半导体设备、半导体设备的制造方法以及电子设备技术

本发明专利技术提供半导体设备、半导体设备的制造方法以及电子设备。该半导体设备包括：半导体部件；Cu柱形凸块，形成在半导体部件上；以及焊料凸块，构造为电连接到Cu柱形凸块。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及构造为利用柱形凸块而被连接的半导体设备，该半导体设备的制造方法以及电子设备。
技术介绍
作为半导体设备的倒装芯片连接技术，存在将Au柱形凸块连接到SnAg焊料凸块的方法或者将Au柱形凸块连接到涂布有Pd的Sn焊料凸块的方法(日本专利特开第2009-218442 号及 2009-239278 号公报)。·存在用于将Au柱形凸块连接到半导体芯片的Cu电极的倒装芯片连接技术(日本专利特开第2001-60602号公报)或者用于将Au柱形凸块连接到镀覆Sn的Cu电极的倒装芯片连接技术(日本专利特开第2005-179099号公报)。而且，已经提出了用Cu柱形凸块代替Au柱形凸块(日本专利特开第2011-23568号公报)。
技术实现思路
在采用上述柱形凸块的倒装芯片连接技术中，需要改善半导体设备的连接可靠性。本公开提供了具有高的连接可靠性的半导体设备和电子设备以及该半导体设备的制造方法。本公开中的半导体设备包括半导体部件；Cu柱形凸块，形成在半导体部件上；以及焊料凸块，电连接到Cu柱形凸块。此外，本公开中的半导体设备的制造方法包括在半导体部件上形成Cu柱形凸块；以及将Cu柱形凸块倒装芯片连接到焊料凸块。此外，本公开中的电子设备包括半导体设备及构造为处理半导体设备的输出信号的信号处理电路。根据半导体设备及半导体设备的制造方法，采用Cu柱形凸块进行倒装芯片连接，从而即使在低温连接过程中也不会在Cu和焊料之间的连接部分处产生低强度的合金。因此，可以避免Cu柱形凸块与焊料凸块之间的连接部分处的连接缺陷，并且可以改善连接可靠性。根据本公开，可以提供具有高连接可靠性的半导体设备和电子设备。通过下面对附图所示的本公开优选实施例的详细描述，本公开的上述及其他目标、特征和优点将更加清楚明了。附图说明图IA是示出倒装芯片连接之前的柱形凸块和焊料凸块的构造的示意图，图IB是示出倒装芯片连接之后的柱形凸块和焊料凸块的构造的示意图2A是示出倒装芯片连接之前的柱形凸块和焊料凸块的构造的另一示意图，图2B是示出倒装芯片连接之后的柱形凸块和焊料凸块的构造的另一示意图；图3是示出根据第一实施例的半导体设备的构造的截面图；图4是示出倒装芯片连接之前Cu柱形凸块的构造的示意图；图5是示出倒装芯片连接之后Cu柱形凸块和焊料凸块的构造的示意图；图6是示出根据第一实施例的半导体设备的工艺流程的示意图；图7A至7C是Cu柱形凸块的制造工艺示意图； 图8A至8D是焊料凸块的制造工艺示意图；图9A至9C是采用Cu柱形凸块和焊料凸块的倒装芯片连接的工艺示意图；图10是示出根据第一实施例的半导体设备的工艺流程的修改示例的示意图；图IlA至IlC是采用Cu柱形凸块和焊料凸块的倒装芯片连接的工艺示意图；图12是示出根据第一实施例的半导体设备的修改示例的构造的示意图；图13是示出根据第二实施例的半导体设备的构造的截面图；图14是示出根据第二实施例的半导体设备的工艺流程的示意图；图15是示出根据第二实施例的半导体设备的工艺流程的修改示例的示意图；以及图16是示出电子设备的构造的示意图。具体实施例方式下面，将描述实施本公开的实施例的示例。然而，本公开并不局限于下面的示例。应该注意的是，将按照下面的顺序给出描述。I、半导体设备的概要2、半导体设备的第一实施例3、第一实施例的半导体设备的制造方法4、半导体设备的第二实施例5、第二实施例的半导体设备的制造方法6、电子设备I.半导体设备的概要将描述半导体设备的倒装芯片连接的概要。图I示出了采用现有技术的通用Au柱形凸块的倒转芯片连接的构造。图IA是示出连接之前的Au柱形凸块11和Sn凸块12的构造的示意图，而图IB是示出连接之后的Au柱形凸块11和Sn凸块12的构造的示意图。图IA所示的Au柱形凸块11是Au配线形成的Au凸块。Au柱形凸块11形成在电极14上，电极14形成在半导体部件13上。除了在其上形成有Au柱形凸块11的电极14上之外，半导体部件13被保护层15涂覆。 此外，图IA所示的Sn凸块12包括Sn族焊料，诸如SnAg焊料凸块。Sn凸块12包括形成在配线基板16上的电极17以及形成在电极17上的凸块下金属(UBM, under bumpmetal) 18。除了在其上形成有UBM 18的电极上之外，配线基板16被保护层19涂覆。如图IB所示，半导体部件13通过Au柱形凸块11和Sn凸块12被倒装芯片连接到配线基板16上。此时，需要在300° C以上的温度下连接Au柱形凸块11和Sn凸块12，以改善连接可靠性。如图IB所示，在300 ° C以下的连接中，强度低的金属间化合物GMC，intermetallic compound),诸如SnAu4合金，由于Au到Sn的扩散而在连接部分处产生。因此，裂缝24等的产生将降低连接性和可靠性。此外，由于Au柱形凸块11被插入到Sn凸块12中，所以难以防止Au到Sn的扩散。因此，难以防止在连接部分处产生MC 20。如上所述，在通过Au柱形凸块11和Sn凸块12进行的倒装芯片连接中，需要在300° C以上的温度下进行高温连接，因此从连接可靠性的角度来看难以进行低温连接。而且，代替采用Sn凸块，如图2所示，考虑了用低熔点的In族焊料凸块来倒装芯片连接Au柱形凸块11。图2A是示出连接之前的Au柱形凸块21和In凸块22的构造的示·意图，而图2B是示出连接之后的Au柱形凸块21和In凸块22的构造的示意图。图2A所示的Au柱形凸块21具有与上述图IA相同的构造。此外，In凸块由In族焊料构成。在该方法中，不产生低强度的合金，诸如，SnAu4合金，从而可以在200° C以下进行低温倒装芯片连接。然而，在通过采用Au柱形凸块21和In凸块22进行的连接中，Au与In之间的扩散系数大，从而难以控制AuIn合金的生长。结果，如图2B所示，In凸块由于AuIn合金23的生长而被吸取(suck)。因此，在通过Au柱形凸块21和In凸块22进行的倒装芯片连接中，难以保证连接性。如上所述，在采用柱形凸块的倒装芯片连接中，从连接可靠性的角度来看难以进行低温加工。因此，在耐热性低的材料安装到半导体部件等的情况下，难以实施具有高的连接可靠性的倒装芯片连接。因此，需要一种倒装芯片连接方法，其在低温下能够稳定地连接采用耐热性低的材料形成的半导体设备等并且具有高的连接可靠性。2.半导体设备的第一实施例下文，将描述半导体设备的第一实施例。图3是示出根据第一实施例的半导体设备的构造的截面图。在第一实施例中，将以图像传感器作为半导体设备的示例来进行描述。图3是由安装在玻璃基板上的图像传感器形成的半导体设备30的截面图。半导体设备30包括含图像传感器的半导体部件31和玻璃基板32。半导体部件31包括形成在半导体部件31上的电极45和形成在电极45上的Cu柱形凸块41。此外，玻璃基板32包括形成在玻璃基板32上的用于倒装芯片连接的电极47、形成在电极47上的凸块下金属(UBM)48以及形成在UBM 48上的低熔点焊料凸块44。此外，制备形成在玻璃基板32上的配线层34、涂覆配线层34的保护层49、连接到配线层34的用于外部连接的电极35以及形成在用于外部连接的电极35上的焊料球36。此外，密封Cu柱形凸块41和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体设备，包括：半导体部件；Cu柱形凸块，形成在所述半导体部件上；以及焊料凸块，构造为电连接到所述Cu柱形凸块。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：胁山悟，尾崎裕司，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：