[发明专利]半导体器件和制作无凸块倒装芯片互连结构的方法

说明书

要求保护本国优先权

本申请要求保护2012年12月20日提交的美国临时申请No.61/740,395的权益，通过引用将该申请合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件，并且更特别地涉及半导体器件以及形成无凸块（bumpless）倒装芯片互连结构的方法。

背景技术

半导体器件常见于现代电子产品中。半导体器件在电气部件的数目和密度方面变化。分立的半导体器件通常包含一种类型的电气部件，例如发光二极管（LED）、小型信号晶体管、电阻器、电容器、电感器以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。集成半导体器件典型地包含几百到几百万个电气部件。集成半导体器件的示例包括微控制器、微处理器、电荷耦合器件（CCD）、太阳能电池、以及数字微镜器件（DMD）。

半导体器件执行许多种功能，诸如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子器件、将太阳光变换成电、以及为电视显示创建视觉投影。半导体器件见于娱乐、通信、功率转换、网络、计算机以及消费者产品的领域中。半导体器件还见于军事应用、飞机制造业、汽车、工业控制器以及办公设备中。

半导体器件利用了半导体材料的电气性质。半导体材料的结构允许通过施加电场或基底电流或者通过掺杂工艺来操纵其电导率。掺杂将杂质引入到半导体材料中以便操纵和控制半导体器件的电导率。

半导体器件包含有源和无源电气结构。包括双极型和场效应晶体管的有源结构控制电流的流动。通过改变掺杂级以及电场或基底电流的施加，晶体管提升或者约束电流的流动。包括电阻器、电容器和电感器的无源结构创建了执行各种各样的电气功能所必需的电压和电流之间的关系。无源和有源结构被电连接以形成电路，该电路使半导体器件能够执行高速计算和其他有用功能。

通常使用两个复杂制造工艺（即前端制造和后端制造）来制造半导体器件，该前端制造和后端制造中的每一个都潜在地包括几百个步骤。前端制造包括将多个管芯形成在半导体晶片的表面上。每个半导体管芯通常相同且包含通过电连接有源和无源部件而形成的电路。后端制造包括从完成的晶片单切（singulate）个体半导体管芯以及封装该管芯以提供结构支撑和环境隔离。如这里所使用的术语“半导体管芯”指代该词语的单数和复数形式二者，并且相应地可以指代单个半导体器件和多个半导体器件二者。

半导体制造的一个目标是生产更小半导体器件。更小器件通常耗费更少功率，具有更高性能，并可以被更高效地生产。此外，更小半导体器件具有更小的覆盖区，这对于更小的最终产品来说是期望的。可以通过得到具有更小、更高密度的有源和无源部件的半导体管芯的前端工艺中的改进来实现更小的半导体管芯尺寸。后端工艺可以通过电互连以及封装材料中的改进来得到具有更小覆盖区的半导体器件封装。

半导体制造商还试图在减少生产半导体器件所需的时间的同时降低生产该器件的成本。半导体制造需要许多工艺步骤，包括简单地建立半导体管芯和其他电子器件之间的互连的一些步骤。每个附加工艺步骤增加了生产半导体器件所需的时间和成本二者。每个工艺步骤还引入了在形成工艺中发生异常的机会。例如，形成倒装芯片互连的工艺相对耗时且昂贵。

发明内容

存在对倒装芯片器件的简单、低成本互连结构的需要。相应地，在一个实施例中，本发明是一种制作半导体器件的方法，包括下述步骤：提供包括接触焊盘的衬底；将掩模设置在衬底上；将铝可湿润性导电浆料印刷在衬底的接触焊盘上；将半导体管芯设置在铝可湿润性导电浆料上；以及使铝可湿润性导电浆料回流以便在衬底的接触焊盘上形成互连结构。

在另一实施例中，本发明是一种制作半导体器件的方法，包括下述步骤：提供衬底；将掩模设置在衬底上；将铝可湿润性导电浆料沉积在衬底上；将半导体管芯设置在铝可湿润性导电浆料上；以及使铝可湿润性导电浆料回流以在衬底上形成互连结构。

在另一实施例中，本发明是一种制作半导体器件的方法，包括下述步骤：提供衬底；将导电浆料沉积在衬底上以形成互连结构；以及将半导体管芯设置在导电浆料上。

在另一实施例中，本发明是一种包括衬底的半导体器件，该衬底包括接触焊盘。导电浆料被沉积在接触焊盘上。半导体管芯被设置在导电浆料上。

附图说明

图1图示一种印刷电路板（PCB），具有安装到其表面的不同类型的封装；

图2a-2c图示安装到PCB的代表性半导体封装的进一步细节；