專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，特別涉及使用焊錫連接的半導(dǎo)體裝置及其組裝方法。
背景技術(shù)：
隨著LSI等的半導(dǎo)體芯片的高集成化，半導(dǎo)體裝置的小型化、高密度化、多管角化、高速化得到發(fā)展。在表面安裝型的封裝中，為了與小型化、高密度化對(duì)應(yīng)，廣泛利用通過突起電極連接半導(dǎo)體元件和電路基板的倒裝片方式。在倒裝片方式中，首先在表面具有電極焊盤的電路基板上涂抹密封樹脂。其次，把在元件面上形成有突起電極等的半導(dǎo)體芯片和電路基板相對(duì)配置，使電路基板的電極焊盤和半導(dǎo)體芯片的突起電極接觸。接著，在回流工序中，對(duì)電路基板以及半導(dǎo)體芯片給予150℃左右的余熱，通過密封樹脂具有的助焊劑功能除去突起電極以及電極焊盤界面的氧化膜和異物。進(jìn)而，通過在200℃左右的高溫下正式加熱電路基板以及半導(dǎo)體芯片，使突起電極熔化，與電極焊盤接合。其后，在固化工序中突起電極以及電極焊盤周圍的密封樹脂完全固化。
在這種半導(dǎo)體裝置的組裝方法中，以往，一般利用含有鉛的焊錫膏等的凸起作為突起電極。但是，近年因?yàn)閺谋粡U棄的電子設(shè)備中流出鉛，有污染地下水等的環(huán)境的危險(xiǎn)，所以廢止使用鉛的要求強(qiáng)烈。因而，作為在半導(dǎo)體裝置的電極中使用的材料，不含鉛的焊錫(又稱為“無鉛焊錫”)已實(shí)用化。
特開2001-298051號(hào)公報(bào)作為在電極中使用的無鉛焊錫的材料，例如有錫-銀(Sn-Ag)合金、錫-鋅(Sn-Zn)合金等。但是，Sn-Ag合金等的無鉛焊錫因?yàn)槿埸c(diǎn)一般較高，所以必須在200℃以上的高溫狀態(tài)下進(jìn)行回流。如果在這樣的高溫狀態(tài)下進(jìn)行回流，則在半導(dǎo)體芯片和電路基板上會(huì)施加強(qiáng)的熱應(yīng)力，產(chǎn)生共面膜層的惡化和可靠性下降。另外，當(dāng)作為電路基板使用有機(jī)系列材料的情況下，由于在200℃以上的高溫狀態(tài)下回流，所以從基板產(chǎn)生氣體，產(chǎn)生的氣體侵入密封樹脂中。另一方面，侵入氣體的密封樹脂在固化反應(yīng)進(jìn)行之中粘度上升。因此，侵入密封樹脂的氣體不會(huì)充分釋放到密封樹脂外部，而作為空隙而殘留。另外，因?yàn)橛捎诨亓骷訜崾姑芊鈽渲陨淼臒崾湛s率也增大，所以對(duì)形成在半導(dǎo)體元件面上的電極等的應(yīng)力增大，使電極產(chǎn)生龜裂等。
另一方面，現(xiàn)在所使用的微處理器因?yàn)楦咚偬幚砭薮罅康男畔?，所以將各個(gè)晶體管相互連接的布線電阻、和布線間的絕緣材料的電容成為問題。具體地說，布線從鋁(Al)向銅(Cu)變化，絕緣材料從硅氧化膜向電容率低的材料變化。但是，在近年的電子設(shè)備中使用的材料一般機(jī)械強(qiáng)度弱。特別是作為半導(dǎo)體芯片內(nèi)部的絕緣材料使用的低電容率絕緣膜(low-k膜)，因?yàn)闉榱舜_保低電容率而具有多孔質(zhì)構(gòu)造，所以機(jī)械強(qiáng)度、粘合強(qiáng)度等比硅氧化膜明顯低。因此，如果用高熔點(diǎn)的無鉛焊錫進(jìn)行電極的回流，則對(duì)半導(dǎo)體芯片內(nèi)部的低電容率絕緣膜產(chǎn)生強(qiáng)的熱應(yīng)力，有產(chǎn)生焊錫電極之下的低電容率絕緣膜破損、半導(dǎo)體芯片和電路基板的粘接力下降的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了消除上述以往技術(shù)的缺點(diǎn)而提出的，其目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置及其組裝方法，它把在半導(dǎo)體芯片和基板連接中使用的焊錫材料的回流的熱應(yīng)力限制在最小，不會(huì)在密封樹脂中產(chǎn)生空隙，可以防止半導(dǎo)體芯片元件面的破損、特別是配置在焊錫材料之上的低電容率絕緣膜的破損。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的第1特征的要旨的半導(dǎo)體裝置具備具有第1主面和與第1主面相對(duì)的第2主面的芯片裝載基板；配置在第2主面上的多個(gè)基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤；連接在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤上的第1焊錫球；連接在第1焊錫球上的比第1焊錫球熔點(diǎn)高的第2焊錫球；在第3主面上具有與第2焊錫球連接的芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤的半導(dǎo)體芯片；被封入第1焊錫球以及第2焊錫球周圍的具有助焊劑功能的密封樹脂。
作為本發(fā)明的第2特征的要旨的半導(dǎo)體裝置的組裝方法包括在具有第1主面和與第1主面相對(duì)的第2主面的芯片裝載基板的第2主面上形成多個(gè)基板側(cè)內(nèi)部連接焊盤的工序；在基板側(cè)內(nèi)部連接焊盤上分別形成多個(gè)第1焊錫球的工序；在第1主面的基板側(cè)內(nèi)部連接焊盤以及第1焊錫球的周圍涂抹具有助焊劑功能的密封樹脂的工序；把在第3主面具有元件面的半導(dǎo)體芯片的第3主面上形成的第2焊錫球和第1焊錫球相對(duì)對(duì)齊，使第1焊錫球熔化，將第2焊錫球和第1焊錫球接合的工序；使密封樹脂固化的工序。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)一例的剖面圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之1)。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之2)。
圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之3)。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之4)。
圖6是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之5)。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之6)。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之7)。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之8)。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之9)。
圖11是表示第2組裝方法一例的剖面圖(之1)。
圖12是表示第2組裝方法一例的剖面圖(之2)。
圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)一例的剖面圖。
圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之1)。
圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)組裝方法一例的剖面圖(之2)。
圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)一例的剖面圖。
圖17是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之1)。
圖18是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖(之2)。
圖19是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)一例的剖面圖。
圖20是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)的組裝方法一例的剖面圖。
符號(hào)說明1芯片裝載基板2a，2b，2c，2d 基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤
3a，3b，3c，3d第1焊錫球4a，4b，4c，4d第2焊錫球5a，5b，5c，5d芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤6 半導(dǎo)體芯片7，7A，7B 密封樹脂8a，8b，8c，8d內(nèi)部連接體10元件單元11a，11b，……11e 金屬布線12，12A，12B 低電容率絕緣膜13保護(hù)膜13A 開口部14A Ti膜14B Ni膜14C Pd膜14a，14b，14c，……14d阻擋金屬層15布線層15a，15b，……，15j 基板側(cè)外部電極焊盤16a，16b 光致抗蝕劑膜17導(dǎo)電性材料18保護(hù)膜18A 開口部20A 安裝臺(tái)20B 安裝工具21a，21b，……21j 外部連接球22a，22b，22c，22d第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤23a，23b，23c，23d第3焊錫球24a，24b，24c，24d第4焊錫球25a，25b，25c，25d第2芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤
26 第2半導(dǎo)體芯片28a，28b，28c，28第2內(nèi)部連接體30 第2元件單元32 第2低電容率絕緣膜33 第2保護(hù)膜100，101，102，103 一次安裝體具體實(shí)施方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式1以及實(shí)施方式2。另外，電子設(shè)備的組裝根據(jù)在半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路芯片上的元件形成以及布線等，分為幾個(gè)安裝階段?！?次安裝體”如圖1、圖13以及圖16所示，是指在裝載基板等上連接了芯片的半導(dǎo)體裝置(安裝體)?！?次安裝體”是指把圖1、圖13以及圖16所示的1次安裝體安裝在安裝基板上的半導(dǎo)體裝置(安裝體)。“3次安裝體”是指把2次安裝體安裝在母板等上的半導(dǎo)體裝置(安裝體)。
在以下的附圖的記述中，在同一或者類似的部分上標(biāo)注同一或者類似的符號(hào)。但是，由于附圖是示意化的，因而需要注意厚度和平均尺寸的關(guān)系，各層的厚度的比率等和實(shí)際不同。另外，當(dāng)然在附圖相互間也包含相互尺寸關(guān)系和比率不同的部分。另外，以下所示的實(shí)施方式1以及2，是示例用于把本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的裝置和方法，本發(fā)明的技術(shù)思想并未把構(gòu)成部件的材料、形狀、構(gòu)造、配置等限定在以下敘述中。本發(fā)明的技術(shù)思想在權(quán)利要求范圍中可以附加各種變更。
(實(shí)施方式1)本發(fā)明的實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)100如圖1所示，包括具有第1主面和與第1主面相對(duì)的第2主面的芯片裝載基板1；配置在第2主面上的多個(gè)基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d；連接在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d上的第1焊錫球3a、3b、3c、3d；連接在第1焊錫球3a、3b、3c、3d上的第2焊錫球4a、4b、4c、4d；連接在第2焊錫球4a、4b、4c、4d上的半導(dǎo)體芯片6；被封入第1焊錫球3a、3b、3c、3d以及第2焊錫球4a、4b、4c、4d周圍的具有助焊劑功能的密封樹脂7。
芯片裝載基板1例如是在由環(huán)氧系列樹脂構(gòu)成的基板的第1主面以及第2主面上配備布線層15以及基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d的印刷基板。在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d的上部，淀積由SiO2膜、PSG膜等構(gòu)成的保護(hù)膜18。作為這樣的芯片裝載基板1，可以使用有機(jī)系列的各種合成樹脂，陶瓷、玻璃等無機(jī)系列的材料。作為有機(jī)系列的樹脂材料，可以使用酚醛樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、氟系列樹脂等，在制成板狀時(shí)成為芯的基材可以使用紙、玻璃布、玻璃基材等。作為無機(jī)系列的基板材料一般是陶瓷。另外，當(dāng)作為提高散熱特性的材料需要金屬基板、透明基板的情況下使用玻璃。作為陶瓷基板的素材可以使用氧化鋁(Al2O3)、莫來石(3Al2O3·2SiO2)、氧化鋇(BeO)、氮化鋁(AlN)、碳化硅(SiC)等。另外，也可以是在鐵、銅等的金屬上疊層耐熱性高的聚酰亞胺系列的樹脂板的多層化的金屬基底的基板(金屬絕緣基板)?；鍌?cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d以及布線層15，可以利用鋁(Al)，或者鋁合金(Al-Si，Al-Cu-Si)、金、銅等的導(dǎo)電性材料?；蛘咭部梢酝ㄟ^與多個(gè)多晶硅柵極電極連接的柵極布線等的多條信號(hào)線，設(shè)置其他的多個(gè)電極。代替由多晶硅構(gòu)成的柵極電極，也可以是由鎢(W)、鈦(Ti)、鉬(Mo)等的高熔點(diǎn)金屬、以及這些金屬的硅化物(WSi2、TiSi2、MoSi2)等，或者由使用這些硅化物的聚硅酸鹽等構(gòu)成的柵極電極。另外，也可以在芯片裝載基板1的內(nèi)部形成多條通路，把連接在這些通路上的內(nèi)部埋入布線配置成多層。
基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d在芯片裝載基板1的第2面上以等間隔分開而配置?；鍌?cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d的位置、材質(zhì)、數(shù)量等并沒有特別限定。在這些基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d上，分別連接第1焊錫球3a、3b、3c、3d。第1焊錫球3a、3b、3c、3d，可以使用低熔點(diǎn)的焊錫材料(低熔點(diǎn)焊錫)。例如，作為第1焊錫球3a、3b、3c、3d可以使用錫-鉍(Sn-Bi)系列、錫-鉍-銀(Sn-Bi-Ag)系列、錫-鋅(Sn-Zn)系列、錫-鋅-鉍(Sn-Zn-Bi)系列、錫-鉍-銦(Sn-Bi-In)系列、鉍-銦(Bi-In)系列、錫-銦(Sn-In)系列、鉍-鈀(Bi-Pd)系列、銦-銀(In-Ag)系列、錫-鉛(Sn＝5w％，Pb95w％)系列中的任何一種焊錫材料。這其中，Sn-Bi系列、Sn-Bi-Ag系列具有138～150℃左右的熔點(diǎn)，Sn-Zn系列具有198～210℃左右的熔點(diǎn)，Sn-Bi-In系列具有190～200℃左右的熔點(diǎn)，Bi-In系列具有72～120℃左右的熔點(diǎn)，Sn-In系列具有116～130℃左右的熔點(diǎn)，In-Ag系列具有141～160℃左右的熔點(diǎn)，Sn-Pb(Sn＝5w％，Pb＝95w％)系列具有320～330℃左右的熔點(diǎn)。另外，從考慮鉛流出到環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，作為第1焊錫球3a、3b、3c、3d，理想的是使用低熔點(diǎn)的無鉛焊錫。例如，當(dāng)芯片裝載基板1使用有機(jī)系列材料時(shí)，為了防止從基板產(chǎn)生氣體，可以使用Sn-Bi系列、Sn-Bi-Ag系列的低熔點(diǎn)焊錫作為第1焊錫球3a、3b、3c、3d。這些第1焊錫球3a、3b、3c、3d在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d上具有凹形狀，凹部的內(nèi)側(cè)貼緊球狀的第2焊錫球4a、4b、4c、4d的表面配置。
第2焊錫球4a、4b、4c、4d如圖1所示，分別與配置在半導(dǎo)體芯片6的第3主面上的芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d連接。第2焊錫球4a、4b、4c、4d可以使用比第1焊錫球3a、3b、3c、3d熔點(diǎn)高的焊錫材料(高熔點(diǎn)焊錫)。例如，作為第2焊錫球4a、4b、4c、4d可以使用錫-銀(Sn-Ag)系列、錫-銀-銅(Sn-Ag-Cu)系列、錫-鉛(Sn-Pb)系列、錫-鋅(Sn-Zn)系列中的任何一種焊錫材料。這其中，Sn-Ag系列具有220～225℃左右的熔點(diǎn)，Sn-Ag-Cu系列具有215～230℃左右的熔點(diǎn)，Sn-Pb系列(Sn＝63w％，Pb＝37w％)具有180～185℃左右的熔點(diǎn)，Sn-Zn系列具有195～215℃左右的熔點(diǎn)。第2焊錫球4a、4b、4c、4d的材料可以根據(jù)第1焊錫球3a、3b、3c、3d使用的材料的熔點(diǎn)適宜地變更。當(dāng)使用含鉛的焊錫材料時(shí)，作為第1焊錫球3a、3b、3c、3d可以采用Sn＝5w％，Pb＝95％組成的Sn-Pb，作為第2焊錫球4a、4b、4c、4d可以采用Sn＝63w％，Pb＝37％組成的Sn-Pb。另一方面，從考慮鉛流出到環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā)，作為第2焊錫球4a、4b、4c、4d還可以使用無鉛焊錫。例如，作為第1焊錫球3a、3b、3c、3d可以采用Sn-Bn，作為第2焊錫球4a、4b、4c、4d可以采用Sn-Ag。
在半導(dǎo)體芯片6內(nèi)部的第3主面?zhèn)刃纬稍卧?0。元件單元10形成例如摻雜了1×1018cm-3～1×1021cm-3左右的施主或者受主的多個(gè)重?fù)诫s區(qū)域(源區(qū)域/漏區(qū)域，或者發(fā)射區(qū)域/集電區(qū)域等)等。以連接這些重?fù)诫s區(qū)域的方式，鋁(Al)、鋁合金(Al-Si，Al-Cu-Si)、Cu等的金屬布線(金屬膜)以低電容率絕緣膜12和絕緣膜(省略圖示)作為層間絕緣膜形成多層。另外，如圖1所示，在低電容率絕緣膜12之下(圖1的紙面下方向)形成芯片內(nèi)部側(cè)電極焊盤5a、5b、5c、5d。之后，在芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d之下，形成由氧化膜(SiO2)、PSG膜、BPSG膜、氮化膜(Si3N4)、聚酰亞胺膜，或者環(huán)氧樹脂等的有機(jī)系列樹脂構(gòu)成的保護(hù)膜(鈍化膜)13，覆蓋半導(dǎo)體芯片6的第3主面的表面。之后，設(shè)置多個(gè)開口部(圖示省略)，使得在保護(hù)膜13的一部分露出芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d，在露出的芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d上，分別形成與第2焊錫球4a、4b、4c、4d連接的阻擋金屬14a、14b、14c、14d。另外，為了降低布線間的電容率，低電容率絕緣膜12優(yōu)選電容率在3.5或以下的材料。作為這樣的低電容率絕緣膜12，可以使用添加了碳或者氟的一氧化硅(SiOC，SiOF)等的無機(jī)系列絕緣材料、氫倍半硅氧烷(水素シルセスオキサンポリマ一)(HSQ)、有機(jī)硅石、多孔質(zhì)HSQ、苯并環(huán)丁烯(BCB)等，和把這些材料多孔質(zhì)化的材料的膜。另外，為了防止剝離，可以把低電容率絕緣膜12相對(duì)于配置在半導(dǎo)體芯片6內(nèi)部的元件單元(半導(dǎo)體元件)10、絕緣膜以及金屬膜的粘接強(qiáng)度設(shè)置在15J/m2或以下。
密封樹脂7可以使用在樹脂中攙入了助焊劑的材料、使固化劑具有助焊劑效果的材料、在樹脂中攙入了填料的材料、使用了酸酐的材料等。作為樹脂材料，例如可以使用環(huán)氧系列、丙烯系列、硅系列、聚酰亞胺系列等的樹脂。
在本發(fā)明的實(shí)施方式1的1次安裝體100中，在芯片裝載基板1上配置低熔點(diǎn)的第1焊錫球3a、3b、3c、3d。這些第1焊錫球3a、3b、3c、3d因?yàn)橥ㄟ^例如在150℃左右的低溫下加熱熔化，所以芯片裝載基板1的材料即使使用有機(jī)系列的樹脂，也不會(huì)從芯片裝載基板1中產(chǎn)生氣體，在密封樹脂7中難以產(chǎn)生空隙。另外，因?yàn)樾酒b載基板1以及半導(dǎo)體芯片6在低溫下接合，所以芯片裝載基板1、半導(dǎo)體芯片6、以及密封樹脂7的熱收縮小，芯片裝載基板1的共面膜層和可靠性也提高。另外，因?yàn)樵诘?焊錫球4a、4b、4c、4d上不會(huì)施加過度的熱應(yīng)力，所以可以防止配置在芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d上的低電容率絕緣膜12的破損。另外，因?yàn)樵诘碗娙萋式^緣膜12的表面上配置由有機(jī)系列的樹脂等構(gòu)成的保護(hù)膜13，所以可以防止低電容率絕緣膜的剝離。另外，如果焊錫材料利用無鉛焊錫，則可以提供應(yīng)對(duì)環(huán)境問題的1次安裝體100。
(第1組裝方法)以下，利用圖2～圖10說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的1次安裝體100的組裝方法。另外，以下敘述的1次安裝體100的組裝方法是一例子，不用說，包含其變形例子，通過除此之外的各種組裝方法也可以實(shí)現(xiàn)。
(1)首先，在半導(dǎo)體芯片6的第3主面上形成例如具有摻雜了1×1018cm-3～1×1021cm-3左右的施主或者受主的多個(gè)重?fù)诫s區(qū)域(源區(qū)域/漏區(qū)域，或者發(fā)射區(qū)域/集電區(qū)域等)等的元件單元10。之后以連接這些重?fù)诫s區(qū)域的方式，把鋁(Al)，或者鋁合金(Al-Si，Al-Cu-Si)、Cu等的金屬布線11a、11b、……11e以低電容率絕緣膜12A、12B作為層間絕緣膜形成多層。之后，在最上層的布線層上形成芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a。之后在芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a的上部形成由氧化膜(SiO2)、PSG膜、BPSG膜、氮化膜(Si3N4)或者聚酰亞胺膜等構(gòu)成的保護(hù)膜13。之后在保護(hù)膜13的一部分設(shè)置多個(gè)開口部13A，使芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a露出。
(2)其次，使用濺射裝置，或者電子束蒸鍍裝置等分別在保護(hù)膜13以及開口部13A上面形成鈦(Ti)膜14A、在Ti膜14A的上面形成鎳(Ni)膜14B、在鎳膜14B上面形成鈀(Pd)膜14C，形成由這些膜構(gòu)成的阻擋金屬14的層。接著，在阻擋金屬14上涂抹光致抗蝕劑膜，使用光刻技術(shù)在光致抗蝕劑膜16a和光致抗蝕劑膜16b之間形成溝。之后如圖4所示，在光致抗蝕劑膜16a和光致抗蝕劑16b之間的溝中用鍍法等有選擇地形成Cu等導(dǎo)電性材料17。
(3)其次，如圖5所示，使用丙酮、剝離液等的溶劑剝離光致抗蝕劑膜16a、16b，以導(dǎo)電性材料17作為掩模分別除去Pd膜14C、Ni膜14B、Ti膜14A的一部分。在Pd膜14C以及Ni膜14B的除去中，可以使用王水系列的腐蝕液。在Ti膜14的除去中可以使用乙二胺四醋酸。接著，如圖6所示，在導(dǎo)電性材料17的周圍涂抹助焊劑，在氮?dú)夥諊性?00～220℃下加熱30秒左右，回流導(dǎo)電性材料17，在阻擋金屬層14上形成第2焊錫球4a。其后，對(duì)形成有第2焊錫球4a的半導(dǎo)體芯片6進(jìn)行電試驗(yàn)。
(4)其次，如圖7所示，準(zhǔn)備由厚度為30～60μm的環(huán)氧樹脂等構(gòu)成的芯片裝載基板1。作為芯片裝載基板1除了環(huán)氧樹脂外，可以使用聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、陶瓷基板，或者碳化硅基板等。在芯片裝載基板1的第1主面上，形成由Cu等構(gòu)成的布線層15。另一方面，在第2主面上形成由Cu等構(gòu)成的基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a，在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a的上部淀積由SiO2膜、PSG膜等構(gòu)成的保護(hù)膜18。其后，除去保護(hù)膜18的一部分，設(shè)置開口部18A，使基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a露出。接著，在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a上形成第1焊錫球3a。
(5)其次，如圖8所示，在芯片裝載基板1的第1主面上涂抹具有助焊劑功能的密封樹脂7，以包圍基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d以及第1焊錫球3a、3b、3c、3d。另外，為了降低密封樹脂7的熱膨脹系數(shù)，提高樹脂的可靠性，可以使用添加了填料的材料。接著，如圖9所示，在第1焊錫球3a、3b、3c、3d上使第2焊錫球4a、4b、4c、4d與其相對(duì)對(duì)齊。其后，把芯片裝載基板1以及半導(dǎo)體芯片6裝入爐子等中，一邊從半導(dǎo)體芯片6的上面向芯片裝載基板1施加壓力一邊在150℃左右的溫度下加熱1-15秒鐘，進(jìn)行回流。其結(jié)果，密封樹脂7活性化，通過密封樹脂7具有的助焊劑效果，除去第1焊錫球3a、3b、3c、3d表面的氧化物和污染物。接著，第1焊錫球3a、3b、3c、3d熔化，如圖10所示，粘接在第2焊錫球4a、4b、4c、4d周圍。進(jìn)而，為了使密封樹脂7固化，用烘箱等干燥芯片裝載基板1以及半導(dǎo)體芯片6。
通過以上工序，可以實(shí)現(xiàn)圖1所示的1次安裝體100。如果采用本發(fā)明的實(shí)施方式1的1次安裝體100，則配置在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d上的第1焊錫球3a、3b、3c、3d在150℃左右的低溫下熔化，與第2焊錫球4a、4b、4c、4d暫時(shí)連接。因此，芯片裝載基板1的材料使用有機(jī)系列樹脂時(shí)，不會(huì)從芯片裝載基板1產(chǎn)生氣體，在密封樹脂7中難以產(chǎn)生空隙。另外，由于在低溫下連接芯片裝載基板1和半導(dǎo)體芯片6，因而芯片裝載基板1以及半導(dǎo)體芯片6的熱膨脹、或者密封樹脂7的熱收縮的比例變小，可以提高芯片裝載基板1的共面膜層和可靠性。另外，因?yàn)樵诘?焊錫球4a、4b、4c、4d上不施加過度的熱應(yīng)力，所以可以防止配置有芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d的低電容率絕緣膜12的破損。因?yàn)樵诘碗娙萋式^緣膜12的表面上配置由有機(jī)系列的樹脂等構(gòu)成的保護(hù)膜13，所以可以防止低電容率絕緣膜12的剝離。
(第2組裝方法)以下，利用圖11以及圖12說明第2組裝方法。因?yàn)橹敝猎诎雽?dǎo)體芯片6以及芯片裝載基板1形成第2焊錫球4a、4b、4c、4d或者第1焊錫球3a、3b、3c、3d的方法和圖2～圖8所示的方法一樣，所以省略說明。
首先，把安裝臺(tái)20A以及安裝工具20B加熱到150℃左右。之后，例如用真空吸盤等把芯片裝載基板1的第1主面裝載在安裝臺(tái)20A上，用真空吸盤等把與半導(dǎo)體芯片6的第3主面相對(duì)的第4主面固定在安裝工具20B上。接著如圖11所示，在第1焊錫球3a、3b、3c、3d上使第2焊錫球4a、4b、4c、4d與其相對(duì)對(duì)齊。之后，從安裝工具20B的上方向安裝臺(tái)20A側(cè)施加壓力。其結(jié)果如圖12所示，第1焊錫球3a、3b、3c、3d熔化變形，粘接在第2焊錫球4a、4b、4c、4d周圍。進(jìn)而，停止安裝臺(tái)20A以及安裝工具20B的加溫，通過冷卻使密封樹脂7冷卻固化。
(實(shí)施方式1的變形例)本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)102如圖13所示，與圖1所示的1次安裝體100不同點(diǎn)在于，進(jìn)一步具備配置在芯片裝載基板1的第2主面上的第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤22a、22b、22c、22d；與第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤22a、22b、22c、22d連接的第3焊錫球23a、23b、23c、23d；與第3焊錫球23a、23b、23c、23d連接的第4焊錫球24a、24b、24c、24d；與第4焊錫球24a、24b、24c、24d連接的第2半導(dǎo)體芯片26。在第2半導(dǎo)體芯片26的第3主面上配置第2元件單元30。在此第2元件單元30的下方配置第2低電容率絕緣膜32，在第2低電容率絕緣膜32的下方隔開配置第2芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤25a、25b、25c、25d。在第2第電容率絕緣膜32的表面上形成由有機(jī)樹脂等構(gòu)成的第2保護(hù)膜33。
第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤22a、22b、22c、22d的結(jié)構(gòu)和基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d相同。第3焊錫球23a、23b、23c、23d的結(jié)構(gòu)和第1焊錫球3a、3b、3c、3d相同。第4焊錫球24a、24b、24c、24d的結(jié)構(gòu)和第2焊錫球4a、4b、4c、4d相同。另外，因?yàn)榈?元件單元30、第2低電容率絕緣膜32、第2芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤25a、25b、25c、25d、以及第2保護(hù)膜33的結(jié)構(gòu)和元件單元10、低電容率絕緣膜12、芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d以及保護(hù)膜13一樣，所以省略說明。
(組裝方法)以下利用圖13～圖15說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例的1次安裝體102的組裝方法。
(1)首先，準(zhǔn)備由厚度為30～60μm的環(huán)氧樹脂等構(gòu)成的芯片裝載基板1。在芯片裝載基板1的第1主面上形成由Cu等構(gòu)成的布線層15。另一方面，在第2主面上分別形成由Cu等構(gòu)成的基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d以及第2基板側(cè)內(nèi)部電機(jī)焊盤22a、22b、22c、22d。之后在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d以及第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤22a、22b、22c、22d的周圍形成由SiO2膜、PSG膜構(gòu)成的保護(hù)膜18。接著，除去保護(hù)膜18的一部分，使基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d以及第2基板側(cè)內(nèi)部惦記焊盤22a、22b、22c、22d露出。之后，在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d上形成第1焊錫球3a、3b、3c、3d，在第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤22a、22b、22c、22d上形成第3焊錫球23a、23b、23c、23d。之后如圖14所示，把該芯片基板1裝載到加溫到150℃左右的安裝臺(tái)20A上。
(2)其次，以包圍基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d以及第1焊錫球3a、3b、3c、3d的方式，在芯片裝載基板1上涂抹具有助焊劑功能的密封樹脂7A。在第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤22a、22b、22c、22d以及第3焊錫球23a、23b、23c、23d上涂抹具有助焊劑功能的密封樹脂7B。密封樹脂7A以及密封樹脂7B被來自安裝臺(tái)20A的熱加熱而活性化。其結(jié)果，通過密封樹脂7A具有的助焊劑效果除去第1焊錫球3a、3b、3c、3d表面的氧化物和污物。同樣，第3焊錫球23a、23b、23c、23d表面的氧化物和污物通過密封樹脂7B具有的助焊劑效果被除去。其后，使第1焊錫球3a、3b、3c、3d的一部分露出到密封樹脂7A的表面。使第3焊錫球23a、23b、23c、23d的一部分露出到密封樹脂7B的表面。
(3)接著如圖14所示，使第2焊錫球4a、4b、4c、4d在第1焊錫球3a、3b、3c、3d上與其相對(duì)對(duì)齊，從半導(dǎo)體芯片6的上方向芯片裝載基板1加壓。第1焊錫球3a、3b、3c、3d被安裝臺(tái)20A的熱熔化，如圖15所示，粘接在第2焊錫球4a、4b、4c、4d周圍。之后，使第4焊錫球24a、24b、24c、24d在第3焊錫球23a、23b、23c、23d上與其相對(duì)對(duì)齊，從第2半導(dǎo)體芯片6的上方向芯片裝載基板1加壓。第3焊錫球23a、23b、23c、23d被安裝臺(tái)20A的熱熔化，如圖13所示，粘接在第4焊錫球24a、24b、24c、24d周圍。其后，進(jìn)而通過停止安裝臺(tái)20A的加熱，冷卻密封樹脂7，使其固化。
通過以上工序，可以實(shí)現(xiàn)圖13所示的1次安裝體102。如果采用本發(fā)明的實(shí)施方式1的變形例的1次安裝體102，則最初第1焊錫球3a、3b、3c、3d被從安裝臺(tái)20A傳遞的熱熔化，與第2焊錫球4a、4b、4c、4d暫時(shí)連接。因此，在被暫時(shí)連接的第1半導(dǎo)體芯片6旁邊安裝第2半導(dǎo)體芯片26時(shí)，可以防止由于密封樹脂7A、7B的流動(dòng)引起的第1以及第2半導(dǎo)體芯片6、26的位置偏移，可以把多個(gè)半導(dǎo)體元件靠近地安裝。另外，因?yàn)閳D13所示的1次安裝體102可以在150℃的低溫下接合，所以當(dāng)芯片裝載基板1的材料使用有機(jī)系列的樹脂時(shí)，不會(huì)從芯片裝載基板1產(chǎn)生氣體，在密封樹脂7中難以產(chǎn)生空隙。另外，因?yàn)榭梢园研酒b載基板1以及半導(dǎo)體芯片6、26的熱膨脹、或者密封樹脂7的熱收縮抑制得很小，所以在芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d以及第2芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤25a、25b、25c、25d上不會(huì)施加過度的應(yīng)力。因此，把施加在配置在芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d以及第2芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤25a、25b、25c、25d附近的低電容率絕緣膜12以及第2低電容率絕緣膜32上的應(yīng)力限制在最小限度，可以防止膜的破損。
(實(shí)施方式2)本發(fā)明的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)102如圖16所示，在基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤2a、2b、2c、2d和芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d之間配置內(nèi)部連接體8a、8b、8c、8d。另外，在芯片裝載基板1的第1主面上分別隔開配置基板側(cè)外部電極焊盤15a、15b、……、15f，在基板側(cè)外部電極焊盤15a、15b、……、15f上分別連接外部連接球21a、21b、……、21f。其他因?yàn)楹蛨D1所示的1次安裝體100結(jié)構(gòu)大致相同，所以省略說明。
內(nèi)部連接體8a、8b、8c、8d是混合了圖1所示的第1焊錫球3a、3b、3c、3d和第2焊錫球4a、4b、4c、4d的電極。內(nèi)部連接體8a、8b、8c、8d比第1焊錫球3a、3b、3c、3d熔點(diǎn)高，比第2焊錫球4a、4b、4c、4d熔點(diǎn)低。作為內(nèi)部連接體8a、8b、8c、8d可以使用作為低熔點(diǎn)焊錫材料的Sn-Bi系列、Sn-Bi-Ag系列、Sn-Zn系列、Sn-Zn-Bi系列、Sn-Bi-In系列、Bi-In系列、Sn-In系列、In-Ag系列、Sn-Pb(Sn＝5w％，Pb＝95w％)系列，或者作為高熔點(diǎn)焊錫材料的Sn-Ag系列、Sn-Ag-Cu系列、Sn-Pb(Sn＝63w％，Pb＝37w％)系列、以及Sn-Zn系列中的至少2種焊錫材料。
基板側(cè)外部電極焊盤15a、15b、……、15f可以使用Cu、Au、Al，或者Al合金(Al-Si，Al-Cu-Si)等的導(dǎo)電性材料。或者，可以通過與多個(gè)多晶硅柵極電極連接的柵極布線等的多條信號(hào)線設(shè)置其他多個(gè)電極。代替由多晶硅構(gòu)成的柵極電極，也可以是由W、Ti、Mo等的高熔點(diǎn)金屬、它們的硅化物(WSi2，TiSi2，MoSi2)等，或者使用這些硅化物的聚硅酸鹽等構(gòu)成的柵極電極。
外部連接球21a、21b、……、21f可以使用比第1焊錫球3a、3b、3c、3d熔點(diǎn)高的焊錫材料。例如作為外部連接球21a、21b、……、21f，除了Sn-Ag系列、Sn-Ag-Cu系列、Sn-Pb系列、Sn-Zn系列的焊錫合金外，還可以使用Au、Ag、Cu、Ni、Fe、Pd、Sn、Pb、Ag、Bi、Zn、In、Sb、Cu、Ge、它們的混合物或者化合物中的任何一種材料。
(組裝方法)以下，利用圖17以及圖18說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的1次安裝體102的組裝方法。另外，因?yàn)橹敝猎诎雽?dǎo)體芯片6以及芯片裝載基板1上形成第2焊錫球4a、4b、4c、4d或者第1焊錫球3a、3b、3c、3d的方法和圖2～圖8所示的方法相同，所以省略說明。
利用光刻技術(shù)在形成于第1主面上的布線層15上圖案形成光致抗蝕劑膜。把圖案形成的光致抗蝕劑膜作為蝕刻掩模除去布線層15的一部分，形成基板側(cè)外部電極焊盤15a、15b、……、15f。在基板側(cè)外部電極焊盤15a、15b、……、15f的周圍可以形成由SiO2、SiN等構(gòu)成的保護(hù)膜(省略圖示)。之后，如圖17所示，在基板側(cè)外部電極焊盤15a、15b、……、15f上分別形成例如由Sn-Ag系列的焊錫合金構(gòu)成的外部連接球21a、21b……、21f，加熱到200℃左右，回流外部連接球21a、21b、……、21f。在回流中產(chǎn)生的熱被傳遞到第1焊錫球3a、3b、3c、3d以及第2焊錫球4a、4b、4c、4d。其結(jié)果如圖18所示，第1焊錫球3a、3b、3c、3d以及第2焊錫球4a、4b、4c、4d熔化，形成內(nèi)部連接體8a、8b、8c、8d。這些內(nèi)部連接體8a、8b、8c、8d因?yàn)榉謩e混合第1焊錫球3a、3b、3c、3d和第2焊錫球4a、4b、4c、4d而形成，所以比第1焊錫球3a、3b、3c、3d熔點(diǎn)高，比第2焊錫球4a、4b、4c、4d熔點(diǎn)低。
通過以上工序，可以實(shí)現(xiàn)圖16所示的1次安裝體102。如果采用本發(fā)明的實(shí)施方式2的1次安裝體102，則第1焊錫球3a、3b、3c、3d例如在150℃左右的低溫下熔化，暫時(shí)與第2焊錫球4a、4b、4c、4d連接。因此，作為芯片裝載基板1的材料使用有機(jī)系列樹脂時(shí)，不會(huì)從芯片裝載基板1產(chǎn)生氣體，密封樹脂7中的空隙難以產(chǎn)生。因?yàn)橛捎谛酒b載基板1和半導(dǎo)體芯片6在低溫下連接，因而芯片裝載基板1、半導(dǎo)體芯片6以及密封樹脂7的熱收縮變小，所以在芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d上施加的熱應(yīng)力變小。因此，可以把施加在配置于芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d之上的低電容率絕緣膜12上的應(yīng)力抑制在最小限度，防止膜的破損。另外，利用在回流外部連接球21a、21b、……、21f時(shí)產(chǎn)生的熱，形成內(nèi)部連接體8a、8b、8c、8d，進(jìn)行芯片裝載基板1和半導(dǎo)體芯片6的正式連接。這些內(nèi)部連接體8a、8b、8c、8d因?yàn)楸鹊?焊錫球3a、3b、3c、3d熔點(diǎn)高，所以即使進(jìn)行在150℃下的高溫放置試驗(yàn)，以及重復(fù)-55℃和125℃的環(huán)境的熱循環(huán)試驗(yàn)，內(nèi)部連接體8a、8b、8c、8d也不熔化，可以確保1次安裝體102的可靠性。
(實(shí)施方式2的變形例)本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例的半導(dǎo)體裝置(1次安裝體)103如圖19所示，在第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤22a、22b、22c、22d和第2芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤25a、25b、25c、25d之間配置第2內(nèi)部連接體28a、28b、28c、28d。另外，在與第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤22a、22b、22c、22d相對(duì)的第2主面上，基板側(cè)外部電極焊盤15f、15g、……、15j分別隔開配置，在這些基板側(cè)外部電極焊盤15f、15g、……、15j上分別連接外部連接球21f、21g、……、21j。其他因?yàn)楹蛨D13所示的1次安裝體101結(jié)構(gòu)大致相同，所以省略說明。
第2內(nèi)部連接體28a、28b、28c、28d是圖20所示的第3焊錫球23a、23b、23c、23d和第2焊錫球24a、24b、24c、24d混合的電極。第2內(nèi)部連接體28a、28b、28c、28d具有比第3焊錫球23a、23b、23c、23d熔點(diǎn)高，比第4焊錫球24a、24b、24c、24d熔點(diǎn)低的性質(zhì)。作為第2內(nèi)部連接體28a、28b、28c、28d，可以使用作為低熔點(diǎn)焊錫材料的Sn-Bi系列、Sn-Bi-Ag系列、Sn-Zn系列、Sn-Zn-Bi系列、Sn-Bi-In系列、Bi-In系列、Sn-In系列、In-Ag系列、Bi-Pd系列、Sn-Pb(Sn＝5w％，Pb＝95w％)系列，或者作為高熔點(diǎn)焊錫材料的Sn-Ag系列，Sn-Ag-Cu系列、Sn-Pb(Sn＝63w％，Pb＝37w％)系列、以及Sn-Zn系列中的至少2種焊錫材料。
(組裝方法)以下，利用圖19以及圖20說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例的1次安裝體103的組裝方法。
首先，利用光刻技術(shù)在形成于第1主面上的布線層15上圖案形成光致抗蝕劑膜，把圖案形成的光致抗蝕劑膜作為蝕刻掩模除去布線層15的一部分，形成基板側(cè)外部電極焊盤15a、15b、……、15j。也可以在基板側(cè)外部電極焊盤15a、15b、……、15j的周圍形成由SiO2、SiN等構(gòu)成的保護(hù)膜。之后，如圖20所示，在基板側(cè)外部電極焊盤15a、15b、……、15j上例如分別形成由Sn-Ag系列的焊錫合金構(gòu)成的外部連接球21a、21b……、21j，在200℃左右下回流外部連接球21a、21b、……、21f。在回流時(shí)產(chǎn)生的熱傳遞到第1以及第3焊錫球3a、3b、……、23a、……、23d、第2以及第4焊錫球4a、4b、……、24a、……、24d的各自上。其結(jié)果如圖19所示，第1以及第2焊錫球3a、3b、……、23a、……、23d和第2以及第4焊錫球4a、4b、……、24a、……、24d分別熔化，形成內(nèi)部連接體8a、8b、……、28a、……28d。
通過以上工序，可以實(shí)現(xiàn)圖19所示的1次安裝體103。如果采用本發(fā)明的實(shí)施方式2的變形例的1次安裝體103，則在第1焊錫球3a、3b、3c、3d和第2焊錫球4a、4b、4c、4d被暫時(shí)連接后，第3焊錫球23a、23b、23c、23d和第4焊錫球24a、24b、24c、24d被暫時(shí)連接。因此，當(dāng)在第1半導(dǎo)體芯片6旁邊安裝第2半導(dǎo)體芯片26時(shí)，可以防止因密封樹脂7的流動(dòng)引起的位置偏移，可以靠近安裝多個(gè)半導(dǎo)體元件。另外，如圖19所示的1次安裝體103因?yàn)樵?50℃的低溫下暫時(shí)連接，所以當(dāng)芯片裝載基板1的材料使用有機(jī)系列的樹脂時(shí)，不會(huì)從芯片裝載基板1中產(chǎn)生氣體，在密封樹脂7中難以產(chǎn)生空隙。另外，因?yàn)榭梢园衙芊鈽渲?因熱引起的收縮率抑制在最小限度，所以在芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d以及第2芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤25a、25b、25c、25d上不會(huì)施加過度的應(yīng)力。因此，可以把施加在配置在芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤5a、5b、5c、5d之上的低電容率絕緣膜12、配置在第2芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤25a、25b、25c、25d之上的低電容率絕緣膜32上的應(yīng)力限制在最小，從而可以防止膜的破損。另外，利用在回流外部連接球21a、21b、……、21f時(shí)產(chǎn)生的熱，形成內(nèi)部連接體8a、8b、……、28a、……、28d，進(jìn)行芯片裝載基板1和半導(dǎo)體芯片6、芯片裝載基板1和半導(dǎo)體芯片26的正式連接。因?yàn)檫@些內(nèi)部連接體8a、8b、……、28a、……、28d比第1焊錫球3a、3b、……、23a、……、23d熔點(diǎn)高，所以即使進(jìn)行在150℃下的高溫放置試驗(yàn)、和重復(fù)-55℃以及125℃環(huán)境的熱循環(huán)試驗(yàn)，內(nèi)部連接體8a、8b、……、28a、……、28d也不熔化，可以提高1次安裝體103的可靠性。
(其他的實(shí)施方式)如上所述，本發(fā)明雖然由第1以及第2實(shí)施方式記述，但不應(yīng)該理解為本公開的一部分的論述以及附圖限定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該能夠從本公開中獲知各種替代實(shí)施方式、實(shí)施例以及運(yùn)用技術(shù)。
在圖1～圖19所示的1次安裝體100、101、102、103中，可以部分地改變第1以及第3焊錫球3a、3b、……、23a、……、23d，第2以及第4焊錫球4a、4b、……、24a、……、24d的各自的焊錫的種類。例如，如果焊錫被回流加溫，則半導(dǎo)體芯片6、第2半導(dǎo)體芯片26，以及芯片裝載基板1各自膨脹。因熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力在半導(dǎo)體芯片6、第2半導(dǎo)體芯片26的中心部分，或者芯片裝載基板1的中心部分最弱，在半導(dǎo)體芯片6、半導(dǎo)體芯片26，或者芯片裝載基板1的端部最強(qiáng)。因此，例如通過在位于圖1所示的半導(dǎo)體芯片6的中心部分的第2焊錫球4b、4c上使用高熔點(diǎn)的焊錫材料，在位于端部的第2焊錫球4a、4d上使用比第2焊錫球4b、4c熔點(diǎn)低的焊錫材料，可以進(jìn)一步防止形成在半導(dǎo)體芯片6上的低電容率絕緣膜12的破損。
如上所述，本發(fā)明應(yīng)該理解為包含在這里未記述的各種實(shí)施方式等。因而，從本公開中，本發(fā)明只由適宜的權(quán)利要求范圍的發(fā)明特定事項(xiàng)限定。
如果采用本發(fā)明，則可以提供一種半導(dǎo)體裝置及其組裝方法，它把在半導(dǎo)體芯片和基板的連接中使用的焊錫材料的因回流而產(chǎn)生的熱應(yīng)力限制在最小限度，不會(huì)在密封樹脂中產(chǎn)生空隙，可以防止半導(dǎo)體芯片元件面的破損，特別可以防止配置在焊錫材料之上的低電容率絕緣膜的破壞。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括具有第1主面和與第1主面相對(duì)的第2主面的芯片裝載基板；配置在上述第2主面上的多個(gè)基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤；連接在上述基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤上的第1焊錫球；連接在上述第1焊錫球上的比該第1焊錫球熔點(diǎn)高的第2焊錫球；在第3主面上具有與上述第2焊錫球連接的芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤的半導(dǎo)體芯片；以及被封入上述第1焊錫球以及上述第2焊錫球周圍的具有助焊劑功能的密封樹脂。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述第1焊錫球包含Sn-Bi、Sn-Bi-Ag、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Bi-In、Bi-In、Sn-In、Bi-Pd、In-Ag、Sn-Pb中的任意一者。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述第2焊錫球包含Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Pb、Sn-Zn中的任意一者。
4.如權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在上述半導(dǎo)體芯片的表面上配置包含有機(jī)樹脂的保護(hù)膜。
5.如權(quán)利要求1至3的任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在上述半導(dǎo)體芯片的內(nèi)部配置低電容率絕緣膜。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述低電容率絕緣膜的電容率在3.5或以下。
7.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述低電容率絕緣膜相對(duì)于配置在上述半導(dǎo)體芯片內(nèi)部的半導(dǎo)體元件、絕緣膜、以及金屬膜的粘接強(qiáng)度在15J/m2或以下。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還包括配置在上述第2主面上的第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤；與上述第2基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤連接的第3焊錫球；與上述第3焊錫球連接、比該第3焊錫球的熔點(diǎn)高的第4焊錫球；在第3主面上具有分別與上述第4焊錫球連接的第2芯片側(cè)內(nèi)部電極焊盤的第2半導(dǎo)體芯片；以及被封入上述第3焊錫球以及上述第4焊錫球周圍的具有助焊劑功能的密封樹脂。
9. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述第3焊錫球至少包含Sn-Bi、Sn-Bi-Ag、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Bi-In、Bi-In、Sn-In、Bi-Pd、In-Ag、Sn-Pb中的任意一種。
10.如權(quán)利要求8或者9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述第4焊錫球至少包含Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Pb、Sn-Zn中的任意一種。
11.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在上述第2半導(dǎo)體芯片的內(nèi)部配置低電容率絕緣膜。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述低電容率絕緣膜的電容率在3.5或以下。
13.如權(quán)利要求11或者12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述低電容率絕緣膜相對(duì)于配置在上述第2半導(dǎo)體芯片內(nèi)部的半導(dǎo)體元件、絕緣膜、以及金屬膜的粘接強(qiáng)度在15J/m2或以下。
14.一種半導(dǎo)體裝置的組裝方法，其特征在于，包括在具有第1主面以及與第1主面相對(duì)的第2主面的芯片裝載基板的第2主面上形成多個(gè)基板側(cè)內(nèi)部連接焊盤的工序；在上述基板側(cè)內(nèi)部連接焊盤上分別形成多個(gè)第1焊錫球的工序；在上述第1主面的基板側(cè)內(nèi)部連接焊盤以及上述第1焊錫球的周圍涂抹具有助焊劑功能的密封樹脂的工序；把形成在第三主面具有元件面的半導(dǎo)體芯片的第3主面上的第2焊錫球和上述第1焊錫球相對(duì)對(duì)齊，使上述第1焊錫球熔化，將上述第2焊錫球和上述第1焊錫球接合的工序；以及使上述密封樹脂固化的工序。
15.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置的組裝方法，其特征在于將上述芯片裝載基板放置在被加溫的安裝臺(tái)上，利用來自上述安裝臺(tái)的傳熱使上述第1焊錫球熔化。
16.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置的組裝方法，其特征在于，還包括在上述芯片裝載基板的第2主面上形成多個(gè)第2基板側(cè)內(nèi)部連接焊盤的工序；在上述第2基板側(cè)內(nèi)部連接焊盤上分別形成多個(gè)第3焊錫球的工序；在上述第2基板側(cè)內(nèi)部連接焊盤以及上述第3焊錫球的周圍涂抹具有助焊劑功能的第2密封樹脂的工序；使形成在第2半導(dǎo)體芯片的第3主面上的第4焊錫球和上述第3焊錫球相對(duì)對(duì)齊，使上述第3焊錫球熔化，將上述第3焊錫球和上述第4焊錫球接合的工序；以及使上述第2密封樹脂固化的工序。
17.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置的組裝方法，其特征在于，包括在上述芯片裝載基板的第1主面上形成多個(gè)基板側(cè)外部連接焊盤的工序；在上述基板側(cè)外部焊盤上分別形成多個(gè)外部連接球，利用分別形成該外部連接球時(shí)產(chǎn)生的熱使上述第2焊錫球以及上述第1焊錫球熔化，形成內(nèi)部連接體的工序。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的組裝方法，其特征在于上述內(nèi)部連接體至少包含Sn-Bi、Sn-Bi-Ag、Sn-Zn、Sn-Zn-Bi、Sn-Bi-In、Bi-In、Sn-In、Bi-Pd、In-Ag、Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Pb、Sn-Zn中的任意一種。
19.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置的組裝方法，其特征在于在上述半導(dǎo)體芯片的內(nèi)部形成低電容率絕緣膜。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置的組裝方法，其特征在于在上述半導(dǎo)體芯片的表面上形成包含有機(jī)樹脂的保護(hù)膜。
全文摘要
提供一種半導(dǎo)體裝置及其組裝方法，把在半導(dǎo)體芯片和基板的連接中使用的焊錫材料因回流而產(chǎn)生的熱應(yīng)力限制在最小限度，在密封樹脂中不產(chǎn)生空隙，可以防止半導(dǎo)體芯片元件面的破壞，特別可以防止配置在焊錫材料之上的低電容率絕緣膜的破損。該半導(dǎo)體裝置包括具有第1主面和與第1主面相對(duì)的第2主面的芯片裝載基板(1)；配置在第2主面上的多個(gè)基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤(2)；與基板側(cè)內(nèi)部電極焊盤(2)連接的第1焊錫球(3)；與第1焊錫球(3)連接的熔點(diǎn)高的第2焊錫球(4)；與第2焊錫球(4)連接的半導(dǎo)體芯片(6)；被封入第1焊錫球(3)以及第2焊錫球(4)的周圍的密封樹脂(7)。
文檔編號(hào)H01L23/31GK1574305SQ20041004815
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月16日
發(fā)明者友野章, 本間莊一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝