[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710502805.X
• 申請(qǐng)日: 2017-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN107546213A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 矢島明;山田義明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L23/535
• 分類號(hào): H01L23/535;H01L23/538;H01L21/60;H01L23/31
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所11256
• 代理人: 楊宏軍,李文嶼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體器件及其制造方法，例如涉及在包含具有再布線(再配置的布線)的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體器件及其制造方法中應(yīng)用的有效技術(shù)。

背景技術(shù)

美國專利第8441124號(hào)說明書(專利文獻(xiàn)1)中公開了，為了防止在UBM層之上形成的Cu柱的氧化及UBM層的侵蝕(undercut)，在Cu柱的側(cè)壁上形成保護(hù)膜，并且使UBM層的寬度大于Cu柱的寬度。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：美國專利第8441124號(hào)說明書

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本申請(qǐng)的發(fā)明人研究的半導(dǎo)體芯片的凸塊電極按以下方式構(gòu)成。

在由半導(dǎo)體襯底上的布線層所形成的焊盤電極上形成晶種膜(seed film)后，在晶種膜上形成抗蝕膜，所述抗蝕膜在形成凸塊電極的區(qū)域開口，利用鍍覆法形成由鍍Cu膜形成的圓柱形的接線柱電極(post electrode)(導(dǎo)體柱，Cu柱)，在將抗蝕膜除去后，將向接線柱電極的外側(cè)延伸的晶種膜蝕刻除去。然后，向接線柱電極上供給球狀的焊料球，并實(shí)施凸塊電極形成用回流焊，從而將焊料球熔融、并在接線柱電極的上表面上形成焊料球電極，從而完成半導(dǎo)體芯片的凸塊電極。

進(jìn)一步地，在布線襯底的端子上設(shè)置預(yù)焊料(日文：迎え半田)后，將半導(dǎo)體芯片搭載于布線襯底上。在凸塊電極隔著預(yù)焊料而配置在布線襯底的端子上的狀態(tài)下，通過實(shí)施封裝用的回流焊(熱處理)，從而將凸塊電極接合于端子，從而完成包含具有凸塊電極的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體器件。

本申請(qǐng)的發(fā)明人在上述半導(dǎo)體器件的研究階段中，認(rèn)識(shí)到以下問題。

由硅等構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片搭載于由玻璃環(huán)氧樹脂形成的布線襯底上，由于半導(dǎo)體器件的設(shè)置環(huán)境或半導(dǎo)體芯片工作時(shí)的發(fā)熱，從而對(duì)將兩者間連接的凸塊電極施加應(yīng)力，由此在后述的半導(dǎo)體芯片的表面保護(hù)膜或?qū)娱g絕緣膜等中產(chǎn)生裂紋。特別的，當(dāng)作為層間絕緣膜而使用了低介電常數(shù)的Low-k材的情況下，由于其脆弱性的緣故，產(chǎn)生裂紋的概率高。

根據(jù)本申請(qǐng)的發(fā)明人的研究探明了：若實(shí)施封裝用的回流焊，焊料球或預(yù)焊料、或構(gòu)成上述兩者的焊料(特別地，錫(Sn))向接線柱電極的側(cè)壁流出，到達(dá)半導(dǎo)體芯片的焊盤電極。還認(rèn)識(shí)到，錫(Sn)的硬度比銅(Cu)的硬度還高，向接線柱電極的側(cè)壁流出的焊料部分地存在于側(cè)壁，因此發(fā)生應(yīng)力局部地集中于焊盤電極的現(xiàn)象，且在半導(dǎo)體芯片的表面保護(hù)膜或?qū)娱g絕緣膜等中產(chǎn)生裂紋、耐濕性降低，或布線發(fā)生斷線等問題。

也就是說，在具有凸塊電極的半導(dǎo)體器件中，需要可靠性的提高或性能的提高。

由本說明書的記述及所附附圖，能夠明了其他問題及新穎的特征。

用于解決問題的手段

一個(gè)實(shí)施方式中的半導(dǎo)體器件具有：半導(dǎo)體襯底；導(dǎo)體層，所述導(dǎo)體層在半導(dǎo)體襯底上形成、且具有第一上表面及第一下表面；導(dǎo)體柱，所述導(dǎo)體柱形成在導(dǎo)體層的第一上表面上，且具有第二上表面、第二下表面及側(cè)壁；絕緣膜，所述絕緣膜覆蓋導(dǎo)體層的第一上表面，且具有露出導(dǎo)體柱的第二上表面及側(cè)壁的開口；及保護(hù)膜，所述保護(hù)膜覆蓋導(dǎo)體柱的側(cè)壁。而且，在俯視中，絕緣膜的開口大于導(dǎo)體柱的第二上表面，并露出第二上表面的整個(gè)區(qū)域。

發(fā)明效果

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，能夠提高半導(dǎo)體器件的可靠性。

附圖說明

圖1：為實(shí)施方式中的半導(dǎo)體器件的上表面圖。

圖2：為實(shí)施方式中的半導(dǎo)體器件的側(cè)面圖。

圖3：為實(shí)施方式中的半導(dǎo)體器件的下表面圖。

圖4：為實(shí)施方式中的半導(dǎo)體器件的部分剖面圖。

圖5：為本實(shí)施方式的半導(dǎo)體芯片的俯視圖。

圖6：為圖5的A部的擴(kuò)大俯視圖。

圖7：為示出本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工序的一部分的工藝流程圖。

圖8：為本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工序中的主要部分剖面圖。

圖9：為接著圖8的、半導(dǎo)體器件的制造工序中的主要部分剖面圖。

圖10：為接著圖9的、半導(dǎo)體器件的制造工序中的主要部分剖面圖。

圖11：為接著圖10的、半導(dǎo)體器件的制造工序中的主要部分剖面圖。

圖12：為接著圖11的、半導(dǎo)體器件的制造工序中的主要部分剖面圖。

圖13：為接著圖12的、半導(dǎo)體器件的制造工序中的主要部分剖面圖。

圖14：為示出本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制造工序中的一個(gè)工序的詳情的工藝流程圖。

圖15：為接著圖13的、半導(dǎo)體器件的制造工序中的主要部分剖面圖。