半导体器件的制造方法技术

用能使组件成形的电解镀敷法，将由铜等形成的柱状块，经过晶片上的接合膜和粘接膜，形成在布线薄膜上。例如金的防氧化膜在柱状块的上表面或一部分上表面和侧表面形成。例如氧化膜这样的防沾湿膜，按需要形成在柱状块上。如果这个块焊接至布线基板上的焊盘，焊料将沾湿于柱状块上表面整个区域，和侧表面的部分区域。因此能形成稳定而可靠的连接。另外，由于柱状块不熔化，半导体线路板和组装线路板之间的距离不因焊料而变窄。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件及其制造方法，特别是涉及面朝下安装的倒装晶片型半导体元件的块结构及其制造方法，和它的组装结构及其制造方法。
技术介绍
半导体元件的电极与外部端子的连接方法有两种类型，就是用金属细线焊接的方法，和用半导体元件电极上形成的焊料块的倒装晶片方法。倒装晶片方法在近年来的高密度和高引脚数量的趋势中，被认为是有利的。近年来，为了提高半导体组件的组装密度，大量采用以焊料块作为外部端子的球格栅阵列型半导体组件工艺，它能响应高引脚数量的趋势，而保持较大的端子间距。倒装晶片型在许多情况下，也适用于安装至组装板(内插器)上的半导体元件。这种倒装晶片型连接方法有许多发展，例如被称为控制熔榻(高度)芯片连接(C4)技术是首先的值得一提的。图35是倒装晶片型半导体元件常规结构的剖视图。如图35中所示，在半导体衬底1上，形成连接至内部接线的电极2和在电极2上有开口的覆盖膜3。在电极2上，经过接合膜4和粘接膜5形成电极20。至于形成电极20的方法，通常是用各种方法例如蒸发法、电解镀敷法、焊糊印刷法、和焊球装载和供应法，和用焊剂进行焊料回流处理，供应焊料而形成半球形的块。图36是倒装晶片型半导体元件的常规倒装晶片组装结构的剖视图。焊盘14和焊料阻挡膜13形成在布线基板(内插器)12的表面上，布线基板的焊盘14上预先供有焊料。然后，加上焊剂后的半导体元件装在布线基板12上。通过焊料回流处理，形成焊料带11，完成块20和焊盘14之间的连接。接着，布线基板12和半导体衬底1之间的裂隙(未示)填充以欠填充树脂(underfill resin)。除了焊料块以外，使用焊接丝在半导体芯片上形成金的柱状块的方法，以及通过电解镀金形成金块的方法，是通常所知的。这些块粘附在布线基板上形成的金属膜，例如镀金、银/锡焊料和铟/锡/铅焊料上。为保证可靠性，在倒装晶片安装完成以后，在半导体芯片和布线基板之间的裂隙中填充，欠填充树脂。进行树脂充填时，最好保持半导体芯片和布线基板之间的裂隙大一些，以便进行良好的充填而不产生空隙。但是，如果要求焊料块在高度上高一些，以便在电极上熔化并形成半球形，供应的焊料量应该增加。这就有可能在细微间距的电极之间，使毗邻的焊料块短路。所以，在精细间距的发展趋势下，在电极上形成高的焊料块就变得困难。另一方面，就细微间距趋势来说，由于充填的树脂流在外表上要变窄，细微的间距使充填欠填充树脂的困难剧升。用蒸发法和焊糊印刷法形成焊料块，涉及到增加制造成本，因为除了对掩模的要求以外，掩模的耐用性也是难得的。焊料球供应方法涉及到与焊料球本身可比的高成本，需要按要求的布局统调焊料球，并在半导体芯片上进行。因为在晶片单元上装载组件困难，所以块成形总成本变高。另外，与细微间距相应的更小直径焊料球的制造也是困难的。因此，要求的球尺寸(直径)变得越小，制造成品量下降越多，招致高成本的结果。还有，当有电极安排在存储单元，当焊料用作块材料时，从包含在构成焊料的铅或锡中的放射性成分产生的α射线，可能引起软误差。有些镀敷块和柱状块用金。问题是金材料的成本高。还有一个问题是块的数量越增加，成形成本也越提高，因为是进行金柱状块的单独成形。进一步说，当进行镀金块的焊料连接时，因为金有良好的可沾湿性，焊料从侧面向上沾湿，从电极和镀金层的界面进入。这可能引起界面强度下降，或在端部剥离，这涉及到可靠性问题。也有建议用铜做镀敷块的焊接工艺，例如在用电解镀敷法形成铜块以后，在半导体基板上形成聚酰亚胺膜，使铜块的上半部分可以暴露出来，然后用浸渍法在铜块上形成焊料膜，这个工艺揭示在JP-A-3-22437中。但用这种方法在倒装晶片上覆盖厚树脂膜，当装在布线基板上以后，以欠填充树脂充填变得困难。此外，由于铜块和聚酰亚胺膜的粘着力低，焊料容易沾上去，散布到电极上，除非对铜块方面做特殊处理。因此，与金块的情况类似，出现可靠性问题。
技术实现思路
本专利技术的一目的是保证芯片和基板之间有充分的距离，即使电极有细微的间距也是如此。本专利技术的另一目的是提供能以低成本制造的、倒装晶片的块结构。本专利技术的又一目的是提供一种组装结构，其引起可靠性降低如软误差或焊盘剥离的可能性小。根据本专利技术的一种半导体元件，包括柱状凸起，其用作为块，并经接合膜或粘接膜形成在电极上。所述柱状凸起的上表面，或所述柱状凸起的上表面和侧表面的上部，被覆盖以可沾湿性极好的盖膜。根据本专利技术的另一方面的一种半导体元件，包括柱状凸起，其用作为块，并经接合膜或粘接膜形成在电极上。至少在接近柱状凸起的侧表面的电极的一部分上，形成防沾湿膜。一种制造根据本专利技术的半导体元件的方法，包括步骤在其上有电极形成的半导体衬底整体上，形成金属膜，用作镀敷电极；在所述金属膜上形成阻挡膜，其在所述电极位置上有一个开口；用电解镀敷法以柱的形状淀积高电导率金属，形成柱状凸起；除去所述阻挡膜；利用所述柱状凸起作为掩模，蚀刻除去所述金属膜；和在所述柱状凸起表面形成防沾湿膜。一种制造根据本专利技术另一方面的半导体元件的方法，包括步骤在所述半导体衬底上形成阻挡膜，所述阻挡膜在所述半导体衬底上形成的电极位置上有一个开口；进行无电镀敷激活处理，在所述阻挡膜上形成活性膜；除去所述阻挡膜上的活性膜；用无电镀敷法在所述开口淀积高导电率金属，形成柱状凸起；除去所述阻挡膜；和在所述柱状凸起的表面形成防沾湿膜。根据本专利技术的一种半导体器件，包括导电柱状凸起，其形成在半导体元件的电极上，并与布线基板上的焊盘焊接。所述柱状凸起的至少一部分侧表面，被覆盖以防沾湿膜。根据本专利技术的另一方面的一种半导体器件，包括导电柱状凸起，其形成在半导体元件的电极上，并与布线基板上的焊盘焊接。所述导电柱状凸起的焊接部分，局限于所述柱状凸起的上表面。根据本专利技术的另一方面的一种半导体器件，包括导电柱状凸起，其形成在半导体元件的电极上，并与布线基板上的焊盘焊接。所述柱状凸起经过焊接沾湿性极好、难以氧化的金属膜焊接，所述金属膜形成在所述柱状凸起的上表面，或所述柱状凸起侧表面的上部或上表面。根据本专利技术的另一方面的一种半导体器件，包括导电柱状凸起，其形成在半导体元件的电极上，并与布线基板上的焊盘焊接。所述柱状凸起的上表面和所述布线基板的焊盘表面，经过焊接沾湿性极好、难以氧化的金属膜连接。一种制造根据本专利技术的半导体器件的方法，包括步骤向形成在半导体元件电极上的柱状凸起末端供应具有焊剂活性效果的热固性树脂；将所述柱状凸起和布线基板的焊盘对准，焊盘上已供有以预定量的焊料；和加热并仅将所述柱状凸起的前端部焊接至所述布线基板的焊盘。一种制造根据本专利技术另一方面的半导体器件的方法，包括步骤向形成在半导体元件电极上的柱状凸起末端提供焊剂；将所述柱状凸起和布线基板的焊盘对准，焊盘上已供有以预定量的焊料；加热并仅将所述柱状凸起的前端部焊接至所述布线基板的焊盘；和清洗并除去所述焊剂。一种制造根据本专利技术另一方面的半导体器件的方法，包括步骤向布线基板的焊盘上供应具有焊剂活性效果的热固性树脂；将形成在半导体元件电极上的柱状凸起和所述布线基板的焊盘对准，柱状凸起的前端部加有焊料膜；和加热并仅将所述柱状凸起的前端部焊接至所述布线基板的焊盘。一种制造根据本专利技术另一方面的半导体器件的方法，包括步骤向布线基板的焊盘上供应焊剂；将形成在半导体元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法，其特征在于：所述方法包括步骤：用等离子体激发的惰性气体物理激波，清洗在半导体元件电极上形成的金属柱状凸起前端部表面和布线基板上的焊盘表面；将所述金属柱状凸起和所述布线基板的焊盘对准；和在对所 述半导体元件和所述布线基板进行所述施加压力时，粘接所述金属柱状凸起和所述焊盘。

【技术特征摘要】
JP 2002-2-7 2002-0303341.一种制造半导体器件的方法，其特征在于所述方法包括步骤用等离子体激发的惰性气体物理激波，清洗在半导体元件电极上形成的金属柱状凸起前端部表面和布线基板上的焊盘表面；将所述金属柱状凸起和所述布线基板的焊盘对准；和在对所述半导体元件和所述布线基板进行所述施加压力时，粘接所述金属柱状凸起和所述焊盘。2.如权利要求1所述半导体器件的制造方法，其特征在于所述粘接是使用加热和/或超声波振动两者或两者之一进...

【专利技术属性】
技术研发人员：西山知宏，田子雅基，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]