TW201715624A - 重加工製程 - Google Patents

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林士庭
余振華
黃穗麒
林俊成
蔡宗甫
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

一種重加工製程包括:將第一結合頭貼合至第一半導體封裝件。所述第一半導體封裝件的接觸墊藉由焊點而結合至第二半導體封裝件的接觸墊。所述重加工製程更包括:執行第一局部加熱製程以使所述焊點熔化;使用所述第一結合頭移除所述第一半導體封裝件;以及自所述第二半導體封裝件的所述接觸墊移除焊料的至少一部分。

Description

重加工製程
本發明實施例是關於一種半導體製程,且特別是有關於一種重加工製程。
由於各種電子組件(例如,電晶體、二極體、電阻器、電容器等)的積體密度的不斷提高,半導體行業經歷了快速發展。在很大程度上,積體密度的此種提高源自於最小特徵大小(minimum feature size)的連番減小,此使得能夠將更多的組件整合於給定的區域中。隨著近來對更小的電子裝置的需求的增長,已產生對更小且更具創造性的半導體晶粒封裝技術的需要。
該些封裝技術的一個實例是疊層封裝(Package-on-Package,PoP)技術。在疊層封裝的封裝件中,頂部半導體封裝件被堆疊於底部半導體封裝件(在下文中稱作底部封裝件)的頂部上,以達成高積體水準及組件密度。來自疊層封裝技術的此種高積體水準使得能夠生產功能性得到增強且在印刷電路板(printed circuit board,PCB)上佔用空間小的半導體裝置。
近來,積體被動裝置(integrated passive device,IPD)及技術正日漸普及。例如平衡-不平衡轉換器(balun)、耦合器、分離器(splitter)、過濾器、及雙工器(diplexer)等各種各樣的被動裝置均可整合於IPD裝置中。藉由以積體被動裝置來替換傳統的分立表面安裝裝置(surface mount device,SMD),可顯著地節省印刷電路板的面積。同時,積體被動裝置與傳統的表面安裝裝置相比成本顯著減小且效能顯著提高。
一種重加工製程包括:將第一結合頭貼合至第一半導體封裝件。所述第一半導體封裝件的接觸墊藉由焊點而結合至第二半導體封裝件的接觸墊。所述重加工製程更包括:執行第一局部加熱製程以使所述焊點熔化;使用所述第一結合頭移除所述第一半導體封裝件;以及自所述第二半導體封裝件的所述接觸墊移除焊料的至少一部分。
結合附圖閱讀以下詳細說明,會最好地理解本發明的各個態樣。應注意,根據本行業中的標準慣例,各種特徵並非按比例繪製。事實上,為論述清晰起見,可任意增大或減小各種特徵的尺寸。
以下揭露內容提供用於實作本發明的不同特徵的諸多不同的實施例或實例。以下闡述組件及排列的具體實例以簡化本揭露內容。當然,該些僅為實例且不旨在進行限制。舉例而言,以下說明中將第一特徵形成於第二特徵「之上」或第二特徵「上」可包括其中第一特徵及第二特徵被形成為直接接觸的實施例,且亦可包括其中第一特徵與第二特徵之間可形成有附加特徵、進而使得所述第一特徵與所述第二特徵可能不直接接觸的實施例。在本發明通篇中,除非另外指明,否則相同的編號指代相同的部件。
此外,為易於說明,本文中可能使用例如「之下(beneath)」、「下面(below)」、「下部的(lower)」、「上方(above)」、「上部的(upper)」等空間相對性用語來闡述圖中所示的一個元件或特徵與另一(其他)元件或特徵的關係。所述空間相對性用語旨在除圖中所繪示的定向外亦囊括裝置在使用或操作中的不同定向。設備或裝置可具有其他定向(旋轉90度或處於其他定向)且本文中所用的空間相對性描述語可同樣相應地進行解釋。
本文中揭露用於修整半導體封裝件(例如,疊層封裝的封裝件)的重加工製程及工具設計。在某些實施例中,在連接第一半導體封裝件與底部封裝件的焊點熔化之後,藉由結合頭來移除疊層封裝的封裝件中的第一半導體封裝件。在所述第一半導體封裝件被移除之後,藉由焊料移除工具來移除留在所述底部封裝件的接觸墊上的焊料的至少一部分,所述焊料移除工具包括例如焊料可潤濕件(solder wettable piece)或被供以真空的噴嘴(nozzle)。在某些實施例中,將第三半導體封裝件貼合至所述底部封裝件。所揭露的重加工製程及工具設計可用於修整不同應用中的半導體封裝件(例如,疊層封裝的封裝件或貼合至印刷電路板的半導體封裝件),且可應用於晶圓層級或單元層級重加工製程。
圖1說明疊層封裝的封裝件在根據某些實施例的重加工製程的各個階段處的剖視圖,所述疊層封裝的封裝件包括IPD裝置200及底部封裝件100,其中IPD裝置200貼合有結合頭300。如圖1中所示,疊層封裝的封裝件可包括第一半導體封裝件200及底部封裝件100,第一半導體封裝件200可為例如IPD裝置200等半導體裝置。第一半導體封裝件200的接觸墊206藉由焊點250而結合至底部封裝件100的接觸墊193。
如圖1中所示,底部封裝件100包括半導體裝置160且設置於載體110上,其中底部封裝件100與載體110之間設置有膜120。在某些實施例中,半導體裝置160包括可被電性連接以實作特定功能的電性組件,例如一或多個半導體晶粒、電晶體、電容器、電阻器、電感器等。在某些實施例中,底部封裝件100亦包含形成於膜120之上且環繞半導體裝置160的模製化合物130、及嵌置於模製化合物130中的穿孔136。在某些實施例中,底部封裝件100更包括一或多個重佈線層(redistribution layer,RDL)(例如,重佈線層170及重佈線層180)、接觸墊(例如,接觸墊191及接觸墊193)、鈍化層190、凸塊下金屬(under bump metallurgy,UBM)墊196、及連接件198。在下文中論述底部封裝件100的更多細節。
底部封裝件100的載體110可包含例如玻璃、氧化矽、氧化鋁、或半導體晶圓。載體110亦可包含其他材料。載體110可在俯視圖中為例如圓形的、正方形的、或矩形的。作為另外一種選擇,載體110可包含其他形狀。
在某些實施例中,載體110上形成有膜120。膜120包含例如光熱轉換(light to heat conversion,LTHC)材料或其他材料。光熱轉換膜120可包含例如約0.5微米(µm)至約3微米的厚度。作為另外一種選擇,膜120可包含其他尺寸。在某些實施例中,不包括膜120。
絕緣材料可設置於膜120之上(圖1中未示出)。在其中不包括膜120的實施例中,所述絕緣材料可形成於載體110之上。所述絕緣材料包括用於封裝件的鈍化層。在某些實施例中,所述絕緣材料包括例如膠/聚合物系緩衝層。在某些實施例中,所述絕緣材料包括例如阻焊劑(solder resist,SR)、聚醯亞胺(polyimide,PI)、聚苯並噁唑(polybenzoxazole,PBO)、或多個層、或者其組合。所述絕緣材料包括例如約1微米至約20微米的厚度。作為另外一種選擇,所述絕緣材料可包括其他材料及尺寸。所述絕緣材料是使用例如旋轉塗佈(spin coating)、疊層(lamination)、或其他方法而形成。
根據某些實施例,半導體裝置160經由膜120而耦合至載體110。圖1中示出僅一個半導體裝置160,然而數十個、數百個、或更多個半導體裝置160可耦合至載體110且被同時封裝。半導體裝置160包括橫跨前側而形成的多個接觸墊162。在某些實施例中,接觸墊162電性耦合至半導體裝置160內部的一或多個半導體晶粒。接觸墊162包含導通材料,例如(舉例而言,銅、鋁、其他金屬、或合金、或者其多個層)。作為另外一種選擇,接觸墊162可包含其他材料。在某些實施例中,接觸墊162被包括例如環氧樹脂(epoxy)或有機聚合物的模製材料140環繞。半導體裝置160的背側經由膜120而耦合至載體110。半導體裝置160可使用例如黏合劑150(舉例而言,晶粒貼合膜(die attach film,DAF))而耦合至膜120。半導體裝置160可被手動地或使用例如拾取及放置(pick-and-place)機器等自動化機器而耦合至膜120。
如圖1中所示,模製材料130形成於膜120之上且環繞半導體裝置160。模製材料130保護半導體裝置160不受例如潮濕及實體衝擊等外部環境影響,且可包括例如環氧樹脂、有機聚合物、添加有或不添加有矽石系或玻璃填充物的聚合物、或者其他材料。模製材料130可使用例如壓縮模製(compressive molding)、傳遞模製(transfer molding)、或其他方法來進行模製。
模製材料130中嵌置有由例如銅、鋁、銅合金或鋁合金等導通材料或者其他導通材料製成的多個穿孔136。模製材料130的頂表面與穿孔136的頂表面及半導體裝置160的接觸墊162的頂表面共面。
如圖1中所示,介電層170形成於模製材料130及半導體裝置160之上。介電層170可藉由例如旋轉(spinning)、物理氣相沈積(physical vapor deposition,PVD)、化學氣相沈積(chemical vapor deposition,CVD)、及/或電漿增強化學氣相沈積(plasma-enhanced CVD,PECVD)等任何適合的方法而由例如二氧化矽、氮化矽、低介電常數(low-K)介電材料、其化合物、其組成物、其組合等形成。孔172形成於介電層170中,以例如與穿孔136及半導體裝置160的接觸墊162連接。
在某些實施例中,介電層170之上相繼形成有重佈線層(RDL)180及重佈線層190。根據某些實施例,重佈線層190可包括用於疊層封裝的封裝件的鈍化層。重佈線層180包括形成於層180的介電材料內部的多個導通金屬線181及/或多個導通金屬孔182。重佈線層190包括形成於層190的介電材料內部的多個導通金屬線191及/或多個導通金屬孔192。重佈線層180及重佈線層190的介電材料可藉由例如旋轉、物理氣相沈積、化學氣相沈積、及/或電漿增強化學氣相沈積等任何適合的方法而由例如二氧化矽、氮化矽、磷矽酸玻璃(phosphosilicate glass,PSG)、硼矽酸玻璃(borophosphosilicate glass,BPSG)、氟矽酸玻璃(fluorinated silicate glass,FSG)、SiOxCy、旋塗玻璃(spin-on-glass)、旋塗聚合物(spin-on-polymer)、碳矽材料、低K介電材料、其化合物、其組成物、其組合等形成。
在某些實施例中,重佈線層190的金屬線191可包括底部封裝件100的接觸墊191,該接觸墊被重佈線層190中的開口暴露出且電性耦合至外部的連接件198。在圖1中示出的實例中,凸塊下金屬(UBM)墊196形成於接觸墊191之上,且連接件198形成於凸塊下金屬墊196上。在某些實施例中,凸塊下金屬墊196可共形地形成於接觸墊191之上及暴露出接觸墊191的開口的側壁之上,且可在重佈線層190的頂表面之上延伸。凸塊下金屬墊196可包含導通材料層,例如鈦層、或鎳層。凸塊下金屬墊196可包含由例如鈦(Ti)、氧化鈦(TiOx)、鉭(Ta)、氮化鉭(TaN)、鎳(Ni)、銅(Cu)、其多層形式、或其組合等材料製成的多個子層(圖中未示出),且可視所需材料而定使用例如濺鍍、蒸鍍、或化學氣相沈積製程等製程來生成。作為另外一種選擇,在某些實施例中可不需要凸塊下金屬墊196。
連接件198可包括焊球、或例如受控塌陷晶片連接(controlled collapse chip connection,C4)凸塊、或柱等其他類型的電性連接件,且可包含例如Cu、Sn、Ag、Pb等導通材料。在某些實施例中,疊層封裝的封裝件上不包括連接件198。
根據某些實施例,重佈線層190包括接近重佈線層190的頂表面的一或多個接觸墊193。在某些實施例中,接觸墊193是微凸塊墊193且用於與具有作為外部連接件的微凸塊的半導體封裝件200連接。根據某些示例性實施例,半導體封裝件200可包括例如IPD裝置200等半導體裝置。在本說明通篇中,接觸墊193可被稱作微凸塊墊193,且半導體封裝件200可被稱作IPD裝置200,其中應理解,在本發明的範圍內亦慮及其他類型的接觸墊193及其他類型的半導體裝置或封裝件200。儘管圖1僅示出其上貼合有一個IPD裝置200的一個底部封裝件100,然而熟習此項技術者將知,載體110上可形成有多於一個底部封裝件100,且每一底部封裝件100可貼合有一個或多個IPD裝置200。另外,在本說明通篇中,其上貼合有IPD裝置200的底部封裝件100可被稱作疊層封裝的封裝件,其中應理解,可進一步需要例如下列處理步驟來形成完整的疊層封裝的封裝件:移除載體110、移除膜120的至少一部分以暴露出穿孔136;以及將另一半導體封裝件(例如,頂部半導體封裝件)貼合至底部封裝件100的背側。另外,若載體110上形成有例如多個底部封裝件100,則可執行劃切(dicing)來形成多個個別的疊層封裝的封裝件。
IPD裝置200可具有小的大小,例如為1´1毫米(mm)或更小,儘管亦可能具有其他大小。在某些實施例中,IPD裝置200的接觸墊206上形成有微凸塊(圖中未示出)。與例如在球柵陣列封裝(ball grid array,BGA)連接件中使用的可具有介於例如約0.46毫米至約0.76毫米範圍的直徑的傳統焊球相比,微凸塊具有介於例如約0.01毫米至約0.05毫米範圍的小得多的直徑。如此項技術中所知,微凸塊墊193被製成具有適當小的大小,以容置小的大小的微凸塊。根據某些實施例,在後續結合製程期間,所述微凸塊藉由例如熱壓縮結合製程或回焊製程而結合至微凸塊墊193,且作為所述結合製程的結果,焊點得以形成,所述焊點將IPD裝置200的接觸墊206與底部封裝件100的微凸塊墊193電性地連接及機械地連接。微凸塊的小的大小容許微凸塊墊193之間存在精細節距,且能夠達成高密度連接。
然而,微凸塊墊193的小的大小及微凸塊墊193之間的精細節距亦會造成某些挑戰。舉例而言,在所述結合製程期間,相鄰的微凸塊墊193上的焊點可熔化並融合於一起,繼而形成通常被稱作焊料橋(solder bridge)的非期望連接。圖1說明其中兩個相鄰的微凸塊墊193上的焊點融合且形成焊料橋250的缺陷。作為另一實例,若當在IPD裝置200與底部封裝件100之間形成焊點時使用的焊料過少,則可能發生通常被稱作冷接頭(cold joint)的不可靠連接。在製造期間,可在所述結合製程之後執行測試,以辨識例如下列有缺陷的疊層封裝的封裝件:在IPD裝置200與底部封裝件100之間具有錯誤連接(例如,焊料橋或冷接頭)的疊層封裝的封裝件、或具有受損的IPD裝置200的疊層封裝的封裝件。不丟棄有缺陷的疊層封裝的封裝件,而是藉由重加工製程、具體藉由例如移除IPD裝置200、自微凸塊墊193移除焊料橋及將替換IPD裝置210結合至底部封裝件100(參見圖5)來修整所述有缺陷的疊層封裝的封裝件的此一方式可在經濟上為有益的。然而,在具有IPD裝置200的疊層封裝的封裝件中,IPD裝置200的排除地帶(keep out zone)(例如,IPD裝置200的周邊與附近的組件(例如,連接件198)之間的距離,參見圖1中的標記d )通常是小的,例如小於約150微米。傳統工具及重加工製程並未被設計成以此種小的排除地帶來進行加工,且可能在用於修整疊層封裝的封裝件時損壞附近的組件。對於修整有缺陷的疊層封裝的封裝件而言的另一挑戰是缺乏有效的方式來在IPD裝置200被移除之後移除留在微凸塊墊193上的焊料。過量的焊料留在微凸塊墊193上可能甚至在將替換IPD裝置210結合至底部封裝件100之前便會形成焊料橋。或者,若所述過量的焊料未被移除,則可能在將替換IPD裝置210結合至底部封裝件100的後續結合製程期間形成新的焊料橋。
圖1至圖5說明根據某些實施例的重加工製程及用於修整有缺陷的疊層封裝的封裝件的工具。如圖1中所示,結合頭300藉由例如真空而貼合至IPD裝置200背側。在某些實施例中,執行第一局部加熱製程,以使形成於IPD裝置200的接觸墊206與底部封裝件100的接觸墊193(例如,微凸塊墊193)之間的焊點熔化。局部加熱製程加熱疊層封裝的封裝件的目標區域而非整個所述疊層封裝的封裝件。舉例而言,第一局部加熱製程僅加熱接近底部封裝件100的接觸墊193的、其中定位有IPD裝置200與底部封裝件100之間的焊點的區域,同時最小化或減小加熱對所述疊層封裝的封裝件的其他連接件或組件的集成性的負面影響。在某些實施例中,結合頭300具有例如電性加熱元件等用於執行局部加熱製程的內建加熱元件310。除所述結合頭的所述內建加熱元件以外,亦可使用例如其他適合的熱源(在圖1中示作熱源350)(舉例而言,紅外輻射、熱空氣、及雷射等)局部地加熱所述焊點來移除IPD裝置200。根據某些實施例,可個別地或組合地使用一或多個適合的熱源來進行所述局部加熱製程。在某些實施例中,使用多於一個加熱源可縮短熔化焊料所需的時間。為清晰起見,可不在後續處理步驟中示出熱源350,然而,視所執行的處理而定,可出於局部加熱的目的而使用熱源350。自所述熱源產生的熱可藉由例如各種方法(舉例而言,導通、對流、輻射、其組合)而傳遞至焊點。
在某些實施例中,第一局部加熱製程是在將結合頭300貼合至IPD裝置200之後開始。在另一實施例中,第一局部加熱製程是在將結合頭300貼合至IPD裝置200的同時開始。在其他實施例中,第一局部加熱製程是在將結合頭300貼合至IPD裝置200之前開始,此可縮短熔化焊料所需的時間,進而減少修整疊層封裝的封裝件所需的總時間。可根據例如不同的設計因素(舉例而言,疊層封裝的封裝件的具體結構、接近接觸墊193的區域的大小、焊料組成物、及欲熔化的焊料的體積)來調整局部加熱製程的參數(例如,加熱溫度及加熱時間)。根據某些實施例,第一局部加熱製程是以自焊料的熔點至較焊料的所述熔點高約60攝氏度(℃)至80攝氏度的溫度內的溫度執行。舉例而言,對於無鉛SAC305焊料而言,所述局部加熱製程可以自約217攝氏度至約280攝氏度內的溫度來執行。作為另一實例,對於Sn Pb 焊料而言,所述局部加熱製程可以自約183攝氏度至約260攝氏度內的溫度來執行。例如焊料的體積等因素決定所述局部加熱製程的加熱時間。在某些實施例中,所述局部加熱製程被執行大約1秒至約60秒。在某些實施例中,在焊點熔化且IPD裝置200被移除(如下文所述)之後,終止第一局部加熱製程。
接下來,如圖2中所示,藉由結合頭300而自微凸塊墊193移除IPD裝置200。在某些實施例中,熔化的焊料250的一部分(在圖2中標記為250A)黏合至IPD裝置200的接觸墊206且隨著IPD裝置200被移除而自微凸塊墊193移除,同時熔化的焊料250的其他部分(在圖2中標記為250B)存留於微凸塊墊193上。如圖2所示實例中所示,焊料250B的其餘部分可融合於一起並形成焊料橋250B,焊料橋250B將在後續的焊料移除製程中被移除/修整。
參照圖3A。根據某些實施例,將結合頭300貼合至焊料可潤濕件400。焊料可潤濕件400對焊料250具有良好的可潤濕性且可包含例如銅、銀、鎳、鉛、金、鈀、銠、鎘、或其他具有良好的焊料可潤濕性的材料。金屬的焊料可潤濕性可視焊料的組成物而有所變化,因此可基於在不同應用中使用的具體焊料來調整對用於焊料可潤濕件400的材料的選擇。在某些實施例中,藉由例如使用結合頭300將焊料可潤濕件400浸入至焊劑中而將焊劑405施加至焊料可潤濕件400的下表面。在另一實施例中,在將結合頭300貼合至焊料可潤濕件400之前將焊劑405施加至焊料可潤濕件400。在其他實施例中,不使用焊劑405。
根據某些實施例,焊料可潤濕件400與接近重佈線層190的頂表面的由微凸塊墊193所佔據的區域約為相同大小。在某些其他實施例中,焊料可潤濕件400的大小可較微凸塊墊193的區域的大小大,但仍容納於由與微凸塊墊193相鄰的組件限定的重加工區域(例如,如3B中所示的含有微凸塊墊193且位於兩個相鄰的連接件198之間的區域)中。大小與微凸塊墊193所佔據的區域相同或較微凸塊墊193所佔據的區域大的焊料可潤濕件400使得能夠在如以下參照圖3B及圖4闡述的後續處理中進行一步式焊料移除製程(one-step solder removal process)。
參照圖3B。在某些實施例中,執行第二局部加熱製程來使在IPD裝置200被移除之後留在微凸塊墊193上的焊料250熔化。可使用例如熱源(舉例而言,結合頭300的內建加熱元件310、紅外輻射、熱空氣、雷射、其組合、或任何其他適合的熱源)來執行第二局部加熱製程。第二局部加熱製程可使用一或多個熱源來使焊料250熔化。
如圖3B中所示,結合頭300將焊料可潤濕件400定位於微凸塊墊193上。在某些實施例中,焊料可潤濕件400藉由結合頭300而按壓於微凸塊墊193上且接觸焊料250及/或微凸塊墊193。根據某些實施例,可在將焊料可潤濕件400定位於微凸塊墊193上之前、之後、或之時開始第二局部加熱製程。在某些實施例中,若在IPD裝置200(如圖2中所示)的移除製程期間熔化的焊料250在執行第二局部加熱製程時保持熔化或部分地熔化狀態,則可以較第一局部加熱製程的時間訊框短的時間訊框來執行第二局部加熱製程,或者,若焊料250保持熔化狀態,則可跳過第二局部加熱製程(例如,向第二局部加熱製程給定零時間訊框)來節省處理時間。
在某些實施例中,第一局部加熱製程與第二局部加熱製程之間可存在時間間隙。舉例而言,可在IPD裝置200被移除之後但在第二局部加熱製程開始之前終止第一局部加熱製程。作為另一實例,第一局部加熱製程及第二局部加熱製程可為交疊IPD裝置移除製程及焊料移除製程二者的局部加熱製程的兩個相繼階段,因此第一局部加熱製程與第二局部加熱製程是在其之間無時間間隙地連續執行。舉例而言,可在整個第一局部加熱製程及第二局部加熱製程中連續施加熱。
接下來,如圖4中所示,結合頭300藉由例如將焊料可潤濕件400抬起並將焊料可潤濕件400移離微凸塊墊193而自微凸塊墊193移除焊料可潤濕件400。根據某些實施例,熔化的焊料的大部分(在圖4中標記為250C)黏合至焊料可潤濕件400的下表面,由此而自微凸塊墊193A/微凸塊墊193B移除。如圖4所示實例中所示,微凸塊墊193A及微凸塊墊193B上分別可存留有少量的焊料(在圖4中標記為250A及250B)。為說明起見,可誇大如圖4中所示的焊料250A及焊料250B的量。由於微凸塊墊193A/微凸塊墊193B上的焊料的大部分被移除,因此焊料250A及焊料250B的其餘部分是分離的且不形成焊料橋,由此微凸塊墊193做好了貼合IPD裝置的準備。
如圖4中所示,部分焊劑405可存留於焊料可潤濕件400的下表面上(為說明起見,可在圖4中誇大焊劑405的量)。在其他實施例中,焊料可潤濕件400的所述下表面可實質上無焊劑405(圖中未示出)。圖4僅示出兩個微凸塊墊193A及微凸塊墊193B,熟習此項技術者將知,本文中所述的重加工製程亦適用於具有其他數目的微凸塊墊193的封裝件。
由於焊料可潤濕件400的大小與微凸塊墊區域的大小相同或較所述微凸塊墊區域的大小大,因此焊料可潤濕件400覆蓋所述微凸塊墊區域的整個區域。此使得能夠達成其中將焊料可潤濕件400按壓於所述微凸塊墊區域上並抬起一次而自所有微凸塊墊193移除多餘焊料的簡單且快速的一步式焊料移除製程。相比之下,具有較所述微凸塊墊區域小的大小的焊料可潤濕件400可要求進行多個按壓及抬起操作,且可在每一按壓及抬起操作之後清理焊料可潤濕件400的下表面上的焊料250C。
在圖1至圖4中,使用一個結合頭300來貼合及移動IPD裝置200與焊料可潤濕件400二者。然而,可使用多個結合頭300來使所述重加工製程流線化且減少總修整時間。舉例而言,在第一結合頭300在IPD裝置移除製程期間貼合至IPD裝置200的同時,第二結合頭300貼合至焊料可潤濕件400並待用。一旦IPD裝置200自微凸塊墊193移除,第二結合頭300便將焊料可潤濕件400定位於微凸塊墊193上來進行所述焊料移除製程。由於所述移除IPD裝置200與所述將焊料可潤濕件400定位於微凸塊墊193上之間的時間延遲縮短,因此在IPD裝置移除製程期間熔化的焊料250可仍處於熔化或部分地熔化狀態,進而使得在焊料移除製程期間熔化焊料250所需的時間減少。作為另一實例,可在藉由第一結合頭300而自微凸塊墊193移除IPD裝置200之前藉由例如第二結合頭300的內建加熱元件310來加熱焊料可潤濕件400,以使得焊料可潤濕件400在定位於微凸塊墊193上之前便已被加熱,此可進一步減少重加工製程所要求的總時間。
接下來,參照圖5。在某些實施例中,結合頭300拾取替換IPD裝置210並將IPD裝置210貼合至底部封裝件100的微凸塊墊193。根據某些實施例,IPD裝置210可為與IPD裝置200類型相同、用於替換受損的IPD裝置200的另一IPD裝置。在某些其他實施例中,若IPD裝置200被確定為功能性的且可被再利用,則IPD裝置210可為之前被移除以修整疊層封裝的封裝件的焊料橋的同一IPD裝置200。一旦IPD裝置210被貼合至微凸塊墊193,便可使用適當的結合方法(例如,熱壓縮結合或回焊)將IPD裝置210結合至底部封裝件100。儘管圖5中未示出,然而底部填充材料(underfill material)可形成於IPD裝置210與底部封裝件100之間的間隙中。
圖6及圖7說明某些實施例中的另一焊料移除製程的處理步驟。舉例而言,可以圖6及圖7中所示的處理替換圖3A、圖3B、及圖4中所示的處理。
參照圖6。根據某些實施例,在圖1及圖2中所示的處理步驟後移除IPD裝置200之後,朝微凸塊墊193下落被供以真空的噴嘴500。在某些實施例中,執行第二局部加熱製程來使微凸塊墊193上的焊料250熔化。在某些實施例中,噴嘴500可具有用於局部加熱焊料250的一或多個內建加熱元件510(例如,電性加熱元件)。除噴嘴500的內建加熱元件以外,可個別地或組合地使用例如紅外輻射、熱空氣、及雷射等其他適當的局部加熱源(參見圖6中的熱源350)來使焊料250熔化。為清晰起見,可不在後續製程中示出局部加熱源350,但視所執行的處理而定可或可不使用熱源350。在某些實施例中,噴嘴500可觸到焊料250以藉由吸盤來移除熔化的焊料,且可在噴嘴500觸到焊料250之前、之後、或之時開始第二局部加熱製程。噴嘴500可在焊料移除製程期間朝焊料250下落但停在靠近且位於焊料250上方的地點處,且可在噴嘴500停在最低位置(例如,最靠近焊料250的位置)處之前或之後開始第二局部加熱製程。在某些實施例中,若在IPD裝置200的移除製程期間熔化的焊料250在執行第二局部加熱製程時保持熔化狀態或部分地熔化狀態,則以較第一局部加熱製程的時間訊框短的時間訊框來執行第二局部加熱製程,或者可省略第二局部加熱製程(例如,向第二局部加熱製程給定零時間訊框)。
接下來,如圖7中所示,藉由真空而將熔化的焊料250的至少一部分(在圖7中標記為250C)吸入至噴嘴500中且自微凸塊墊193移除。如上所述,在某些實施例中,噴嘴500可直接接觸熔化的焊料,或其可定位於熔化的焊料上方。在某些實施例中,可在焊料250熔化之後供應所述真空。作為另外一種選擇,在其他實施例中,可在焊料250熔化之前供應所述真空。如圖7中所示,焊料250中的小部分(在圖7中標記為250A及250B)可分別存留於微凸塊墊193A及微凸塊墊193B上。由於熔化的焊料250中的大部分藉由噴嘴500而移除,因此焊料的其餘部分(例如,圖7中的250A及250B)是分離的且不形成焊料橋。根據某些實施例,對於大的微凸塊墊區域而言,噴嘴500可在供應真空的同時橫貫微凸塊墊193所佔據的區域,進而在沿途移除熔化的焊料250。一旦微凸塊墊193被噴嘴500處理且無焊料橋,便可將替換IPD裝置210(可為或可不為IPD裝置200)結合至微凸塊墊193,其細節與以上參照圖5所論述者相似。
圖8說明根據本發明各種實施例的用於形成重加工製程來修整疊層封裝半導體封裝件的方法的流程圖。圖8中示出的流程圖僅為實例,其不應過分地限制申請專利範圍的範圍。此項技術中具有通常知識者將辨識諸多變型、替代形式、及潤飾。舉例而言,可對圖8中所示的各種步驟進行添加、移除、替換、重新排列、及重複。
參照圖8,在步驟1010中,將第一結合頭貼合至第一半導體封裝件,第一半導體封裝件的接觸墊藉由焊點而結合至第二半導體封裝件的接觸墊。在步驟1020中,執行第一局部加熱製程以使所述焊點熔化。在步驟1030中,使用第一結合頭移除第一半導體封裝件。在步驟1040中,自第二半導體封裝件的所述接觸墊移除焊料的至少一部分。
本發明中的裝置及方法的實施例具有諸多優點。舉例而言,所述重加工製程可用於修整具有連接問題(例如,焊料橋或冷接頭)的半導體封裝件或受損的裝置(例如,受損的IPD裝置200),進而使得能夠再利用良好的部件(例如,正常發揮作用的底部封裝件100或IPD裝置200)。此可在經濟上、尤其是在慮及在疊層封裝的封裝件中使用的某些系統晶片(System-On-Chip,SoC)晶粒的高成本時為有益的。儘管參照具有貼合至底部封裝件的小IPD裝置的疊層封裝的封裝件來揭露重加工製程及工具,然而所述重加工製程及工具可適用於諸多不同的半導體封裝件及應用。所述重加工製程可輕易地應用於晶圓層級或單元層級修整。另外,所述重加工製程及工具可併入自動化工具鏈中,進而達成自動化重加工製程。
在某些實施例中,一種重加工製程包括將第一結合頭貼合至第一半導體封裝件。所述第一半導體封裝件的接觸墊藉由焊點而結合至第二半導體封裝件的接觸墊。所述重加工製程更包括:執行第一局部加熱製程以使所述焊點熔化;使用所述第一結合頭移除所述第一半導體封裝件;以及自所述第二半導體封裝件的所述接觸墊移除焊料的至少一部分。
根據本發明實施例,更包括:在自所述第二半導體封裝件的所述接觸墊移除焊料的至少一部分之後,將第三半導體封裝件結合至所述第二半導體封裝件的所述接觸墊,所述第三半導體封裝件與所述第一半導體封裝件為同一類型。
根據本發明實施例,更包括:在自所述第二半導體封裝件的所述接觸墊移除焊料的至少一部分之後,將所述第一半導體封裝件結合至所述第二半導體封裝件的所述接觸墊。
根據本發明實施例,執行所述第一局部加熱製程包括使用選自實質上由下列組成的群組的熱源將所述焊點熔化:所述第一結合頭的內建加熱元件、紅外輻射源、熱空氣、雷射、及其組合。
根據本發明實施例,移除焊料的至少一部分更包括:執行第二局部加熱製程,以使所述第二半導體封裝件的所述接觸墊上的所述焊料熔化;將焊料可潤濕件定位於所述第二半導體封裝件的所述接觸墊上;以及自所述第二半導體封裝件的所述接觸墊移除所述焊料可潤濕件。
根據本發明實施例,將所述焊料可潤濕件定位及移除所述焊料可潤濕件是使用貼合至所述焊料可潤濕件的第二結合頭來執行。
根據本發明實施例,將所述焊料可潤濕件定位及移除所述焊料可潤濕件是使用所述第一結合頭來執行。
根據本發明實施例,其中所述第一局部加熱製程與所述第二局部加熱製程是在其之間無時間間隙地連續執行。
根據本發明實施例,更包括:在將所述焊料可潤濕件定位於所述第二半導體封裝件的所述接觸墊上之前,對所述焊料可潤濕件的下表面施加焊劑。
根據本發明實施例,移除焊料的至少一部分更包括:執行第二局部加熱製程,以使所述第二半導體封裝件的所述接觸墊上的所述焊料熔化;以及使用被供以真空的噴嘴自所述第二半導體封裝件的所述接觸墊移除所述熔化的焊料。
根據本發明實施例,執行所述第二局部加熱製程包括使用選自實質上由下列組成的群組的熱源將所述第二半導體封裝件的所述接觸墊上的所述焊料熔化:所述噴嘴的內建加熱元件、紅外輻射源、熱空氣、雷射、或其組合。
在其他實施例中,一種重加工工具包括:局部加熱機構,能夠加熱半導體封裝件的目標區域。所述局部加熱機構用以執行第一局部加熱製程以使設置於第一半導體封裝件的第一多個接觸墊與第二半導體封裝件的第二多個接觸墊之間的焊點熔化。所述重加工工具亦包括被供以真空的結合頭。所述結合頭用以在所述焊點熔化之後移除所述第一半導體封裝件。所述重加工工具更包括焊料移除工具。所述焊料移除工具用以在所述第一半導體封裝件被移除之後自所述第二多個接觸墊移除焊料。
根據本發明實施例,所述局部加熱機構包括選自實質上由下列組成的群組的熱源:所述結合頭的內建加熱元件、所述焊料移除工具的內建加熱元件、熱空氣、紅外輻射源、雷射、及其組合。
根據本發明實施例,所述局部加熱機構更用以執行第二局部加熱製程,以使所述第二多個接觸墊上的所述焊料熔化以藉由所述焊料移除工具移除。
根據本發明實施例,所述焊料移除工具包括焊料可潤濕件,所述焊料可潤濕件具有與所述第二多個接觸墊所佔據的區域為相同大小或較所述第二多個接觸墊所佔據的所述區域大的區域,且其中所述結合頭用以:貼合至所述焊料可潤濕件並將所述焊料可潤濕件定位於所述第二多個接觸墊上,所述焊料可潤濕件接觸藉由所述第二局部加熱製程而熔化的所述焊料;以及將所述焊料可潤濕件移離所述第二多個接觸墊。
根據本發明實施例,所述焊料移除工具包括被供以真空的噴嘴,且其中所述噴嘴用以橫貫由所述第二多個接觸墊佔據的區域並移除藉由所述第二局部加熱製程而熔化的所述焊料的至少一部分。
在另一實施例中,一種重加工製程包括:執行第一局部加熱製程,以使設置於第一半導體封裝件的接觸墊與第二半導體封裝件的微凸塊墊之間的焊點熔化;藉由真空、使用貼合至所述第一半導體封裝件的結合頭將所述第一半導體封裝件移除;以及執行第二局部加熱製程,以使所述微凸塊墊上的焊料熔化。所述重加工製程亦包括:執行焊料移除製程,以自所述微凸塊墊移除熔化的焊料。所述焊料移除製程自所述微凸塊墊移除焊料橋。所述重加工製程更包括將替換半導體封裝件結合至所述微凸塊墊。
根據本發明實施例,所述第一局部加熱製程及所述第二局部加熱製程包括連續的局部加熱製程,所述連續的局部加熱製程在整個所述移除所述第一半導體封裝件的步驟及所述焊料移除製程中持續進行。
根據本發明實施例,執行所述焊料移除製程包括:使焊料可潤濕件接觸所述微凸塊墊上的所述熔化的焊料;以及自所述微凸塊墊移除所述焊料可潤濕件。
根據本發明實施例,執行所述焊料移除製程包括:使用被供以真空的噴嘴自所述微凸塊墊移除所述熔化的焊料。
以上概述了若干實施例的特徵,以使熟習此項技術者可更佳地理解本發明的各個態樣。熟習此項技術者應知,他們可容易地使用本發明作為設計或修改其他製程及結構的基礎來施行與本文中所介紹的實施例相同的目的及/或達成與本文中所介紹的實施例相同的優點。熟習此項技術者亦應認識到,該些等效構造並不背離本發明的精神及範圍,而且他們可在不背離本發明的精神及範圍的條件下對其作出各種改變、代替、及變更。
100‧‧‧底部封裝件 110‧‧‧載體 120‧‧‧膜/光熱轉換膜 130‧‧‧模製化合物/模製材料 136‧‧‧穿孔 140‧‧‧模製材料 150‧‧‧黏合劑 160‧‧‧半導體裝置 162‧‧‧接觸墊 170‧‧‧重佈線層/介電層 172‧‧‧孔 180‧‧‧重佈線層/層 181‧‧‧導通金屬線 182‧‧‧導通金屬孔 190‧‧‧鈍化層/重佈線層/層 191‧‧‧接觸墊/導通金屬線/金屬線 192‧‧‧導通金屬孔 193‧‧‧接觸墊/微凸塊墊 193A、193B‧‧‧微凸塊墊 196‧‧‧凸塊下金屬墊 198‧‧‧連接件 200‧‧‧積體被動裝置(IPD)裝置/第一半導體封裝件/半導體封裝件/半導體裝置 206‧‧‧接觸墊 210‧‧‧替換IPD裝置/IPD裝置 250‧‧‧焊點/焊料橋/焊料 250A、250C‧‧‧焊料 250B‧‧‧焊料/焊料橋 300‧‧‧結合頭/第一結合頭/第二結合頭 310、510‧‧‧內建加熱元件 350‧‧‧熱源/局部加熱源 400‧‧‧焊料可潤濕件 405‧‧‧焊劑 500‧‧‧噴嘴 1010、1020、1030、1040‧‧‧步驟 d‧‧‧距離
圖1、圖2、圖3B、圖4、及圖5說明疊層封裝的封裝件及重加工工具在根據某些實施例的重加工製程的各個階段處的剖視圖。 圖3A說明重加工工具在根據某些實施例的重加工製程的各個階段處的剖視圖。 圖6及圖7說明疊層封裝的封裝件及重加工工具在根據某些其他實施例的重加工製程的各個階段處的剖視圖。 圖8說明根據各種實施例的重加工製程的流程圖。
1010、1020、1030、1040‧‧‧步驟

Claims (1)

  1. 一種重加工製程,包括: 將第一結合頭貼合至第一半導體封裝件,所述第一半導體封裝件的接觸墊藉由焊點而結合至第二半導體封裝件的接觸墊; 執行第一局部加熱製程以使所述焊點熔化; 使用所述第一結合頭以移除所述第一半導體封裝件;以及 自所述第二半導體封裝件的所述接觸墊移除焊料的至少一部分。
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