專利名稱：半導(dǎo)體器件和用于制造該半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，其具有在互連板與半導(dǎo)體片狀器件之間直接連接的結(jié)構(gòu)。
為了提高便攜性，需要使用于攝像機(jī)、筆記本個(gè)人電腦的緊湊電子電路器件等等更小和更輕，并且獲得更小的電子元件或者相同尺寸但是更高集成的電子元件，以實(shí)現(xiàn)更加緊湊和輕量的電子電路設(shè)備。
在半導(dǎo)體器件中，盡管已經(jīng)減小半導(dǎo)體片狀器件的尺寸和增加集成度，但是不限于這些改進(jìn)，還要使半導(dǎo)體片狀器件與互連板之間直接連接，從而提高安裝密度。
這樣的一個(gè)例子在圖9中示出。在該圖中，參考標(biāo)號(hào)1表示半導(dǎo)體片狀器件，其具有形成在半導(dǎo)體基片2的正面上的大量塊狀電極3，該基片上形成有大量電子元件(沒有在圖中示出)。這些塊狀電極3一般由焊錫或金所形成。
參考標(biāo)號(hào)4表示互連板，它由形成在絕緣基片5的表面上的銅導(dǎo)電圖案(未在圖中示出)所形成，然后該導(dǎo)電圖案被光刻膠薄膜(未在圖中示出)所覆蓋，并且在該光刻膠薄膜中在正對(duì)塊狀電極3的位置形成窗口，以暴露部分導(dǎo)電圖案，從而在該窗口處形成片狀電極6。這些片狀電極6通常由厚度為12到18μm的銅膜所形成，其上被鎳鍍層覆蓋達(dá)3至5μm的厚度，并且另外在其上鍍金達(dá)0．03至1μm的厚度。但是，在圖中示出單層結(jié)構(gòu)。
參考標(biāo)號(hào)7表示在半導(dǎo)體片狀器件1與互連板5之間進(jìn)行機(jī)械連接的樹脂，其避免半導(dǎo)體片狀器件1上的互連圖案被外部腐蝕氣體所腐蝕。
上述結(jié)構(gòu)是眾所周知的，并且公開于日本未審查專利申請(qǐng)公開S63-241955(現(xiàn)有技術(shù)1)、美國專利5795818(現(xiàn)有技術(shù)2)、日本未審查專利申請(qǐng)公開S60-262430(現(xiàn)有技術(shù)3)、以及日本未審查專利申請(qǐng)公開H9-97816(現(xiàn)有技術(shù)4)中。
以上述現(xiàn)有技術(shù)為例，在現(xiàn)有技術(shù)1中，塊狀電極3由焊錫所形成，并且半導(dǎo)體片狀器件1是連接到互連板4上的倒裝片。
在上述現(xiàn)有技術(shù)2中，描述了把每塊塊狀電極3約20克的負(fù)荷加在片狀電極6上，半導(dǎo)體片狀器件被加熱到240度，并且互連板4被加熱到190度，超聲振動(dòng)被施加到電極3和6上，以進(jìn)行金屬-金屬結(jié)合，并且所示的另一個(gè)例子是每塊狀電極3約施加10克的負(fù)載，該半導(dǎo)體片狀器件1被加熱到190度，并且還把超聲振動(dòng)施加到電極3和6上，以進(jìn)行金屬-金屬結(jié)合。
在兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的例子1和2中，在半導(dǎo)體片狀器件1與互連板4之間進(jìn)行機(jī)械和電連接之后，把樹脂7做為粘合劑灌入到半導(dǎo)體片狀器件1與互連板4之間。但是，由于半導(dǎo)體片狀器件1與互連板4之間約有100μm的微小空間，因此樹脂7難以進(jìn)入其中，并且即使它進(jìn)入其中，也容易保留氣泡。
現(xiàn)有技術(shù)1不在樹脂7中保留氣泡，但是所涉及的工作很麻煩。
在現(xiàn)有技術(shù)2中，盡管可以預(yù)見氣泡趨于保留在樹脂7中，但是其中絕對(duì)沒有關(guān)于如何除去氣泡的說明。
與上文相反，在現(xiàn)在技術(shù)的例子3和4中，樹脂7被灌入到在互連板4上預(yù)先包括片狀電極6的區(qū)域上，半導(dǎo)體片狀器件1被提供到該樹脂7的上部，并且對(duì)其加壓，使得片狀電極6與塊狀電極3相重疊，從而強(qiáng)制樹脂7從塊狀電極3與片狀電極6之間排出，并且使電極3和6之間電連接。所施加的壓力保持在該狀態(tài)，并且樹脂7固化。在它變得足夠硬之后，即使所施加的壓力消失，半導(dǎo)體片狀器件1與互連板4之間的樹脂7產(chǎn)生機(jī)械連接，并且電極之間的壓力保持電連接。
在上述半導(dǎo)體器件中，由于預(yù)先灌入到互連板4的上部的樹脂7被加壓并且擠出，因此氣泡難以保留在樹脂7中，從而，解決現(xiàn)有技術(shù)的例子1和2中所存在的問題。
在現(xiàn)有技術(shù)的例子3中，當(dāng)采用光固樹脂時(shí)，絕對(duì)沒有熱量施加到半導(dǎo)體片狀器件1和互連板4上，并且即使采用熱固樹脂時(shí)，凝固溫度的上升不高于150度，結(jié)果可以減小構(gòu)成材料的熱變形，并且可以獲得具有高度可靠性的連接。
在現(xiàn)有技術(shù)的例子4中，描述這樣的效果，即，盡管當(dāng)施加壓力以接合塊狀電極3和片狀電極6時(shí)采用熱固樹脂7，但是通過使用固化收縮率比熱膨脹系數(shù)大的樹脂7，即使在高溫環(huán)境中，由于固化收縮率超過熱膨脹系數(shù)，因此應(yīng)力不會(huì)使塊狀電極從片狀電極上脫落，使得連接變得穩(wěn)定；并且在該例子中還描述這樣的效果，即，由于塊狀電極的末端與片狀電極6形成點(diǎn)接觸，隨著壓力的施加，接觸點(diǎn)進(jìn)一步加寬，以獲得面接觸，結(jié)果是電極之間的樹脂7被從接觸部分排出，從而獲得更加可靠的接觸，而不含雜質(zhì)。
按照這種方式，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的例子3和4的半導(dǎo)體器件中，即使當(dāng)樹脂7固化時(shí)，在與片狀電極6重疊的塊狀電極3的彈性限度內(nèi)產(chǎn)生壓縮形變之后，電極3和6之間的加壓接觸被保持。
在基于硅的半導(dǎo)體片狀器件1和基于環(huán)氧樹脂的互連板4中，象半導(dǎo)體基片2、塊狀電極3、絕緣基片5、和片狀電極6這樣的半導(dǎo)體器件元素的熱膨脹系數(shù)分別是2．4PPM／℃，15PPM／℃，16PPM／℃，和20PPM／℃，并且由于絕緣基片5、片狀電極6和塊狀電極3的熱膨脹系數(shù)相類似，因此由于熱膨脹所造成的長度差不成問題。
盡管在半導(dǎo)體基片2與塊狀電極3的熱膨脹系數(shù)之間具有大的差別，但是由于每個(gè)塊的直徑較小，因此基本上沒有問題。
但是，在半導(dǎo)體片狀器件1與互連板4之間是由樹脂7所粘合的，因此熱膨脹系數(shù)的比率超過6，并且由于塊狀電極3的分布長度與各個(gè)塊狀電極3的直徑相比相當(dāng)長，則當(dāng)半導(dǎo)體器件工作時(shí)，使得半導(dǎo)體片狀器件1被加熱到超過室溫，在樹脂7的兩個(gè)粘合表面之間的熱膨脹具有大的差別。
例如，如果具有10mm電極分布長度的半導(dǎo)體片狀器件被加熱到80度，則該電極分布長度被延長1．9μm，而片狀電極6的分布長度被延長12．8μm。由熱膨脹所造成的長度差被雙金屬效應(yīng)所吸收。
在現(xiàn)有技術(shù)3和4中，由于電極3和6被加壓接觸，則當(dāng)施加由熱膨脹所造成的在重疊方向上的應(yīng)力時(shí)，在電極接觸表面上具有位置偏移，從而減輕在電極接觸部分上的應(yīng)力，避免電極剝離的問題。
例如在日本專利未審查專利申請(qǐng)公開H8-195414(現(xiàn)有技術(shù)5)、H9-266229(現(xiàn)有技術(shù)6)、H10-107082(現(xiàn)有技術(shù)7)和H11-87424(現(xiàn)有技術(shù)8)，以及在日本專利No．2914569(現(xiàn)有技術(shù)9)和日本未審查專利申請(qǐng)公開H11-40606(現(xiàn)有技術(shù)10)公開一種在樹脂7中分散鋁或硅的細(xì)末以獲得膨脹系數(shù)之間的平衡的半導(dǎo)體器件。
對(duì)于上述現(xiàn)有技術(shù)的例子，在現(xiàn)有技術(shù)5至9中，在半導(dǎo)體片狀器件1與互連板4之間進(jìn)行電連接之后，把樹脂7灌入到各個(gè)相對(duì)表面之間。特別在現(xiàn)有技術(shù)5至8中，其中公開使樹脂7在半導(dǎo)體片狀器件1側(cè)與互連板4側(cè)的填充物分布不同，以調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)。
在現(xiàn)有技術(shù)10中，公開把分散有填充物的樹脂7灌入到互連板4上，并且把半導(dǎo)體片狀器件1與該互連板4相連接，塊狀電極3的端部變尖，使其擴(kuò)散到片狀電極6中，從而獲得可靠的電連接，而在電極3和6的重疊部分中不存在填充物。
在通過增加塊狀電極的數(shù)目而不增加半導(dǎo)體片狀器件的直徑來實(shí)現(xiàn)高度集成的情況下，塊狀電極3的直徑減小，分布間距減小，并且塊狀電極分布在交錯(cuò)圖案中。
但是，如果塊狀電極3的直徑減小，在施加壓力之前，塊狀電極的高度和形狀變大。
在公開于現(xiàn)有技術(shù)3和4中的半導(dǎo)體器件中，由于電極金屬的彈性形變而實(shí)現(xiàn)加壓接觸，盡管通過電極本身的膨脹可以在高溫下保持穩(wěn)定接觸狀態(tài)，但是在極低溫下，由于重疊邊界在剝離方向上收縮，因此原來具有低的截面的塊狀電極受到減小的接觸壓力，從而增強(qiáng)接觸電阻。
如果半導(dǎo)體器件采用具有低塊狀電極的半導(dǎo)體片狀器件在極低的溫度下開始工作，則在該半導(dǎo)體片狀器件1到達(dá)足夠高的溫度之前，出現(xiàn)不穩(wěn)定工作的問題。
特別地，當(dāng)樹脂固化時(shí)，分散在該樹脂7中的無機(jī)填充物作為置于電極之間的絕緣襯墊，在它們之間具有小的作用力，并且如果微量樹脂保留在該空隙中，則該樹脂作為薄膜絕緣襯墊，從而造成接觸不良。
如果通過減小塊狀電極3的直徑而減小塊狀電極的高度，則當(dāng)壓力施加到該重疊部分上時(shí)，彈性形變的限度減小，在此之后，在極低的溫度下，具有突然增強(qiáng)電極之間的接觸電阻的問題。
當(dāng)在操作啟動(dòng)時(shí)和在操作啟動(dòng)之后具有大的溫差時(shí)，上述問題特別突出，在這種情況下，具有在電極之間產(chǎn)生噪聲和電子電路設(shè)備發(fā)生故障的危險(xiǎn)。
即使采用在現(xiàn)有技術(shù)10中公開的技術(shù)，當(dāng)塊狀電極3的直徑做得較小，以容納大量電極時(shí)，則難以使其端部變尖，由于片狀電極6必須覆蓋有到達(dá)足夠厚度的軟金屬，從技術(shù)和成本方面來說，立即實(shí)施該技術(shù)是不可能的。
相應(yīng)地，本發(fā)明用于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，并且具有一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體器件，其中具有塊狀電極的半導(dǎo)體片狀器件和具有片狀電極的互連板被定位為相互正對(duì)，分布有填充物的樹脂插入其中，并且塊狀電極和片狀電極相重疊，在重疊電極部分進(jìn)行熱壓連接，在它們之間保留填充物，而利用所述樹脂把半導(dǎo)體片狀器件與互連板粘接在一起。
本發(fā)明的另一個(gè)目的提供一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其具有如下步驟把分布有填充物的樹脂灌入到形成在一互連板上的片狀電極，該互連板具有一絕緣基片，在該基片上沿著一直線形成有大量片狀電極，或者把樹脂灌入到該片狀電極周圍區(qū)域；使半導(dǎo)體片狀器件與一互連板相對(duì)并相接近，以把樹脂向外壓出，該半導(dǎo)體片狀器件形成有塊狀電極并形成在一半導(dǎo)體基片上，該塊狀電極的直徑向端部方向收縮；使所述塊狀電極的端部插入到該樹脂中，并且在所述塊狀電極與所述片狀電極之間截留部分填充物；施加壓力以壓擠所述塊狀電極的端部，同時(shí)使所述樹脂排出形成在所述重疊電極之間的區(qū)域，以重疊這兩個(gè)電極；當(dāng)至少加熱所述半導(dǎo)體片狀器件時(shí)，在所述塊狀電極與所述片狀電極之間的重疊部分中保持加壓狀態(tài)，以熱壓所述每個(gè)電極的所述重疊部分；以及固化所述樹脂，以把所述半導(dǎo)體片狀器件與互連板粘接在一起。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，分布在用于半導(dǎo)體片狀器件與互連板之間的粘接的樹脂中的部分填充物被保留在熱壓和連接的塊狀電極與片狀電極之間的重疊邊界中。
該半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)是部分樹脂的填充物截留在塊狀電極的端部與片狀電極之間，該塊狀電極由軟導(dǎo)電材料制成，并具有在端部縮小的直徑，片狀電極的端部被擠壓，以使重疊部分的外圍向外膨脹。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，填充物被保留在50％或更多的塊狀電極與片狀電極的重疊部分中，從而在所有電極重疊部分保持良好的電接觸。
因?yàn)槿绻畛湮镌谛∮谥丿B部分的表面面積的10％的區(qū)域中的凸塊內(nèi)集中，在圍繞剩余填充物的區(qū)域的區(qū)域中的電極重疊強(qiáng)度下降并且熱接合強(qiáng)度減小，填充物應(yīng)當(dāng)分散以使得該填充物保留在塊狀電極與片狀電極之間的10％或更大的重疊表面面積中。
另外，通過使得在塊狀電極與片狀電極之間保留填充物的重疊部分的表面面積中的填充物的面積比率為10％或更小，則有可能實(shí)現(xiàn)良好的熱接合，以獲得良好的電連接和機(jī)械連接。
通過使用顆?；蚶w維填充物作為分散在用于根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的樹脂中的填充物，有可能使用于切斷熱量和電流的表面面積最小化。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法中，分散有填充物的樹脂首先被灌入到互連板上，并且半導(dǎo)體片狀器件的塊狀電極被插入到該樹脂中，使得在樹脂中的部分填充物保留在塊狀電極與片狀電極之間的電極重疊邊界處，該方法使得半導(dǎo)體片狀器件的加熱溫度設(shè)置在230度到300度的范圍內(nèi)，并且把互連板的加熱溫度設(shè)置在50度到120度的范圍內(nèi)。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的截面視圖。
圖2為圖1的半導(dǎo)體器件的部分切開截面視圖。
圖3為用于圖1的半導(dǎo)體器件的制造中的半導(dǎo)體片狀器件的截面視圖。
圖4為示出制造圖3中所示的半導(dǎo)體片狀器件的方法的側(cè)視圖。
圖5為用于制造圖1的半導(dǎo)體器件的方法的側(cè)截面視圖。
圖6為用于制造圖1的半導(dǎo)體器件的方法的側(cè)截面視圖，其中示出圖5中所示的半導(dǎo)體片狀器件被提供到灌入有樹脂的互連板上方的情況。
圖7為用于制造圖1的半導(dǎo)體器件的方法的部分放大的側(cè)截面視圖，其中示出在塊狀電極與片狀電極之間的熱壓連接。
圖8為示出塊狀電極與片狀電極之間的重疊的部分放大的側(cè)截面視圖。
圖9為示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件的一個(gè)例子的側(cè)截面視圖。
下面參照相關(guān)附圖具體描述本發(fā)明的實(shí)施例。
下面參照?qǐng)D1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)施例。在這些附圖中，參考標(biāo)號(hào)11表示半導(dǎo)體片狀器件，在半導(dǎo)體基片12的主表面上形成有大量塊狀電極13，該塊狀電極13由象金這樣的軟導(dǎo)電材料所形成，并且半導(dǎo)體基片12上形成有大量半導(dǎo)體元件(未在圖中示出)。
參考標(biāo)號(hào)14表示互連板，在所示例子中，該互連板通過在由玻璃纖維環(huán)氧樹脂制成的絕緣基片15的一側(cè)上形成銅箔導(dǎo)電圖案(未在圖中示出)，并且還在該導(dǎo)電圖案上覆蓋阻焊膜(未在圖中示出)而形成，形成窗口以在該阻焊膜上與塊狀電極部分相對(duì)的位置暴露導(dǎo)電圖案，從而在該開窗位置形成片狀電極16。
參考標(biāo)號(hào)17表示在半導(dǎo)體片狀器件11與互連板14之間進(jìn)行機(jī)械連接的樹脂，并且避免半導(dǎo)體片狀器件11的連接圖案(未在圖中示出)受到外部氣體的腐蝕。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，采用分散有用于調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)的填充物18的樹脂17，部分填充物18被保留在塊狀電極13與片狀電極16之間的重疊邊界處。
上述半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)例在下文中參照?qǐng)D3至圖7具體描述。首先，如圖3中所示，制備半導(dǎo)體片狀器件11，其中塊狀電極13形成在半導(dǎo)體基片12上。
如圖4中所示，這些塊狀電極13’是通過利用放電等焊接形成金球20a而形成的，金線20的下端通過接受超聲振動(dòng)的毛細(xì)管19插入，該金球20a被毛細(xì)管19的下端壓在半導(dǎo)體基片12的預(yù)定點(diǎn)上，以通過超聲振動(dòng)進(jìn)行連接，然后毛細(xì)管19和引線20被拉升，并且引線20被在受壓擠金球20a的附近切斷。如圖3所示，該結(jié)構(gòu)具有不同的直徑，具有與被壓擠金球20a的直徑大小相同的大直徑底部13a’，以及在引線20拉出的點(diǎn)處的小直徑部分13b’，該小直徑部分13b的端部還進(jìn)一步向其末端收縮，使得該末端具有實(shí)心拋物線的形狀。
在大直徑部分13a’和小直徑部分13b’之間，形成由毛細(xì)管19的內(nèi)徑結(jié)構(gòu)所確定的形狀和大小的中部(未在圖中示出)。
在采用具有25μm的直徑的金屬線的情況下，塊狀電極13’具有80至95μm的底部直徑，20至30μm的底部高度，以及從底部到小直徑部分13b’的約70μm的高度。
如圖5中所示，在支承臺(tái)21上，其上形成有片狀電極16的互連板14被定位并置于玻璃纖維環(huán)氧樹脂板(包括基片)15的預(yù)定部分上。
片狀電極16形成為薄片，具有厚度為12至18μm的銅導(dǎo)電圖案，在其上通過鍍鎳覆蓋，達(dá)到3至5μm的厚度，并且通過鍍金達(dá)到0．03至1μm的厚度，進(jìn)一步在其上覆蓋。但是，在該圖中，片狀電極16被示出為單層。
參考標(biāo)號(hào)22表示樹脂灌入裝置，其在支承臺(tái)上灌入樹脂17，在水平方向上移動(dòng)，以把流體灌入到被互連板14上的片狀電極16所環(huán)繞的區(qū)域。
無機(jī)填充物18分散在樹脂17中。該填充物18是具有直徑從2至6μm的鋁或硅顆?；蚶w維的細(xì)末，并且在樹脂17中占據(jù)50至75％的重量，以調(diào)節(jié)其熱膨脹系數(shù)。
參考標(biāo)號(hào)23表示埋在支承臺(tái)21中的加熱器，其通過互連板14加熱樹脂17。
在樹脂灌入裝置22把預(yù)定量的樹脂17提供到由支承臺(tái)21所支承和定位的互連板14的上部之后，如圖6中所示，在下端的一個(gè)吸入孔24a打開，并且具有由脈沖電流加熱的內(nèi)部加熱器25的真空夾持頭24夾持半導(dǎo)體片狀器件11，使塊狀電極13面向下，并且移動(dòng)到互連板14上方。
真空夾持頭24由負(fù)載單元壓力驅(qū)動(dòng)，并且當(dāng)施加排斥力時(shí)，把預(yù)設(shè)的固定負(fù)載施加到在下降過程中的半導(dǎo)體片狀器件11。
盡管未在圖中示出，由真空夾持頭24所夾持的半導(dǎo)體片狀器件11的塊狀電極13位置通過圖像識(shí)別所檢測，根據(jù)該位置數(shù)據(jù)，真空夾持頭24的運(yùn)動(dòng)被控制使得塊狀電極13與片狀電極16重疊。當(dāng)半導(dǎo)體片狀器件11接近互連板16時(shí)，其與樹脂17相接觸并進(jìn)一步接近，該樹脂17向外擠出，使得在塊狀電極13與片狀電極16相接觸之前，樹脂17覆蓋片狀電極16，并且在塊狀電極13與片狀電極16相接觸的點(diǎn)處，如圖7中所示，幾乎所有樹脂17被壓到半導(dǎo)體片狀器件11外部的區(qū)域。
然后，如圖8中所示，塊狀電極13’被從由圖中的虛線所示的位置降低，并且當(dāng)進(jìn)一步把壓力施加到半導(dǎo)體片狀器件11上時(shí)，該塊狀電極13的端部被壓擠，使得小直徑部分13b的外圍向外膨脹，如圖中的實(shí)線所示。
塊狀電極13’的端部的形狀由金屬線的提拉和截?cái)嗨纬?，并且其基本上為?shí)心的拋物線形狀，盡管以放大的形式示出，但是該端部表現(xiàn)出微小的凸起。
因此，當(dāng)塊狀電極13的端部與片狀電極16相接觸時(shí)，填充物18被截留在該電極之間。
由于真空夾持頭24以固定的作用力擠壓半導(dǎo)體片狀器件11，所以負(fù)載集中在塊狀電極13端部截留填充物18的微小表面面積上，從而促進(jìn)塊狀電極13端部的擠壓。
當(dāng)發(fā)生上述情況時(shí)，形成在塊狀電極12和片狀電極16的外圍表面之間的夾角連續(xù)變小，向外膨脹到外圍邊界與片狀電極16緊密接觸，使得位于膨脹部分的外圍的填充物18幾乎完全從重疊部分排出。
因此，電極13和16相重疊，并且填充物18保留在塊狀電極13與片狀電極16的重疊邊界的中心部分處。
由于該負(fù)載被塊狀電極13的端部所集中，因此截留的填充物18表現(xiàn)出擴(kuò)散的情況，象金這樣的軟金屬甚至擴(kuò)散到比金更硬的鎳和銅中，從而不但獲得兩者之間的機(jī)械連接，而且避免在重疊表面的方向上的位置偏移，使得即使在塊狀電極13被擠壓的過程中，形變的中心被固定，導(dǎo)致電極的重疊部分的均勻連接。
這完成實(shí)現(xiàn)塊狀電極13與片狀電極16之間的壓接的處理，在這一點(diǎn)上，該真空夾持頭24保持30克力每塊狀電極的壓力作用狀態(tài)，電能被施加到加熱器23上，以便于加熱互連板14，并且電能進(jìn)一步施加到真空夾持頭24的加熱器25，以便于加熱半導(dǎo)體片狀器件11。
加熱互連板14的加熱器23被設(shè)置，使得片狀電極16的表面溫度達(dá)到50至120度，在該溫度不會(huì)對(duì)絕緣基片15造成軟化的損壞，并且加熱半導(dǎo)體片狀器件11的加熱器25被設(shè)置，使得塊狀電極13的溫度到達(dá)230度至300度，該加熱時(shí)間被設(shè)置，使得樹脂17至少半固化，對(duì)電極13和16的重疊部分加熱持續(xù)預(yù)定的時(shí)間量，從而實(shí)現(xiàn)熱壓接合。
當(dāng)按照這種方式電極13和16被熱壓并且樹脂17為半固化時(shí)，從加熱器23和25上斷開電源，半導(dǎo)體片狀器件11從真空夾持頭上釋放并上升，并且完成的半導(dǎo)體器件被從支承臺(tái)21的上部移去。
利用具有上述形狀和尺寸的152個(gè)塊狀電極的半導(dǎo)體片狀器件11、以及具有70％重量含量的填充物的樹脂17制造半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件的樹脂17由發(fā)煙硝酸除去，并且半導(dǎo)體片狀器件11從互連板上剝離，以觀察在電極之間的重疊邊界表面中的填充物17的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)在保留填充物的重疊邊界表面的中心部分處的電極數(shù)目為78個(gè)，并且在60％的情況中為90個(gè)，填充物保留在大于50％的塊狀電極與片狀電極之間的重疊位置中。
在觀察填充物15所保留的位置時(shí)，方向保留的填充物幾乎全部集中在塊狀電極與片狀電極之間的重疊的中心部分中，填充物保留在小于10％的塊狀電極與片狀電極之間的重疊表面面積中。
上述情況被認(rèn)為是由于緊接著在塊狀電極13’與片狀電極16相接觸之后，片狀電極形成為由軟金屬所制成的拋物線實(shí)心形狀，塊狀電極13’的尖端被擠壓的速度比位于塊狀電極13’附近的填充物18排出的速度更快，使得填充物18截留在大于10％的電極之間的重疊表面面積的區(qū)域中。
隨著從重疊部分的中心部分移向外圍的距離增加，發(fā)現(xiàn)保留在電極之間的重疊部分中的填充物18變得稀疏，并且其所保留的位置不均勻，電極之間保留填充物的的重疊表面的部分為10％或更小，并且電極之間的電阻增加不影響連續(xù)性。
在利用不包含填充物的樹脂制造半導(dǎo)體器件的對(duì)比例時(shí)，樹脂被從該例子和根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中除去，通過使半導(dǎo)體片狀器件11的側(cè)壁推向與互連板平行的方向觀察剝離強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)并無差別。
這被認(rèn)為是由于保留在電極之間的填充物18擴(kuò)散到塊狀電極13’與片狀電極16的兩端中，從而避免在塊狀電極13’上的中心位置位移，這起著消除每個(gè)塊狀電極13’的膨脹形狀中的變化的作用。
在擠壓塊狀電極13’的初期階段，在塊狀電極13’與片狀電極16相接觸的部分被填充物18分為微小表面區(qū)域，負(fù)載集中在這些微小表面區(qū)域上，從而增加塊狀電極13’在填充物的外圍區(qū)域處與片狀電極16之間的接觸壓力，使得即使保留填充物18，接觸電阻也保持較低。
盡管本發(fā)明的上述實(shí)施例是對(duì)半導(dǎo)體器件具有用20μm直徑的金屬線形成的塊狀電極的情況進(jìn)行描述的，但是通過采用直徑小于25μm(例如20μm或18μm)的金屬線，有可能使塊狀電極的更小，并且使其高也更小，使得即使這些尺寸表現(xiàn)出大的不均勻性，也能夠在塊狀電極與片狀電極之間獲得良好的連接。
(根據(jù)完成的)執(zhí)行一個(gè)試驗(yàn)，其中使半導(dǎo)體器件被長時(shí)間保存在極低的溫度下，在該溫度從固定的低溫上升以開始工作，然后進(jìn)一步上升到固定的高溫，在該操作停止并且溫度降低之后，隨后冷卻到極低的溫度，并且重復(fù)上述溫度循環(huán)，可以確認(rèn)，無論該塊狀電極的尺寸如何，工作是穩(wěn)定的，而不產(chǎn)生噪聲，并且獲得良好的電極連接。
通過采用上文具體描述的結(jié)構(gòu)，當(dāng)該電極被熱壓在一起時(shí)，樹脂填充物被保留在塊狀電極與片狀電極之間的重疊部分處，半導(dǎo)體片狀器件和互連板被樹脂粘接在一起，從而獲得電極之間良好、穩(wěn)定的電接觸，并且使得電極做得極小，以容納大量電極。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件，其中包括具有塊狀電極的半導(dǎo)體片狀器件；具有片狀電極的互連板；以及其中分布有填充物的樹脂；其中，所述塊狀電極與所述片狀電極被定位為相互正對(duì)，分布有填充物的樹脂插入其中，并且所述填充物被保留在形成于所述電極之間的重疊邊界部分中，所述重疊部分通過熱壓連接，使得該半導(dǎo)體片狀器件與互連板被所述樹脂所粘合。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述塊狀電極由軟導(dǎo)電材料所形成，使得其末端部分具有收縮的直徑，并且所述樹脂的部分所述填充物被截留在所述塊狀電極的末端部分與所述片狀電極之間，所述片狀電極末端部分被壓擠，以使得重疊部分的外圍邊緣向外膨脹。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在形成在所述塊狀電極與片狀電極之間的重疊部分的填充物的量，所述填充物被保留在50％或更多的所述重疊部分中。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述填充物被保留在形成于所述塊狀電極與所述使片狀電極之間的重疊區(qū)域的中間部分中。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述填充物被保留在所述塊狀電極與所述片狀電極之間的重疊部分的至少10％或更多的表面區(qū)域中。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括所述填充物的區(qū)域的面積比率是所述填充物保留并形成在所述塊狀電極與所述片狀電極之間的面積的10％或更小。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述填充物是微粒或纖維。
8．一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中包括把分布有填充物的樹脂灌入到形成在一互連板上的片狀電極，該互連板具有一絕緣基片，在該基片上沿著一直線形成有大量片狀電極，或者把樹脂灌入到該片狀電極周圍區(qū)域；使半導(dǎo)體片狀器件與一互連板相對(duì)并相接近，以把樹脂向外壓出，該半導(dǎo)體片狀器件形成有塊狀電極并形成在一半導(dǎo)體基片上，該塊狀電極的直徑向端部方向收縮；使所述塊狀電極的端部插入到該樹脂中，并且在所述塊狀電極與所述片狀電極之間截留部分填充物；施加壓力以壓擠所述塊狀電極的端部，同時(shí)使所述樹脂排出形成在所述重疊電極之間的區(qū)域，以重疊這兩個(gè)電極；當(dāng)至少加熱所述半導(dǎo)體片狀器件時(shí)，在所述塊狀電極與所述片狀電極之間的重疊部分中保持加壓狀態(tài)，以熱壓所述每個(gè)電極的所述重疊部分；以及固化所述樹脂，以把所述半導(dǎo)體片狀器件與互連板粘接在一起。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體片狀器件被加熱到230度和300度的溫度范圍內(nèi)。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，所述互連板被加熱到50度和120度的溫度范圍內(nèi)。
全文摘要
在半導(dǎo)體器件中,具有塊狀電極的半導(dǎo)體片狀器件和具有片狀電極的互連板被定位為相互正對(duì),分布有填充物的樹脂插入其中,并且塊狀電極和片狀電極相重疊,在重疊電極部分進(jìn)行熱壓連接,在它們之間保留填充物,而利用所述樹脂把半導(dǎo)體片狀器件與互連板粘接在一起。
文檔編號(hào)H01L21/603GK1289146SQ0010922
公開日2001年3月28日 申請(qǐng)日期2000年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月20日
發(fā)明者池上五郎 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社