的導(dǎo)電元件電耦接。第二囊封層(未示出)可設(shè)置或覆蓋在一個(gè)或多個(gè)邊緣表面上或第二微電子元件的表面上。

在具體實(shí)施例中，第一支撐元件102可稱(chēng)為“內(nèi)插器”，特別是當(dāng)?shù)谝恢卧?02在其第二表面103處具有導(dǎo)電第一元件132時(shí)，這些導(dǎo)電第一元件以與內(nèi)插器102的第一表面處的一組第一端子141不同的圖案(例如，不同的位置或不同的節(jié)距)安置。如在圖1中可進(jìn)一步看出，在一個(gè)實(shí)例中，第一元件132的最小節(jié)距“a”可顯著小于第一端子141的最小節(jié)距“b”。第一端子141所具有的最小節(jié)距“b”可與微電子組件10的相對(duì)面向的表面105處第二端子142的最小節(jié)距“c”相同或不同。第一端子141和第二端子142具有相同節(jié)距的微電子組件10可用于例如較高級(jí)組件，該較高級(jí)組件包括多個(gè)堆疊且電耦接的微電子組件10，如在圖3中可看出。

如本公開(kāi)中結(jié)合部件(例如，內(nèi)插器、微電子元件、電路面板、襯底等)所使用，當(dāng)陳述導(dǎo)電元件“處于”部件的表面時(shí)，表示如果所述部件沒(méi)有與任何其他元件裝配在一起，則所述導(dǎo)電元件可以與某個(gè)理論點(diǎn)接觸，該理論點(diǎn)在垂直于部件表面的方向上從部件的外部朝部件表面移動(dòng)。因此，處于襯底的表面處的端子或其他導(dǎo)電元件可從該表面凸出；可與該表面齊平；或可相對(duì)于該表面以襯底中的孔或凹陷形式凹進(jìn)。在一個(gè)實(shí)例中，該部件的“表面”可為介電結(jié)構(gòu)的表面；然而，在具體實(shí)施例中，該表面可為其他材料(諸如金屬或其他導(dǎo)電材料或半導(dǎo)體材料)的表面。

在圖1中，與第一支撐元件的第一表面101平行的方向在本文中被稱(chēng)為第一橫向方向178和第二橫向方向179或者“水平”或“側(cè)向”方向，而垂直于第一表面的方向180在本文中被稱(chēng)為向上或向下方向，且在本文中還被稱(chēng)為“豎直”方向。在本文中提到的方向處于所提及結(jié)構(gòu)的參照系中。因此，這些方向可以在垂直或重力參照系中以任意取向設(shè)置。在陳述一個(gè)特征設(shè)置在“一個(gè)表面上方”比另一個(gè)特征更大的高度處時(shí)，是指在相同的正交方向上一個(gè)特征與表面的距離大于另一個(gè)特征與表面的距離。相反，在陳述一個(gè)特征設(shè)置在“一個(gè)表面上方”比另一個(gè)特征更小的高度處時(shí)，是指在相同的正交方向上一個(gè)特征與表面的距離小于另一個(gè)特征與表面的距離。

參見(jiàn)圖1，在一個(gè)實(shí)例中，微電子元件120的“前”觸點(diǎn)承載面可朝下面向第二支撐元件104的第二表面106，并且微電子元件正面處的多個(gè)觸點(diǎn)124可面向第二支撐元件的表面106處的對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)并與所述對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)電耦接，諸如在2013年7月15日提交的、共同擁有的美國(guó)申請(qǐng)13/942,568(下文稱(chēng)“'568申請(qǐng)”)的圖1A中可看出，該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。在具體實(shí)例中，如例如在2012年4月4日提交的、共同擁有的美國(guó)申請(qǐng)13/439,299(下文稱(chēng)“'299申請(qǐng)”，該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文)中可看出，觸點(diǎn)可以面積陣列形式分布在微電子元件的正面的至少一部分中，該面積陣列具有兩行或更多行觸點(diǎn)且具有兩列或更多列觸點(diǎn)。底充膠可安置在微電子元件的正面與第二支撐元件的第二表面106之間，所述底充膠圍繞各個(gè)連接，并且在一些情況下可機(jī)械地加固這些連接。微電子元件120的觸點(diǎn)124可與第二支撐元件的第一表面105處的導(dǎo)電第二端子142電耦接。在此類(lèi)實(shí)例中，觸點(diǎn)124可通過(guò)倒裝芯片連接，即通過(guò)粘結(jié)金屬(例如錫、銦、焊料或低共熔材料)或嵌入聚合物材料中的金屬顆粒的導(dǎo)電基體材料，而與面向觸點(diǎn)124的第二表面106處的對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)電耦接。

或者，作為倒裝芯片連接的替代，向下取向的正面上的觸點(diǎn)(未示出)可布置在一行或多行觸點(diǎn)和/或一列或多列觸點(diǎn)內(nèi)的位置處，這些位置與在支撐元件104的第一表面105和第二表面106之間延伸的小孔或“粘結(jié)窗”(未示出)對(duì)齊。在這種情況下，微電子元件的觸點(diǎn)124可通過(guò)接合到觸點(diǎn)的引線而與第二端子142耦接，諸如在例如2011年11月29日提交的美國(guó)申請(qǐng)13/306,068的圖1A-1C、5B-5C和9A-15中的任何一者或多者中可看出，該申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容以引用的方式并入本文。在具體實(shí)例中，引線可為導(dǎo)線引線(未示出)，例如焊線，其延伸穿過(guò)小孔并接合到觸點(diǎn)及第一表面105處的對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)(未示出)。在另一個(gè)實(shí)例中，所述引線可為這樣的引線，每個(gè)引線包括作為跡線沿第一表面105或第二表面106延伸的第一部分，以及與第一部分成一體的、從該跡線延伸到小孔區(qū)域中并接合到觸點(diǎn)的第二部分。

在再一個(gè)實(shí)例中，盡管未示出，但微電子元件的背面可倒裝粘結(jié)到第二支撐元件的第二表面106，并且微電子器件的前(觸點(diǎn)承載)面可相反背離支撐元件104的第一表面106，且微電子元件的觸點(diǎn)124'背離第二表面106。在此類(lèi)實(shí)例中，觸點(diǎn)124'可通過(guò)在安置觸點(diǎn)124'的觸點(diǎn)承載面129上方延伸的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，而與第二表面106處的對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)電耦接。例如，焊線、引線、帶式連接結(jié)構(gòu)等等可用于提供導(dǎo)電互連。

如在圖1中可進(jìn)一步看出，微電子封裝10可包括感光材料的圖案化層130，其在第一支撐元件的第二表面103上方的一定高度處具有表面131。如在圖1中可進(jìn)一步看出，圖案化層130具有多個(gè)開(kāi)口133，這些開(kāi)口與第一支撐元件102的第二表面103處的對(duì)應(yīng)導(dǎo)電第一元件132對(duì)齊。參見(jiàn)圖1A，所述多個(gè)開(kāi)口中的每一者具有截面尺寸134，該截面尺寸保持恒定或隨著從第一支撐元件的第二表面103的高度而單調(diào)遞增。

如在圖1中可進(jìn)一步看出，粘結(jié)材料的導(dǎo)電塊136與第一元件132電耦接，并且遠(yuǎn)離第一元件132凸出穿過(guò)圖案化層的對(duì)應(yīng)開(kāi)口133。在一個(gè)實(shí)例中，塊可包含粘結(jié)金屬，例如錫、銦、焊料或低共熔材料。在其他實(shí)例中，塊可包含嵌入聚合物材料中的金屬顆粒的導(dǎo)電基體材料。在一個(gè)實(shí)例中，塊在微電子組件的豎直方向180上可具有20與500微米(下文稱(chēng)“微米”)之間的豎直高度。第二方向178或179平行于第一支撐元件的表面103在其中延伸的平面，在該第二方向上，每個(gè)柱的豎直尺寸通常大于相鄰第一元件132的最小中心區(qū)節(jié)距“a”的一半。

在圖案化層130內(nèi)，每個(gè)塊136具有截面尺寸134，該截面尺寸由塊從中凸出的對(duì)應(yīng)開(kāi)口130的截面尺寸限定。因此，塊136的截面尺寸至少在圖案化層130內(nèi)的高度處保持恒定或單調(diào)遞增。所述塊凸出在圖案化層130的表面131上方，并且與第二支撐元件的表面106處的對(duì)應(yīng)導(dǎo)電第二元件152接合。如在圖1中可看出，塊136可具有球狀部分138，其中所述塊在圖案化層的表面131與第二元件152之間延伸。

如在圖1中可進(jìn)一步看出，囊封層150可形成為與第二支撐元件104的第二表面106相接觸，并且可形成為與圖案化層的表面131并與塊136的表面相接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，囊封層150可形成為與微電子元件120的邊緣表面127和主表面129相接觸?；蛘?，囊封層150可形成為與覆蓋在邊緣表面127上的一層或多層材料(未示出)相接觸，和/或可形成為與覆蓋在微電子元件129的主表面129上的一層或多層材料(未示出)相接觸，使得囊封層150覆蓋在微電子元件129的邊緣表面127、主表面129任一者或邊緣表面和主表面兩者上，但不接觸這些表面。在一個(gè)實(shí)例中，一層或多層材料可為或可包括第二囊封層，該第二囊封層覆蓋在微電子元件120的一個(gè)或多個(gè)主表面129和一個(gè)或多個(gè)邊緣表面127上。

囊封層150可包含聚合物材料或基本上由聚合物材料組成。制成囊封層的材料的例子為灌封化合物、環(huán)氧樹(shù)脂、液晶聚合物、熱塑性塑料和熱固性聚合物。在具體實(shí)例中，囊封層可包含聚合物基體和聚合物基體內(nèi)的顆粒裝填材料，諸如通過(guò)將含有顆粒裝填材料的未固化聚合物材料模制或以其他方式沉積到圖案化層130的表面131上而形成。在一個(gè)實(shí)例中，顆粒裝填材料可任選地具有低熱膨脹系數(shù)(“CTE”)，使得所得囊封層150可具有低于10百萬(wàn)分率/攝氏度(下文稱(chēng)“ppm/℃”)的CTE。在一個(gè)實(shí)例中，囊封層可包含填料材料，諸如玻璃或陶瓷介電填料或半導(dǎo)體填料等等。

在上述實(shí)施例的任一個(gè)或全部的一種變型中，可從微電子組件10省略所述多個(gè)第一端子或所述多個(gè)第二端子中的一者。在這種情況下，第一元件可通過(guò)安置在其間的導(dǎo)電塊136而與第二端子電耦接，或第二元件可通過(guò)安置在其間的導(dǎo)電塊136而與第一端子電耦接。在上述實(shí)施例的任一個(gè)或全部的一種變型中，微電子元件120可安裝到第一支撐元件102的表面103，而非安裝到第二支撐元件104的表面106。

圖2示出了板級(jí)組件110，該板級(jí)組件包括根據(jù)上文描述的微電子組件10或封裝，以及在其表面112處具有多個(gè)觸點(diǎn)144的電路面板108，這些觸點(diǎn)通過(guò)導(dǎo)電接合元件146與微電子組件10的第二端子142對(duì)齊并接合到所述第二端子。接合元件可包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電塊146，諸如由如上文結(jié)合塊136所述的材料構(gòu)成，或其可包括導(dǎo)電實(shí)心金屬柱，例如具有基本上由銅組成的整體式金屬區(qū)域的柱，并且其大致呈圓柱形或截頭圓錐形的形狀，且當(dāng)在截面中觀察時(shí)，大致呈矩形或梯形。

圖3示出了微電子封裝10的組件14，其中多個(gè)微電子組件10或封裝通過(guò)它們各自的第一端子141、與其對(duì)齊的第二端子142以及與各自的成對(duì)第一端子和第二端子接觸的導(dǎo)電接合元件16，而彼此堆疊和電耦接。微電子組件10之一可具有與電路面板108的觸點(diǎn)耦接的第二端子142，如上文結(jié)合圖2所述。

參見(jiàn)圖4，在根據(jù)上述組件10的一種變型的微電子組件20或封裝中，設(shè)置了第二微電子元件220，其覆蓋在第一支撐元件102的第一表面101上，并且可從微電子組件20省略第一端子。第二微電子元件220可通過(guò)設(shè)置在第一支撐元件102上的接線154以及通過(guò)塊136，而與導(dǎo)電第二元件152電耦接。第二微電子元件220可通過(guò)接線154、塊136和第二元件152，而與第二端子142電耦接。在另一種變型(未示出)中，可從微電子組件20省略第二端子，而除了接線154之外還將大致在第二支撐元件102的表面101處設(shè)置第一端子。在這種情況下，第二微電子元件220可與第一端子電耦接(例如，在根據(jù)圖1的位置處)，并且可通過(guò)設(shè)置在第一支撐元件102上的接線154以及塊136，而與其電耦接。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5至12，現(xiàn)將描述用于制造根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的微電子組件的方法。如在圖5中可看出，設(shè)置了具有上述特征的第一支撐元件102或內(nèi)插器。如在圖6中可看出，設(shè)置了感光材料的第一層130，其覆蓋在第一支撐元件102的第二表面103上。在一個(gè)實(shí)例中，感光材料可為諸如SU8的負(fù)性光致抗蝕劑材料，其更具體地講可為諸如SU8-2150的材料，其厚度162可在從約20微米且最多至650微米范圍內(nèi)，并且一旦其通過(guò)適當(dāng)加工(例如，圖案化后的熱處理或輻射處理)而發(fā)生交聯(lián)，就將為永久層?？赏ㄟ^(guò)旋涂或輥涂方法等等，將第一層的感光材料(例如，SU8)施加到支撐元件的第二表面103或覆蓋在第二表面103上。在一個(gè)實(shí)施例中，厚度162可為200微米。在施加第一層130之后，將感光材料的臨時(shí)層164施加到第一層的表面131或覆蓋在表面131上。在一個(gè)實(shí)例中，臨時(shí)層可為可在圖案化后移除的干膜。臨時(shí)層164的厚度166可在50微米與300微米之間的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)例中，厚度166可為100微米。

此后，如在圖7中可看出，臨時(shí)層164被圖案化(諸如通過(guò)光刻法)，以在其中形成小孔。然后可使用這些小孔對(duì)第一層130進(jìn)行圖案化(諸如通過(guò)蝕刻或光刻法)，以在其中形成與臨時(shí)層中的圖案對(duì)齊的開(kāi)口133，其中第一元件132的表面至少部分地暴露于開(kāi)口133內(nèi)。在一個(gè)實(shí)例中，開(kāi)口133在方向178、179(圖1)上的橫向尺寸168保持恒定，或在第一元件132上方延伸到臨時(shí)層的表面165的方向180'上單調(diào)遞增。在開(kāi)口133形成的同時(shí)或在不同時(shí)間，可使用相同或類(lèi)似的加工在臨時(shí)層164和第一層130中形成較大的開(kāi)口135，該開(kāi)口135在方向178和179上的橫向尺寸大于微電子元件120(圖1)，使得開(kāi)口135至少部分地容納微電子元件120。

在圖8中所見(jiàn)的階段中，可用導(dǎo)電材料的塊136填充開(kāi)口133，所述導(dǎo)電材料諸如(例如)為與助焊劑、溶劑或其他揮發(fā)性材料、或粘結(jié)劑中的一者或多者混合的金屬漿料或金屬薄片或金屬顆粒材料，所述材料可回流或在受到充分熱處理時(shí)發(fā)生硬化。在具體實(shí)例中，非限制性地，所述材料可為包含焊料、錫、銦、銀、金或銅中的一者或多者的顆粒的漿料。在另一個(gè)實(shí)例中，所述材料可為可永久固化或硬化的導(dǎo)電材料。在一個(gè)實(shí)例中，可使用具有越過(guò)臨時(shí)層164的表面165的頭部的工具，通過(guò)導(dǎo)體漿料的絲網(wǎng)印刷、鏤花涂裝或點(diǎn)膠中的一者或多者來(lái)填充開(kāi)口133。

圖9描繪了加熱其中所示的結(jié)構(gòu)的任選階段，此時(shí)，若在其中沉積的材料為可回流材料，則使導(dǎo)電材料的塊136在開(kāi)口133內(nèi)回流?；蛘?，若導(dǎo)電材料為可永久固化或硬化的導(dǎo)電材料，則如果需要，可施加一定量的干燥或加熱以使材料部分地固化。在一個(gè)實(shí)例中，可通過(guò)加熱到某一溫度而使這種可固化導(dǎo)電材料部分地固化，該溫度低于構(gòu)成導(dǎo)電材料的聚合物材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度?；蛘?，在上述加工的一種變型中，可通過(guò)將熔融狀態(tài)的粘結(jié)金屬(例如，焊料、錫、銦或低共熔混合物)注入開(kāi)口133中，諸如通過(guò)分批加工，來(lái)填充開(kāi)口133。

參見(jiàn)圖10，現(xiàn)在可移除臨時(shí)層，以使得塊136的部分凸出在第一層130的表面131上方。在一個(gè)實(shí)例中，通過(guò)溶解，例如通過(guò)針對(duì)第一層130的材料選擇性地洗滌或蝕刻，來(lái)移除臨時(shí)層。在一個(gè)實(shí)例中，第一子組件170(包括支撐元件102、其上的第一層130及凸出在第一層的表面131上方的導(dǎo)電材料的塊136)準(zhǔn)備好與另一個(gè)部件進(jìn)行進(jìn)一步裝配。因此，如在圖11中可看出，導(dǎo)電材料的塊136與第二子組件172的第二支撐元件104的表面106處的對(duì)應(yīng)導(dǎo)電第二元件152對(duì)齊。第一層130中的開(kāi)口135與微電子元件120對(duì)齊。然后，第一子組件170和第二子組件172可集合在一起，使得塊136接觸第二元件152或緊密接近地安置。當(dāng)塊136包含可回流材料時(shí)，塊136可隨后回流而與第二元件152形成具有圖1中所見(jiàn)的外觀的連接，其中塊136的球狀部分138出現(xiàn)于第一層的表面131上方?；蛘撸晒袒蚩捎不牧系膲K136可在與第二元件152相接觸之后固化或硬化，以與其形成永久連接。

參見(jiàn)圖12，在上述加工的一種變型中，可在裝配第一子組件170和第二子組件172之前，將具有可回流塊136的第一子組件170加熱到回流溫度。以這種方式，凸出在第一層的表面131上方的塊部分可回流而形成球狀部分138。然后可諸如通過(guò)如下方式進(jìn)行第一子組件和第二子組件彼此的進(jìn)一步裝配以形成微電子組件10(圖1)：將塊136與對(duì)應(yīng)的第二元件152對(duì)齊并將開(kāi)口135與微電子元件120對(duì)齊，使塊的球狀部分138與第二元件152相接觸，然后使至少球狀部分138回流以形成塊136與第二元件152之間的連接。

此后，另外參考圖1，可使用諸如上述的囊封劑材料形成囊封層150。在一個(gè)實(shí)例中，可將組件10放入模具中并將囊封劑注入第一子組件170和第二子組件172之間的空間中，使得囊封劑接觸塊136的表面，所述表面可為塊的筆直部分或球狀部分138。囊封劑可接觸感光材料的第一層的表面131，并且可接觸第二支撐元件的第二表面106。囊封劑可接觸微電子元件120的表面127和129?？稍诮M件仍在模具中時(shí)實(shí)現(xiàn)囊封劑的固化或部分固化，或可通過(guò)后續(xù)加工來(lái)固化囊封劑。在適用于本文所述的任何或所有微電子組件10、20的一個(gè)實(shí)例中，可在聯(lián)合第一子組件170和第二子組件172以形成組件20之前，先用第二囊封層176部分地或完全地覆蓋微電子元件120的表面127、129，如圖13中所見(jiàn)。囊封層150可形成為與微電子元件120相接觸和/或與微電子元件120的表面上所形成的第二囊封層176相接觸。

圖13描繪了根據(jù)上述加工的一種變型的、如圖4中所見(jiàn)的微電子組件20的制造中的階段。如在圖13中可看出，微電子子組件174可包括第一支撐元件102和安裝到表面101的微電子元件220，所述表面面向由所述微電子元件構(gòu)造而成的組件20的向外方向。微電子元件220的觸點(diǎn)224和/或224'可通過(guò)第一支撐元件102上的接線154以及通過(guò)第一元件132，而與導(dǎo)電材料的塊136電耦接。然后，塊136可以諸如上文結(jié)合圖11或圖12所述的方式，與第二子組件上的對(duì)應(yīng)第二元件152對(duì)齊和接合。形成囊封層150的進(jìn)一步加工可以如上所述的方式進(jìn)行。

上文所論述的結(jié)構(gòu)提供了出色的三維互連能力。這些能力可與任何類(lèi)型的芯片一起使用。僅以舉例的方式，下列芯片的組合可包括在如上所論述的結(jié)構(gòu)中：(i)處理器和與處理器一起使用的存儲(chǔ)器；(ii)相同類(lèi)型的多個(gè)存儲(chǔ)器芯片；(iii)不同類(lèi)型的多個(gè)存儲(chǔ)器芯片，諸如DRAM和SRAM；(iv)圖像傳感器和用于處理來(lái)自傳感器的圖像的圖像處理器；(v)應(yīng)用型專(zhuān)用集成電路(“ASIC”)和存儲(chǔ)器。上文所論述的結(jié)構(gòu)可用于構(gòu)造各式各樣的電子系統(tǒng)。例如，參見(jiàn)圖14，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)500包括與其他電子部件508和510相結(jié)合的上述結(jié)構(gòu)506。在所述的實(shí)例中，部件508為半導(dǎo)體芯片，而部件510為顯示屏，但可以使用任何其他部件。當(dāng)然，盡管為了圖示清楚起見(jiàn)，在圖14中僅描繪了兩個(gè)額外部件，但該系統(tǒng)可包括任何數(shù)量的此類(lèi)部件。如上所述的結(jié)構(gòu)506可為例如之前在上文所論述的微電子封裝，或可為諸如上文針對(duì)圖1、2、3或4所論述的微電子組件。結(jié)構(gòu)506以及部件508和510安裝在用虛線示意性描繪的共同外殼501中，并且在必要時(shí)彼此電互連以形成所需的電路。在示出的示例性系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括電路面板502，諸如柔性印刷電路板，并且該電路面板包括將部件彼此互連的許多導(dǎo)體504，在圖14中僅示出了其中一個(gè)。然而，這僅是示例性的；可以使用任何適于進(jìn)行電連接的結(jié)構(gòu)。外殼501被描繪為可用于例如移動(dòng)電話或個(gè)人數(shù)字助理的便攜式外殼，并且屏幕510暴露在外殼的表面處。如果結(jié)構(gòu)506包括光敏元件諸如成像芯片，則還可提供用于將光路由至該結(jié)構(gòu)的透鏡511或其他光學(xué)裝置。此外，圖14中所示的簡(jiǎn)化系統(tǒng)也僅是示例性的；可以使用上文所論述的結(jié)構(gòu)制成其他系統(tǒng)，包括通常被視為固定結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，諸如臺(tái)式計(jì)算機(jī)、路由器等。

由于在不脫離本發(fā)明的前提下可以使用上述特征的這些和其他的變型和組合，所以，以上優(yōu)選實(shí)施例的描述應(yīng)看作是說(shuō)明性的，而不是限制由權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明。