專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝有由集成電路(IC)構(gòu)成的芯片的CSP (芯片級(jí)封 裝，ChipSizePackage)或MCP (多芯片封裝，Mul t i Chip Package ) 等的半導(dǎo)體器件(封裝)以及其制作方法，并且涉及裝載有該封裝的 電子產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
以移動(dòng)電話和電子筆記本為典型的便攜用電子產(chǎn)品一方面被要求 具有各種各樣的包括電子郵件的收發(fā)，聲頻識(shí)別，由小型照相機(jī)收錄
圖像等功能，另一方面，用戶對(duì)電子產(chǎn)品體積的小型化，輕巧化的需 求依然強(qiáng)烈。所以，就產(chǎn)生了在便攜用電子產(chǎn)品的有限容積中裝載更 大規(guī)模的電路或更大存儲(chǔ)量的芯片的必要性。
由此，封裝技術(shù)之一的芯片級(jí)封裝CSP作為將內(nèi)含IC的芯片裝載 到印刷線路板的技術(shù)受到注目。CSP能夠做到幾乎和棵芯片相同程度的 體積小型化，輕巧化。而且，CSP不同于棵芯片，當(dāng)封裝廠家提供的芯 片在電子產(chǎn)品廠家被裝載時(shí)，CSP不需要無(wú)塵室(clean room)以及 特殊焊接機(jī)(bonder)等設(shè)備和技術(shù)，適應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)化。另外，CSP具 有棵芯片所不具有的封裝的優(yōu)勢(shì)功能，包括從外部環(huán)境保護(hù)芯片的保 護(hù)功能；能夠使印刷線路板的引腳標(biāo)準(zhǔn)化普及的功能；以及能夠?qū)?微標(biāo)度的芯片的布線擴(kuò)大到和印刷線路板相同程度的毫米標(biāo)度的標(biāo)度 轉(zhuǎn)換功能，所以CSP對(duì)電子產(chǎn)品廠家來(lái)說(shuō)，是實(shí)現(xiàn)體積小型化，輕巧 化不可缺少的必要技術(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)CSP的進(jìn)一步的體積小型化，輕巧化，裝栽在CSP的芯 片的超薄化被認(rèn)為是一大課題。比如，下面的非專利文件1中提到厚 度為50pm或更薄的芯片是現(xiàn)在的目標(biāo)值。
非專利文件l
SEMIC0N Japan 2002年12月5日由SEMI Japan主辦的半導(dǎo)體
裝置以及材料工業(yè)的技術(shù)規(guī)劃(Technical Programs for the Semiconductor Equipment and Material Industries)， 薄芯片(晶 片，die)裝栽的現(xiàn)狀 50jLim或更薄的展望，富士通公司早坂升 (Noboru Hayasaka)[標(biāo)準(zhǔn)化事例以及今后標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)做的事項(xiàng)]PIPS
一般來(lái)說(shuō)，在以CSP為典型的封裝中安裝芯片的制作工藝過(guò)程中， 對(duì)其上形成有后來(lái)成為芯片的半導(dǎo)體元件的硅片的反面實(shí)施被稱為背 面研磨(back grind)的研磨工藝。通過(guò)這個(gè)研磨工藝，芯片可以變 薄，從而實(shí)現(xiàn)了封裝的體積小型化，輕巧化。
但是，由于這個(gè)背面研磨的研磨工藝會(huì)在硅片的背面留下深幾十 nm左右的研磨痕跡，成為導(dǎo)致芯片的機(jī)械強(qiáng)度降低的一個(gè)原因。有時(shí)， 除了研磨痕跡，還會(huì)出現(xiàn)形成裂縫的情況。并且，裂縫的深度為幾pm， 有時(shí)甚至可以達(dá)到20pm。該研磨痕跡以及裂縫都會(huì)成為在后面工藝中 芯片破損的原因，而且，隨著芯片薄膜化的進(jìn)展，這個(gè)問(wèn)題將會(huì)變得 越來(lái)越深刻。
為了解決上述問(wèn)題，在實(shí)施背面研磨后，可以追加被稱為應(yīng)力消 除(stress relief)的工藝。應(yīng)力消除是使硅片背面平坦化的處理， 具體實(shí)施的處理是等離子蝕刻，濕式蝕刻，干式研磨(polishing)等。 但是，雖然上述應(yīng)力消除對(duì)消除幾十nm左右深的研磨痕跡有效，但對(duì) 達(dá)到幾pm-20iiim深的裂縫的效果不理想，另外，如果要完全消除裂縫， 應(yīng)力消除工藝需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，這樣，制作芯片的處理能力就會(huì)變 低，所以不是理想的解決辦法。
此外，當(dāng)在背面實(shí)施背面研磨時(shí)，有必要在形成有元件的硅片的表 面粘貼膠帶和襯底以便保護(hù)元件。所以，在背面研磨中對(duì)硅片厚度的 控制實(shí)際上是對(duì)硅片，以及為保護(hù)元件而粘貼的膠帶和襯底合計(jì)的總 厚度的控制，因此，當(dāng)保護(hù)用的膠帶和襯底具有彎曲性，或其厚度不 均勻時(shí)，研磨后的硅片的厚度就會(huì)產(chǎn)生幾pm-幾十vim的不均勻。由于
硅片的厚度影響制作的芯片的特性，所以如果厚度不均勻，就有芯片 特性不均勻的問(wèn)題。
而且，跟玻璃襯底相比，硅片的單價(jià)昂貴，并且，在市場(chǎng)上大多流 通的是至多直徑大約12英寸大小的硅片。雖然市場(chǎng)上也有比12英寸 大的硅片，隨著尺寸的增大，每單位面積的價(jià)格就會(huì)增多，所以不適
合作為提供廉價(jià)芯片的材料。但是，從一個(gè)硅片能夠制作出的芯片的
數(shù)量有限，所以很難在直徑12英寸的硅片上提高產(chǎn)量，因此不適合大 量生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供滿足以下條件的封裝以及其制 作方法，該條件為， 一，不實(shí)施造成裂縫以及研磨痕跡的背面研磨處 理，這樣可以使芯片飛躍性地變?。欢?，可以制作出低成本并且高產(chǎn) 量的芯片；三，可以抑制芯片厚度的不均勻。并且，本發(fā)明的另一目 的是提供裝載有該封裝的電子產(chǎn)品。
本發(fā)明用連續(xù)振蕩的激光晶化作為支撐物發(fā)揮作用的襯底上的膜 的厚度為500nm或更薄的半導(dǎo)體薄膜，然后用該晶化過(guò)的半導(dǎo)體膜形 成芯片，該芯片具有總膜厚為5jxm，優(yōu)選等于或少于2)uin的薄膜的半 導(dǎo)體元件。并且，在最后襯底被剝離的狀態(tài)下，該芯片被裝載到內(nèi)插 板。
具體來(lái)說(shuō)，在第一襯底上形成金屬膜，將該金屬膜的表面氧化形 成厚幾nm的薄金屬氧化膜。然后，在該金屬氧化膜上依次形成并層疊 絕緣膜，半導(dǎo)體膜。隨后，用連續(xù)振蕩的激光將半導(dǎo)體膜晶化，然后 用晶化過(guò)的半導(dǎo)體膜制作半導(dǎo)體元件。接下來(lái)在形成半導(dǎo)體元件后， 粘貼第二襯底以便覆蓋該元件，使半導(dǎo)體元件處于夾在第一襯底和第 二襯底之間的狀態(tài)。
然后，在與形成有半導(dǎo)體元件的第一襯底相反的一側(cè)粘接第三襯 底從而加固第一襯底的剛度。第一襯底的剛度如比笫二襯底強(qiáng)，當(dāng)剝 離第一襯底時(shí)，就不容易對(duì)半導(dǎo)體元件造成損傷，能夠順利地執(zhí)行剝 離工藝。然而，在后面的從第一襯底剝離半導(dǎo)體元件的工藝中，如果 第一襯底的剛度足夠，就不一定必須在第一襯底上粘接第三襯底。
隨后，執(zhí)行加熱處理晶化金屬氧化膜，加強(qiáng)脆性使村底容易從半 導(dǎo)體元件上被剝離下來(lái)。第一襯底和第三村底一起從半導(dǎo)體元件上被 剝離下來(lái)。另外，為晶化金屬氧化膜的加熱處理可以在粘貼第三襯底 之前實(shí)施，也可以在粘貼第二襯底之前實(shí)施?；蛘撸谛纬砂雽?dǎo)體元 件的工藝中實(shí)施的加熱處理可以兼用于該金屬氧化膜的晶化工藝。
由于該剝離的工藝，產(chǎn)生了金屬膜和金屬氧化膜之間分離的部 分；絕緣膜和金屬氧化膜之間分離的部分；以及金屬氧化膜自身雙方
分離的部分。不管怎樣，從第一襯底剝離半導(dǎo)體元件并將其粘附在第 二襯底上。
剝離第一襯底后，將半導(dǎo)體元件安裝到內(nèi)插板(interposer)并 剝離第二襯底。注意，第二襯底不一定必須被剝離，比如，如果跟芯 片的厚度比，更重視機(jī)械強(qiáng)度的情況下，可以在第二襯底被粘貼在芯 片的狀態(tài)下完成封裝。
另外，可以用倒裝芯片法(Flip Chip)或布線接合法(Wire Bonding)來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)插板和芯片的電連接(接合)。當(dāng)用倒裝芯片法時(shí)， 在安裝半導(dǎo)體元件到內(nèi)插板的同時(shí)進(jìn)行接合。當(dāng)用布線接合法時(shí)，接 合的工藝在安裝芯片并剝離第二襯底后被實(shí)施。
注意，在一個(gè)襯底上形成多個(gè)芯片的情形中，在中途實(shí)施切割 (dicing)，使芯片們互相分開(kāi)。實(shí)施切割的工藝，可以在形成半導(dǎo) 體元件后的任一工藝之間被插加執(zhí)行，優(yōu)選在以下時(shí)間實(shí)施切割的工 藝 一，在剝離第一襯底后，安裝之前；二，在安裝后，剝離第二襯 底之前；三，在剝離第二襯底后的任一時(shí)間。
另外，本發(fā)明可以在同一內(nèi)插板上裝載多個(gè)芯片形成多芯片封裝 的MCP。這種情況下，可以用芯片間的電布線接合法，也可以用倒裝芯 片法。
另外，內(nèi)插板可以是通過(guò)引線架(lead frame)實(shí)現(xiàn)和印刷線路 板電連接的形式，也可以是通過(guò)凸塊(bump)實(shí)現(xiàn)和印刷線路板電連 接的形式，還可以是其他眾所周知的形式。
本發(fā)明使用兩個(gè)激光，在單方向上掃描該兩個(gè)激光，在通過(guò)該方 法而被晶化的區(qū)域內(nèi)，形成一個(gè)芯片。這兩個(gè)激光分別為第一激光和 第二激光。具體地，第一激光的波長(zhǎng)在相同于或少于可見(jiàn)光線(830nm 或更少左右)的范圍。
只用脈沖振蕩的激光晶化的半導(dǎo)體膜由多個(gè)晶粒集成而形成，該 晶粒的位置以及大小均無(wú)規(guī)則。跟晶粒內(nèi)部相比，晶粒的界面(即晶 界，grain boundary )存在著無(wú)數(shù)導(dǎo)致非晶結(jié)構(gòu)以及晶體缺陷等的復(fù) 合中心和俘獲中心。載流子如被該俘獲中心俘獲，晶界的電位就會(huì)升 高，成為載流子的勢(shì)壘，這樣就產(chǎn)生了使載流子的電流運(yùn)輸特性降低 的問(wèn)題。另一方面，使用連續(xù)振蕩激光的情形中，通過(guò)一邊單方向地 掃描激光的輻照區(qū)域(聚束光，beam spot) —邊輻照半導(dǎo)體膜，可以
使結(jié)晶在掃描方向上連續(xù)成長(zhǎng)，從而形成沿該掃描方向伸長(zhǎng)的由單結(jié) 晶構(gòu)成的晶粒的聚集體。然而連續(xù)振蕩激光跟脈沖振蕩激光相比，每 單位時(shí)間的激光輸出能源低，所以很難擴(kuò)大聚束光的面積，這樣也就
很難提高產(chǎn)量。而且，在用YAG激光或YV04激光晶化一般用于半導(dǎo)體 器件的厚幾十nm-幾百nm的硅膜時(shí)，比基波還短的二次諧波的吸收系 數(shù)高，能夠高效率地執(zhí)行晶化。然而，由于將激光轉(zhuǎn)換成高次諧波的 非線形光學(xué)元件對(duì)激光的耐性相當(dāng)?shù)?，例如，連續(xù)振蕩的YAG激光能 夠輸出10kW的基波，但二次諧波的輸出能源只有10W左右。例如 Nd:YAG激光的情形中，從基波(波長(zhǎng)1064nm)到二次諧波(波長(zhǎng) 532nm)的轉(zhuǎn)換效率為50%左右。所以，為了獲得半導(dǎo)體膜晶化所需的 能源密度，必須將聚束光的面積縮小到1(Tmi^大小，所以，從生產(chǎn)量 的角度看，連續(xù)振蕩的激光比不上脈沖振蕩的激光。
本發(fā)明在被高次諧波的脈沖振蕩的第一激光熔化的區(qū)域中，輻照 連續(xù)振蕩的第二激光。也就是，通過(guò)用第一激光熔化半導(dǎo)體膜，半導(dǎo) 體膜對(duì)第二激光的吸收系數(shù)得到飛躍性的提高，這樣就使第二激光容 易被半導(dǎo)體膜吸收。圖2A示出非晶硅膜(amorphous silicon)對(duì)激 光的波長(zhǎng)(nm)的吸收系數(shù)(cm—1 )的值。圖2B示出多晶硅膜 (polycrystalline silicon)對(duì)激光的波長(zhǎng)(nm)的吸收系數(shù)(cm—1) 的值。另外，測(cè)定是從用分光橢圓測(cè)定儀(Spectro Ellipsometry) 測(cè)出的衰減系數(shù)而求得。從圖2A， 2B可以認(rèn)為，如果吸收系數(shù)是在1 X 104cm—i或更多的范圍內(nèi)，用笫一激光就足夠熔化半導(dǎo)體膜。為了獲得 這個(gè)范圍內(nèi)的吸收系數(shù)，非晶硅膜的情形中，可以認(rèn)為笫一激光的波 長(zhǎng)最好是780nm或更少。另外，第一激光的波長(zhǎng)和吸收系數(shù)的關(guān)系因 半導(dǎo)體膜的材料以及結(jié)晶性等而異。所以第一激光的波長(zhǎng)不限于780nm 或更少的范圍，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第一激光的波長(zhǎng)使吸收系數(shù)在1 X 104cm—'或更多的范圍內(nèi)。被第一激光熔化的部分，通過(guò)連續(xù)振蕩的第 二激光的輻照，在半導(dǎo)體膜中移動(dòng)被維持的熔化狀態(tài)，從而可以形成 在掃描方向上連續(xù)成長(zhǎng)的晶粒的聚集體。
熔化狀態(tài)能夠被維持的時(shí)間由脈沖振蕩激光和連續(xù)振蕩激光的輸 出能源的平衡來(lái)決定。在熔化狀態(tài)能夠被維持的時(shí)間內(nèi)對(duì)半導(dǎo)體膜輻 照下一個(gè)脈沖振蕩激光，在上述熔化狀態(tài)被維持的情況下能夠繼續(xù)半 導(dǎo)體膜的退火。在極端的情形中，先暫時(shí)用脈沖激光熔化半導(dǎo)體膜，
之后只用基波輻照便能維持熔化狀態(tài)的情況也是可能的。這種情形 中，只單次輻照脈沖激光，之后用連續(xù)振蕩激光來(lái)維持熔化狀態(tài)。
越高層次的諧波能源就越低，第一激光在其基波的波長(zhǎng)為lpm左 右時(shí)，最好是二次諧波。但是，本發(fā)明并不局限于此，笫一激光只要 具有可見(jiàn)光或更短的波長(zhǎng)即可。另外，從對(duì)第一激光的能源補(bǔ)助的目 的出發(fā)，與對(duì)半導(dǎo)體膜的吸收系數(shù)相比，第二激光更重視輸出功率。 所以，第二激光最好用基波。但是，本發(fā)明并不局限于此，第二激光 可以是基波，也可以是高次諧波。
當(dāng)?shù)诙す庥没〞r(shí)，沒(méi)有必要轉(zhuǎn)換波長(zhǎng)，所以不用考慮非線形 光學(xué)元件的退化而抑制能源。例如，第二激光可以輸出連續(xù)振蕩的少 于可見(jiàn)光線的激光的100倍或更多的能源(比如輸出能源1000W或更 多)。因此，可以省略維護(hù)非線形光學(xué)元件的復(fù)雜程序，提高被半導(dǎo) 體膜吸收的激光的總能源，所以可以獲得直徑大的晶粒。
另外，脈沖振蕩跟連續(xù)振蕩相比，被振蕩的激光的每單位時(shí)間的 能源高于連續(xù)振蕩。另外，高次諧波和基波相比，高次諧波的能源低， 基本波的能源高。本發(fā)明將高次諧波或具有等于或短于可見(jiàn)光線波長(zhǎng) 的激光作為脈沖振蕩，基波的激光作為連續(xù)振蕩，這個(gè)結(jié)構(gòu)跟將高次 諧波和基波都作為連續(xù)振蕩的結(jié)構(gòu)，或?qū)⒏叽沃C波作為連續(xù)振蕩，基 波作為脈沖振蕩的結(jié)構(gòu)相比，可確保高次諧波的聚束光和基波的聚束 光互相重疊區(qū)域的空間，因此，可以飛躍性地減少在制作芯片中設(shè)計(jì) 上的制約。
可以采用脈沖振蕩的Ar激光，Kr激光，準(zhǔn)分子激光，002激光， YAG激光，Y203激光，YV(^激光，YLF激光，YA103激光，玻璃激光，紅 寶石激光，翠綠寶石激光，Ti:藍(lán)寶石激光，銅蒸汽激光或金蒸汽激 光作為第一激光。
可以采用連續(xù)振蕩的Ar激光，Kr激光，C(h激光，YAG激光，Y203 激光，YV04激光，YLF激光，YA103激光，翠綠寶石激光，Ti:藍(lán)寶石 激光，或氦鎘激光作為第二激光。
例如，以連續(xù)振蕩的YAG激光和脈沖振蕩的準(zhǔn)分子激光為例，說(shuō) 明重疊用兩個(gè)激光形成的兩個(gè)聚束光的情況。
圖3A表示具有基波的連續(xù)振蕩的YAG激光的聚束光10和具有二 次諧波的連續(xù)振蕩的YAG激光的聚束光11重疊的狀態(tài)。具有基波的YAG
激光可以獲得10kW左右的輸出能源，而具有二次諧波的YAG激光可以 獲得IOW左右的輸出能源。
假設(shè)激光的能源百分之百能被半導(dǎo)體膜所吸收，通過(guò)將各個(gè)激光 的能源密度設(shè)定為0. 01-100醇/cn^，可以提高半導(dǎo)體膜的結(jié)晶性。所 以，在此的能源密度設(shè)定為lMW/cm2。
假設(shè)具有基波的連續(xù)振蕩的YAG激光的聚束光10的形狀為矩形， 其短軸方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)n，長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)n，為了滿足上述能源密 度，4吏La=20|am—100|am，比如當(dāng)Lti=20|um時(shí)，L"-50mm左右，當(dāng)Lti-30jam 時(shí)，Ln-30mm左右，當(dāng)La=100|am時(shí)，L"-10mm左右是妥當(dāng)?shù)?。也就?說(shuō)，在這種情況下，Ln的值在10mm至50mm的范圍內(nèi)是獲得更好的結(jié) 晶性的適當(dāng)?shù)闹怠?br>
假設(shè)具有高次諧波的連續(xù)振蕩的YAG激光的聚束光ll的形狀為矩 形，其短軸方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)c2，長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)n，為了滿足上述能 源密度，使Lc2-2 0ium-100iLim，比如當(dāng)Lt產(chǎn)10(am時(shí)，LY2=100mm左右是 妥當(dāng)?shù)摹?br>
具有基波的連續(xù)振蕩的YAG激光的聚束光10和具有二次諧波的連 續(xù)振蕩的YAG激光的聚束光11重疊區(qū)域的面積，當(dāng)假設(shè)聚束光11完 全重疊于聚束光10時(shí)，上述重疊面積相當(dāng)于聚束光ll的面積。
圖3B表示具有基波的連續(xù)振蕩的YAG激光的聚束光10和脈沖振 蕩的準(zhǔn)分子激光的聚束光12重疊的狀態(tài)。脈沖振蕩的準(zhǔn)分子激光每脈 沖可以獲得1J左右的輸出能源。另外，將脈沖幅度設(shè)定為30ns時(shí)， 每單位時(shí)間的輸出能源為30MW。所以，假設(shè)脈沖振蕩的準(zhǔn)分子激光的 聚束光12的形狀為矩形，其短軸方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)n，長(zhǎng)軸方向的長(zhǎng)度為 Ly3，為了》藹足上述肯&源密度，4吏LX3=20jam—500|Lim， t匕如當(dāng)L"=400|Lim 時(shí)，L"-300mm左右是妥當(dāng)?shù)摹?br>
具有基波的連續(xù)振蕩的YAG激光的聚束光10和脈沖振蕩的準(zhǔn)分子 激光的聚束光12重疊區(qū)域的面積，當(dāng)假設(shè)聚束光10完全重疊于聚束 光12時(shí)，這個(gè)重疊面積相當(dāng)于聚束光10的面積。
因此，跟如圖3A所示，第一激光和第二激光都采用連續(xù)振蕩激光 相比，如本發(fā)明所示，第一激光采用連續(xù)振蕩激光，第二激光采用脈 沖振蕩激光可以將兩個(gè)激光重疊的面積飛躍性地?cái)U(kuò)大，因此，可以飛 躍性地減少在制作芯片中設(shè)計(jì)上的制約，從而進(jìn)一步提高了生產(chǎn)量。另外，激光不局限于兩個(gè)，也可以是兩個(gè)以上?？梢允褂枚鄠€(gè)具 有高次諧波的第一激光，也可以使用多個(gè)第二激光。
采用線形的聚束光，可以將在掃描方向上晶化的晶粒聚集的區(qū)域 的，上述聚束光的長(zhǎng)軸方向的幅寬盡量地?cái)U(kuò)大。也就是，可以減少在 整個(gè)聚束光中形成在長(zhǎng)軸兩端的結(jié)晶性欠佳的區(qū)域所占面積的比例。 但是，本發(fā)明中聚束光的形狀不限制于線形，只要能對(duì)被輻照體執(zhí)行 足夠的退火，采用矩形，平面形的聚束光也沒(méi)有問(wèn)題。
將聚束光加工成在單方向上為長(zhǎng)惰圓形或矩形，在該聚束光的短 軸方向掃描晶化半導(dǎo)體膜，可以提高生產(chǎn)量。加工后的激光變成惰圓 形，這是因?yàn)?，激光的原?lái)形狀是圓形或近于圓形。激光的原來(lái)形狀 如果是長(zhǎng)方形，用柱面透鏡在單方向上擴(kuò)大該長(zhǎng)方形，使長(zhǎng)軸變得更 長(zhǎng)，如此加工后再使用。另外，分別加工多個(gè)激光使其在單方向上成 為長(zhǎng)惰圓形或矩形，然后連接多個(gè)激光，在單方向上制作更長(zhǎng)的激光， 從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)量。
注意，這里所述的"線形"從嚴(yán)格的意義上講不是"線"的意思， 而是具有大的長(zhǎng)寬比的長(zhǎng)方形(或長(zhǎng)惰圓形)的意思。例如，雖然長(zhǎng)
寬比是2或更多(優(yōu)選10-10000 )的長(zhǎng)方形被稱作線形，但這不影響 線形包含于矩形的情況。
圖U表示用第一以及第二激光晶化半導(dǎo)體膜的狀態(tài)。101表示第 一襯底，半導(dǎo)體膜102形成在第一襯底101之上。103相當(dāng)于用第一 激光在半導(dǎo)體膜102上形成的聚束光(第一聚束光)，104相當(dāng)于用第 二激光在半導(dǎo)體膜102上形成的聚束光(第二聚束光)。
虛線的箭頭表示聚束光103， 104相對(duì)于半^f^體膜102相對(duì)移動(dòng)的 方向。聚束光103, 104在半導(dǎo)體膜102上單方向地掃描后，在垂直于 該掃描方向的方向上橫向滑動(dòng)。隨后，在相反于該掃描方向的方向上， 再次掃描半導(dǎo)體膜102。按順序重復(fù)這樣的掃描，可以使半導(dǎo)體膜102 整體被聚束光103， 104輻照。另外，聚束光103， 104橫向滑動(dòng)的距 離最好和聚束光103的掃描方向的垂直方向中的幅寬基本相同。
另外，105-107相當(dāng)于后面作為芯片使用的區(qū)域，通過(guò)單方向地 掃描第一以及笫二聚束光103， 104，使105-107的各個(gè)領(lǐng)域各自落在 晶化過(guò)的區(qū)域的范圍中，換句話說(shuō)，芯片的位置不會(huì)被安排到橫穿形 成在第二聚束光104的長(zhǎng)軸兩端的結(jié)晶性欠佳的區(qū)域(邊緣)。通過(guò)
這樣的布置，至少可以將幾乎不存在結(jié)晶晶界的半導(dǎo)體膜用作芯片內(nèi) 的半導(dǎo)體元件。
圖1B是一個(gè)斜透視圖，表示在各個(gè)領(lǐng)域105-107中各自形成的芯 片105a-107a被安裝到內(nèi)插板108而形成的封裝?？梢韵笮酒?05a 和芯片106a那樣，以層疊的形式被安裝到內(nèi)插板108，也可以象芯片 107a那樣，以單層的形式被安裝到內(nèi)插板108。另外，提供在內(nèi)插板 108上的終端可以是提供有焊錫球的球狀矩陣排列(Ball Grid Array)類型，也可以是終端被布置在周邊的引線架類型，或者具有其 他眾所周知形式的類型。
本發(fā)明用激光晶化半導(dǎo)體膜，這樣不但可以減少對(duì)玻璃襯底的熱 的損傷，而且可以實(shí)現(xiàn)晶化。依此，可以在廉價(jià)玻璃襯底上用多晶半 導(dǎo)體膜制作芯片。
本發(fā)明可以利用比硅片廉價(jià)并且大面積的玻璃襯底，因此可以高 產(chǎn)量地大量生產(chǎn)低成本芯片，并且可以飛躍性地減少每張芯片的生產(chǎn) 成本。此外，襯底可以被反復(fù)使用，這樣，可以減少每張芯片的生產(chǎn) 成本。
另外，可以形成總膜厚度在5pm，優(yōu)選等于或少于2^irn的芯片， 通過(guò)不實(shí)施造成裂縫以及研磨痕跡原因的背面研磨，芯片可以被制作 得極薄。并且，芯片厚度的不均勻是在形成膜時(shí)，由于構(gòu)成芯片的各 個(gè)膜的不均勻而導(dǎo)致，這個(gè)不均勻多也不過(guò)幾百nm左右，跟背面研磨 處理導(dǎo)致的幾-幾十ILim的不均勻相比，不均勻性可以被飛躍性地減少。
通過(guò)將本發(fā)明的封裝用于電子產(chǎn)品，可以使電路規(guī)?；虼鎯?chǔ)容量 更大的芯片被更多地裝載到電子產(chǎn)品有限的容積中，這樣不但可以實(shí) 現(xiàn)電子產(chǎn)品的多功能化，而且可以實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的小體積化，輕巧化。 特別是便攜用電子產(chǎn)品，由于其小體積化，輕巧化被重視，所以利用 本發(fā)明的封裝是有效的。
本發(fā)明的封裝可以被利用于控制驅(qū)動(dòng)液晶顯示器件，在其各個(gè)像 素中提供有以有機(jī)發(fā)光元件為典型的發(fā)光元件的發(fā)光器件，DMD (數(shù)字 微鏡器件，Digital Micromirror Device) ， PDP (等離子體顯示屏 板，Plasma Display Panel), FED(場(chǎng)致發(fā)光顯示器，F(xiàn)ield Emiss ion Display)等的顯示器件的各種電路。例如，在有源矩陣型液晶顯示器， 發(fā)光器件的情形中，選擇各個(gè)像素的掃描線驅(qū)動(dòng)電路，控制饋送視頻
信號(hào)到被選擇的像素的時(shí)間的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路，生成饋送到掃描線驅(qū) 動(dòng)電路以及信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)的控制器等都可以用本發(fā)明的封裝 來(lái)形成。另外，不僅僅是控制顯示器件驅(qū)動(dòng)的電路，本發(fā)明還適用于
微處理機(jī)(CPU)，存儲(chǔ)器，電源電路，或其他的數(shù)字電路，或模擬電 路。此外，以TFT為典型的半導(dǎo)體元件的特性有了飛躍性進(jìn)步時(shí)，一 般被稱為高頻電路的各種電路也可以用本發(fā)明的封裝來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的電子產(chǎn)品不僅包括上述顯示器件，還包括攝像機(jī)，數(shù)碼 相機(jī)，護(hù)目鏡式顯示器(頭戴式顯示器)，導(dǎo)航系統(tǒng)，聲頻重播裝置 (汽車音響，音響組合等)，個(gè)人計(jì)算機(jī)，游戲機(jī)，便攜式信息終端 (便攜式計(jì)算機(jī)，移動(dòng)電話，便攜式游戲機(jī)，或電子書(shū)等)，搭載有 記錄介質(zhì)的圖像重播裝置(具體地說(shuō)是DVD (數(shù)字通用盤，Digital Versatile Disc)等重播記錄介質(zhì)并可以顯示其圖《象的裝配有顯示器 的裝置)。特別是，本發(fā)明在被用于以筆記本計(jì)算機(jī)，便攜式攝像機(jī)， 便攜式數(shù)碼相機(jī)，護(hù)目鏡式顯示器(頭戴式顯示器)，便攜式信息終 端(便攜式計(jì)算機(jī)，移動(dòng)電話，便攜式游戲機(jī)，或電子書(shū)等)為典型 的便攜式電子產(chǎn)品時(shí)有效。
此外，本發(fā)明的封裝不僅適用于CSP， MCP，而且可以適用于DIP (雙列直插式封裝，Dual In-line Package) ， QFP (塑料方型扁平 式封裝，Quad Flat Package) ， SOP (小尺寸封裝，Small Outline Package)等所有眾所周知形式的封裝。
圖1A和IB分別是表示本發(fā)明中在晶化半導(dǎo)體時(shí)聚束光的掃描路 線的視圖，以及安裝有芯片的封裝的斜透視圖2A和2B是表示激光的波長(zhǎng)和吸收系數(shù)關(guān)系的視圖3A和3B是表示聚束光大小關(guān)系的視圖4是表示實(shí)施晶化時(shí)使用的激光輻照設(shè)備的結(jié)構(gòu)的視圖5A-5E是表示封裝的制作方法的視圖6A-6C是表示封裝的制作方法的視圖7A-7C是表示封裝的制作方法的視圖8是表示封裝制作工藝的流程圖9A-9C是表示封裝制作工藝中切割時(shí)間的視圖10A-IOD是表示封裝橫截面結(jié)構(gòu)的斜透視圖，橫截面圖ll是表示封裝橫截面結(jié)構(gòu)的斜透視圖； 圖12A和12B是表示封裝橫截面結(jié)構(gòu)的橫截面圖； 圖13A和13B是表示層疊型封裝的制作方法的視圖； 圖14A和14B是表示層疊型封裝的制作方法的視圖； 圖15A和15B分別是表示本發(fā)明的電子產(chǎn)品之一的移動(dòng)電話的模 塊的俯視圖和方框圖。
本發(fā)明的選擇圖為圖1
具體實(shí)施方案模式 實(shí)施方案模式1
本實(shí)施方案模式將描述用經(jīng)第一以及第二激光晶化過(guò)的半導(dǎo)體薄 膜形成封裝的方法。本實(shí)施方案模式中雖然以兩個(gè)TFT作為半導(dǎo)體元 件進(jìn)行舉例，但在本發(fā)明中包含于芯片中的半導(dǎo)體元件并不局限于 此，它包含所有的電路元件。例如，除了 TFT以外，典型的還包括以 存儲(chǔ)元件，二極管，光電轉(zhuǎn)換元件，電阻元件，線圈(coil)，電容 元件，電感器等。
首先，如圖5A所示，在第一襯底500上用濺射法形成金屬膜501。 在此，用鎢作為金屬膜501的材料，其膜的厚度為lOnm-2 00nm，優(yōu)選 50nm-75nm。注意在本實(shí)施方案模式中在第一襯底500上直接形成金屬 膜501，但是也可以用氧化硅，氮化硅，氮氧化硅等的絕緣膜覆蓋第一 襯底500后，然后在其上形成金屬膜501。
形成金屬膜501后，在不暴露于大氣的情況下，在金屬膜上層疊 氧化物膜502。在此，形成厚150mn-300nm的氧化硅膜作為氧化物膜 502。注意如果使用濺射法形成該膜，在第一襯底500的邊緣也會(huì)形成 膜。這樣在實(shí)施后面的剝離工藝時(shí)，為了防止氧化物膜502殘留在第 一襯底500上，最好用氧灰化(02 ashing)等方法選擇性地清除形成 在襯底邊緣的金屬膜501以及氧化物膜502。
另外，在形成氧化物膜502時(shí)，作為濺射的前階段在靶和村底之 間用閘門屏蔽，產(chǎn)生等離子體從而實(shí)施預(yù)濺射(pre-sputtering)。 預(yù)濺射在以下條件下實(shí)施，即設(shè)定流量Ar為10sccm， 02為30sccm， 第一襯底500的溫度為270°C，成膜功率為3kW，襯底在被保持平行的 狀態(tài)下被實(shí)施預(yù)濺射。通過(guò)該預(yù)濺射，在金屬膜501和氧化物膜502
之間形成了厚幾nm左右(在此為3nm)的極薄的金屬氧化膜503。金 屬氧化膜503是由于金屬膜501表面的氧化而形成的。所以，本實(shí)施 方案模式中的金屬氧化膜503是由氧化鎢而形成。
另外，雖然本實(shí)施方案模式通過(guò)預(yù)濺射形成了金屬氧化膜503，但 本發(fā)明并不局限于此，例如也可以添加氧，或添加了Ar等惰性氣體的 氧，通過(guò)等離子體意向性地將金屬膜501的表面氧化后形成金屬氧化 膜503。
形成氧化物膜5 02后，用PCVD法形成底膜5 04 。在此，形成厚10Onm 的氧氮化硅膜作為底膜504。然后，在形成底膜504后，在不暴露于大 氣的情況下，形成厚25-100nm (優(yōu)選30-60nm)的半導(dǎo)體膜505。順 便提一下，半導(dǎo)體膜505可以是非晶半導(dǎo)體，也可以是多晶半導(dǎo)體。 另外，半導(dǎo)體不僅可以采用硅作為其材料，還可以采用鍺硅。當(dāng)采用 鍺珪時(shí)，鍺的密度最好在0. 01-4. 5atomic 4左右。
隨后，如圖5B所示，用第一以及第二激光輻照半導(dǎo)體膜505，執(zhí) 行晶化。
本實(shí)施方案模式使用能源為6W， 1脈沖的能源為6mJ/p， TEM。。的 振蕩模式，二次諧波(527nm)，振蕩頻率為lkHz，脈沖幅寬為60ns 的YLF激光作為第一激光。注意，第一激光通過(guò)光學(xué)加工在半導(dǎo)體膜 505表面形成的第一聚束光是短軸為200pm，長(zhǎng)軸為3mm的矩形，其能 源密度為1000mJ/cm2。
本實(shí)施方案模式使用能源為2kW,基波(1. 064|Lim)的YAG激光作 為第二激光。注意，第二激光通過(guò)光學(xué)加工在半導(dǎo)體膜505表面形成 的第二聚束光是短軸為100pm，長(zhǎng)軸為3mm的矩形，其能源密度為 0. 7MW/cm2。
然后，在半導(dǎo)體膜505的表面輻照第一聚束光和笫二聚束光并使 兩個(gè)聚束光重疊。上述兩個(gè)激光按圖5B所示的箭頭的方向掃描。通過(guò) 第一激光的熔化，基波的吸收系數(shù)被提高了，這樣第二激光的能源就 容易被半導(dǎo)體膜吸收。隨后，通過(guò)輻照連續(xù)振蕩的第二激光，在半導(dǎo) 體膜中移動(dòng)被維持的熔化狀態(tài)的區(qū)域，從而可以形成在掃描方向上連 續(xù)成長(zhǎng)的晶粒的聚集體。通過(guò)在沿掃描的方向上形成延伸的單結(jié)晶的 顆粒，可以形成至少在TFT的溝道方向上幾乎不存在結(jié)晶晶界的半導(dǎo) 體膜。
另外，也可以在稀有氣體或氮等惰性氣體的氣氛中輻照激光。通 過(guò)該程序，可以減少由于輻照激光而引起的半導(dǎo)體表面的粗糙，而且
可以減少由界面態(tài)密度(interface state density)的不均勻?qū)е?的門欄值的不均勻。
為了提高能源密度均勻區(qū)域在全體中所占比例，激光的聚束光最 好具有線形，矩形，或長(zhǎng)軸對(duì)短軸的長(zhǎng)度比大于5的惰圓形。
通過(guò)以上的對(duì)半導(dǎo)體膜505輻照激光的程序，形成了結(jié)晶性被提 高的半導(dǎo)體膜506。隨后，如圖5C所示，對(duì)半導(dǎo)體膜506實(shí)施形成圖 案，從而形成島形狀的半導(dǎo)體膜507， 508 ，用該島形狀的半導(dǎo)體膜 507， 508形成以TFT為典型的各種半導(dǎo)體元件。另外，在本實(shí)施方案 模式中，底膜504和島形狀的半導(dǎo)體膜507， 508連接在一起，但是可 以根據(jù)半導(dǎo)體元件的情況，在底膜504和島形狀的半導(dǎo)體膜507， 508 之間形成電極以及絕緣膜等。例如，在半導(dǎo)體元件之一的底柵型TFT 的情形中，在底膜504和島形狀的半導(dǎo)體膜507， 508之間形成柵電極 以及柵絕緣膜。
在本實(shí)施方案模式中，用島形狀的半導(dǎo)體膜507， 508形成頂柵型 的TFT509， 510 (圖5D)。具體地說(shuō)，形成柵絕緣膜511使其覆蓋島 形狀的半導(dǎo)體膜507， 508。然后，在柵絕緣膜511上形成導(dǎo)電膜，通 過(guò)形成圖案的程序形成柵電極512， 513。接著將柵電極512， 513，或 形成抗蝕劑膜并形成圖案用作掩膜，給島形狀的半導(dǎo)體膜507， 508摻 雜賦予n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)從而形成源區(qū)，漏區(qū)，以及LDD(輕摻雜漏， Light Doped Drain)區(qū)。順4更提一下，雖然在此TFT509， 510被制 作為n型，如制作為p型TFT，可以摻雜賦予p型導(dǎo)電性的雜質(zhì)。
通過(guò)上述工序，可以形成TFT 509， 510。注意，制作TFT的方法 不限于在形成島形狀的半導(dǎo)體膜后制作TFT的上述工序，。本發(fā)明的 一個(gè)特征是用激光晶化半導(dǎo)體膜，這樣可以減少元件之間的移動(dòng)度， 門欄值和開(kāi)電流的不均勻。
然后，形成第一層間絕緣膜514使其覆蓋TFT509， 510。隨后， 在柵絕緣膜511以及第一層間絕緣膜514形成接觸孔(contact hole) 后，形成通過(guò)接觸孔和TFT509， 510連接的布線515-518，并使這些 布線和第一層間絕緣膜514連接。然后在第一層間絕緣膜514上形成 第二層間絕緣膜519，并使其覆蓋布線515-518。
隨后，在第二層間絕緣膜519形成接觸孔，并在第二層間絕緣膜 519上形成通過(guò)該接觸孔和布線518連接的焊墊(pad) 520。雖然在 本實(shí)施方案模式，焊墊520通過(guò)布線518和TFT510電連接在一起，然 而半導(dǎo)體元件和焊墊520的電連接形式不局限于此。
接下來(lái)，在第二層間絕緣膜519和焊墊520上形成保護(hù)層521。 保護(hù)層521在后面程序的粘接以及剝離笫二襯底時(shí)，可以保護(hù)在第二 層間絕緣膜519和焊墊520的表面，并且，該保護(hù)層采用在剝離第二 襯底后能夠被清除的材料。比如，在整個(gè)表面涂敷可溶于水或醇的環(huán) 氧基，丙乙烯基，硅基的樹(shù)脂，然后烘烤后就可以形成保護(hù)層521。
在本實(shí)施方案模式中，用旋涂涂敷由水溶性樹(shù)脂(東亞合成制 VL-WSHL10)制成的膜并使該膜的厚度為30fim，隨后進(jìn)行2分鐘的膝光 以實(shí)現(xiàn)初步硬化，然后用UV光輻照內(nèi)面2. 5分鐘，表面10分鐘，共 計(jì)12.5分鐘以執(zhí)行正式硬化，這樣就形成了保護(hù)層521 (圖5E)。
另外，層疊多個(gè)有機(jī)樹(shù)脂膜的情形中，在涂敷或焙燒時(shí)，有這些 有機(jī)樹(shù)脂使用的溶劑的一部分溶解，或粘合性變得過(guò)高的危險(xiǎn)。因此， 在第二層間絕緣膜519和保護(hù)層521都用可溶于相同介質(zhì)的有機(jī)樹(shù)脂 時(shí)，為使在后面的工藝中順利地清除掉保護(hù)層521，最好形成無(wú)機(jī)絕緣 膜(SiNx膜，SiNxOv膜，AlNx膜，或A1NxOy膜)以備用，該無(wú)機(jī)絕緣膜 被夾在第二層間絕緣膜519和焊墊520之間并且覆蓋第二層間絕緣膜 519。
隨后，晶化金屬氧化膜503使后面的剝離程序容易被執(zhí)行。通過(guò) 該晶化處理，可以使金屬氧化膜503在晶界變得易碎，加強(qiáng)了其脆性。 本實(shí)施方案模式具體執(zhí)行420。C-550。C， 0.5-5小時(shí)左右的加熱處理來(lái) 執(zhí)行晶化工藝。
然后，形成引發(fā)剝離機(jī)制的部分，這個(gè)程序可以部分地降低金屬 氧化膜503和氧化物膜502之間的緊貼性，或部分地降低金屬氧化膜 503和金屬膜501之間的緊貼性。具體地說(shuō)，用激光沿著要?jiǎng)冸x區(qū)域的 周邊部分輻照金屬氧化膜5 03 ，或沿著要?jiǎng)冸x區(qū)域的周邊部分從外部施 加局部壓力，以損壞金屬氧化膜503的層內(nèi)的一部分或界面附近的一 部分。在本實(shí)施方案模式中，在金屬氧化膜503的邊緣附近垂直壓下 金剛石筆等硬針，并且在施加負(fù)荷的狀態(tài)下，沿著金屬氧化膜5 03移 動(dòng)。最好使用劃線器裝置并且將下壓量設(shè)在0. lmm到2mia，邊移動(dòng)邊
施加壓力。以這種方式在剝離之前形成引發(fā)剝離機(jī)制的緊貼性被降低 的部分，可以減少后面剝離工藝的次品率，從而提高了成品率。
接下來(lái)，使用雙面膠帶522粘貼第二襯底523到保護(hù)層521。并且， 使用雙面膠帶524粘貼第三襯底525到笫一襯底500 (圖6A)。另外， 可以使用粘合劑來(lái)代替雙面膠帶。例如，通過(guò)使用用紫外線執(zhí)行剝離 的粘合劑，在剝離第二襯底時(shí)，可以減輕落在半導(dǎo)體元件的負(fù)擔(dān)。第 三襯底525保護(hù)第一襯底500在后面的工藝中不受損傷。第二襯底523 和第三襯底525最好采用強(qiáng)度比第一襯底500更高的襯底，比如，石 英襯底，半導(dǎo)體襯底。
然后，用物理手段撕剝金屬膜501和氧化物膜502。撕剝從金屬氧 化膜503，金屬膜501或氧化物膜502之間的緊貼性在上面的步驟中 被部分地降低了的區(qū)域開(kāi)始。
通過(guò)上述剝離工藝，金屬膜501和金屬氧化膜503之間分離的部 分以及氧化物膜502和金屬氧化膜503之間分離的部分，金屬氧化膜 503自身雙方產(chǎn)生分離的部分。并且，在第二襯底523 —側(cè)粘附有半導(dǎo) 體元件(在此為TFT 509， 510)，在笫三襯底525 —側(cè)粘附有第一襯 底500以及金屬膜501的狀態(tài)下，執(zhí)行分離。利用較小的力就可執(zhí)行 剝離(例如，利用人的手，利用噴嘴吹出氣體的吹壓，利用超聲，等 等)。圖6B表示剝離后的狀態(tài)。
接著，用粘合劑526粘接內(nèi)插板527和附著有部分金屬氧化膜503 的氧化物層502 (圖6C)。這時(shí)，選擇粘合劑526的材料使通過(guò)粘合 劑粘接在一起的氧化物層502和內(nèi)插板527之間的粘接力比用雙面膠 帶522粘接在一起的第二襯底523和保護(hù)層521之間的粘接力要高是 重要的。
另外，金屬氧化膜503如殘留在氧化物膜502的表面，氧化物膜 502和內(nèi)插板527之間的粘接力有可能因此而變小，所以，用蝕刻等方 法完全清除殘留物，然后粘接內(nèi)插板，從而使粘接力得到提高。
可以采用陶資襯底，玻璃環(huán)氧襯底，聚酰亞胺襯底等眾所周知的 材料作為內(nèi)插板527。另外，為了擴(kuò)散在芯片內(nèi)產(chǎn)生的熱，該內(nèi)插板最 好具有2-30W/mK左右的高導(dǎo)熱率，
內(nèi)插板527上提供有封裝用的終端530，終端530和內(nèi)插板527 上提供的焊錫球531電連接在一起。焊錫球531提供在和安置有封裝
用的終端530相反的面上。在此只表示出一個(gè)焊錫球531，但是實(shí)際上 在內(nèi)插板527上提供有多個(gè)焊錫球。各個(gè)焊錫球之間的間距一般被標(biāo) 準(zhǔn)化為0. 8mm， 0. 65mm， 0. 5mm或0. 4mm。但是本發(fā)明不限于這些間距。 另外，各個(gè)焊錫球的大d、一般被標(biāo)準(zhǔn)化為間距的60%。但是本發(fā)明不限 于這個(gè)尺寸。
另外，終端530,通過(guò)比如在銅上渡焊錫，金或錫而形成。另外， 雖然本實(shí)施方案模式采用其上提供有焊錫球的球狀矩陣排列類型的內(nèi) 插板，但是本發(fā)明不限于此。終端被布置在周邊的引線架類型的內(nèi)插 板也無(wú)妨。
作為粘合劑526的材料，可以采用諸如反應(yīng)固化粘合劑，熱固化 粘合劑，UV固化粘合劑等的光固化粘合劑，厭氧粘合劑等各種固化粘 合劑。理想的是在粘合劑526中添加銀，鎳，鋁，氮化鋁等制成的粉 末，或填充物使其具有高導(dǎo)熱性。
然后，如圖7A所示，從保護(hù)層521按雙面膠帶522，第二襯底523
的順序剝離，或者同時(shí)兩者一起剝離。
然后，如圖7B所示，清除保護(hù)層521。在此，因保護(hù)層521使用 水溶性樹(shù)脂，所以用水熔化后清除。當(dāng)殘留下的保護(hù)層521成為次品 的原因時(shí)，最好在清除完畢后，對(duì)表面實(shí)施清洗處理或氧等離子體處 理，除去殘留的保護(hù)層521的那一部分。
接下來(lái)，通過(guò)布線接合法，用布線532連接焊墊520和終端530， 然后通過(guò)真空密封方式或樹(shù)脂密封方式進(jìn)行密封，這樣就完成了封 裝。當(dāng)使用真空密封方式時(shí)， 一般使用陶瓷，金屬或玻璃等的盒子進(jìn) 行密封。當(dāng)使用樹(shù)脂密封方式時(shí)，具體使用成形樹(shù)脂(moldresin)。 另外，不一定必須要密封芯片，但通過(guò)密封，可以增加封裝的機(jī)械強(qiáng) 度，擴(kuò)散在芯片中產(chǎn)生的熱，并且阻擋來(lái)自鄰接電路的電磁噪音。
在實(shí)施方案模式中，金屬膜501采用鎢作材料，但本發(fā)明的金屬 膜的材料并不限于該材料。只要能夠在其表面形成金屬氧化膜503，通 過(guò)晶化該金屬氧化膜503可以將襯底剝離的材料，任何含有金屬的材 料都可以被利用。例如，可以使用W， TiN, WN， Mo等。另外，利用這 些金屬的合金作為金屬膜時(shí)，在晶化時(shí)的最佳加熱溫度根據(jù)其成分比 例而不同。所以，調(diào)節(jié)該合金的成分比例，可以4吏加熱處理在不妨礙 半導(dǎo)體元件的制作程序的溫度范圍內(nèi)被執(zhí)行，所以半導(dǎo)體元件工藝的
選擇范圍不容易被限制。
另外，在本實(shí)施方案模式中，以一個(gè)封裝搭載一個(gè)芯片的CSP為
例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于此。也可以是搭載多個(gè)并列或
層疊的芯片的MCP。
另外，笫一激光以及第二激光不限定于本實(shí)施方案模式所示的輻 照條件。
例如可以使用能源為4W, 1脈沖的能源為2mJ/p， TEM。。的振蕩模 式，二次諧波(532nm),振蕩頻率為lkHz，脈沖幅寬為30ns的YAG 激光作為第一激光。又例如可以使用能源為5W， 1脈沖的能源為 0. 25mJ/p, TEM。。的振蕩模式，三次諧波(355nm )，振蕩頻率為20kHz， 脈沖幅寬為30ns的YV04激光作為第一激光。又例如可以使用能源為 3.5W， 1脈沖的能源為0. 233mJ/p， TEM。。的振蕩模式，四次諧波 (266nm)，振蕩頻率為15kHz，脈沖幅寬為30ns的YV(h激光作為第 一激光。
另一方面，可以使用能源為500W，基波(1.064^un)的Nd:YAG激 光作為第二激光。并且，例如可以使用能源為2000W，基波(1. 064nm) 的Nd: YAG激光作為第二激光。
另外，垂直于掃描方向上的聚束光的幅寬只要能夠充分確保形成 芯片，第一激光也可以是連續(xù)振蕩。第一激光如果不是脈沖振蕩而是 連續(xù)振蕩時(shí)，在第一激光的聚束光的垂直于掃描方向的方向中的幅寬 范圍內(nèi)形成各個(gè)芯片。所以為了確保掃描方向的垂直方向上聚束光的 幅寬具有足夠形成芯片的尺寸，可以重疊通過(guò)多個(gè)第一激光而獲得的 多個(gè)聚束光使其作為一個(gè)聚束光來(lái)使用。
另外，用激光進(jìn)行晶化前，也可以實(shí)施利用催化劑元素的晶化程 序。采用鎳作為催化劑元素，除此以外，還可以采用鍺(Ge)，鐵(Fe)， 鈀(Pd)，錫(Sn)，鉛(Pb)，鈷(Co)，白金(Pt)，銅(Cu)， 金(Au)等元素。完成利用催化劑元素的晶化程序后，如果實(shí)施利用 激光的晶化程序，當(dāng)利用催化劑元素晶化時(shí)形成的結(jié)晶在離襯底近的 一側(cè)不因激光的輻照而熔化，因而會(huì)殘存下來(lái)，該結(jié)晶作為結(jié)晶核推 進(jìn)晶化。所以，利用激光輻照的晶化在從襯底那一側(cè)朝半導(dǎo)體表面的 方向上均勻的被實(shí)施，跟只實(shí)施利用激光的晶化程序相比，在利用激 光進(jìn)行晶化前實(shí)施利用催化劑元素的晶化程序可以提高半導(dǎo)體膜的結(jié)
晶性，減少在利用激光晶化后的半導(dǎo)體膜表面的粗糙。所以，這樣形
成的半導(dǎo)體元件，典型的是TFT的特性的不均勻，可以進(jìn)一步得到減 少，并可以減少閉電流。
另外，可以在添加催化劑元素后實(shí)施加熱處理來(lái)促進(jìn)晶化，然后 輻照激光提高結(jié)晶性。也可以省略掉該加熱處理。具體地說(shuō)，在添加 催化劑元素后可以輻照激光提高結(jié)晶性，從而代替加熱處理。
注意，本發(fā)明的芯片的厚度，不僅包括半導(dǎo)體元件自身的厚度， 還包括金屬氧化膜和半導(dǎo)體元件之間提供的絕緣膜的厚度，形成半導(dǎo) 體元件后覆蓋的層間絕緣膜的厚度，以及焊墊。但是不包括凸塊 (bump )。
實(shí)施方案模式2
本實(shí)施方案模式將用圖4說(shuō)明在制作本發(fā)明的封裝中使用的激光 輻照設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖中的數(shù)字201表示脈沖振蕩的激光振蕩器，在本實(shí)施方案模式 中使用6W的Nd: YLF激光。并且使用的激光振蕩器201是TEM。。的振蕩 模式，通過(guò)非線形光學(xué)元件轉(zhuǎn)換為二次諧波。雖然沒(méi)有必要特別限定 于二次諧波，但從能源效率的角度，二次諧波比更高層次的諧波優(yōu)越。 頻率是lkHz，脈沖幅寬為60ns左右。在本實(shí)施方案模式中使用輸出 能源為6W的固體激光，但是也可以使用輸出能源達(dá)到300W的激光， 比如XeCl準(zhǔn)分子激光。
非線形光學(xué)元件使用非線形光學(xué)常數(shù)比較大的KTP (KTiOPOO ， BB0 (P-BaB2(M ， LB0 (UB305 ) ， CLB0 (CsUBl) ， GdYC0B ( YCaW (BOO O ， KDP (KD2P0O ， KB5， UNbCh， Ba^aNbsOu等的結(jié)晶。其 中尤其LBO， BBO， KDP， KTP， KB5， CLBO等如被使用可以提高從基波 到諧波的轉(zhuǎn)換效率。
因激光通常是從水平方向被射出，從激光振蕩器201振蕩出的第 一激光的前進(jìn)方向在反射鏡202被轉(zhuǎn)換為和垂直方向的角度(入射角) 為ei的方向。本實(shí)施方案模式中，0=21°。前進(jìn)方向被改變的第一激光 的聚束光的形狀在鏡頭203被加工，然后輻照到被處理物204上。圖4 中反射鏡202和鏡頭203相當(dāng)于控制第一激光的聚束光的形狀以及位 置的光學(xué)系統(tǒng)。
圖4中，鏡頭203使用平凹柱面透鏡203a和平凸柱面透鏡203b。
平凹柱面透鏡203a的曲率半徑是10mm，其厚度為2mm，當(dāng)?shù)谝患す獾?前進(jìn)方向作為光軸時(shí)，平凹柱面透鏡203a被安排在從被處理物204的 表面沿光軸29mm的位置。并且，平凹柱面透鏡203a的母線垂直于笫 一激光入射到被處理物204的入射面。
平凸柱面透鏡203b的曲率半徑是15mm，其厚度為2mm，平凸柱面 透鏡203b被安排在從被處理物204的表面沿光軸24mm的位置。并且， 平凸柱面透鏡203b的母線平行于第一激光入射到被處理物204的入射 面。
于是，在被處理物204上形成了 3mm X 0. 2mm大小的第一聚束光
206。
圖中的數(shù)字210表示連續(xù)振蕩的激光振蕩器，本實(shí)施方案模式中 使用2kW基波的Nd: YAG激光。從激光振蕩器210振蕩出的第二激光通 過(guò)(()300iLim的光導(dǎo)纖維211被傳送出來(lái)。光導(dǎo)纖維211被安排在射出口 方向和垂直方向的角度呈02的位置。本實(shí)施方案模式中，02=45°。另 外，光導(dǎo)纖維211的射出口被安排在沿從激光振蕩器210射出的第二 激光的光軸從被處理物204的表面105mm的位置，并且該光軸被包含 在入射面中。
從光導(dǎo)纖維211射出的第二激光在鏡頭212處其聚束光的形狀被 加工，然后輻照到被處理物204上。圖4中光導(dǎo)纖維211和鏡頭212 相當(dāng)于控制第二激光的聚束光的形狀以及位置的光學(xué)系統(tǒng)。圖4中， 鏡頭213 ^吏用平凸柱面透鏡212a和平凸柱面透鏡212b。
平凸柱面透鏡212a的曲率半徑是15mm，其厚度為4mm，平凸柱面 透鏡212a被安排在從被處理物204的表面沿第二激光的光軸85mm的 位置。并且，平凸柱面透鏡212a的母線垂直于入射面。平凸柱面透鏡 212b的曲率半徑是10mm，其厚度為2mm，平凸柱面透鏡212b被安排 在從被處理物204的表面沿第二激光的光軸25mm的位置。
于是，在被處理物204上形成了 3mm X 0. lmm大小的第二聚束光
205。
本實(shí)施方案模式中，其上形成有半導(dǎo)體膜的襯底作為被處理物204 被安置為平行于水平面。半導(dǎo)體膜比如，可以在玻璃村底的表面形成。 形成有半導(dǎo)體膜的襯底是厚0. 7mm的玻璃襯底，將襯底固定在吸臺(tái)207 上，這樣當(dāng)輻照激光時(shí)，襯底就不會(huì)掉下來(lái)。吸臺(tái)207通過(guò)X軸用的
單軸自動(dòng)裝置208和Y軸用的單軸自動(dòng)裝置209，使被處理物204可 以在平行面內(nèi)向X軸Y軸移動(dòng)。
在對(duì)激光有透光性的襯底上形成的半導(dǎo)體膜被實(shí)施退火時(shí)，為了 實(shí)現(xiàn)激光的均一照射，假設(shè)激光的形狀是矩形，當(dāng)將入射平面定義為 與被照表面垂直的平面，且入射平面是包括激光的長(zhǎng)邊或短邊的平面 時(shí)，理想的是激光的入射角滿足不等式4) >arctan (W/2d)。 在不等式中，"W"是包括在入射平面中的長(zhǎng)邊或短邊的長(zhǎng)度，"d" 是對(duì)激光具有透光性的放在被照表面上的襯底的厚度。在使用多個(gè)激 光的情況下，該不等式相對(duì)于多個(gè)激光中的每個(gè)激光都需要得以滿 足。注意，激光的軌跡投射到入射平面上，在該軌跡不在入射平面上 時(shí)確定入射角。當(dāng)激光以入射角"cj)"入射時(shí)，用來(lái)自襯底后 表面的反射光，能執(zhí)行激光的均一照射而不受到來(lái)自襯底表面的反射 光的影響。上述原理假設(shè)襯底的折射率為1。實(shí)際上，大部分襯底的折 射率在1. 5左右，在考慮到該值在1. 5左右時(shí)，獲得比根據(jù)不等式算 得的角更大的計(jì)算值。然而，由于被照表面上的激光使能量在其縱向 上在兩側(cè)減弱，所以，干擾對(duì)兩側(cè)影響小，根據(jù)上述不等式算得的值 足以獲得減弱干擾的效果。上述理論對(duì)第一激光也好對(duì)笫二激光也好 同樣行得通，雖然最好雙方都滿足上述不等式，但對(duì)于象準(zhǔn)分子激光 那樣相干長(zhǎng)度短的激光來(lái)說(shuō)，不滿足上述不等式也沒(méi)有問(wèn)題。上述的小 的不等式只適合當(dāng)襯底對(duì)激光有透光性的情況。
一般來(lái)說(shuō)，玻璃襯底對(duì)波長(zhǎng)為lpm左右的基波以及綠色的二次諧 波具有透光性。該鏡頭為了滿足不等式，將平凸柱面透鏡203b和平凸 柱面透鏡212b的位置朝垂直于入射面的方向上移動(dòng)，使在包括聚束光 短軸的被處理物204表面的垂直面內(nèi)的入射角度為小l， d)2，這樣就 滿足了不等式。這種情況下，如第一聚束光206中有，(J)1-10。，第二 聚束光205中有，小2=5°左右的傾斜，就不會(huì)產(chǎn)生干涉。
另外，最好以從穩(wěn)定型共振器獲得的TEM。。振蕩模式(單模)來(lái)發(fā) 射第一激光和第二激光。TEM。。振蕩模式的情形中，激光具有高斯強(qiáng)度 分布，集光性優(yōu)越，所以使聚束光的加工變得容易。
然后，用Y軸自動(dòng)裝置209在第二聚束光205的短軸方向上掃描 被處理物204 (其上形成有半導(dǎo)體膜的襯底)。這時(shí)，各個(gè)激光振蕩器 201， 202的輸出能源為上述規(guī)格的值，通過(guò)該對(duì)被處理物204的掃描，
第一聚束光206以及第二聚束光205對(duì)被處理物204的表面進(jìn)行了相 對(duì)性的掃描。
被第一聚束光2 06輻照的區(qū)域中半導(dǎo)體膜熔化，使半導(dǎo)體膜對(duì)連 續(xù)振蕩的第二激光的吸收系數(shù)有飛躍性的增高。據(jù)此，在掃描方向上 延伸的相當(dāng)于第二聚束光205的長(zhǎng)軸幅寬的l-2mm的區(qū)域中，在該掃 描方向上成長(zhǎng)了的單結(jié)晶的結(jié)晶粒以被鋪的狀態(tài)而形成。
另外，在半導(dǎo)體膜中，第一聚束光206和第二聚束光重疊輻照的 區(qū)域通過(guò)基波的第二激光維持吸收系數(shù)被二次諧波的第 一激光提高的 狀態(tài)。所以，即使二次諧波的第一激光的輻照中途停止，通過(guò)其后的 基波的第二激光，維持半導(dǎo)體膜被熔化，吸收系數(shù)被提高的狀態(tài)。因 此，即使二次諧波的第一激光的輻照中途停止，通過(guò)掃描，可以使溶 化了的吸收系數(shù)被提高了的區(qū)域在一定程度上向一個(gè)方向移動(dòng)，所 以，形成了在掃描方向上成長(zhǎng)的結(jié)晶粒。而且，吸收系數(shù)被提高了的 區(qū)域，在掃描的過(guò)程中，為了連續(xù)維持其狀態(tài)，最好再次輻照二次諧 波的第一激光，以補(bǔ)充能源。
另外，第一聚束光206以及第二聚束光205的掃描速度適合在幾 cm/s-幾百cm/s左右，在此為50cm/s。
輻照第二激光，在掃描方向上成長(zhǎng)的結(jié)晶粒形成的區(qū)域在結(jié)晶性上 具有優(yōu)越性。因此，如將該區(qū)域用于TFT的溝道形成區(qū)，有望獲得極 高的電遷移率和開(kāi)電流。但是，在半導(dǎo)體膜中如存在不需要如此高的 結(jié)晶性的部分時(shí)，可以不對(duì)該部分輻照激光?；蛘?，也可以通過(guò)增大 掃描的速度等，在不能獲得高結(jié)晶性的條件下輻照激光。例如，以2m/s 的速度進(jìn)行掃描，雖然可以晶化a-Si膜，但是很難形成上述在掃描方 向上連續(xù)晶化的區(qū)域。所以，部分提高掃描的速度，可以進(jìn)一步提高 產(chǎn)量。
另外，本發(fā)明的激光輻照設(shè)備中的光學(xué)系統(tǒng)并不局限于本實(shí)施方 案模式中所示的結(jié)構(gòu)。 實(shí)施方案模式3
在第一襯底上同時(shí)制作多個(gè)芯片的情形中，在完成封裝前，在中 途有必要實(shí)施切割來(lái)切離這些芯片。本實(shí)施方案模式中，將就切割的 時(shí)間進(jìn)行說(shuō)明。
2
圖8是封裝制作過(guò)程中流程圖的一個(gè)例子。另外，布線接合法和 芯片倒裝法的作為執(zhí)行電連接集成電路的終端發(fā)揮作用的焊墊的位置 不同。在此，用實(shí)線的箭頭表示在形成元件后形成焊墊時(shí)的流程圖的 流程，用虛線的箭頭表示在形成元件前形成焊墊時(shí)的流程圖的流程。
先說(shuō)明在形成元件后形成焊墊的情形。首先，在第一襯底上形成 金屬膜，將該金屬膜的表面氧化形成金屬氧化膜。隨后在該金屬氧化 膜上形成絕緣膜，然后進(jìn)入形成元件(半導(dǎo)體元件)的程序。本發(fā)明 在形成元件的程序中，執(zhí)行半導(dǎo)體膜的激光晶化。關(guān)于激光晶化的詳 細(xì)說(shuō)明已經(jīng)描述過(guò)，所以在此省略相關(guān)說(shuō)明。在形成元件，完成集成 電路后，形成焊墊。然后，形成保護(hù)層覆蓋元件和焊墊，在保護(hù)層那 一側(cè)粘貼第二襯底，在第一襯底那一側(cè)粘貼第三襯底。隨后，從元件 剝離第一以及第三襯底，然后，將粘貼在第二襯底上的元件安裝到內(nèi) 插板上，除去第二襯底和保護(hù)層后接合布線，并實(shí)施密封，這樣就完 成了封裝。
這種情形中，焊墊中間夾元件位于內(nèi)插板的背側(cè)，內(nèi)插板和芯片 之間的接合可以使用布線接合法。在用布線接合法的情形中，接合的 程序，在裝載芯片，除去第二襯底后被實(shí)施。在這種情況下，切割的 時(shí)間如圖9A所示，最好是在剝離第一以及第三襯底后，執(zhí)行安裝前。
其次說(shuō)明在形成元件前形成焊墊的情形。首先，在第一襯底上形 成金屬膜，將該金屬膜的表面氧化形成金屬氧化膜。隨后在該金屬氧 化膜上形成絕緣膜后，形成焊墊，然后進(jìn)入形成元件(半導(dǎo)體元件) 的程序。在元件和焊墊之間提供另一層絕緣膜，可以形成接觸孔來(lái)電 連接元件和焊墊，也可以在相同的絕緣膜上形成元件和焊墊雙方，不 通過(guò)接觸孔而實(shí)現(xiàn)電連接。在形成元件，完成集成電路后，形成保護(hù) 層覆蓋元件，在保護(hù)層那一側(cè)粘貼第二襯底，在第一襯底那一側(cè)粘貼 第三襯底。隨后，從元件上剝離第一以及第三襯底，另外，因焊墊夾 在元件和內(nèi)插板中間，所以內(nèi)插板和芯片的接合可以采用倒裝芯片 法。所以，對(duì)絕緣膜進(jìn)行部分的蝕刻從而使焊墊暴露出來(lái)，然后在焊 墊上形成凸塊。在蝕刻時(shí)使用的定位用的標(biāo)記最好在形成元件時(shí)用半 導(dǎo)體膜形成以備用。然后，將粘貼在第二襯底上的元件安裝到內(nèi)插板 上，用凸塊進(jìn)行接合后，除去第二襯底和保護(hù)層，然后實(shí)施密封，這 樣就完成了封裝。
這種情形中，切割的時(shí)間如圖9A所示，最好是在剝離笫一以及第 三襯底后，執(zhí)行安裝前。另外，圖9A所示的切割也可以在形成凸塊之 前或之后。另外，切割也可以如圖9B所示，在實(shí)施安裝后，但在剝離 第二襯底之前進(jìn)行。另外，切割也可以如圖9C所示，在剝離第二襯底 之后進(jìn)行。
上述說(shuō)明是以在一個(gè)內(nèi)插板上裝載一個(gè)芯片為前提，但是本發(fā)明 并不局限于此。層疊形成在相同的第一襯底上的芯片們時(shí)，如圖9A所 示，也可以在裝栽前實(shí)施切割。然后，各個(gè)芯片在剝離第二襯底后， 按從下層芯片的順序被安裝到內(nèi)插板。
此外，在互相層疊另行形成于不同的第一村底上的芯片時(shí)，最先 安裝到內(nèi)插板的芯片的切割，不限于如圖9A所示的時(shí)間，也可以按圖 9B，圖9C所示的時(shí)間進(jìn)行切割。但是，在這種情況下，各個(gè)芯片在剝 離第二襯底后，按從下層芯片的順序被安裝到內(nèi)插板。
另外，不一定可以明確分開(kāi)形成焊墊的程序和形成半導(dǎo)體元件的 程序。例如，利用頂柵型TFT作為半導(dǎo)體元件，在制作該TFT的柵電 極的程序中制作焊墊時(shí)，制作焊墊的程序被包括在制作半導(dǎo)體元件的 程序中。這種情形中，芯片在被安裝到內(nèi)插板時(shí)，判斷焊墊(或者凸 塊)是向內(nèi)插板一側(cè)暴露，還是向和內(nèi)插板相反的方向暴露。也就是 說(shuō)，前者的情形中，可以在相同于在形成元件前形成凸塊時(shí)的時(shí)間進(jìn) 行切割.后者的情形中，可以在相同于在形成元件后形成凸塊時(shí)的時(shí) 間進(jìn)行切割。
實(shí)施方案模式4
在本實(shí)施方案模式中，將就內(nèi)插板和芯片的電連接的方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖IOA是一個(gè)斜透視圖，其表示用布線接合法將芯片和內(nèi)插板連 接在一起的封裝橫截面結(jié)構(gòu)。其中數(shù)字301表示內(nèi)插板，302表示芯 片，303表示成形樹(shù)脂層。芯片302用安裝用的粘合劑304安裝在內(nèi) 插板301上。
表示在圖10A的內(nèi)插板301是提供有焊錫球305的球狀矩陣排列 型。焊錫球305提供在相反于安裝有芯片302的內(nèi)插板301的一側(cè)。 并且，提供在內(nèi)插板301的布線306通過(guò)提供在內(nèi)插板301上的接觸 孔，和焊錫球305電連接在一起。
另外，在本實(shí)施方案模式中，電連接芯片302和焊錫球305的布 線306提供在內(nèi)插板301的安裝有芯片的那一面，但是，本發(fā)明使用 的內(nèi)插板并不限于此。例如，可以在內(nèi)插板的內(nèi)部提供多層化的布線。
并且，圖10A中，芯片302和布線306通過(guò)導(dǎo)線(wire) 307電 連接在一起。圖IOB是圖10A所示封裝的橫截面圖。半導(dǎo)體元件309 提供在芯片302中。焊墊308提供在相反于提供有芯片302的內(nèi)插板 301的一側(cè)，焊墊308和該半導(dǎo)體元件309電連接在一起。并且，焊 墊308通過(guò)導(dǎo)線307和提供在內(nèi)插板301上的布線306電連接在一起。
數(shù)字310相當(dāng)于印刷線路板的一部分，311相當(dāng)于提供在印刷線路 板310上的布線或電極。布線306通過(guò)焊錫球305和提供在印刷線路 板310上的布線或電極311電連接在一起。另外，焊錫球305和布線 或電極311的連接，可以采用各種各樣的方法，比如熱壓，或由超聲 波引起振動(dòng)的熱壓等。另外，也可以利用封膠(underfill )法，即填 充施壓后的焊錫球之間的空隙從而加強(qiáng)連接部分的機(jī)械強(qiáng)度，并且提
高封裝中產(chǎn)生的熱的散熱效率。封膠法不一定必須使用，但封膠法可 以防止由于內(nèi)插板和芯片的熱膨脹系數(shù)的不匹配(mismatch)產(chǎn)生的
應(yīng)力而導(dǎo)致的連接短路。當(dāng)用超聲波施壓時(shí)，比僅用熱壓時(shí)更能抑制 連接短路的產(chǎn)生。特別是，當(dāng)凸塊多于300左右時(shí)更有效。
圖10C是一個(gè)封裝的橫截面圖，該封裝用倒裝芯片法連接芯片和 內(nèi)插板。圖10C表示在芯片322上提供焊錫球327的封裝。焊錫球327 提供在芯片322的內(nèi)插板321那一側(cè)，并與同樣提供在芯片322中的 焊墊連接在一起。提供在芯片322中的半導(dǎo)體元件329和焊墊328連 接在一起。當(dāng)用TFT作為半導(dǎo)體元件時(shí)，焊墊328可以用形成該TFT 的柵電極的導(dǎo)電膜來(lái)形成。
焊錫球327和提供在內(nèi)插板321上的布線326連接在一起。圖10C 中，提供封膠324來(lái)填充焊錫球327之間的空隙。另外，內(nèi)插板321 的焊錫球325提供在內(nèi)插板321的安裝有芯片322的相反側(cè)。提供在 內(nèi)插板321的布線326通過(guò)提供在內(nèi)插板321的接觸孔和焊錫球325 電連接在一起。
在倒裝芯片法的情形中，即使增加應(yīng)該連接的焊墊的數(shù)量，跟布 線接合法相比，可以確保的焊墊之間的間距比較大，所以適合用于終 端數(shù)多的芯片的連接。
圖IOD是一個(gè)橫截面圖，表示用倒裝芯片法層疊芯片的封裝。圖 IOD表示在內(nèi)插板333上層疊芯片330， 331的封裝。提供在內(nèi)插板333 上的布線335和芯片330用焊錫球334電連接在一起。另外，芯片330 和芯片331的電連接用焊錫球332來(lái)實(shí)現(xiàn)。
另外，圖10A-10D表示的封裝使用球狀矩陣排列型的內(nèi)插板，然 而本發(fā)明并不局限于該類型。也可以使用終端布置在周邊的導(dǎo)線架型 的內(nèi)插板。圖ll是一個(gè)斜透射圖，表示使用導(dǎo)線架型內(nèi)插板的封裝的 橫截面結(jié)構(gòu)。
圖ll表示的封裝中，芯片351根據(jù)布線接合法和內(nèi)插板350上的 終端352連接在一起。終端352被安排在內(nèi)插板350的安裝有芯片351 的那一面。雖然可以用成形樹(shù)脂353密封芯片351，但在此在暴露出各 個(gè)終端352的一部分的狀態(tài)下進(jìn)行密封。
圖12A表示一個(gè)封裝的橫截面圖，其中，層疊的芯片用布線接合 法連接在一起。圖12A表示在內(nèi)插板362上層疊兩個(gè)芯片360， 361的 封裝。芯片360和提供在內(nèi)插板362上的布線363通過(guò)和導(dǎo)線364電 連接在一起。另外，芯片361和提供在內(nèi)插板362上的布線363借助 導(dǎo)線365電連接在一起。
另外，圖12A中，芯片360和芯片361各自和提供在內(nèi)插板362 上的布線通過(guò)導(dǎo)線連接在一起，但是，芯片之間也可以用導(dǎo)線互相連 接。
圖12B表示一個(gè)封裝之間層疊的例子。在圖12B中，安裝有芯片 的封裝370和封裝371用焊錫球372電連接，并且，層疊在一起。
當(dāng)將芯片和芯片層疊并封裝在一個(gè)內(nèi)插板的情形和將封裝和封裝 層疊的情形作比較時(shí)，前者比后者在可以抑制封裝整體的尺寸上具有 優(yōu)勢(shì)。另一方面，后者跟前者不同，因其可以對(duì)整個(gè)封裝進(jìn)行電檢查， 在區(qū)分選出合格品后進(jìn)行層疊，所以具有可以提高成品率的優(yōu)勢(shì)。
另外，本發(fā)明的封裝可以將布線接合法和芯片倒裝法組合起來(lái)進(jìn) 行芯片的接合。另外，也可以不層疊芯片，而在內(nèi)插板上并列排列層 疊的芯片或單層的芯片來(lái)進(jìn)行接合。
實(shí)施方案模式5
本實(shí)施方案模式示出一個(gè)具體層疊芯片方法的實(shí)例。首先，依據(jù) 實(shí)施方案模式1所示的制作方法，制作出直到如圖7B所示的，安裝有
第一層芯片的狀態(tài)。
另一方面，第二層的芯片也同樣地，依據(jù)實(shí)施方案模式1所示的
制作方法，制作出直到如圖5D所示的狀態(tài)。然后，如圖13A所示，在 焊墊620上制作凸塊621。本實(shí)施方案模式舉出不僅用熱壓，而且用超 聲波振動(dòng)來(lái)連接芯片和芯片的例子，從而進(jìn)行說(shuō)明。因此，采用有尖 頭的凸塊，而不是單純球形的凸塊。
接下來(lái)如圖13B所示，涂敷封膠623來(lái)覆蓋笫一層的芯片的焊墊 622，隨后，使凸塊621面對(duì)第一層的芯片的焊墊622，然后施壓到如 圖13A所示的第二層的芯片。這種情況下， 一邊對(duì)第二層的芯片施加 超聲波的振動(dòng)， 一邊對(duì)凸塊621和芯片焊墊622施壓。凸塊621的尖 頭插入封膠623并到達(dá)焊墊622，在那里該尖頭被擠碎并受壓于焊墊 622。
然后，對(duì)封膠實(shí)施硬化處理，具體實(shí)施加熱，輻照紫外線等從而 提高芯片和芯片的緊貼性。隨后，如實(shí)施方案模式1所述，晶化金屬 氧化膜624。通過(guò)該晶化工藝，可以使金屬氧化膜624在晶界變得易 碎，加強(qiáng)了其脆性。在本實(shí)施方案模式中，具體執(zhí)行420。C-550。C，0. 5-5 小時(shí)左右的加熱處理來(lái)執(zhí)行晶化工藝。
隨后，如圖14A所示，用雙面膠帶625將第三襯底627粘貼到第 一襯底626。然后如圖14B所示，將第一襯底626從第二層的芯片628 開(kāi)始以金屬氧化膜624為界限進(jìn)行剝離。
通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，可以使第一層的芯片629和第二層的芯片628電 連接地層疊在一起。
實(shí)施例
本實(shí)施例以本發(fā)明的電子產(chǎn)品之一的移動(dòng)電話為例，用圖15A說(shuō)
明封裝實(shí)際被搭栽到電子產(chǎn)品的情況。
圖15A表示的移動(dòng)電話的模塊在印刷線路板812上搭載有控制器 801， CPU802，存儲(chǔ)器811，電源電路803，聲頻處理電路829，收發(fā) 信電路804，以及其他的，電阻，緩沖器，電容元件等元件。另外，屏 板(panel) 800通過(guò)FPC 808 (柔性印刷電路，F(xiàn)lexible Printed Circuit )和印刷線路板812粘附在一起。屏板800上安裝有發(fā)光元件 提供在各個(gè)像素的像素單元805，選擇該像素單元805具有的像素的掃 描線驅(qū)動(dòng)電路806，饋送聲頻信號(hào)到被選中的像素的信號(hào)線驅(qū)動(dòng)電路
807。
電源電壓以及從鍵盤輸入的各種信號(hào)通過(guò)配備有多個(gè)輸入終端的 印刷線路板用的程序接口 (interface, I/F) 809饋送到印刷線路板 812。另外，用于和天線之間的信號(hào)收發(fā)信的天線端口 (antenna port) 810提供在印刷線路板812上。
另外，本實(shí)施例用FPC將屏板800連接到印刷線路板812上，然 而不一定必須是該結(jié)構(gòu)。也可以采用玻璃上載芯片的COG (Chip On Glass )方式，在屏板800上直接搭載控制器801，聲頻處理電路829， 存儲(chǔ)器811， CPU802或電源電路803。
而且，在印刷線路板812中，存在著形成在各個(gè)線路之間的電容 器以及線路本身具有的電阻，由此會(huì)引起電源電壓和信號(hào)的噪聲或使 信號(hào)傳遞變得遲鈍。因此，在印刷線路板812上提供諸如電容器或緩 沖器之類的各種元件，以便防止電源電壓和信號(hào)的噪聲或防止信號(hào)傳 遞變得遲鈍。
圖15B是圖15A所示的模塊的方框圖。
本實(shí)施例中，存儲(chǔ)器811包含VRAM832， DRAM825，快閃存儲(chǔ)器 (flash memory) 826。 VRAM832存儲(chǔ)顯示在屏板上的圖 <象數(shù)據(jù)， DRAM825存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)或聲頻數(shù)據(jù)，快閃存儲(chǔ)器826存儲(chǔ)各種程序。
電源電路803給屏板800,控制器801，CPU802，聲頻處理電路829， 存儲(chǔ)器811，收發(fā)信電路804提供電源電壓。另外，依據(jù)屏板的規(guī)格， 電源電路803也可以裝備有電源。
CPU802具有控制信號(hào)生成電路820，譯碼器821，寄存電路822， 演算電路823， RAM824， CPU用的接口 (interface) 835等。通過(guò)接 口 835輸入到CPU802的各種信號(hào)暫時(shí)存儲(chǔ)在寄存電路822后，被輸入 到演算電路823，譯碼器821等。演算電路823根據(jù)輸入來(lái)的信號(hào)進(jìn) 行演算，然后指定傳送各種命令的場(chǎng)所。另一方面，輸入到譯碼器821 的信號(hào)在譯碼器821處被破譯后，被饋送到控制信號(hào)生成電路820中。 控制信號(hào)生成電路820根據(jù)輸入來(lái)的信號(hào)生成包含各種指令的信號(hào)， 該信號(hào)被饋送到由演算電路823指定的場(chǎng)所，具體地說(shuō)，饋送到存儲(chǔ) 器811，收發(fā)信電路804，聲頻處理電路829以及控制器801等等。
存儲(chǔ)器811，收發(fā)信電路804，聲頻處理電路829以及控制器801 各自依據(jù)接收到的指令進(jìn)行運(yùn)作。下文將就其運(yùn)作進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。
從鍵盤831輸入的信號(hào)通過(guò)程序接口 809被饋送到搭載在印刷線路 板812上的CPU802?？刂菩盘?hào)生成電路820依據(jù)從鍵盤831輸入的信 號(hào)，將存儲(chǔ)在VRAM832的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為預(yù)定格式，并饋送到控制器 801。
控制器801配合屏板的格式對(duì)從CPU802饋送來(lái)的包括圖《象數(shù)據(jù)的 信號(hào)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，然后饋送到屏板800。控制器801依據(jù)從電源電路 803輸入的電源電壓或從CPU輸入的各種信號(hào)，生成Hsync信號(hào)，Vsync 信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)CLK，交流電壓(AC Cont)，并饋送到屏板800。
收發(fā)信電路804處理天線833收發(fā)到的作為電波的信號(hào)，收發(fā)信電 路804具體包括隔離器，帶通濾波器，VCO (壓控振蕩器，voltage control led osci 1 lator ) ， LPF(低通濾光片，low pass fi 1 ter )， 耦合器，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(balun)等的高頻電路。收發(fā)信電路804 依據(jù)CPU802的指令，將收發(fā)信號(hào)中包含聲頻信息的信號(hào)，饋送到聲頻 處理電路829。
依據(jù)CPU802的指令被饋送來(lái)的包含聲頻信息的信號(hào)在聲頻處理電 路829中被解調(diào)成聲頻信號(hào)，并被饋送到揚(yáng)聲器828。另外，從傳聲器 827傳送來(lái)的聲頻信號(hào)在聲頻處理電路829中被調(diào)制，并依據(jù)CPU802 的指令被傳送到收發(fā)信電路804。
控制器801， CPU802，電源電路803，聲頻處理電路829，存儲(chǔ)器 811可以作為本發(fā)明的封裝搭載。本發(fā)明只要不是隔離器，帶通濾波 器，VCO(壓控振蕩器，Voltage Controlled Oscillator) ， LPF (低 通濾光片，Low Pass Filter )，耦合器，平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器(balun ) 等的高頻電路，可以應(yīng)用于任何電路。
本發(fā)明可以利用比硅片廉價(jià)并且大面積的玻璃襯底，因此可以高 產(chǎn)量地大量生產(chǎn)低成本芯片，并且可以飛躍性地減少每張芯片的生產(chǎn) 成本。此外，襯底可以被反復(fù)使用，這樣，可以減少每張芯片的生產(chǎn) 成本。
另外，總膜厚度在5pm，優(yōu)選等于或少于2jim的芯片可以被形成， 通過(guò)不實(shí)施造成裂縫以及研磨痕跡原因的背面研磨，芯片可以被制作 得極薄。并且，芯片厚度的不均勻是在形成膜時(shí)，由于構(gòu)成芯片的各 個(gè)膜的不均勻會(huì)導(dǎo)致的，這個(gè)不均勻多也不過(guò)幾百nm左右，跟背面研 磨處理導(dǎo)致的幾-幾十fim的不均勻相比，可以被飛躍性地咸少。產(chǎn)品，可以使電路規(guī)?；虼鎯?chǔ)容量 更大的芯片被更多地裝載到電子產(chǎn)品有限的容積中，這樣不但可以實(shí) 現(xiàn)電子產(chǎn)品的多功能化，而且可以實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的小體積化，輕巧化。 特別是便攜用電子產(chǎn)品，由于其小體積化，輕巧化被重視，所以利用 本發(fā)明的封裝是有效的。
本發(fā)明用容易被半導(dǎo)體膜吸收并具有可見(jiàn)光或更短波長(zhǎng)的脈沖振蕩 的第一激光輻照半導(dǎo)體膜，并通過(guò)該輻照熔化半導(dǎo)體膜從而提高半導(dǎo) 體膜的基波的吸收系數(shù)。將脈沖振蕩型激光作為第一激光，跟利用連 續(xù)振蕩型激光的情況相比，能夠飛躍性地獲取大的聚束光的面積。然 后在上述熔化的狀態(tài)下輻照具有基波的第二激光，基波的吸收系數(shù)被 提高的半導(dǎo)體膜高效地吸收第二激光。所以，由于可以取得長(zhǎng)度長(zhǎng)的 聚束光的長(zhǎng)軸，可以提高激光晶化的產(chǎn)量，另外，對(duì)芯片的設(shè)計(jì)規(guī)則 的緩和也有效。
另外，將基波型激光用作為第二激光，可以采用具有相當(dāng)大的輸出
能源的激光，比如能夠輸出100倍或更大于高次諧波能源的激光用來(lái)
作為第二激光而不用考慮用于轉(zhuǎn)換高次諧波的非線形光學(xué)元件的耐 性。并且，省略掉由于非線形光學(xué)元件的變質(zhì)而引起的維護(hù)方面的繁 雜工序。特別是，可以發(fā)揮固態(tài)激光所具有的可以長(zhǎng)期保持無(wú)需維護(hù) 的狀態(tài)的優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括內(nèi)插板；設(shè)在所述內(nèi)插板上的布線；包括在所述內(nèi)插板之上的第一半導(dǎo)體器件、第一焊墊和第一焊錫球的第一芯片，所述第一半導(dǎo)體器件電連接到所述第一焊墊，而所述第一焊墊電連接到所述第一焊錫球；包括在所述第一芯片之上的第二半導(dǎo)體器件、第二焊墊和第二焊錫球的第二芯片，所述第二半導(dǎo)體器件電連接到所述第二焊墊，而所述第二焊墊電連接到所述第二焊錫球；以及設(shè)在所述內(nèi)插板尾側(cè)的終端；其中所述布線和所述第一芯片經(jīng)由所述第一焊錫球電連接；其中所述第一芯片和所述第二芯片經(jīng)由所述第二焊錫球電連接；以及其中所述終端電連接到所述第一半導(dǎo)體器件。
2. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一焊錫球和所 述布線通過(guò)熱壓或加以超聲波振動(dòng)的熱壓連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第二焊錫球和所 述笫一芯片通過(guò)熱壓或加以超聲波振動(dòng)的熱壓連接。
4. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體裝置，其中，還包括下填充物，其中所述下填充物被形成以填充所述內(nèi)插板和所述第一芯片之間的間 隙。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，還包括下填充物，其中所述 下填充物被形成以填充所述笫 一芯片和所述第二芯片之間的間隙。
6. —種半導(dǎo)體裝置，包括包括第一半導(dǎo)體器件和第一焊墊的第一芯片，所述笫一焊墊電連 接到所述第一半導(dǎo)體器件；包括第二半導(dǎo)體器件和第二焊墊的第二芯片，所述第二焊墊電連接到所述第二半導(dǎo)體器件；在所述第一芯片和所述第二芯片之間的凸起；以及 設(shè)在所述第 一 芯片尾側(cè)的終端；其中，所述第一芯片和所述第二芯片經(jīng)由所述凸起電連接；以及 其中所述終端電連接到所述第 一半導(dǎo)體器件。
7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其中，形成于所述第二焊墊 上的所述凸起通過(guò)加以超聲波振動(dòng)的熱壓連接到所述第一焊墊。
8. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，還包括下填充物，其中所述 下填充物被形成以填充所述第一芯片和所述第二芯片之間的間隙。
9. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，所述下填充物通過(guò)熱處理或 紫外光UV照射予以固化，以增強(qiáng)所述第一芯片和所述第二芯片之間的 膠粘度。
10. —種半導(dǎo)體裝置，包括 內(nèi)插板；包括在所述內(nèi)插板之上的第一半導(dǎo)體器件的第一芯片；包括在所述第一芯片之上的第二半導(dǎo)體器件第二芯片；在所述內(nèi)插板上的笫一布線和第二布線；第一導(dǎo)線；第二導(dǎo)線；以及設(shè)在所述內(nèi)插板尾側(cè)的終端；其中，所述第一半導(dǎo)體器件經(jīng)由所述第一導(dǎo)線電連接到所述第一 布線；其中所述第二半導(dǎo)體器件經(jīng)由所述第二導(dǎo)線電連接到所述第二布 線；以及其中所述終端電連接到所述第 一半導(dǎo)體器件。
11. 如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，還包括覆蓋所述第一芯片、 所述第二芯片、所述第一布線、所述第二布線、所述第一導(dǎo)線和所述第二導(dǎo)線的成形樹(shù)脂。12—種半導(dǎo)體裝置，包括第一封裝；在所述第一封裝之上的第二封裝；以及 設(shè)在所述第 一封裝尾側(cè)的終端； 其中，所述第一封裝包括 第一內(nèi)插板；包括在所述第一內(nèi)插板之上的第一半導(dǎo)體器件的第一芯片； 在所述第一內(nèi)插板上的第一布線； 第一導(dǎo)線；以及 第一成形樹(shù)脂，其中，所述第二封裝包括 第二內(nèi)插板；包括在所述第二內(nèi)插板之上的第二半導(dǎo)體器件的第二芯片；在所述第二內(nèi)插板上的第二布線；第二導(dǎo)線；以及笫二成形樹(shù)脂，其中所述第 一半導(dǎo)體器件經(jīng)由所述第 一導(dǎo)線電連接到所迷第 一布線；其中所述第二半導(dǎo)體器件經(jīng)由所述笫二導(dǎo)線電連接到所述第二布 線；以及其中所述終端電連接到所述第 一半導(dǎo)體器件。 13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，還包括焊錫球，其中所述 第 一封裝和所述第二封裝經(jīng)由所述焊錫球電連接。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，包括內(nèi)插板；設(shè)在所述內(nèi)插板上的布線；包括在所述內(nèi)插板之上的第一半導(dǎo)體器件、第一焊墊和第一焊錫球的第一芯片，所述第一半導(dǎo)體器件電連接到所述第一焊墊，而所述第一焊墊電連接到所述第一焊錫球；包括在所述第一芯片之上的第二半導(dǎo)體器件、第二焊墊和第二焊錫球的第二芯片，所述第二半導(dǎo)體器件電連接到所述第二焊墊，而所述第二焊墊電連接到所述第二焊錫球；以及設(shè)在所述內(nèi)插板尾側(cè)的終端；其中所述布線和所述第一芯片經(jīng)由所述第一焊錫球電連接；其中所述第一芯片和所述第二芯片經(jīng)由所述第二焊錫球電連接；以及其中所述終端電連接到所述第一半導(dǎo)體器件。
文檔編號(hào)H01L21/20GK101174617SQ200710186679
公開(kāi)日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者丸山純矢, 大野由美子, 山崎舜平, 田中幸一郎, 高山徹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所