半导体器件的制造方法技术

一种制造半导体器件的方法，即使采用超声波键合法也可以通过下填树脂容易和适当地密封封装，由此提供高度可靠的倒装片式封装。该方法包括形成下填树脂层（１６）以便覆盖电路板（１０）上的布线图形（１２）的第一步骤；将具有突起电极（２４）的半导体芯片（２０）定位于电路板（１０）的布线图形（１２）上，并通过给（２０）施加超声波振动，同时对着布线图形（１２）通过下填树脂层（１６）压突起电极（２４），将布线图形（１２）连接到突起电极（２４）的第二步骤；用于使置于电路板（１０）和半导体芯片（２０）之间的下填树脂层（１６）固化的第三步骤。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别涉及适合用于将倒装片型半导体芯片的键合焊盘连接到电路板的。
技术介绍
近年来，在通过将半导体芯片机械和电气地连接到电路板而进行的倒装片式封装中对采用超声波键合法的兴趣日益增长。超声波键合法例如在日本特许公开专利公报No.平-10-50758和日本特许公开专利公报No.2000-195905中有介绍。众所周知，在进行倒装片式封装中，通过在半导体芯片和电路板之间注入下填树脂并使其固化来防止由于半导体芯片和电路板的热膨胀系数不一致造成的损伤。然而，在日本特许公开专利公报No.平-10-50758中，只是主要介绍了涉及在超声波键合法中采用的设备外形的内容，并没有说明用于将下填树脂注入到在电路板和连接的半导体芯片之间的工艺。此外，在日本特许公开专利公报No.2000-195905中，只是主要介绍了涉及清洗超声波键合设备的工具头的内容，而关于下填树脂的注入并没有说明。换言之，尽管在倒装片式封装中对采用超声波键合法的兴趣日益增长，但是采用当前技术进行制造的产品只限于由于采用陶瓷板而不采用树脂的封装、具有少量管脚和小芯片的封装以及不需要通过注入树脂来进行增强的封装等。顺便提及，在对更大芯片的半导体芯片或具有多个管脚的半导体芯片施加超声波键合法时，需要在半导体芯片和电路板键合之后注入下填树脂，然而，在这种情况下，可能发生下列问题。换言之，在半导体芯片和电路板键合之后，为了在其间注入下填树脂，必须采用成为分散器的器件。然而，在采用分散器时，难以进行适当树脂注入量的控制，并且很难连续注入合适量的数值。此外，由于通过采用毛细现象而将下填树脂注入到半导体芯片和半导体电路之间的空间中，因此难以用处于合适状态的下填树脂密封半导体芯片和电路板之间的空间。在这种情况下，很难获得从半导体芯片外缘向下平缓倾斜的所希望的倒角(fillet)形状。为此，存在封装的可靠性下降的可能性，因此不能有效地吸收由半导体芯片和电路板的热膨胀系数不一致产生的应力，破坏了所希望的导电性能，等等。因此，本专利技术的目的是提供一种制造半导体器件的方法，其中用下填树脂适当地和很容易地密封半导体芯片和电路板之间的间隙，并且实现了所希望的倒角形状，即使采用超声波键合法也可以获得具有良好导电性能的高度可靠的倒装片式封装。专利技术的公开为实现本专利技术的目的，根据本专利技术的制造半导体器件的方法的特征在于包括在其上形成布线图形的电路板上形成下填树脂层以覆盖至少一部分布线图形的第一步骤；第二步骤，通过使键合焊盘和具有形成在上述键合焊盘上的突起电极的半导体芯片定位并与电路板的布线图形定位，并且进一步通过对半导体芯片施加超声波振动，同时将突起电极压在布线图形上并穿透下填树脂层，机械和电气地将布线图形和突起电极相互键合在一起，和第三步骤，对其中布线图形和突起电极已经键合在一起的电路板和半导体芯片进行预定处理，并使处于电路板和半导体芯片之间的下填树脂固化。根据本专利技术的制造半导体器件的方法，由于形成下填树脂层并在其固化之前进行超声波键合，因此，即使采用超声波键合法，也可以通过将下填树脂置于半导体芯片和电路板之间的间隙内而适当地和容易地进行封装密封。通常，为了使半导体芯片和树脂的线性膨胀系数相近，在下填树脂中混合成为填料的绝缘颗粒，并利用不同于超声波键合法的采用树脂的其它压力键合法，例如，有关于在填料被捕获在电极之间的情况下发生不良连接的报导。然而，在本专利技术的制造方法中，由于超声波振动施加于半导体芯片，同时从下填树脂层上面将突起电极压在布线图形上，因此可以在两侧键合同时利用超声波振动将下填树脂层中的填料从突起电极和布线图形之间推出。在该键合期间，例如，如果下填树脂层采用凝胶型树脂，考虑到超声波振动可以传播到凝胶型树脂的各个部分，因此可以获得所希望的倒角形状，其中位于半导体芯片外缘的外部的部分自然地朝向电路板向下倾斜。另一方面，在例如下填树脂层采用下填树脂膜的情况下，可以使为半导体芯片外缘的外部的树脂的端部收缩和固化，并且通过进行热处理作为第三步骤中的预定处理，可以获得所希望的倒角形状。为此，尽管在下填树脂预先形成在布线图形上之后进行突起电极和布线图形的键合处理，但是两者可以机械和电气地键合在一起并具有所希望的导电性能。此外，可以获得高度可靠的倒装片式封装，可以适当地吸收半导体芯片和电路板之间起作用的应力，并具有良好的导电性能。在实施本专利技术的最佳方式中，具有绝缘特性和热调整性能的凝胶型树脂用作第一步骤中的布线图形上的下填树脂，并且在第三步骤中凝胶型树脂通过在预定温度(例如，140℃-160℃)下的热处理而固化。对于凝胶型树脂，例如可以是由Matsushita Electric Works，Ltd.制造的“CV5186”(产品号)。在施加凝胶型树脂时，可采用扩散法或印刷法。例如，在采用扩散法时，由于在采用超声波键合法的半导体组装步骤中在第二步骤(初始键合)之前施加树脂，因此具有不需要精细树脂涂覆工艺并且操作简单的优点。另一方面，如果采用印刷法，不需要另外使用如分散器等器件。因此，可以解决例如由于扩散量不合适而产生的不能获得良好密封条件的问题。根据本专利技术，通过采用扩散法和印刷法，利用超声波键合法可以简化树脂密封步骤，并且可以解决工艺故障问题。在实施本专利技术的另一优选方式中，具有绝缘特性和热调整特性的树脂膜粘接在布线图形上，作为第一步骤中的下填树脂层，并且该树脂膜通过在第三步骤中在预定温度(例如，140℃-160℃)下的热处理而固化。在这种情况下，由于通过在第二步骤之前预先简单地粘接树脂膜(初始键合)而容易地和适当地形成下填树脂层，因此可以解决工艺故障问题，同时消除麻烦的步骤，如精细树脂涂覆等，并且可以进一步简化工艺。对于膜状树脂，可以采用其中混合了热膨胀系数接近于半导体芯片的热膨胀系数的二氧化硅(硅石)和/或氧化铝等颗粒的下填树脂。对于下填树脂膜，例如可采用由Nitto Denko Corporation制造的“PFM21-B1F”(产品号)。附图的简要说明附图说明图1是表示根据本专利技术的示意实施方式1的的流程图；图2A-2D是表示对应图1的各个步骤的侧视图；图3A-3C是表示通过扩散法的凝胶型树脂的涂覆方法的平面图，各表示单点、四点和五点涂覆法；图4A-4C是表示可以用在本专利技术中的突起电极的形状的侧视图，并且分别表示不同校平形状；图5A-5C是表示根据典型方式1的用于将突起电极和布线图形键合在一起的侧视图，各表示不同的阶段；图6A-6F是表示利用印刷法在各阶段中的树脂涂覆步骤的侧视图；图7是表示根据本专利技术的典型方式2的的流程图；图8A-8F是表示对应图7的各个步骤的侧视图；图9A-9D是表示对应图7的各个步骤的侧视图；和图10A-10C是表示根据典型方式2用于键合突起电极和布线图形的侧视图，各表示不同阶段。实施本专利技术的最佳方式下面参照附图并结合典型方式具体和详细地介绍实施本专利技术的方式。典型方式1这个典型方式1是根据本专利技术的制造半导体器件的方法的方式的一个例子，其中图1是表示根据该典型方式的制造半导体器件的方法的流程图，图2A-2D是表示对应图1的各个步骤的侧视图，图3A-3C是表示利用扩散法的用于凝胶型树脂的涂覆方法的平面图，图4A-4C是表示可用在该典型方式中的突起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体器件的方法，其特征在于包括：用于在具有形成在其上的布线图形的电路板上形成下填树脂层以便覆盖至少一部分布线图形的第一步骤；用于通过将具有键合焊盘和形成在键合焊盘上的突起电极的半导体芯片相对于电路板上的布线图形定位，并进一步给半导体芯片施加超声波振动，同时对着布线图形压突起电极并渗透下填树脂层，将布线图形和突起电极互相机械和电气地键合在一起的第二步骤；用于通过对布线图形和突起电极键合在一起的电路板和半导体芯片进行热处理，使置于电路板和半导体芯片之间的下填树脂固化的第三步骤。

【技术特征摘要】
JP 2001-3-12 68376/011.一种制造半导体器件的方法，其特征在于包括用于在具有形成在其上的布线图形的电路板上形成下填树脂层以便覆盖至少一部分布线图形的第一步骤；用于通过将具有键合焊盘和形成在键合焊盘上的突起电极的半导体芯片相对于电路板上的布线图形定位，并进一步给半导体芯片施加超声波振动，同时对着布线图形压突起电极并渗透下填树脂层，将布线图形和突起电极互相机械和电气地键合在一起的第二步骤；用于通过对布线图形和突起电极键合在一起的电路板和半导体芯片进行热处理，使置于电路板和半导体芯片之间的下填树脂固化的第三步骤。2.根据权利要求1的制造...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田浩二，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]