[发明专利]用于控制半导体裸片翘曲的设备和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及半导体裸片制造。更具体来说，本发明涉及在制造半导体裸片时控制翘曲。

背景技术

半导体晶片和裸片中的残余应力会造成翘曲。举例来说，晶片上的沉积材料(例如，用以产生晶体管)可经工程设计以具有不同于衬底的应力的应力，从而导致不平衡应力。在其它状况下，所述应力未被工程设计，而仅仅是由不同材料引起。当衬底与沉积材料之间的应力不平衡时，衬底可翘曲或弯曲以达到均衡应力。

另外，已封装裸片所经历的温度改变可造成翘曲。封装的热膨胀系数(CTE)不同于裸片的CTE。由于封装和裸片的材料组之间的CTE失配而发生翘曲。当在封装与裸片之间存在实质厚度差时，会加剧翘曲。

在封装与裸片之间具有实质厚度差的产品的一个实例为堆叠式IC。通常在堆叠式IC中使用薄晶片以协助穿硅通孔的制造。在一些状况下，可使裸片变薄到小于50微米，而不改变1毫米封装的厚度。由于实质厚度差，可发生严重翘曲。

当翘曲严重时，会发生裸片到封装的不充分接合。换句话说，翘曲可在封装组装过程期间防碍一些凸块或支柱附接到衬底。如果在组装之后发生翘曲，则凸块或支柱可在终端用户装置与消费者在一起时取消附接。

在图3中看出，翘曲封装衬底310在中心未耦合到翘曲裸片320。即，位于中心的互连件330未接触封装衬底310。尽管图中未展示，但热失配可在隅角中加应力于互连件330，从而使封装衬底310从裸片320断开。

另外，当裸片与封装衬底之间的热膨胀系数(CTE)失配时，互连件疲劳寿命会减少。当温度改变时，组装件弯曲以适应膨胀失配。基于测量和机械模型，翘曲似乎发生在裸片的周边处，尤其是在隅角处。集中于芯片的隅角处的张力导致从隅角扩张开的裂痕。随着裂痕扩张，其显露出芯片-底层填料界面或另一弱界面，从而在芯片电介质中造成互连件疲劳或电气故障。

尽管存在涉及裸片电介质界面的应力工程设计解决方案，但此些解决方案相对复杂且昂贵。因此，存在对有效率地控制裸片的翘曲的需要。

发明内容

根据本发明的一方面，一种半导体裸片具有位于外围区域中的穿硅通孔。所述穿硅通孔减少所述半导体裸片的翘曲。

在另一方面中，一种用于制造半导体裸片的方法包括在所述半导体裸片的外围区域中制造多个非信号载运穿硅通孔以减少所述裸片的翘曲。

在又一方面中，一种半导体裸片具有用于增加所述半导体裸片的热膨胀系数(CTE)的装置，所述CTE增加装置位于所述半导体裸片的外围区域中。所述CTE增加装置减少所述半导体裸片的翘曲。

在再一方面中，一种用于设计半导体裸片的计算机化方法包括确定用于应力消除穿硅通孔的位置，以便减少裸片翘曲。

前文已相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解随后的详细描述。下文将描述形成本发明的权利要求书的主题的额外特征和优点。所属领域的技术人员应了解，所揭示的概念和特定实施例可易于用作修改或设计用于实行本发明的相同目的的其它结构的基础。所属领域的技术人员还应认识到，此些等效构造不脱离在所附权利要求书中所阐述的本发明的技术。当结合附图考虑时，从以下描述将更好地理解据信为本发明所特有的新颖特征(关于其组织和操作方法两者)，以及另外目的和优点。然而，应明确地理解，各图中的每一者仅出于说明和描述的目的而提供，且无意作为本发明的限制的定义。

附图说明

为了更完整地理解本发明，现参考结合附图所考虑的以下描述。

图1为展示可有利地使用本发明的实施例的示范性无线通信系统的方框图。

图2为说明用于所揭示的半导体裸片的电路和布局设计的设计工作站的方框图。

图3为说明翘曲的半导体裸片和封装衬底的方框图。

图4为说明具有应力消除通孔的半导体裸片的俯视图的方框图。

图5为说明具有应力消除通孔和圆角通孔的半导体裸片的俯视图的方框图。

具体实施方式