用于半导体器件的凸块Ｉ／Ｏ接触体制造技术

一种将导体电气连接在基底（７２）上，以及安装到所述基底的半导体器件（５０）上的接触垫（５４）上的凸块接触体。导电柱（６０）的第一端实现所述柱到所述接触垫的电气接触和机械附着，其中所述柱从所述半导体器件向外突出。一种在预定的温度可回流焊以实现与所述导体的电气接触和机械附着的焊料冠（６４）被放置为与所述柱的第二端轴向对准。一扩散阻挡层（６２）将焊料凸起电气地并且机械地联结到所述柱的所述第二端，并且抵抗从所述柱到所述铜的焊料冠的第一端中的电迁移。一个扩散阻挡层采用被放置在所述柱和所述焊料冠之间的镍、钯、钛－钨、镍－钒或氮化钽的２－２０微米厚控制层的形式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总地涉及用于电气连接基底和安装到所述基底的半导体器件的接触体。更 具体地，本专利技术涉及在半导体器件的倒装芯片封装中使用的凸块接触体，来使半导体器件 上的接触垫与安装有所述半导体器件的基底电气耦合。
技术介绍
凸块接触体，通过消除电引线的使用来将半导体器件上众多接触垫的每一个连接 到安装着所述半导体器件的支撑基底上对应的导体，而精简半导体器件的封装。无论是这 样的电引线的薄弱质量，还是为了实现用于甚至单个半导体器件的必要的电气通信所需要 的实质数量，均不是最佳地适于高效的工业制造过程。另外，相对于使用电引线可获得的电气距离，半导体器件上的接触垫和支撑基底 上的导体之间的凸块接触体显著地减小了所述接触垫和所述导体之间的电气距离。与这样 的电引线相反，凸块接触体仅有单一的端部需要附着，并且通过凸块接触体实现的附着，较 之在电引线的每个端部发生的附着在机械上明显更加坚固。
技术实现思路
本专利技术包括在半导体器件的封装中的改良。本专利技术的使用导致呈现增强的机械和 电气可靠性的半导体封装。根据本专利技术的一个方面，提供改进的凸块接触体，用所述凸块接触体来将基底上 的导体电气连接到安装到所述基底的半导体器件上的接触垫。本专利技术还涉及用于形成半导体器件上的接触垫与安装着所述半导体器件的支撑 基底上的导体之间的电气连接的方法。在此
技术实现思路
部分已概括地描述了本专利技术的某些特征和优点；然而，其他特征、优 点和实施方案也在本文中给出，或者鉴于本专利技术的附图、说明书和权利要求书而将是明显 的。相应地，应理解，本专利技术的范围不受此
技术实现思路
部分给出的特定特征的限制。附图的简要描述将参照在附图中所图示的本专利技术的示例性实施方案。所述附图意图为说明性的， 而非限制性的。尽管在那些实施方案的上下文中概括地描述了本专利技术，但并不意图以此将 本专利技术的范围限制为实施方案所描绘和描述的特定特征。附图说明图1是半导体封装的示意性立视图，所述半导体封装包括半导体器件，支撑基底， 及它们之间的一对凸块接触体；图2是图1单个的凸块接触体的放大的示意性立视图，揭示图1半导体封装的额 外的结构方面；图2B是根据本专利技术的各种实施方案的多链路光学连接的图示；图3A和3B是图2凸块接触体的主要部件的材料-对比对 (materially-contrasting pair)之间界面的一部分的放大的图解描绘，图示了最初当图1 的半导体封装的制造完成时，以及随后在使用一段时间之后，在所述界面发生的情况；图4A-4J是使用本专利技术教导的第一方法中多个步骤按顺序排列的示意性立视图，所述方法用来实现支撑基底上的导体和安装在所述支撑基底上的半导体器件上的接触垫 之间的电气连接；图5A-5E是使用本专利技术教导的第二方法中多个步骤按顺序排列的示意性立视图， 所述方法用来实现支撑基底上的导体和安装在所述支撑基底上的半导体器件上的接触垫 之间的电气连接；图6A-6C是使用本专利技术教导的第三方法中多个步骤按顺序排列的示意性立视图， 所述方法用来实现支撑基底上的导体和安装在所述支撑基底上的半导体器件上的接触垫 之间的电气连接；图7A和7B—起给出在图4A-4J中，图5A-5E中以及图6A-6C中分别图示的制造 方法中多个步骤的单个的综合性流程图；图8是体现本专利技术教导的凸块接触体的主要部件的材料-对比对之间界面的高度 放大的图解描绘；图9A和9B是没有利用本专利技术教导而制造的凸块接触体的显微照片，图9A和9B 一起提供对这样的凸块接触体中由电流产生的材料和结构变化的理解，图9A是未体现本 专利技术教导而新制造的凸块接触体的显微照片，以及图9B是这样的凸块接触体在使用一段 预定时间后的显微照片；图IOA和IOB是根据本专利技术的教导制造的凸块接触体的显微照片，图IOA和IOB 一起，并且通过与图9A和9B对比，提供对因本专利技术造成的在这样的凸块接触体中由电流导 致的材料和结构变化的有益减少的理解，图IOA是体现本专利技术教导的新制造的凸块接触体 的显微照片，以及图IOB是这样的凸块接触体在使用一段预定时间后的显微照片；以及图11是体现置于凸块接触体主要部件的材料_对比对之间的本创新技术的控制 层在一段预定时间使用之后的高度放大的显微照片。在目前情况下，已总结出过去在图中传统使用的用于描绘横截面的半导体结构的 交叉影线将仅用来模糊、而非增强本文要传达的对本专利技术的理解。相应地，作为这样的传统 实践的代替，在上述附图中，已放弃了结构的横截面交叉影线，而本文所描绘的所有结构已 严谨地甚至冗余地通过参考符号标识。优选的实施方案的详细描述在以下描述中，为了解释的目的阐述了具体的细节，以提供对本专利技术的理解。然 而，可以无需这些细节的一些或全部而实践本专利技术。下面描述的本专利技术的实施方案可以被 并入许多不同的电气部件、电路、器件和系统。框图中示出的结构和器件是本专利技术的示例性 实施方案的例子，并且不意图被用作藉以模糊本专利技术宽泛教导的托辞。图中部件之间的连 接不意图被限制为直接连接。更确切地，部件之间的连接可以被调整、重构(re-fomatted) 或者通过中间部件而以其他方式改变。当说明书提及“一个实施方案”或“实施方案”时，意指与正被讨论的实施方案相 关联而描述的特定特点、结构、特征或功能被包括在本专利技术的至少一个预期的实施方案中。 由此，用语“在一个实施方案中”，在说明书中不同位置的出现，并不构成对本专利技术的单个实 施方案的多重引用。图1描绘典型的半导体封装的基本元件。图中，半导体封装10被示为包括具有接合表面14的支撑基底12，半导体器件16被安装到所述接合表面14。半导体器件16具有 电气接入表面18，所述电气接入表面18被放置为平行于并且面向支撑基底12的接合表面 14。基本相同的凸块接触体20在半导体器件16的电气接入表面18和支撑基底12的接合 表面14之间延伸，将半导体器件16与支撑基底14电气耦合。每个凸块接触体20包括一对材料_对比的主要部件。凸块接触体20的这些主要 部件的第一个是导电柱22。柱22在其第一端24以这样的方式附着到半导体器件16的电 气接入表面18，即柱22从电气接入表面18向着支撑基底12的接合表面14向外突出。位 于柱22的自由(free)的或相反的第二端26的是凸块接触体20的第二主要部件焊料冠， 所述焊料冠在预定的温度可回流焊以桥接柱22的第二端26和支撑基底12的接合表面14 之间任何间隙。如图1所示，为桥接间隙，在柱22的第二端26处的焊料冠已假定为回流焊 的焊料冠28的形式。半导体器件16的电气接入表面18和半导体器件16的接合表面14之间未被凸块 接触体20占据的空间由粘性填料(adhesive fill) 30填满。粘性填料30增强支撑基底12 和半导体器件16之间的互购(mutual purchase)，支持每个凸块接触体20的结构完整性， 并且将一个凸块接触体20上的信号与所有其他凸块接触体20上的信号电气绝缘。图2是来自图1的单个凸块接触体20的放大视图，揭示半导体封装10的额外的 结构方面。首先，可以从图2认识到，柱22的第一端24不直接接合半导体器件16的电气接 入表面18。更确切地，电气接入表面18承载接触垫32，所述接触垫32以未图示的方式与 半导体器件16中合适的结构电气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将基底上的导体与安装到所述基底的半导体器件上的接触垫电气连接的凸块接触体，所述凸块接触体包括：ａ．导电柱，所述导电柱具有第一和第二极端，所述柱的所述第一端能够实现所述柱到所述半导体器件上的所述接触垫的电气接触和机械附着，其中所述柱从所述半导体器件向外突出；ｂ．焊料冠，所述焊料冠具有第一和第二极端，所述焊料冠被放置为与所述柱轴向对准，其中所述焊料冠的所述第一端面向所述柱的所述第二端，所述焊料冠在预定的温度是可回流焊的，以实现所述焊料冠的所述第二端与所述基底上的所述导体的电气接触和机械附着；以及ｃ．扩散阻挡层，所述扩散阻挡层将所述焊料凸起的所述第一端电气地并且机械地联结到所述柱的所述第二端，所述扩散阻挡层抵抗由所述柱的选择的化学成分到所述焊料冠的所述第一端中的电迁移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PD帕特尔，
申请(专利权)人：美信集成产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]