[發明專利]半導體裝置的制造方法

有效

• 申請號: 201110007830.3
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102593012A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 青木秀夫;福田昌利;澤田佳奈子;小鹽康弘
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L21/50
• 分類號: H01L21/50;H01L21/60;B23K1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳建全

技術領域

本發明總的來說涉及半導體裝置的制造方法及半導體裝置。

背景技術

為了應對半導體芯片的多引腳化、細間距化、信號速度的高速化，一直使用采用倒裝片連接作為布線及連接長度短的組裝方式的半導體裝置。在作為半導體芯片間的連接或半導體芯片和硅內插板(Interposer)的連接采用倒裝片連接時，在上下的芯片(半導體芯片或硅內插板)的電極端子上分別形成焊料凸塊，在使這些焊料凸塊相面對地對位層疊后，通過將焊料凸塊加熱熔化來進行連接。

通常，為了除去焊料凸塊表面的氧化膜，采用以下所示的工序。首先，在將助焊劑涂布在焊料凸塊的表面上后，使上下的芯片對位層疊。接著，在用回流爐使焊料凸塊加熱熔化而連接后，將助焊劑洗滌除去。可是，如果想在將上下的芯片間連接后除去助焊劑(flux)，則伴隨著焊料凸塊本身的微小化或形成間距的微細化而難以完全將助焊劑洗滌除去。因此，助焊劑的殘渣成為問題。助焊劑殘渣成為填充在芯片間的封裝劑發生空隙或剝離的原因。

日本專利第3194553號中記載了一種方法，該方法是在用助焊劑將形成于半導體芯片的電極上的焊料凸塊表面上的氧化膜除去，再將助焊劑通過洗滌除去后，一邊調節高度一邊將焊料凸塊壓接地臨時固定在電路基板的電極上，以此狀態使焊料凸塊熔化來進行連接。可是，凸塊表面的氧化膜在常溫下，即使在大氣中也生長，因此即使預先將凸塊表面的氧化膜除去，也有可能在臨時固定焊料凸塊時在其表面生長氧化膜。如果這樣的氧化膜被夾在臨時固定(壓接)時的界面中，則在焊料凸塊熔化時氧化膜殘留在凸塊內，成為發生空隙或連接不良的原因。

日本特開2001-244283號公報中記載了一種方法，該方法是將具有焊料凸塊的半導體芯片以搭載在布線基板上的狀態配置在含有羧酸氣體的減壓氣氛中，在該氣氛中使焊料凸塊加熱熔化，從而除去形成于焊料凸塊或布線的表面上的氧化膜，同時連接半導體芯片和布線基板。為了提高半導體芯片和布線基板的位置精度，需要將焊料凸塊臨時固定在布線基板上。在這種情況下，難以用羧酸氣體將夾在焊料凸塊和布線基板的界面的氧化膜除去，成為發生焊料凸塊的空隙或連接不良的原因。

日本特開2008-041980號公報中記載了一種方法，該方法是將具有焊料凸塊的半導體芯片和中間基板以對置配置的狀態設置在真空室內，在向真空室內導入氫自由基而將凸塊表面的氧化膜除去后，使焊料凸塊熔化來進行連接。該方法由于在真空室內實施從焊料凸塊表面的氧化膜的除去到焊料凸塊的熔化的工序，因此不能避免半導體裝置的制造成本的上升。另外，由于不能采用以往的利用倒裝片連接進行對位，因而采用由焊料構成的襯墊進行對位，結果導致成本的上升或設計的制約。

發明內容

本發明的目的是提供一種半導體裝置的制造方法，其能夠維持焊料凸塊彼此之間的對位精度和連接性，同時在不使用助焊劑的情況下對由焊料凸塊表面的氧化物所引起的空隙和連接不良的發生進行有效抑制。

本發明的第一方面的半導體裝置的制造方法的特征在于，具備以下工序：使設在第1基板上的第1焊料凸塊和設在第2基板上的第2焊料凸塊對位并接觸的第1工序；加熱至所述第1焊料凸塊和所述第2焊料凸塊的熔點以上的溫度，使所述第1焊料凸塊和所述第2焊料凸塊熔化而進行臨時連接，然后進行冷卻的第2工序；和將所述第1焊料凸塊和所述第2焊料凸塊的臨時連接體在還原性氣氛中加熱至所述第1焊料凸塊和所述第2焊料凸塊的熔點以上的溫度，將存在于所述臨時連接體的表面上的氧化膜除去，同時使所述臨時連接體熔化從而進行正式連接的第3工序。

本發明的第二方面的半導體裝置的制造方法的特征在于，具備以下工序：使設在第1基板上的第1焊料凸塊和設在第2基板上的第2焊料凸塊對位并接觸的第1工序；對所述第1焊料凸塊和所述第2焊料凸塊施加超聲波能量，將所述第1焊料凸塊和所述第2焊料凸塊進行臨時連接的第2工序；和將所述第1焊料凸塊和所述第2焊料凸塊的臨時連接體在還原性氣氛中加熱至所述第1焊料凸塊和所述第2焊料凸塊的熔點以上的溫度，將存在于所述臨時連接體表面上的氧化膜除去，同時使所述臨時連接體熔化從而進行正式連接的第3工序。

根據本發明的半導體裝置的制造方法，其能夠維持焊料凸塊彼此之間的對位精度和連接性，同時在不使用助焊劑的情況下對由焊料凸塊表面的氧化物所引起的空隙和連接不良的發生進行有效抑制。

附圖說明

圖1是顯示第1實施方式的半導體裝置的制造方法中的第1焊料凸塊和第2焊料凸塊的對位工序的圖示。