[发明专利]半导体装置

说明书

本申请基于2007年4月6日提交的在先的日本专利申请JP2007-100777和2007年11月19日提交的在先的日本专利申请JP2007-299110并要求其为优先权，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于家电用、民生设备用、产业用的半导体装置。

背景技术

以便携电子设备为中心的高功能化的要求在逐年增加，与其相伴的高速、大容量的半导体器件成为必要。另一方面，设备的小型化也成为大的需求，使这些并存的半导体封装的开发正在进行。作为将其实现的关键技术，使用突起凸块来连接半导体元件的倒装芯片安装得到了注目，已经使用于各种封装。倒装芯片安装是通过倒装来在基板的电极上连接在焊盘上形成有凸块的芯片的安装方式。

倒装芯片安装方式与以往的引线键合连接方式相比，具有通过缩短连接长度可以抑制信号传播的延迟且可以实现高速传送、由于芯片尺寸成为封装尺寸所以可以实现小型化等优点。作为主要的倒装芯片安装方式，使用焊料凸块来连接芯片和基板间的焊料凸块连接方式、在芯片侧形成金嵌钉(stud)凸块后使用焊料来连接嵌钉凸块和基板侧布线的Au凸块/焊料连接方式、在芯片侧形成金嵌钉凸块后通过超声波连接来连接嵌钉凸块和基板侧布线的超声波连接方式(参照图7)、在芯片侧形成嵌钉凸块后使用以银糊剂(paste)或ACF(Anisotropic Conductive Film，各向异性导电膜)等树脂材为主的材料来连接嵌钉凸块和基板侧布线的接触连接方式等成为主流。

另一方面，凸块间距的微细化正在进步，在芯片层叠封装的芯片间连接中已发表出20微米间距的连接。虽然当前限于芯片层叠封装，但今后即使对于芯片/基板间的连接也预想进行进一步的微细化。在专利文献1中，记载有芯片层叠中使用的电极凸块的制造方法以及连接方法，通过构成为与凸块基部相比增大应力变化来形成凸块前端部，在连接时使凸块前端部弯曲变形而降低连接时应力。

[专利文献1]日本特开2005-243714号公报

[专利文献2]日本特开2002-134541号公报

在通过上述的以往的连接方式针对存在线膨胀系数差的二个以上的部件进行小于等于50微米间距的微细连接的情况下，可列举各种以下那样的课题。

(1)焊料凸块连接方式

在连接时需要加热到大于等于焊料熔融温度，在当前成为主流的无铅焊料的情况下焊料被加热到大概240℃左右。因此在连接后成为室温时，由于连接部件间的线膨胀系数差，在焊料连接部发生变形和畸变并发生凸块间短路或基于高度畸变的连接部断裂。另外，在实现小于等于50微米间距的情况下，焊料凸块优选小于等于30微米，但在当前的工艺中微细凸块的制作非常困难。另外，连接后的部件间高度变为20微米左右，所以难以在部件间填充底层填料。

(2)Au凸块/焊料连接方式

由于需要与焊料凸块连接方式同样地使焊料熔融，所以在连接后变为室温时，由于连接部件间的线膨胀系数差，有可能在焊料连接部发生变形和畸变并发生凸块间短路或基于高度畸变的连接部断裂。特别是与焊料凸块连接相比焊料量少，所以预想为断裂发生率变高。另外，还需要担心向金凸块/芯片焊盘的应力集中。另外，难以抑制高度偏差而均匀形成小于等于30微米的金嵌钉凸块。

(3)超声波连接方式

在超声波连接方式的情况下，由于连接温度低到小于等于150℃，所以不易引起上述中记载的那样的起因于温度变化的短路或连接部断裂。但是，在连接时需要担负荷重，所以在金嵌钉凸块中当担负荷重时产生变形，需要担心邻接凸块间短路。

(4)接触连接方式

在接触连接方式中连接温度可抑制在150℃左右，但由于连接形态为接触，所以连接电阻变高，难以实现高速传送。另外，在设为微细连接用的银糊剂或ACF的情况下，需要选定几微米直径的导电粒子零件，成本变高。

如上所述，关于微细连接在直接应用以往的技术的情况下，课题很多而需要开发新的技术。

在专利文献1中，可以使凸块的前端变形来吸收连接时荷重，但由于是接触连接，所以在线膨胀系数不同的部件间的连接中，接触电阻变高，是不适合的。另外，由于需要150℃～400℃的加热，所以起因于线膨胀系数差的连接部变形和畸变变大，在不同部件间的连接中存在问题。

发明内容