[發明專利]制造半導體器件的方法

有效

• 申請號: 201210050652.7
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102693914A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 酒井泰治;今泉延弘;水越正孝
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;董文國

技術領域

本文所討論的實施方案涉及制造半導體器件的方法。

背景技術

用于通過倒裝芯片接合來將半導體元件安裝在電路板等之上的方法的示例包括：用于焊接半導體元件的方法、將導電粒子夾在電極端子之間以使電極端子相互接觸并且用樹脂固定以進行耦接的方法、以及類似的方法。

例如，當電極之間的間距細微時，半導體元件的焊接可能困難。當半導體元件薄時，將連接處固定以減少翹曲直至冷卻結束，由此可能增加處理時間。

通過將導電粒子分散在膜狀絕緣樹脂中而制備的各向異性導電膜用于耦接特定的半導體元件如用于液晶顯示裝置(LCD)的驅動器。連接的可靠性在不低于每種絕緣樹脂的玻璃化轉變溫度(Tg)的溫度下可能低。

由于向電極施加高溫和高壓以進行固相擴散，所以熱壓接合會損害半導體元件中的電路。

在通過化學機械拋光(CMP)將電極的表面平坦化之后，在真空中通過氬等離子體等活化電極表面且在低溫下進行固相擴散接合(表面活化接合)。在不損害半導體元件中的電路的溫度下執行表面活化接合時，可能不能獲得足夠的接合強度。昂貴的真空裝備的使用可導致成本增加。

日本公開特許公報號04-309474以及05-131279公開了相關技術。

發明內容

根據實施方案的一個方面，一種制造半導體器件的方法包括：通過對半導體元件的第一電極的表面進行處理來形成包括晶體的第一層；通過對該半導體元件安裝在其上的安裝構件的第二電極的表面進行處理來形成包括晶體的第二層；在第一溫度下對在第一層上或第一層中存在的第一氧化膜以及在第二層上或第二層中存在的第二氧化膜進行還原，第一溫度低于第一電極中包括的第一金屬以固態進行擴散的第二溫度且低于第二電極中包括的第二金屬以固態進行擴散的第三溫度；以及通過固相擴散將第一層和第二層彼此接合。

根據一種用于制造半導體器件的方法等，由于第一微晶層和第二微晶層的作用，甚至通過低溫下的固相擴散接合也可以獲得高接合強度。因此，可以在不增加成本的情況下實現具有高可靠性的接合處。

本發明的目的和優點將借助于權利要求中所具體指出的要素及組合來實現和獲得。

應理解，上述的總體描述和以下的詳細描述是示例性和說明性的且并不對所要求保護的本發明進行限制。

附圖說明

圖1示出用于制造半導體器件的示例性方法；

圖2A和圖2B示出用于制造半導體器件的示例性方法；

圖3A至圖3D示出示例性電子衍射圖案；

圖4A和圖4B示出用于制造半導體器件的示例性方法；

圖5A和圖5B分別示出電極的示例性表面；

圖6A、圖6B和圖6C示出用于制造半導體器件的示例性方法；

圖7示出示例性半導體元件；

圖8A和圖8B分別示出示例性樣品；

圖9A和圖9B分別示出示例性斷裂；

圖10A示出接合溫度與晶片剪切強度之間的示例性關系；

圖10B示出接合溫度與主體斷裂的百分比之間的示例性關系；

圖11A至圖11D分別示出示例性芯片樣品；

圖12A和圖12B示出示例性電極；以及

圖13A和圖13B示出示例性電極。

具體實施方式

圖1示出用于制造半導體器件的示例性方法。

在操作S1中，對半導體元件的電極的表面以及用于安裝該半導體元件的安裝構件的電極的表面進行機械加工，由此在每個電極的表面上設置由于機械加工而粒度降低的微晶層。電極可以包括例如Cu、Sn、Al和Ni中的至少一種。Cu、Sn、Al和Ni可能被氧化。用于形成半導體元件的電極的材料可以與用于形成安裝構件的電極的材料不同。安裝構件包括例如引線框、電路板等。

圖2A和圖2B示出用于制造半導體器件的示例性方法。如圖2A所示，例如，半導體元件10包括電路部11和電極12，并且樹脂13包埋在電極12之間。如圖2B所示，用包括基部15a和切削部15b的金剛石車刀15切除電極12的表面和樹脂13的表面。在每個電極12的表面上都形成包括大量位錯的微晶層。安裝構件可以以基本相同或類似的方式進行處理。微晶層可以具有約100nm的厚度。