[发明专利]半导体装置和用于制造半导体装置的方法

说明书

本发明涉及半导体装置，所述半导体装置包括第一半导体元件，所述第一半导体元件包括至少一个具有凹陷形状的凸块焊盘。所述至少一个凸块焊盘包括第一金属层和所述第一金属层上的第二金属层。所述半导体装置包括第二半导体元件，所述第二半导体元件包括至少一个电极。所述半导体装置包括微凸块，所述微凸块将所述至少一个凸块焊盘电气地连接到所述至少一个电极。所述微凸块包括所述第二金属层的扩散部，并且所述第一半导体元件或者所述第二半导体元件包括像素单元。本发明还涉及用于制造所述半导体装置的方法。

技术领域

本发明涉及半导体装置和用于制造半导体装置的方法，并且特别地涉及如下的一种半导体装置和用于制造这种半导体装置的方法：在该半导体装置中，堆叠起来的半导体元件的电极通过Sn基焊料而电气地相互连接。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年10月21日提交的日本在先专利申请JP 2015-207233的优先权权益，并且该日本在先专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

在现有技术中，在由堆叠起来的半导体元件形成的半导体装置的制造步骤中，当把被堆叠的半导体元件的电极相互连接时，使用了用于形成由Sn基焊料(SnAg等)制成的微凸块的方法。

图1示出了当将半导体元件堆叠时在现有技术中使用的用于形成由Sn基焊料制成的微凸块的方法的概要。

如图1所示，在第一半导体元件1的一侧上在Al焊盘2的位置上形成开口部，并且在此处形成Ni等以作为阻挡金属3。在第二半导体元件4的一侧上形成有由Sn基焊料制成的微凸块6，并且通过甲酸还原使阻挡金属3和Sn基焊料6以扩散的方式进行连接。

图2示出了以时间为横坐标、Sn与可以用作阻挡金属的各种金属之间的理论扩散距离(在200℃的情况下)。从该图中可以清楚的看出，当通过甲酸还原以扩散的方式进行连接被实施时并且考虑到向Sn基焊料中扩散的扩散性，阻挡金属3的厚度应当被设定为微米(μm)量级，特别地，不小于3μm。

然而，在半导体装置的制造处理中，让阻挡金属3以μm量级发生流动是很困难的。

此外，专利文献PTL 1公开了如下的贴片(die bond)技术：其采用Ti作为Sn基焊料的阻挡金属，并且利用溅射技术在晶片工艺中形成可以流动的大约200纳米(nm)的Ti。

引用列表

专利文献

[PTL 1]日本专利申请特开JP 2006-108604A公报

发明内容

[要解决的技术问题]

然而，在PTL 1中所公开的方法中，作为贴片技术仅仅将半导体元件物理地连接，因而显然可知的是，就如本发明的申请人所做的高温搁置(high temperature shelf)实验的结果一样，在Sn基焊料和Ti之间的界面处出现了因合金生长和氧化而产生的高电阻。因此，可以理解的是，通过PTL 1中所公开的方法，尽管被堆叠的半导体元件的电极可以物理地相互连接，但这些电极不是电气地相互连接。

本发明是在上述这种状况下获得的，并且本发明所期望的是，被堆叠的半导体元件的电极电气地相互连接。

[技术方案]

根据本发明的一些方面，提供了一种半导体装置，其包括：第一半导体元件，所述第一半导体元件包括至少一个具有凹陷形状的凸块焊盘，所述至少一个凸块焊盘包括第一金属层和所述第一金属层上的第二金属层；第二半导体元件，所述第二半导体元件包括至少一个电极；和微凸块，所述微凸块将所述至少一个凸块焊盘电气地连接到所述至少一个电极。这里，所述微凸块包括所述第二金属层的扩散部，并且所述第一半导体元件或者所述第二半导体元件包括像素单元。