專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，特別是涉及使用了倒裝芯片(flipchip)安裝技術(shù)的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，半導(dǎo)體元件的集成度提高，正朝著半導(dǎo)體裝置的小型化和連接端子的窄間距化的方向發(fā)展。因此，使用了倒裝芯片安裝技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的開發(fā)正在活躍地進(jìn)行。以下，一邊參照附圖，一邊說明現(xiàn)有的使用了倒裝芯片安裝技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的一例。
在圖9中示出現(xiàn)有的使用了倒裝芯片安裝技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。在半導(dǎo)體元件101的元件形成面上形成鋁電極端子102，用由氧化硅膜或氮化硅膜等構(gòu)成的絕緣膜103覆蓋除鋁電極端子102以外的部分。在鋁電極端子102面上形成由Au、Cu等導(dǎo)電性金屬材料構(gòu)成的凸起電極104。另一方面，在由樹脂、陶瓷、玻璃等絕緣物構(gòu)成的電路基板105的主面上形成所希望的電路圖形106和電極端子107。
將電極端子107連接到電路圖形106，在倒裝芯片安裝時進(jìn)行與半導(dǎo)體元件101的導(dǎo)電性連接。由導(dǎo)電性粘接劑108進(jìn)行凸起電極104與電極端子107的導(dǎo)電性連接。導(dǎo)電性粘接劑108是在樹脂中包含Ag、Cu、Ni等導(dǎo)電性金屬材料的粉體的粘接劑。將絕緣樹脂109充填到半導(dǎo)體元件101與電路基板105之間的間隙部中。如果絕緣樹脂109硬化，則利用其硬化收縮應(yīng)力粘接了半導(dǎo)體元件101和電路基板105后，將兩者牢固地固定在一起。因此，可提高半導(dǎo)體裝置中的半導(dǎo)體元件101與電路基板105的連接的機械強度，可保持穩(wěn)定的固定狀態(tài)。
使用

圖10的示出制造工藝的工序圖說明如以上那樣構(gòu)成的現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置制造方法。首先，用通常的半導(dǎo)體制造工藝制造形成了多個半導(dǎo)體元件101的半導(dǎo)體晶片，在上述半導(dǎo)體元件101中形成了所希望的元件、布線和絕緣膜103。
其次，使探針接觸鋁電極端子102，進(jìn)行電檢查，判定半導(dǎo)體元件101是否合格，在此之后形成凸起電極104。再者，將半導(dǎo)體晶片切割成各個半導(dǎo)體元件101。
另一方面，使用Au、Cu等導(dǎo)電性金屬材料，在由絕緣物構(gòu)成的電路基板105上預(yù)先形成所希望的電路圖形106及電極端子107，以倒裝方式將半導(dǎo)體元件101配置在該電路基板105上，以便能通過導(dǎo)電性粘接劑108進(jìn)行規(guī)定的電極端子107與凸起電極104的導(dǎo)電性連接。
其后，進(jìn)行加熱處理，使導(dǎo)電性粘接劑108硬化，進(jìn)行電檢查，確認(rèn)工作狀態(tài)。然后，在確認(rèn)了正常的工作后，利用毛細(xì)管現(xiàn)象將液狀的環(huán)氧系列等的具有絕緣性的樹脂109充填到半導(dǎo)體元件101與電路基板105之間。在充填結(jié)束后，進(jìn)行加熱處理等，使絕緣樹脂109硬化，進(jìn)行倒裝芯片安裝。
經(jīng)過以上那樣的制造工藝，制造了使用了倒裝芯片安裝技術(shù)的半導(dǎo)體裝置。
但是，在上述的現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法中，如圖11所示，主要由于電路基板105的局部的翹曲及波紋等，在電路基板105的平坦精度方面存在偏差，此外，在電極端子107部的膜厚精度方面也存在偏差，因此，位于一個半導(dǎo)體元件區(qū)域內(nèi)的電路基板一側(cè)的電極端子107的前端面不在一定的水平面上，而是在高度方向上存在偏差。
因此，在以倒裝方式安裝半導(dǎo)體元件101時，由于在電路基板105的凹部處半導(dǎo)體元件101與電路基板105之間的間隙部的尺寸比其它部分大，故導(dǎo)電性粘接劑108不能到達(dá)位于該凹部的電極端子107的前端面，存在有時發(fā)生導(dǎo)電性連接不良的情況。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的在于，為了解決上述的現(xiàn)有問題，通過更可靠地并且穩(wěn)定地將半導(dǎo)體元件與電路基板導(dǎo)電性地連接起來，提供質(zhì)量極為穩(wěn)定的、生產(chǎn)性良好的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置是使用了倒裝芯片(flipchip)安裝技術(shù)的半導(dǎo)體裝置，在該倒裝芯片安裝技術(shù)中通過在半導(dǎo)體元件的元件形成面上的電極端子部上形成的導(dǎo)電性金屬材料的凸起電極、導(dǎo)電性粘接劑和電路基板上的電極端子來進(jìn)行上述半導(dǎo)體元件與上述電路基板的導(dǎo)電性連接，其特征在于使上述各凸起電極在高度方向上產(chǎn)生塑性變形，以便使上述各凸起電極的前端面與通過上述導(dǎo)電性粘接劑而相對的各電極端子面之間的距離分別變得均勻。
按照上述那樣的半導(dǎo)體裝置，由于對凸起電極的高度適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行加工，以便使各凸起電極的前端面與通過上述導(dǎo)電性粘接劑而相對的各電極端子面之間的距離分別變得均勻，故可使半導(dǎo)體元件與電路基板的導(dǎo)電性連接變得可靠。
在上述半導(dǎo)體裝置中，上述凸起電極的材料最好是從Au和Cu中選出的至少一種金屬材料。
此外，上述各凸起電極的前端面與通過上述導(dǎo)電性粘接劑而相對的各電極端子面之間的距離最好是1μm～10μm的范圍。
此外，最好使用下述倒裝芯片安裝技術(shù)，在該倒裝芯片安裝技術(shù)中，通過在半導(dǎo)體元件的元件形成面上的電極端子、導(dǎo)電性粘接劑和電路基板上的電極端子部上部上形成的導(dǎo)電性金屬材料的凸起電極來進(jìn)行上述半導(dǎo)體元件與上述電路基板的導(dǎo)電性連接。
在上述的電路基板一側(cè)形成了凸起電極的較為理想的半導(dǎo)體裝置中，在半導(dǎo)體元件的元件形成面上的電極端子上最好形成了由導(dǎo)電性金屬材料的層疊膜構(gòu)成的阻擋層。
按照形成了上述阻擋層的較為理想的半導(dǎo)體裝置，可防止半導(dǎo)體元件的元件形成面上的電極端子的腐蝕。
此外，在上述半導(dǎo)體裝置中，凸起電極的凸出高度最好實際上相同。
在上述的凸起電極的凸出高度實際上相同的較為理想的半導(dǎo)體裝置中，在進(jìn)行導(dǎo)電性粘接劑的粘接前，最好預(yù)先將凸起電極壓到硬質(zhì)材料的平面部分上，使各凸起電極的前端面的高度變得均勻。
此外，在上述的將凸起電極壓到硬質(zhì)材料的平面部分上使各凸起電極的前端面的高度變得均勻的較為理想的半導(dǎo)體裝置中，通過將上述凸起電極壓到硬質(zhì)材料的平面部分上，最好使上述凸起電極的前端面的壓力在1.5×108～5.0×108N/m2的范圍內(nèi)。
此外，上述硬質(zhì)材料的平面性在距離20mm間最好在4μm以內(nèi)。
其次，本發(fā)明的第1種半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于在半導(dǎo)體元件的元件形成面上形成了凸起電極之后，在使導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移到凸起電極的頂部上，用倒裝(face down)方式將半導(dǎo)體元件安裝到電路基板上時，通過從半導(dǎo)體元件的背面加壓，使半導(dǎo)體元件的凸起電極發(fā)生塑性變形，以便使半導(dǎo)體元件的各凸起電極的前端面和與其相對的電路基板一側(cè)的電極端子面之間的距離分別變得均勻。
按照上述第1種半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于通過從半導(dǎo)體元件的背面加壓，能對凸起電極的高度適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行加工，以便使各凸起電極的前端面與通過上述導(dǎo)電性粘接劑而相對的各電極端子面之間的距離分別變得均勻，故可容易并廉價地制造可靠性極高的半導(dǎo)體裝置。
在上述第1種半導(dǎo)體裝置的制造方法中，通過從上述半導(dǎo)體元件的背面加壓，使凸起電極的前端面的壓力最好在1.5×108～5.0×108N/m2的范圍內(nèi)。
此外，最好在使半導(dǎo)體元件的凸起電極發(fā)生塑性變形后，使導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體元件的各凸起電極的頂部上，再用倒裝方式將半導(dǎo)體元件安裝到電路基板上。
在使上述的凸起電極發(fā)生塑性變形后再用倒裝方式將半導(dǎo)體元件安裝到電路基板上的較為理想的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在用倒裝方式將半導(dǎo)體元件安裝到電路基板上時，由于幾乎不對半導(dǎo)體元件加壓，故可防止半導(dǎo)體元件與電路基板之間的位置偏移。
其次，本發(fā)明的第2種半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于在電路基板的電極端子上形成了凸起電極后，將該凸起電極壓到硬質(zhì)材料的平面部分上，使各凸起電極的前端面的高度變得均勻，其后在使導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移到上述各凸起電極的頂部上之后，用倒裝方式將上述半導(dǎo)體元件安裝到電路基板上。
按照上述第2種半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于沒有對半導(dǎo)體元件加壓的工序，故可減小施加到半導(dǎo)體元件上的損傷。
在上述第2種半導(dǎo)體裝置的制造方法中，通過將上述凸起電極壓到硬質(zhì)材料的平面部分上，使上述凸起電極的前端面的壓力最好在1.5×108～5.0×108N/m2的范圍內(nèi)。
此外，上述硬質(zhì)材料的平面性在距離20mm間最好在4μm以內(nèi)。
附圖的簡單說明圖1是與本發(fā)明的實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
圖2是示出與本發(fā)明的實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造工藝的工序圖。
圖3A是在圖2的制造工藝中，導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移工序中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖3B是從安裝工序至半導(dǎo)體元件加壓工序中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
圖4是示出與本發(fā)明的實施例2有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造工藝的工序圖。
圖5A是在圖4的制造工藝中，從安裝工序至半導(dǎo)體元件加壓工序中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖3B是導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移工序中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
圖6是與本發(fā)明的實施例3有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
圖7是示出與本發(fā)明的實施例3有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造工藝的工序圖。
圖8A是示出了在圖7的電路基板加壓工序中，電路基板加壓前的狀態(tài)的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖8B是示出了電路基板加壓后的狀態(tài)的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
圖9是使用了現(xiàn)有的倒裝芯片安裝技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的一例的剖面圖。
圖10是示出使用了現(xiàn)有的倒裝芯片安裝技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的制造工藝的一例的工序圖。
圖11是現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的一例的剖面圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，使用附圖就本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的實施例進(jìn)行說明。
(實施例1)圖1是與實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。如圖1中所示，在半導(dǎo)體元件1的元件形成面上形成鋁電極端子2，用由氧化硅膜或氮化硅膜等構(gòu)成的絕緣膜3覆蓋除鋁電極端子2以外的部分。
在鋁電極端子2上形成由Au、Cu等導(dǎo)電性金屬材料構(gòu)成的凸起電極4。另一方面，在由樹脂、陶瓷、玻璃等絕緣物構(gòu)成的電路基板5上形成所希望的電路圖形6和電極端子7。將電極端子7連接到電路圖形6，在倒裝芯片安裝時進(jìn)行與半導(dǎo)體元件1的導(dǎo)電性連接。導(dǎo)電性粘接劑8是在樹脂中包含Ag、Cu、Ni等導(dǎo)電性金屬材料的粉體的粘接劑。將絕緣樹脂9充填到半導(dǎo)體元件1與電路基板5之間的間隙部中。
如果絕緣樹脂9硬化，則利用其硬化收縮應(yīng)力粘接了半導(dǎo)體元件1和電路基板5后，將半導(dǎo)體元件1和電路基板5牢固地固定在一起。因此，可提高半導(dǎo)體裝置中的半導(dǎo)體元件1與電路基板5的連接的機械強度，可保持穩(wěn)定的固定狀態(tài)。
如圖1中所示，根據(jù)電路基板5上的電極端子7的高度，對凸起電極4的高度進(jìn)行加工。即，主要起因于在電路基板5的主面上的平坦精度的偏差以及在電極端子7的膜厚精度的偏差，電極端子7的前端面的高度方向的位置方面存在偏差，但可根據(jù)該偏差，利用塑性變形來降低凸起電極4的高度。此時，由于塑性變形前的凸起電極4的高度的偏差比電極端子7的前端面的高度方向的位置的偏差小，該高度大致是一定的，故根據(jù)電極端子7的前端面的高度方向的位置，因塑性變形引起的凸起電極4的高度的變化量不同。具體地說，電極端子7的前端面與半導(dǎo)體元件1的距離越短，凸起電極4的高度的變化量越大。
因此，半導(dǎo)體元件1一側(cè)的凸起電極4的前端面與電路基板5一側(cè)的電極端子7面之間的距離變得均勻。該距離是1μm～10μm的范圍是較為理想的。該距離約為5μm則更為理想。結(jié)果，由轉(zhuǎn)移到凸起電極4的頂部的導(dǎo)電性粘接劑8構(gòu)成的接合層能可靠地到達(dá)電路基板5一側(cè)的電極端子7面并附著于其上，可防止導(dǎo)電性連接不良的發(fā)生。
其次，參照圖2、3說明與實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法。圖2是示出與實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造工藝的工序圖。如圖2中所示，首先，與現(xiàn)有工藝相同，在半導(dǎo)體元件1的元件形成面上形成元件。
其次，使用球鍵合法在鋁電極端子2面上形成了Au的凸起電極4后，將半導(dǎo)體晶片切割成各個半導(dǎo)體元件1。其后，只在凸起電極4的頂部轉(zhuǎn)移了必要量的導(dǎo)電性粘接劑8后，預(yù)先配置在形成了所希望的電路圖形6及電極端子7的電路基板5上的規(guī)定位置上之后，從半導(dǎo)體元件1的背面加壓，促使凸起電極4發(fā)生塑性變形，進(jìn)行使凸起電極4的高度變得適當(dāng)?shù)募庸ぁ?br> 最后，進(jìn)行加熱處理使導(dǎo)電性粘接劑8硬化，通過電檢查確認(rèn)了正常的工作后，在半導(dǎo)體元件1與電路基板5之間充填液狀的環(huán)氧系列等的絕緣性樹脂9，使其硬化，作成半導(dǎo)體裝置。
圖3是說明在圖2中所示的制造工藝中從導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體元件加壓工序為止的圖。在圖3中，圖中示出的號碼與圖1相同。
圖3A示出了在圖2的制造工藝中，導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移工序中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖3B示出了從安裝工序至半導(dǎo)體元件加壓工序中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
如圖3A所示，只在凸起電極4的頂部附近轉(zhuǎn)移必要量的導(dǎo)電性粘接劑8。其次，如圖3B所示，在以倒裝方式將半導(dǎo)體元件1配置在電路基板5上的規(guī)定位置上后，進(jìn)行到從半導(dǎo)體元件1的背面施加壓力P，促使凸起電極4發(fā)生塑性變形以便使凸起電極4的高度變得適當(dāng)為止的加工，同時結(jié)束以倒裝方式的安裝。
從半導(dǎo)體元件1的背面施加的壓力，在上述凸起電極4的前端面內(nèi)最好在1.5×108～5.0×108N/m2的范圍內(nèi)。如果是這樣的壓力范圍，則能將凸起電極4的前端面與電極端子7面之間的距離均勻地形成為1μm～10μm。
再有，在形成凸起電極4時，也可使用轉(zhuǎn)移凸點法，將預(yù)先在其它地方制造的Au、Cu等導(dǎo)電性金屬材料塊壓到鋁電極端子2面上，施加壓力、熱和超聲波振動等，使導(dǎo)電性金屬材料塊附著于鋁電極端子2面上，作成凸起電極4。
此外，也可使用無電解或電解的電鍍法，在鋁電極端子2面上析出導(dǎo)電性金屬材料，作成凸起電極4。
如上所述，按照與實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法，與現(xiàn)有的工藝比較，由于可同時進(jìn)行對凸起電極加壓的工序和安裝半導(dǎo)體元件的工序，故也同時具有可謀求工序的簡化的效果。
(實施例2)其次，參照圖4、5說明有關(guān)本發(fā)明的制造方法的半導(dǎo)體裝置的實施例2。圖4是示出與實施例2有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造工藝的工序圖。在與上述實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，先將轉(zhuǎn)移了導(dǎo)電性粘接劑的半導(dǎo)體元件以倒裝方式配置在電路基板上后，進(jìn)行加壓，同時進(jìn)行凸起電極的塑性變形和安裝。
在與上述實施例2有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，預(yù)先對以倒裝方式配置在電路基板上的半導(dǎo)體元件加壓，進(jìn)行了凸起電極的塑性變形后，一旦在將半導(dǎo)體元件從電路基板取下，進(jìn)行了導(dǎo)電性粘接劑的轉(zhuǎn)移后，再實施倒裝方式的安裝。
圖5是說明在圖4中示出的制造工藝中從倒裝方式的安裝(1)到導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移為止的圖。在圖5中，圖中示出的號碼與圖1相同。圖5A示出了在圖4的制造工藝中，從安裝工序至半導(dǎo)體元件加壓工序中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖5B示出了導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移工序中的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
如圖5A中所示，從背面對以倒裝方式配置在電路基板5上的規(guī)定位置上的半導(dǎo)體元件1施加壓力P，進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐蛊痣姌O4的塑性變形。
其次，一旦在將半導(dǎo)體元件1從電路基板5取下后，如圖5B中所示，只在凸起電極4的頂部轉(zhuǎn)移了必要量的導(dǎo)電性粘接劑8。其后，再以倒裝方式安裝到電路基板5的規(guī)定位置上。通過這樣做，可制造具有與圖1中示出的結(jié)構(gòu)實際上相同的結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置。
在與上述實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于在半導(dǎo)體元件的安裝時加壓，故存在半導(dǎo)體元件與電路基板的位置關(guān)系偏離預(yù)定的位置的可能性，但按照與實施例2有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于在安裝時幾乎不進(jìn)行加壓，故半導(dǎo)體元件與電路基板的位置關(guān)系偏離預(yù)定的位置的可能性小。因此，適合于具有微細(xì)間距的連接結(jié)構(gòu)那樣的安裝精度的半導(dǎo)體裝置的制造。
(實施例3)其次，一邊參照圖6至圖8，一邊說明與實施例3有關(guān)的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。圖6是示出與實施例3有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。在圖6中，12是由在鋁電極端子面上形成的Cr和Au的層疊膜構(gòu)成的阻檔層，14是在電路基板一側(cè)的電極端子面上形成的凸起電極。其它與圖1相同。
與圖1中示出的與實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)不同之點在于下述兩點，第1點是由于如果導(dǎo)電性粘接劑直接與鋁電極端子2面接觸，則存在鋁受到腐蝕的可能性，故形成了阻檔層12，第2點是在電路基板5一側(cè)的電極端子7面上形成由Au、Cu等導(dǎo)電性金屬材料構(gòu)成的凸起電極14。
在與本實施例有關(guān)的半導(dǎo)體裝置中，也與實施例1有關(guān)的半導(dǎo)體裝置相同，如圖6中所示，根據(jù)電路基板5上的電極端子7的高度方向的位置，對凸起電極14的高度進(jìn)行加工。即，主要起因于在電路基板5的主面上的平坦精度的偏差以及在電極端子7的膜厚精度的偏差，電極端子7的高度方向的位置方面存在偏差，但可根據(jù)該偏差，利用塑性變形來降低凸起電極14的高度。此時，由于塑性變形前的凸起電極14的高度的偏差比電極端子7的高度方向的位置的偏差小，該高度大致是一定的，故根據(jù)電極端子7的前端面的高度方向的位置，因塑性變形引起的凸起電極14的高度的變化量不同。具體地說，電極端子7的前端面與半導(dǎo)體元件1的距離越短，凸起電極14的高度的變化量越大。
因此，半導(dǎo)體元件1一側(cè)的阻檔層12的表面與凸起電極14的前端面之間的距離變得均勻。與實施例相同，該距離是1μm～10μm的范圍是較為理想的。該距離約為5μm則更為理想。結(jié)果，由轉(zhuǎn)移到凸起電極14的頂部的導(dǎo)電性粘接劑8構(gòu)成的接合層能可靠地到達(dá)半導(dǎo)體元件1一側(cè)的阻檔層12的面上并附著于其上，不發(fā)生導(dǎo)電性連接不良。
其次，參照圖7、8說明與實施例3有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法。圖7是示出與實施例3有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造工藝的工序圖。如圖7中所示，在半導(dǎo)體元件1的元件形成面上形成元件后，在鋁電極端子2面上用電鍍法形成層疊了Cr和Au的阻檔層12。其后，在進(jìn)行了檢查后，將半導(dǎo)體晶片切割成各個半導(dǎo)體元件1。
另一方面，在電路基板5的主面上形成了所希望的電路圖形6及電極端子7后，用球鍵合法在電極端子7的面上形成Au的凸起電極14。
其次，通過將該凸起電極14壓到具有所希望的平坦精度并由硬質(zhì)材料構(gòu)成的平面板上，促使凸起電極14發(fā)生適當(dāng)?shù)乃苄宰冃?，使凸起電極14前端面的高度變得均勻。
其后，在將必要量的導(dǎo)電性粘接劑8糊劑只轉(zhuǎn)移到凸起電極14的頂部上之后，在將半導(dǎo)體元件1以倒裝方式安裝到電路基板5上的規(guī)定位置上后，進(jìn)行加熱處理使導(dǎo)電性粘接劑8硬化，通過電檢查確認(rèn)了正常的工作，最后在半導(dǎo)體元件1與電路基板5之間充填液狀的環(huán)氧系列等的具有絕緣性的樹脂9，使其硬化，作成半導(dǎo)體裝置。
圖8是說明在圖7中示出的制造工藝中，從電路基板加壓至導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移工序為止的圖。在圖7中，圖中示出的號碼與圖6相同。圖8A是示出了在圖7的電路基板加壓工序中，電路基板加壓前的狀態(tài)的半導(dǎo)體裝置的剖面圖，圖8B是示出了電路基板加壓后的狀態(tài)的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
如圖8A中所示，通過將在電路基板5的主面上形成的凸起電極14壓到具有所希望的平坦精度并由硬質(zhì)材料構(gòu)成的平面板上，促使凸起電極14發(fā)生適當(dāng)?shù)乃苄宰冃?，使凸起電極14前端面的高度變得均勻。關(guān)于上述硬質(zhì)材料的平面性，在距離20mm之間最好在4μm以內(nèi)。壓到由硬質(zhì)材料構(gòu)成的平面板上的壓力，在上述凸起電極4的前端面內(nèi)最好在1.5×108～5.0×108N/m2的范圍內(nèi)。其后，如圖8B中所示，在使導(dǎo)電性粘接劑8糊劑只轉(zhuǎn)移到凸起電極14的頂部上之后，進(jìn)行半導(dǎo)體元件1的安裝。
再有，在形成凸起電極14時，也可使用轉(zhuǎn)移凸點法，將預(yù)先在其它地方制造的Au、Cu等導(dǎo)電性金屬材料塊壓到電極端子7的面上，施加壓力、熱和超聲波振動等，使導(dǎo)電性金屬材料塊附著于電極端子7面上，作成凸起電極14。
此外，也可使用無電解或電解的電鍍法，在電極端子7面上析出導(dǎo)電性金屬材料，作成凸起電極14。
此外，也可采用使用了糊劑的厚膜制膜技術(shù)。關(guān)于阻檔層12，也可使用Cr-Au膜以外的材料。
此外，在用除鋁以外的Au、Pt等難以被侵蝕的材料形成鋁電極端子2的情況下，阻檔層不是特別需要。
如上所述，按照與實施例3有關(guān)的半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于沒有對半導(dǎo)體元件加壓的工序，故具有施加到半導(dǎo)體元件上的損傷少的優(yōu)點。特別是在用Ga-As等化合物半導(dǎo)體等脆性材料制造半導(dǎo)體元件的情況下，是有效的。
如上所述，按照本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，由于對凸起電極的高度進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸?，以便使各凸起電極的前端面與通過上述導(dǎo)電性粘接劑相對的各電極端子面之間的距離分別變得均勻，故可使半導(dǎo)體元件與電路基板的導(dǎo)電性連接變得可靠。
此外，按照本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于能通過從半導(dǎo)體元件的背面加壓，對凸起電極的高度進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸?，以便使各凸起電極的前端面與通過上述導(dǎo)電性粘接劑相對的各電極端子面之間的距離分別變得均勻，故可容易且廉價地制造半導(dǎo)體元件與電路基板的導(dǎo)電性連接的可靠性極高的半導(dǎo)體裝置。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，由于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，半導(dǎo)體元件與電路基板的導(dǎo)電性連接的可靠性極高，故可作為對半導(dǎo)體元件與電路基板進(jìn)行導(dǎo)電性連接的半導(dǎo)體裝置來利用。
此外，按照本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，由于能通過使各凸起電極發(fā)生塑性變形，使半導(dǎo)體元件與電路基板的導(dǎo)電性連接變得可靠，故可作為使用了倒裝芯片安裝技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的制造方法來利用。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置使用了倒裝芯片安裝技術(shù)，在該倒裝芯片安裝技術(shù)中，通過在半導(dǎo)體元件的元件形成面上的電極端子部上形成的導(dǎo)電性金屬材料的凸起電極、導(dǎo)電性粘接劑和電路基板上的電極端子來進(jìn)行所述半導(dǎo)體元件與所述電路基板的導(dǎo)電性連接，其特征在于使所述各凸起電極在高度方向上產(chǎn)生塑性變形，以便使所述各凸起電極的前端面與通過所述導(dǎo)電性粘接劑而相對的各電極端子面之間的距離分別變得均勻。
2．如權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述凸起電極的材料是從Au和Cu中選出的至少一種金屬材料。
3．如權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述各凸起電極的前端面與通過所述導(dǎo)電性粘接劑而相對的各電極端子面之間的距離是1μm～10μm的范圍。
4．如權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于使用下述倒裝芯片安裝技術(shù)，在該倒裝芯片安裝技術(shù)中，通過在半導(dǎo)體元件的元件形成面上的電極端子、導(dǎo)電性粘接劑和電路基板上的電極端子部上形成的導(dǎo)電性金屬材料的凸起電極來進(jìn)行所述半導(dǎo)體元件與所述電路基板的導(dǎo)電性連接。
5．如權(quán)利要求4中所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在所述半導(dǎo)體元件的元件形成面上的電極端子上形成了由導(dǎo)電性金屬材料的層疊膜構(gòu)成的阻擋層。
6．如權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述凸起電極的凸出高度實際上相同。
7．如權(quán)利要求6中所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在進(jìn)行導(dǎo)電性粘接劑的粘接前，預(yù)先將所述凸起電極壓到硬質(zhì)材料的平面部分上，使各凸起電極的前端面的高度變得均勻。
8．如權(quán)利要求7中所述的半導(dǎo)裝置，其特征在于通過將所述凸起電極壓到硬質(zhì)材料的平面部分上，使所述凸起電極的前端面的壓力在1.5×108～5.0×108N/m2的范圍內(nèi)。
9．如權(quán)利要求7中所述的半導(dǎo)裝置，其特征在于所述硬質(zhì)材料的平面性在距離20mm間在4μm以內(nèi)。
10．一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在半導(dǎo)體元件的元件形成面上形成了凸起電極之后，在使導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移到凸起電極的頂部上，用倒裝方式將半導(dǎo)體元件安裝到電路基板上時，通過從半導(dǎo)體元件的背面加壓，使半導(dǎo)體元件的凸起電極發(fā)生塑性變形，以便使半導(dǎo)體元件的各凸起電極的前端面和與其相對的電路基板一側(cè)的電極端子面之間的距離分別變得均勻。
11．如權(quán)利要求10中所述的半導(dǎo)裝置的制造方法，其特征在于通過從半導(dǎo)體元件的背面加壓，使所述凸起電極的前端面內(nèi)的壓力在1.5×108～5.0×108N/m2的范圍內(nèi)。
12．如權(quán)利要求10中所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在使半導(dǎo)體元件的凸起電極發(fā)生塑性變形后，使導(dǎo)電性粘接劑轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體元件的各凸起電極的頂部上，再用倒裝方式將半導(dǎo)體元件安裝到電路基板上。
全文摘要
通過使半導(dǎo)體元件(1)上形成的凸起電極(4)的高度發(fā)生塑性變形,以便使該凸起電極(4)的前端面與電路基板(5)一側(cè)的電極端子(7)面的距離變得均勻,從而提供半導(dǎo)體元件與電路基板的導(dǎo)電性連接是可靠的半導(dǎo)體裝置。另外,提供下述的半導(dǎo)體裝置的制造方法:在將半導(dǎo)體元件(1)配置在電路基板(5)的預(yù)定的位置上后,從半導(dǎo)體元件(1)的背面加壓,促使凸起電極(4)發(fā)生塑性變形,使凸起電極(4)的高度變得適當(dāng),由此,即使連接半導(dǎo)體元件(1)的相對一側(cè)、即電路基板(5)上形成的電極端子(7)面的高度尺寸存在偏差,也能可靠地進(jìn)行半導(dǎo)體元件(1)與電路基板(5)的導(dǎo)電性連接。
文檔編號H01L21/60GK1212786SQ97192798
公開日1999年3月31日 申請日期1997年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月6日
發(fā)明者白石司, 別所芳宏 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社