[發明專利]具有可靠電連接的半導體器件

無效

• 申請號: 01110114.8
• 申請日: 2001-03-26
• 公開（公告）號: CN1320958A
• 公開（公告）日: 2001-11-07
• 發明（設計）人: 池上五郎;飯塚榮太;堀田弘文
• 申請（專利權）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;H01L21/607
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 穆德駿,方挺

本發明涉及一種半導體器件和制造該器件的方法，其中具有凸出電極的半導體芯片和具有焊盤電極的布線襯底通過其中分散有無機填料的樹脂材料粘接在一起。特別是，本發明涉及一種半導體器件和制造該器件的方法，能夠提高半導體芯片的凸出電極和布線襯底的焊盤電極之間的電連接可靠性。

對于電子設備例如攝像機和便攜計算機等來說，輕量和小型化是很重要的。因此，需要在這些電子設備中所用的電子部件或電子元件具有小的外部尺寸。另外，即使電子部件的外部尺寸不能再減小，也能通過增加電子部件的集成度來減小電子設備的尺寸。

圖10顯示了用作上述電子元件的傳統半導體器件的一個實例的剖視圖。圖10所示的傳統半導體器件包括布線襯底104和固定在布線襯底104上的半導體芯片101。半導體芯片101具有半導體襯底102和多個形成在半導體襯底102的一個主面上的凸出電極或凸起電極103。在半導體襯底102中，形成有若干半導體元件和/或電子電路元件，這些元件內部互連形成電子電路單元或多個單元。

每個凸出電極103按如下方法形成。首先，將由金等制成的金屬絲的端部熔化形成金屬球，按壓金屬球使其連接到半導體襯底102上，然后，拉住并在中部截斷金屬絲。用這種方法，在半導體襯底102上形成若干凸出電極103。

圖11是在將半導體芯片101固定到布線襯底104上之前，一個凸出電極103的剖視圖。如圖11所示，凸出電極103具有大直徑的部分也就是基部103a和小直徑部分也就是柱狀部分或細長部分103b。柱狀部分103b的端部呈旋轉拋物面形。舉例來說，當采用直徑為30μm的金絲時，基部103a的直徑可以是70-100μm，高度可以是15-25μm，而且，在這種情況下，柱狀部分103b的直徑大約是30μm，長度可以是45-55μm。通過改變所用金屬絲的直徑，就能改變103a和103b部分的直徑。

布線襯底104包括絕緣襯底105，在襯底105的一個表面上形成有導體圖形(圖中未示出)，在絕緣襯底105上的部分導體圖形上形成有焊盤電極106。絕緣襯底105由耐熱材料制成，焊盤電極106的位置對應于凸出電極103的位置。絕緣襯底105上的導電圖形是例如通過蝕刻形成在絕緣襯底上的、厚12-18μm的銅箔而形成的，焊盤電極106是通過在銅箔上形成厚3-5μm的鍍鎳層然后再形成厚0.03-1.0μm的鍍金層而形成的。

圖10所示半導體器件還包括用于密封的樹脂材料部分107。為了緩和由于半導體芯片101和布線襯底104之間熱膨脹系數差異的影響，在樹脂材料部分107中分散有粒徑2-6μm的氧化鋁或氧化硅無機填料108，其濃度或比率為50-80wt％。

現在將對具有上述結構的半導體器件的傳統制造方法進行介紹，圖12A至圖12D是按照制造步驟說明圖10所示的半導體器件的傳統制造方法的剖視圖，首先，如圖12A所示，布線襯底104位于支撐平板109上，在支撐平板109中設有加熱器(圖中未示出)，能夠根據需要對布線襯底104加熱。

如圖12B所示，在布線襯底104上涂敷液體樹脂材料107a，然后，如圖12C所示，在吸管110的底部吸起半導體芯片101，使半導體芯片101的凸出電極103面朝下，然后在支撐平板109的上面移動用吸管110吸起的半導體芯片101，在吸管110中設有加熱器(圖中未示出)，用于加熱半導體芯片101。

調整半導體芯片101的位置，使凸出電極103正好位于由液體樹脂材料107a覆蓋的布線襯底104上的對應焊盤電極106的上方，然后，使吸管110下降，至此，如圖12D所示，使凸出電極103接觸并壓在樹脂材料107a中的焊盤電極106上。凸出電極103的柱狀部分103b被擠壓而向徑向延伸。當凸出電極103被疊壓在焊盤電極106上時，同時也將液體樹脂材料107a擠向半導體芯片101的周圍。液體樹脂材料107a覆蓋其上形成焊盤電極的半導體芯片101的表面，也覆蓋凸出電極103與焊盤電極106之間的連接部分。

此外，在保持半導體芯片101壓在布線襯底104上的同時，用吸管110中的加熱器對半導體芯片101進行加熱，并且用支撐平板109中的加熱器對布線襯底進行加熱，從而，在每個凸出電極103上施加10-60秒0.294-0.49N(30-50gf)壓力的同時，加熱布線襯底104到80-100攝氏度，加熱半導體芯片到270-300攝氏度。至此，通過熱壓接合使凸出電極103和焊盤電極106實現電連接。