[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有倒装晶片的半导体器件，一种制造该器件的方法，一种用于该器件的布线板。

背景技术

为了制造更小尺寸的电子器件，电子元件被制造得越来越小，而且保持了其高性能和高集成度。

半导体器件(电子器件的一种)通常用树脂封装。然而，目前，一种裸芯片(未用树脂封装的芯片)被直接加入布线板中，以便制造更小尺寸的半导体芯片。

使用裸芯片的半导体器件的实例之一在图1中示出。所示的半导体器件包括一个半导体晶片1，一个连接半导体晶片1的布线板5，和一个夹在半导体晶片1与布线板5之间以加强其结合的树脂层8。

半导体晶片1包括：一个半导体基片2，它包含若干个互连的(从而)构成电子线路的半导体元件(未示出)；一个在半导体基片2的主表面形成的绝缘膜(未示出)；在绝缘膜被部分清除的区域形成的并与半导体元件电连接的底电极3；和在底电极3上形成的突出电极4。底电极3通常由铝制成。突出电极4采用电镀、蒸发等手段通过金粉层的淀积形成；或者通过球焊方法形成。这种球焊方法是：金线在电极的端点处熔化以形成金球，该金球在具有表面张力的端点的电极上被压扁，然后削去金线，使被压扁的金球留在该电极上。

布线板5包括：一个由绝缘材料(如树脂和陶瓷)制成的绝缘基片6；和一个在绝缘基片6上形成的焊盘电极7，该电极7面向在半导体基片2上形成的突出电极4。焊盘电极7与导电图案(未示出)电连接。所述的导电图案用保护膜(未示出)覆盖以便向外暴露所需的区段，并与其它电子元件和/或外部连接端电连接以构成电子线路。导电图案通常通过蚀刻绝缘基片6上淀积的铜箔来形成。焊盘电极7用镍电镀以防止铜箔腐蚀，然后再用金粉电镀以增强与导电图案的电连接。

半导体晶片1和布线板5经树脂层8相互连接。首先，把半导体晶片1和布线板5重叠在一起，使突出电极4和焊盘电极7相互啮合。然后，对半导体晶片1和布线板5加压，使突出电极4塑性变形。随后把树脂灌入半导体晶片1与布线板5之间的空隙中。因此半导体晶片1和布线板5处在树脂凝固时出现树脂层8的收缩造成的压力下。树脂层8可以在半导体晶片1和布线板5重叠前在布线板5上形成，或者可以在半导体晶片1和布线板5重叠后通过在它们之间灌入树脂来形成。在半导体晶片1和布线板5处在压力的条件下，半导体晶片1或布线板5以约200℃的温度加热几分钟，以促使树脂层8凝固。

在所述的半导体器件中，由于半导体晶片1是裸露的(即，未用树脂完全封装)，因此，从绝缘基片6表面到半导体晶片1上表面的高度可以保持在100μm以内，从而满足了制造更小尺寸的半导体器件的要求。

日本待审专利公报第5-166881提出了一种与上述器件相似的半导体器件。在该半导体器件中，在半导体晶片上用金球焊接方法形成突出电极，焊盘电极经低熔点的焊料与突出电极连接。即，半导体晶片与布线板机械或电连接，而且不需要像图1所示的树脂层8那样的树脂层。

日本待审专利公报第7-153796提出了一种半导体器件，该器件包含一个在半导体基片上用金球焊接方法形成的突出电极；和一个在布线板上形成的焊盘电极，焊盘电极用具有向开口方向减小其直径的接触孔形成。突出电极部分插入焊盘电极之后，突出电极变形，从而使突出电极固定在孔中。

在图1所示的和上述日本待审专利公报提出的半导体器件中，由于在半导体器件工作时半导体器件产生的热量和/或外部传递的热，因而使半导体晶片和布线板热膨胀。因此，如果在半导体晶片与布线板之间存在很大的热膨胀系数差值，则在相互紧密联接的突出和焊盘电极中产生应力。

在上述第一个日本未审查专利公报中提出的半导体器件中，突出和焊盘电极借助低熔点的焊料被牢固地相互联接在一起。因此，如果因半导体晶片与布线板间的热膨胀系数的差值产生的应力集中在半导体晶片和布线板的接触部位上，则焊料可能断裂，从而导致这两个电极之间电接触性能的降低。

在上述第二个日本待审专利公报中提出的半导体器件中，突出电极被部分地插入焊盘电极的‘倒锥形’的接触孔中，然后使突出电极变形，从而用突出电极填充接触孔，这样就能保证半导体晶片与布线板间的电和机械牢固连接。然而，即使突出电极与焊盘电极被牢固连接，但如果因半导体晶片与布线板间的热膨胀系数的差值产生的应力集中在半导体晶片的接触部位上，则突出电极也许会从半导体基片上脱落。因而，它不能完全防止半导体晶片与布线板之间电接触性能的降低。