專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置及其制造方法、疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于制造電子裝置的半導(dǎo)體裝置及其制造方法、一種使用該半導(dǎo)體裝置的疊層芯片(Chip-on-Chip)安裝結(jié)構(gòu)及其形成方法。
背景技術(shù)：
迄今為止，具有焊料凸塊電極的半導(dǎo)體裝置已被用作電子裝置的關(guān)鍵部分，所述電子裝置例如是如電視接收機(jī)的視頻設(shè)備、音頻設(shè)備、移動(dòng)電話(huà)和個(gè)人計(jì)算機(jī)。圖4A 40分別圖示了用于將半導(dǎo)體芯片制造為半導(dǎo)體裝置65的步驟。例如，在 "Introduction of CASIO solder BUMP technology (Smart & Fine Technology)，，中公幵了下述的這些制造步驟。首先，如圖4A所示，用于將布線(xiàn)(未圖示)從內(nèi)電路引導(dǎo)至外端子的絕緣膜64形成于由Si等制成的半導(dǎo)體基板51上。同樣，由鋁制成的焊盤(pán)電極52在絕緣膜64上形成于預(yù)定位置。在此情況中，雖然將連接于半導(dǎo)體基板51的布線(xiàn)穿過(guò)絕緣膜64而導(dǎo)出至焊盤(pán)電極52，但此處省略了該導(dǎo)出結(jié)構(gòu)的圖示(等)。接下來(lái)，如圖4B所示，在絕緣膜64上通過(guò)Ar等離子體蝕刻以形成表面保護(hù)膜53， 以便部分地覆蓋焊盤(pán)電極52。接下來(lái)，如圖4C所示，在保護(hù)膜53的整個(gè)表面上通過(guò)濺射以形成用于增強(qiáng)上層的覆蓋特性的Ti層M。接下來(lái)，如圖4D所示，在Ti層M的整個(gè)表面上通過(guò)濺射以形成在電鍍階段成為電極的Cu層55。接下來(lái)，如圖4E所示，在Cu層55上通過(guò)涂敷以形成例如為正型的光致抗蝕劑56。接下來(lái)，如圖4F所示，通過(guò)使用用于曝光的掩模63而使正性光致抗蝕劑56的預(yù)定位置(即在焊盤(pán)電極52上)曝光。同樣，如圖所示4G，將正性光致抗蝕劑56的曝光部分溶解并移除，以在正性光致抗蝕劑56中形成開(kāi)口部，然后將殘留物移除。接下來(lái)，如圖4H所示，將Cu層55和正性光致抗蝕劑56分別作為電極和掩模，為開(kāi)口部進(jìn)行用于Ni層57的電鍍。結(jié)果，將構(gòu)成凸塊下金屬(UBM，Under Bump Metal)的Ni 電鍍層57僅選擇性地形成于焊盤(pán)電極52上。如下所述，Ni電鍍層57具有作為焊料凸塊電極的基體的阻擋作用。即，當(dāng)焊料凸塊電極直接形成于Cu層55上時(shí)，Cu層55被腐蝕， 于是在焊料凸塊電極的電鍍階段中的電極特性變得惡化。然而，為防止這種情況，將M電鍍層57用作阻擋層，從而可保護(hù)Cu層55免于腐蝕。接下來(lái)，如圖41所示，以Cu層55作為電極，將Sn-Ag合金層58a (Sn對(duì)Ag的比率是97 幻電解地電鍍?cè)贜i電鍍層57上。接下來(lái)，如圖4J所示，將光致抗蝕劑56完全移除。接下來(lái)，如圖4K所示，以Sn-Ag合金層58a作為蝕刻掩模對(duì)Cu層55進(jìn)行濕式蝕刻，從而移除Cu層55的不需要的部分。在此情況中，雖然Cu層55被蝕刻，但未圖示該狀態(tài)。接下來(lái)，如圖4L所示，隨后以Sn-^Vg合金層58a作為掩模，通過(guò)濕式蝕刻將除了在 Sn-^Vg合金層58a下面的Ti層M的部分以外的Ti層M選擇性地移除。結(jié)果，Ti層M (以及Cu層55)具有將鄰近的焊料凸塊電極彼此電隔離的圖形。接下來(lái)，如圖4M所示，將熔劑層59沉積以覆蓋包括Sn-Ag合金層58a的整個(gè)表面。 熔劑層59用作還原劑，于是溶解并移除焊料凸塊電極材料的表面氧化物膜。接下來(lái)，如圖4N所示，進(jìn)行回流處理以熔化Sn-Ag合金層58a，從而形成焊料凸塊電極58。接下來(lái)，如圖40所示，將熔劑層59移除，并且通過(guò)劃刻得到期望的半導(dǎo)體裝置 (半導(dǎo)體芯片)65。通過(guò)使用疊層芯片系統(tǒng)以無(wú)熔劑的方式安裝如此得到的半導(dǎo)體裝置65。圖5A 5D分別圖示用于安裝半導(dǎo)體裝置65的步驟。首先，如圖5A所示，將各自具有焊盤(pán)電極和焊料凸塊電極的上半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體芯片)65A和下半導(dǎo)體裝置65B彼此如此對(duì)齊，即使得上半導(dǎo)體裝置65A的焊料凸塊電極 58和下半導(dǎo)體裝置65B的焊料凸塊電極58彼此面對(duì)，所述焊盤(pán)電極和焊料凸塊電極在結(jié)構(gòu)上與上述半導(dǎo)體裝置65的焊盤(pán)電極和焊料凸塊電極相同。接下來(lái)，如圖5B所示，在施加熱以及施加壓力的情況下使得上半導(dǎo)體裝置65A與下半導(dǎo)體裝置65B接觸。而且，在加熱和熔化的狀態(tài)下，使上半導(dǎo)體裝置65A的焊料凸塊電極58與下半導(dǎo)體裝置65B的焊料凸塊電極58接觸。此時(shí)，上半導(dǎo)體裝置65A和下半導(dǎo)體裝置65B的各焊料凸塊電極58的表面氧化物膜被剝離，從而可降低兩個(gè)焊料凸塊電極58 之間的接觸電阻。接下來(lái)，如圖5C所示，上半導(dǎo)體裝置65A被進(jìn)一步壓向下半導(dǎo)體裝置65B，由此，上半導(dǎo)體裝置65A和下半導(dǎo)體裝置65B的兩個(gè)焊料凸塊電極58在充分熔化的情況下在圖中的橫向上溢出。接下來(lái)，如圖5D所示，調(diào)整上半導(dǎo)體裝置65A和下半導(dǎo)體裝置65B之間所界定的間隙并進(jìn)行冷卻，從而可形成使用疊層芯片系統(tǒng)的被減薄的安裝結(jié)構(gòu)66。如上所述，在無(wú)熔劑的條件下通過(guò)施加壓力以形成使用疊層芯片系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu) 66的情況下，與通過(guò)使用熔劑將兩個(gè)焊料凸塊電極熔化的情況相對(duì)比，在完成安裝之后，不必要非常困難地注入清洗所必需的清洗液并且穿過(guò)由上半導(dǎo)體裝置和下半導(dǎo)體裝置之間所界定的狹窄空間以移除熔劑。如上所述，當(dāng)形成使用疊層芯片系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)66時(shí)，使用各自在UBM層62的上表面上具有焊料凸塊電極58的上半導(dǎo)體裝置65A和下半導(dǎo)體裝置65B，UBM層62由Ni層 57、Cu層55和Ti層M所構(gòu)成。圖6A是每個(gè)上半導(dǎo)體裝置65A和下半導(dǎo)體裝置65B的主體部分的放大的橫截面圖。而且，如圖6B所示，當(dāng)上半導(dǎo)體裝置65A和下半導(dǎo)體裝置65B 通過(guò)焊料凸塊電極58以無(wú)熔劑的方式彼此結(jié)合時(shí)，根據(jù)焊料的體積的分散以及結(jié)合條件，焊料凸塊電極58被過(guò)度擠壓，以變得易于以橫向溢出。此時(shí)，當(dāng)使在每個(gè)上半導(dǎo)體裝置65A和下半導(dǎo)體裝置65B中的鄰近的焊料凸塊電極58彼此接近時(shí)，特別是期望安裝結(jié)構(gòu)的橫向尺寸減小時(shí)，各自在橫向溢出的相鄰焊料凸塊電極58會(huì)彼此接觸。結(jié)果，由于相鄰的焊料凸塊電極58在接觸階段的壓力，兩個(gè)焊料凸塊電極58之間的接觸表面中的表面氧化物膜被剝離，故引起電短路，從而產(chǎn)生故障。此外，如果在如圖5C所示的一個(gè)半導(dǎo)體裝置中的相鄰焊料凸塊電極58之間沒(méi)有發(fā)生上述短路，則當(dāng)相鄰的焊料凸塊電極之間的間隔減小時(shí)，由填充于上半導(dǎo)體裝置和下半導(dǎo)體裝置之間所界定的空間中的環(huán)氧樹(shù)脂所制成的底部填充材料(underfill material)(未圖示)的橫向厚度(包括間隔)易于變小，以對(duì)應(yīng)于焊料凸塊電極的溢出量。 結(jié)果，產(chǎn)生電遷移，這樣Sn原子穿過(guò)在底部填充材料中的小孔隙而在相鄰的焊料凸塊電極之間移動(dòng)，并且還會(huì)引起短路。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題而作出本發(fā)明，因此，期望的是提供一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，一種使用該半導(dǎo)體裝置的疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)及其形成方法，其中，當(dāng)根據(jù)疊層芯片系統(tǒng)而安裝半導(dǎo)體裝置，且將相鄰的焊料凸塊電極設(shè)置為彼此在橫向上靠近時(shí)，橫向溢出的焊料凸塊電極的量(凸出的量)減小，從而可以在避免短路的情況下提供高的產(chǎn)量以及高的
可靠性。為達(dá)到上述期望，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種半導(dǎo)體裝置，其包括半導(dǎo)體芯片，其具有半導(dǎo)體基板；焊盤(pán)電極，其形成于半導(dǎo)體基板上；基體金屬層，其形成于焊盤(pán)電極上；以及焊料凸塊電極，其形成于基體金屬層上，其中，包括基體金屬層的側(cè)面的露出表面被焊料凸塊電極所覆蓋。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供了一種疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)根據(jù)上述實(shí)施方式的多個(gè)半導(dǎo)體裝置通過(guò)焊料凸塊電極而彼此連接。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，提供了一種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其包括下列步驟在半導(dǎo)體基板上形成焊盤(pán)電極；在焊盤(pán)電極上形成基體金屬層；并且在基體金屬層上形成焊料凸塊電極，用構(gòu)成焊料凸塊電極的材料覆蓋包括基體金屬層的側(cè)面的露出表面。根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方式，提供了一種形成疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)的方法，其包括下列步驟使每個(gè)由上述又一實(shí)施方式的制造方法所得到的多個(gè)半導(dǎo)體裝置通過(guò)焊料凸塊電極而彼此接觸；在此狀態(tài)下，在施加熱以及施加壓力的情況下熔化焊料凸塊電極；以及固化焊料凸塊電極，以將多個(gè)半導(dǎo)體裝置彼此連接。本申請(qǐng)的發(fā)明人檢查了上述的現(xiàn)有的焊料凸塊結(jié)構(gòu)。結(jié)果，如圖6A所示，由于通常使用光致抗蝕劑56，并且焊料凸塊電極58通過(guò)電鍍形成為與M層57相同的圖形，焊料凸塊電極58僅形成于UBM層62的上表面上。為此，如圖6B所示，發(fā)現(xiàn)以無(wú)熔劑的方式在施加壓力下而熔化的焊料被形成于UBM層62的側(cè)面上的Ni氧化物膜所排斥，從而沿橫向溢出，已熔化的焊料不附著于UBM層62的側(cè)面。即，由于已熔化的焊料不附著于UBM層62 的側(cè)面，則以橫向溢出的熔化的焊料的量增加。然而，根據(jù)本發(fā)明，包括基體金屬層(對(duì)應(yīng)于UBM層)的側(cè)面的露出表面覆蓋有上述的焊料凸塊電極。于是，具體地，在以無(wú)熔劑的方式實(shí)現(xiàn)的疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)中，在橫向上溢出的焊料量(凸出量)減少了附著于基體金屬層的側(cè)面的焊料凸塊電極的已熔化焊料的量。而且，避免了彼此相鄰并靠近地設(shè)置于半導(dǎo)體裝置中的焊料凸塊電極彼此接觸，于是，即使當(dāng)焊料表面的氧化物膜由于施加壓力而引起的鼓脹階段的壓力作用而碎裂，仍可防止相鄰的焊料凸塊電極之間發(fā)生短路。結(jié)果，即使當(dāng)減小相鄰的焊料凸塊電極之間的間隔時(shí)，仍可提高產(chǎn)量和接合的可靠性。此外，當(dāng)將底部填充材料填充至兩個(gè)彼此連接的半導(dǎo)體裝置之間所界定的空間中時(shí)，因?yàn)榻档土烁髯詮暮噶贤箟K電極溢出的焊料量，故相鄰的焊料凸塊電極之間的底部填充材料的厚度相應(yīng)地增加。結(jié)果，構(gòu)成焊料的元素(特別是Sn原子)難于在相鄰的焊料凸塊電極之間穿過(guò)底部填充材料移動(dòng)。于是，可防止產(chǎn)生電遷移，并且還可提高相鄰的焊料凸塊電極之間的間隔和布置的余地。


圖IA和IB分別是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的橫截面圖，以及使用疊層芯片系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖2A 2N分別是按順序圖示用于制造根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的步驟的示意橫截面圖；圖3A 31分別是按順序圖示用于制造根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的步驟的示意橫截面圖；圖4A 40分別是按順序圖示用于制造根據(jù)相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的步驟的示意橫截面圖；圖5A 5D分別是按順序圖示用于制造相關(guān)技術(shù)的疊層芯片系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)的步驟的示意橫截面圖；并且圖6A和6B分別是如圖40所示的半導(dǎo)體裝置的主體部分的放大的示意橫截面圖， 以及相關(guān)技術(shù)的使用疊層芯片系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
具體實(shí)施例方式在本發(fā)明中，為提高焊料凸塊電極的沉積強(qiáng)度，優(yōu)選地，將基體金屬層用作凸塊下金屬層，并且從焊盤(pán)電極至部分地覆蓋焊盤(pán)電極的絕緣膜上形成凸塊下金屬層。在此情況中，優(yōu)選地，將由鎳制成的凸塊下金屬層形成于由鋁制成的焊盤(pán)電極上， 并且將錫類(lèi)(tin system)的焊料凸塊電極形成于由鎳制成的凸塊下金屬層上。同樣，優(yōu)選地，為提高焊料凸塊電極自身的強(qiáng)度，將銅類(lèi)的金屬薄膜夾在位于鎳凸塊下金屬層和錫類(lèi)焊料凸塊電極之間的連接區(qū)中。此外，在疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)中，其中將上述的多個(gè)半導(dǎo)體裝置的每一個(gè)通過(guò)焊料凸塊電極而彼此連接，由于上述原因，優(yōu)選地以無(wú)熔劑的方式將多個(gè)半導(dǎo)體裝置彼此連接。優(yōu)選地，通過(guò)電鍍形成基體金屬層，并且通過(guò)電鍍形成構(gòu)成焊料凸塊電極的材料層?；蛘?，優(yōu)選地，通過(guò)電鍍形成基體金屬層，并且通過(guò)物理蒸鍍(諸如真空蒸鍍)形成構(gòu)成焊料凸塊電極的材料層。此外，優(yōu)選地，在用構(gòu)成焊料凸塊電極的材料將基體金屬層覆蓋之后，在沉積焊接熔劑的情況下進(jìn)行回流，從而形成焊料凸塊電極。下面參照附圖具體并詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。1.第一實(shí)施方式圖IA和IB示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體芯片)15的結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體裝置15由用Si等制成的半導(dǎo)體基板1、由鋁制成的焊盤(pán)電極2、絕緣膜 14 (對(duì)應(yīng)于之前在相關(guān)技術(shù)中所述的絕緣膜64)、保護(hù)膜3 (對(duì)應(yīng)于之前在相關(guān)技術(shù)中所述的保護(hù)膜53)、銅(Cu)電鍍層5、Ni電鍍層7、Sn類(lèi)焊料凸塊電極8等構(gòu)成。同樣，凸塊下金屬(UBM)層由Ni電鍍層7以及Cu電鍍層5構(gòu)成。焊料凸塊電極8的尺寸，例如，其直徑可等于或小于30 μ m并且其高度等于或小于15 μ m。如圖IA所示，對(duì)于第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置15重要的是，焊料凸塊電極8還覆蓋UBM層7的側(cè)面。即如圖IB所示，在施加熱以及施加壓力的情況下，當(dāng)以類(lèi)似于關(guān)于使用疊層芯片系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)的上述描述的情況的無(wú)熔劑方式形成使用疊層芯片系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)16時(shí)，在彼此連接的上半導(dǎo)體裝置15A和下半導(dǎo)體裝置15B的各焊料凸塊電極8之間的連接部中的橫向溢出的焊料的量1(凸出的量)減少，以對(duì)應(yīng)于UBM層7的側(cè)面的附著量。結(jié)果，即使當(dāng)表面氧化物膜由于壓力而剝離時(shí)，以橫向(以平面方向)彼此相鄰并靠近設(shè)置的各焊料凸塊電極8彼此仍沒(méi)有機(jī)械接觸以及電接觸。于是，可防止在各焊料凸塊電極8之間所發(fā)生的短路。此外，當(dāng)在位于上半導(dǎo)體裝置15A和下半導(dǎo)體裝置15B之間所界定的空間中填充諸如環(huán)氧樹(shù)脂的底部填充材料(underfill material)(未圖示)時(shí)，彼此相鄰地設(shè)置于每個(gè)上半導(dǎo)體裝置15A和下半導(dǎo)體裝置15B中的各焊料凸塊電極8彼此隔開(kāi)距離d。然而，因?yàn)楹噶弦绯龅牧拷档?，故距離d相對(duì)地大于相關(guān)技術(shù)中的距離。結(jié)果，防止了作為構(gòu)成焊料凸塊電極8的材料的Sn元素穿過(guò)底部填充材料而移動(dòng)，并且防止產(chǎn)生電遷移。為此，還可提高焊料凸塊電極的距離d和布置的余地，這是設(shè)計(jì)用于應(yīng)對(duì)電遷移。圖2A 2N分別圖示了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體芯片)，以及用于制造該半導(dǎo)體裝置的步驟。首先，如圖2A所示，類(lèi)似于參照?qǐng)D4A 4D所給出的描述的情況，在半導(dǎo)體基板1 上依次形成絕緣膜14、焊盤(pán)電極2、保護(hù)膜3、Ti濺射層4和Cu濺射層25。接下來(lái)，如圖2B所示，將正性光致抗蝕劑6涂敷至Cu層25上。接下來(lái)，如圖2C所示，通過(guò)使用掩模13將正性光致抗蝕劑6選擇性地曝光。接下來(lái)，如圖2D所示，通過(guò)顯影將經(jīng)曝光的正性光致抗蝕劑6的曝光部分溶解并移除。接下來(lái)，如圖2E所示，通過(guò)電鍍，在通過(guò)選擇性地移除正性光致抗蝕劑6而得到的曝光部分上形成Ni電鍍層7。接下來(lái)，如圖2F所示，將正性光致抗蝕劑6全部移除。接下來(lái)，如圖2G所示，通過(guò)曝光和顯影以預(yù)定的圖形形成光致抗蝕劑沈，以露出 Ni層7的側(cè)面。接下來(lái)，如圖2H所示，通過(guò)電鍍形成Sn電鍍層8a。接下來(lái)，如圖21所示，移除光致抗蝕劑26。
接下來(lái)，如圖2J所示，將Sn電鍍層8a用作蝕刻掩模而將除了 Sn電鍍層8a下面的Cu層25的部分以外的Cu層25選擇性地蝕刻掉。接下來(lái)，如圖I所示，將Sn電鍍層8a用作蝕刻掩模而將除了 Sn電鍍層8a下面的Ti層4的部分以外的Ti層4選擇性地蝕刻掉。接下來(lái)，如圖2L所示，形成熔劑層9以覆蓋Sn電鍍層8a。接下來(lái)，如圖2M所示，通過(guò)進(jìn)行回流處理以形成焊料凸塊電極8。接下來(lái)，如圖2N所示，移除熔劑層9并且進(jìn)行清洗，從而制造出半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體芯片)15。在本實(shí)施方式中，因?yàn)橥瑯油ㄟ^(guò)電鍍形成焊料凸塊電極8，故通過(guò)將Cu層25用作電極可以容易地實(shí)施所有步驟，并且還可以加厚地形成焊料凸塊電極8。2.第二實(shí)施方式圖3A 31分別圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置，以及用于制造第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的步驟。首先，類(lèi)似于參照?qǐng)D4A 4H所給出的描述的情況，在半導(dǎo)體基板1上依次形成絕緣膜14、焊盤(pán)電極2、保護(hù)膜3、Ti濺射層4、Cu濺射層25和Ni電鍍層7。接下來(lái)，如圖:3B所示，將Ni電鍍層7用作蝕刻掩模而將除了在Ni電鍍層7下面的Cu濺射層25的部分以外的Cu濺射層25選擇性地蝕刻掉。接下來(lái)，如圖3C所示，將Ni電鍍層7用作蝕刻掩模而將除了在Ni電鍍層7下面的Ti濺射層4的部分以外的Ti濺射層4選擇性地蝕刻掉。接下來(lái)，如圖3D所示，通過(guò)曝光和顯影以預(yù)定的圖形在保護(hù)膜3上形成光致抗蝕劑26，以露出Ni電鍍層7、Cu濺射層25和Ti濺射層4的側(cè)面。接下來(lái)，如圖3E所示，通過(guò)真空蒸鍍(特別是斜向蒸鍍)形成Sn-^Vg合金蒸鍍層 8a，以覆蓋Ni電鍍層7、Cu濺射層25和Ti濺射層4的側(cè)面。在此情況中，還可通過(guò)使用濺射方法形成Sn-Ag合金蒸鍍層8a。接下來(lái)，如圖3F所示，移除光致抗蝕劑層26。接下來(lái)，如圖3G所示，形成熔劑層9以覆蓋Sn-Ag合金蒸鍍層8a。接下來(lái)，如圖3H所示，通過(guò)進(jìn)行回流處理形成焊料凸塊電極8。接下來(lái)，如圖31所示，移除熔劑層9并且進(jìn)行清洗，從而制造出半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體芯片)15。在本發(fā)明的第二實(shí)施方式中，因?yàn)橥ㄟ^(guò)真空蒸鍍而形成Sn-^Vg焊料材料層8a，故可以可靠地沉積焊料材料層8a以具有足夠的厚度。其它方面與上述的第一實(shí)施方式相同。雖然迄今為止基于各個(gè)實(shí)施方式而描述了本發(fā)明，不言而喻本發(fā)明決不限于所述實(shí)施方式，并且在不偏離本發(fā)明的主題的情況下可作出合適的變化。例如，不僅可采用鋁，而且比鋁具有更低電阻的銅可用作焊盤(pán)電極2的材料。此外，可使用濺射以替代真空蒸鍍。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置適于使用疊層芯片系統(tǒng)的高度可靠的安裝結(jié)構(gòu)，其中幾乎不發(fā)生短路，并且可用于各種電子裝置的制造。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)，取決于設(shè)計(jì)需要和其它因素可出現(xiàn)各種變化、組合、子組合和替代。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其包括 半導(dǎo)體芯片，其具有半導(dǎo)體基板；焊盤(pán)電極，其形成于所述半導(dǎo)體基板上； 基體金屬層，其形成于所述焊盤(pán)電極上；以及焊料凸塊電極，其形成于所述基體金屬層上，其中，包括所述基體金屬層的側(cè)面的露出表面被所述焊料凸塊電極所覆蓋。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，將所述基體金屬層用作凸塊下金屬層，并且從所述焊盤(pán)電極至部分地覆蓋所述焊盤(pán)電極的絕緣膜上形成所述凸塊下金屬層。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中，由鎳制成的所述凸塊下金屬層形成于由鋁制成的所述焊盤(pán)電極上，并且將錫類(lèi)的所述焊料凸塊電極形成于由鎳制成的所述凸塊下金屬層上。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中，在位于由鎳制成的所述凸塊下金屬層和錫類(lèi)的所述焊料凸塊電極之間的連接區(qū)中夾有銅類(lèi)的金屬薄膜。
5.一種疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)，其包括多個(gè)半導(dǎo)體裝置，每個(gè)所述半導(dǎo)體裝置包括具有半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體芯片、形成于所述半導(dǎo)體基板上的焊盤(pán)電極、形成于所述焊盤(pán)電極上的基體金屬層以及形成于所述基體金屬層上的焊料凸塊電極，其中，包括所述基體金屬層的側(cè)面的露出表面被所述焊料凸塊電極所覆蓋，并且所述多個(gè)半導(dǎo)體裝置通過(guò)所述焊料凸塊電極而彼此連接。
6.如權(quán)利要求5所述的疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)，其中，所述多個(gè)半導(dǎo)體裝置以無(wú)熔劑的方式彼此連接。
7.—種制造半導(dǎo)體裝置的方法，其包括下列步驟 在半導(dǎo)體基板上形成焊盤(pán)電極；在所述焊盤(pán)電極上形成基體金屬層；并且在所述基體金屬層上形成焊料凸塊電極，用構(gòu)成所述焊料凸塊電極的材料覆蓋包括所述基體金屬層的側(cè)面的露出表面。
8.如權(quán)利要求7所述的制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中，通過(guò)電鍍形成所述基體金屬層， 并且通過(guò)物理蒸鍍而形成構(gòu)成所述焊料凸塊電極的材料層。
9.如權(quán)利要求7所述的制造半導(dǎo)體裝置的方法，其中，在用構(gòu)成所述焊料凸塊電極的材料覆蓋所述基體金屬層之后，在沉積焊接熔劑的情況下進(jìn)行回流，以形成所述焊料凸塊電極。
10.一種形成疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)的方法，其包括下列步驟使得各自通過(guò)如下的制造方法而得到的多個(gè)半導(dǎo)體裝置通過(guò)焊料凸塊電極而彼此接觸，所述制造方法包括在半導(dǎo)體基板上形成焊盤(pán)電極、在所述焊盤(pán)電極上形成基體金屬層并且在所述基體金屬層上形成焊料凸塊電極的步驟，用構(gòu)成所述焊料凸塊電極的材料覆蓋包括所述基體金屬層的側(cè)面的露出表面；在此狀態(tài)下，在施加熱以及施加壓力的條件下熔化所述焊料凸塊電極；并且固化所述焊料凸塊電極，以將所述多個(gè)半導(dǎo)體裝置彼此連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法、疊層芯片安裝結(jié)構(gòu)及其形成方法，其中，所述半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片，其具有半導(dǎo)體基板；焊盤(pán)電極，其形成于半導(dǎo)體基板上；基體金屬層，其形成于所述焊盤(pán)電極上；以及焊料凸塊電極，其形成于基體金屬層上，其中，包括基體金屬層的側(cè)面的露出表面被焊料凸塊電極所覆蓋。即使當(dāng)減小相鄰的焊料凸塊電極之間的間隔時(shí)，本發(fā)明仍可提高產(chǎn)量和接合的可靠性。
文檔編號(hào)H01L23/00GK102163578SQ20111003544
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者尾崎裕司, 淺見(jiàn)博 申請(qǐng)人:索尼公司