[发明专利]半导体器件及其制造方法无效

专利信息
申请号: 200810082364.3 申请日: 2008-02-29
公开(公告)号: CN101256996A 公开(公告)日: 2008-09-03
发明(设计)人: 西沢元亨 申请(专利权)人: 富士通株式会社
主分类号: H01L23/488 分类号: H01L23/488;H01L21/60;C09J9/02
代理公司: 隆天国际知识产权代理有限公司 代理人: 张龙哺;陈晨
地址: 日本神奈*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 半导体器件 及其 制造 方法
【说明书】:

技术领域

本发明一般地涉及半导体器件及其制造方法。

背景技术

像移动电话或数码相机这样的电子器件功能性强、体积小,因此要求设置在这些电子器件中的半导体器件有更强的功能和更高的集成度。因此近年来提出,将半导体元件例如集成电路芯片直接安装在布线板上,以缩小安装面积、实现高效使用。

具体而言,在半导体器件中,用称为导线凸点的突起(突出)外侧连接端子,将半导体集成电路元件(以下称为“半导体元件”)安装在布线板上。将绝缘树脂(例如玻璃环氧树脂)用于布线板的基底部分。在布线板的主表面上选择性地设置由铜(Cu)等材料制成的导电层。将设置在半导体元件主表面上的突起(突出)外侧连接端子连接到布线板的导电层。在布线板的另一主表面上选择性形成的电极表面设置外侧连接端子(例如球形电极端子)。在上述半导体器件中,以所谓的倒装芯片(面朝下,face-down)方式将半导体元件安装在布线板上。上述倒装芯片安装结构通过以下方法形成。

在第一方法中,将半导体元件安装在布线板上时,预先在布线板的主表面上提供底部填充材料(underfill material),例如热固性粘合剂。当通过施加高负荷将半导体元件隔着底部填充材料安装在布线板上以使底部填充材料展开时,通过毛细管作用使底部填充材料流过半导体元件的整个表面区域。同时,通过在安装半导体元件时施加的热将底部填充材料固化。

在第一方法中,因为在固化底部填充材料的同时向半导体元件施加高负荷,所以半导体元件的突起形外侧连接端子与布线板的电极相互挤压而相互连接。

在这种压力连接式的第一方法中,利用通过热固化底部填充材料的收缩力和挤压半导体元件的突起形外侧连接端子时的排斥力,来维持半导体元件的突起形外侧连接端子与布线板的电极之间的连接,从而在半导体元件的突起形外侧连接端子与布线板的电极之间电连接。

在第二方法中,将例如由银(Ag)膏制成的导电粘合剂传送到突起形外侧连接端子的顶端。通过导电粘合剂将半导体元件的突起形外侧连接端子与布线板的电极相互连接。然后,在布线板上半导体元件的外周附近涂上底部填充材料。通过毛细管作用使底部填充材料流过半导体元件的整个表面区域,并通过加热将底部填充材料固化。

通常使用银(Ag)、主要成分为银(Ag)的混合物或者合金作为上述导电粘合剂。银(Ag)的体积电阻率低,与形成半导体元件的突起形外侧连接端子的金(Au)之间的接触电阻低。

日本专利No.3409957描述了将两种导电粘合剂用于布线板的电极与半导体元件的电极的连接部分的实例。具体而言,在日本专利No.3409957中提出以面朝下的方式将IC芯片的突出电极安装在布线板上的结构。将由银钯(AgPd)导电填充物制成的第一导电粘合剂传送到突出电极上,将由银(Ag)导电填充物制成的第二导电粘合剂传送到第一导电粘合剂的外侧。通过使用这种方法的倒装芯片安装方式能够容易地形成具有良好电特性的薄半导体器件。

但是,由于半导体器件具有高级功能,因此突起形外侧连接端子的间距变窄,使得突起形外侧连接端子的尺寸变小。

在这种压力连接式的第一方法中,当固化底部填充材料时向半导体元件施加高负荷,使得半导体元件的突起形外侧连接端子受挤压。但是,因为半导体元件比布线板更坚固,所以在布线板上以倒装芯片方式安装了半导体元件的地方会形成顶部基本上位于布线板中央的曲面。结果,在除了通过电极与突起形外侧连接端子变窄而形成半导体元件与布线板的电连接的区域之外的区域中,半导体元件与布线板之间的垂直方向上的间隙变窄。

因此,在半导体器件制造工艺中产生的颗粒进入位于半导体元件与布线板之间垂直方向上的间隙中的底部填充材料中,从而使半导体元件的电路受到破坏。

如果当半导体元件与布线板相互连接时施加的负荷使得在半导体元件与布线板之间的垂直方向上的间隙变宽,则用于连接半导体元件的突起形外侧连接端子与布线板的电极的力会减弱,从而使半导体元件与布线板之间产生短路。换而言之,如果将压力连接式的第一方法应用于在布线板上以窄间距形成突起形外侧连接端子的半导体元件的倒装芯片式安装,则在半导体元件与布线板之间的连接松开的地方会产生连接限制。

此外,当进行包括加热历程(heat history)的测试(例如回流测试或者温度循环测试)时,因为基于半导体元件、布线板、底部填充材料、导电粘合剂以及其它部分的热膨胀系数的差异而使热膨胀引起的应力,所以半导体元件与布线板之间的连接会松动,在半导体元件与布线板之间会产生短路。

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