專利名稱：半導體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種經(jīng)凸點(bump)將半導體芯片安裝于膜上凸點(BOFBump On Film)等中使用的帶載(tape carrier)基板的導體布線上的半導體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
在液晶驅(qū)動器等中使用的BOF等封裝中，在安裝半導體芯片的布線基板中，使用聚酰亞胺等帶狀基材。圖9是表示BOF一例的局部截面圖。BOF構(gòu)造成在柔軟的帶載基板21上搭載半導體芯片22，由密封樹脂23來保護，主要用于平板顯示器的驅(qū)動用驅(qū)動器。帶載基板21具有柔軟的絕緣性膜基材24、形成于絕緣性膜基材24表面上的導體布線25、和形成于導體布線25上的凸點26，作為主要要素。根據(jù)需要，在導體布線25上形成金屬電鍍覆膜和作為絕緣樹脂的焊錫抗蝕劑層。凸點26配置在半導體芯片22中對應于電極27的位置上，帶載基板21上的導體布線25與半導體芯片22上的電極27經(jīng)凸點26連接。
通常，使用聚酰亞胺作為膜基材24，使用銅作為導體布線25。凸點26事先形成于導體布線25上。作為表示帶載基板21一部分的斜視圖的圖10中，示出帶載基板21的構(gòu)造。如圖10所示，在膜基材24上整列設(shè)置多條導體布線25，在各導體布線25上形成凸點26。凸點26具有，橫切導體布線25時、橫貫導體布線25兩側(cè)區(qū)域的截面形狀。
為了在帶載基板21的導體布線25上形成凸點26，例如使用日本專利特開2004-327936號公報中記載的方法。參照圖11來說明該帶載基板的制造方法工序。
圖11(a1)-(f1)是表示現(xiàn)有例的制造工序中的膜基材的局部平面圖。圖11(a2)-(f2)分別是對應于圖11(a1)-(f1)的截面圖。在沿圖11(a1)的A-A線的位置示出各截面圖。該制造工序是利用金屬電鍍來形成凸點時的實例。
首先，如圖11(a1)所示，準備在表面整列形成有多個導體布線25的膜基材24。在該膜基材24的整個面中，如圖11(b1)所示，形成光致抗蝕劑28。之后，如圖11(c1)所示，使凸點形成用的曝光掩膜29面對形成于膜基材24中的光致抗蝕劑28的上部。曝光掩膜29的透光區(qū)域29a具有沿多個導體布線25的整列方向橫切多個導體布線25地連續(xù)的長孔形狀。通過曝光掩膜29的透光區(qū)域29a曝光并顯影，從而如圖11(d1)所示，在光致抗蝕劑28中，橫切導體布線25的長孔狀圖案28a開口。由此，導體布線25的一部分露出于長孔狀圖案28a中。之后，通過光致抗蝕劑28的長孔狀圖案28a，對導體布線25的露出部分實施金屬電鍍，如圖11(e1)所示，形成凸點26。之后，若去除光致抗蝕劑28，則如圖11(f1)所示，得到在導體布線25中形成了凸點26的帶載基板21。
如上所述，通過形成于光致抗蝕劑28中的長孔狀圖案28a對導體布線25的露出部分實施金屬電鍍，由此可容易形成圖10所示形狀的凸點26。這是因為在圖11(e1)的工序中，不僅導體布線25的上面，其側(cè)面也露出，橫貫導體布線25的露出面整體而形成電鍍。
在由銅形成凸點26的情況下，作為金屬電鍍的一例，使用硫酸銅作為電鍍液，在0.3-5A/dm2的條件下執(zhí)行電解電鍍。
如上所述，在整列設(shè)置多個導體布線25的帶載基板21上，當安裝半導體芯片22時，執(zhí)行圖12所示的接合工序。首先，如圖12A所示，使半導體芯片22與帶載基板21面對。此時，在帶載基板21上事先涂布密封樹脂23，執(zhí)行電極27與凸點26的位置對準。之后，對結(jié)束位置對準后的半導體芯片22與帶載基板21，如圖12B所示，執(zhí)行接合工序。即，從半導體芯片22的背面使接合工具(未圖示)抵接，施加負荷與超聲波振動，使電極27與凸點26接合。
但是，在這種連接方法中，通過向半導體芯片22施加超聲波振動，在半導體芯片22的電極27下產(chǎn)生裂紋等損傷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題而做出，其目的在于提供一種半導體器件，該半導體器件構(gòu)造成降低經(jīng)導體布線的凸點與半導體芯片的電極的接合工序造成的、在半導體芯片電極處的接合損傷的產(chǎn)生。
本發(fā)明第1構(gòu)成的半導體器件具備帶載基板和搭載于所述帶載基板上的半導體芯片，其中所述帶載基板具有柔軟的絕緣性膜基材、設(shè)置在所述膜基材上的多條導體布線、和以覆蓋所述各導體布線的上表面和兩側(cè)面的狀態(tài)形成的布線凸點，所述半導體芯片的電極經(jīng)所述布線凸點與所述導體布線連接。為了解決上述問題，在所述半導體芯片的所述電極上形成電極凸點，所述半導體芯片的電極通過所述布線凸點與所述電極凸點的接合，與所述導體布線連接，所述電極凸點的硬度比所述布線凸點的硬度高。
本發(fā)明第2構(gòu)成的半導體器件具備帶載基板和搭載于所述帶載基板上的半導體芯片，其中所述帶載基板具有柔軟的絕緣性膜基材、設(shè)置在所述膜基材上的多條導體布線、和形成于所述各導體布線上的布線凸點，所述半導體芯片的電極經(jīng)所述布線凸點與所述導體布線連接。為了解決上述問題，在所述半導體芯片的所述電極上形成電極凸點，所述半導體芯片的電極通過所述布線凸點與所述電極凸點的接合，與所述導體布線連接，所述電極凸點的硬度比所述布線凸點的硬度低。
根據(jù)本發(fā)明的半導體器件的制造方法，在帶載基板上搭載半導體芯片，所述帶載基板具有柔軟的絕緣性膜基材、設(shè)置在所述膜基材上的多條導體布線、和在所述各導體布線上形成的布線凸點，通過將形成于所述半導體芯片的電極上的電極凸點與所述布線凸點接合，連接所述半導體芯片的所述電極與所述導體布線，為了解決上述問題，所述電極凸點與所述布線凸點中的任意一個由硬度比另一個高的材質(zhì)形成；執(zhí)行所述半導體芯片與所述帶載基板的位置對準，以使所述電極凸點與所述布線凸點相對置；接合所述電極凸點與所述布線凸點；通過從所述帶載基板中未搭載所述半導體芯片的一側(cè)、透過所述帶載基板進行觀察，來檢查所述布線凸點與所述電極凸點的接合位置偏移。


圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的半導體器件的截面圖。
圖2是表示制造該半導體器件的工序的一部分的截面圖。
圖3是表示包含于該工序中的檢查中的判定基準實例的截面圖。
圖4是表示本發(fā)明第1實施方式的半導體器件的另一實例的截面圖。
圖5是表示本發(fā)明第2實施方式的半導體器件的截面圖。
圖6是表示制造該半導體器件的工序的一部分的截面圖。
圖7是表示包含于該工序中的檢查中的判定基準實例的截面圖。
圖8是表示本發(fā)明實施方式的帶載基板的構(gòu)造的斜視圖。
圖9是表示現(xiàn)有例的半導體器件的截面圖。
圖10是表示用于該半導體器件中的帶載基板的構(gòu)造的斜視圖。
圖11(a1)-(f1)是表示現(xiàn)有例的帶載基板的制造工序的平面圖，(a2)-(f2)分別是對應于(a1)-(f1)的截面圖。
圖12是表示制造該半導體器件的工序的一部分的截面圖。
具體實施例方式
根據(jù)上述本發(fā)明的半導體器件的構(gòu)成，半導體芯片的電極與導體布線接合時施加的超聲波振動由于經(jīng)電極凸點與布線凸點擴散，減輕施加于電極上的負荷，所以可降低對電極的損傷，使可靠性提高。
就上述第1構(gòu)成的半導體器件而言，可構(gòu)成為所述電極凸點由依次層疊的Ni層和Au層構(gòu)成。
另外，可構(gòu)成為所述電極凸點的尺寸比所述布線凸點小，所述電極凸點埋于所述布線凸點中。
或者，可構(gòu)成為所述電極凸點的尺寸大于等于所述布線凸點的尺寸，并且，所述布線凸點變形。
就上述第2構(gòu)成的半導體器件而言，可構(gòu)成為所述布線凸點由依次層疊的Ni層和Au層構(gòu)成。
另外，可構(gòu)成為以覆蓋所述帶載基板的導體布線上表面和兩側(cè)面的狀態(tài)形成所述布線凸點。
或者，可構(gòu)成為以僅覆蓋所述帶載基板的導體布線的上表面、或僅覆蓋上表面和兩側(cè)面中一個側(cè)面的狀態(tài)形成所述布線凸點。
另外，可構(gòu)成為所述布線凸點的尺寸比所述電極凸點小，所述布線凸點埋于所述電極凸點中。
下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
(第1實施方式)圖1是表示本發(fā)明第1實施方式的半導體器件的截面圖。與現(xiàn)有例相同的要素標以相同符號，省略重復說明。
如圖1所示，在帶載基板1上搭載半導體芯片2，利用填充于兩者之間的間隙的密封樹脂3固定。帶載基板1具有柔軟的絕緣性膜基材4、形成于其表面上的導體布線5、和形成于導體布線5上的布線凸點6。布線凸點6形成為覆蓋導體布線5的上表面和兩側(cè)面。半導體芯片2具有電極7、形成于該電極7上的電極凸點8、和覆蓋電極凸點8周圍的電極7上的保護膜9。
搭載于帶載基板1上的半導體芯片2的電極7，經(jīng)電極凸點8和布線凸點6，與帶載基板1的導體布線5連接。電極凸點8的尺寸比布線凸點6小，以埋于布線凸點6中的狀態(tài)接合。
在上述構(gòu)成中，電極凸點8由硬度比布線凸點6高的材料形成。因此，通過在接合時布線凸點6變形，緩沖施加于半導體芯片2上的應力。另外，由于電極凸點8的硬度高，沒有接合引起的變形，所以接合負荷均勻施加于電極7上，故減輕對半導體芯片2的損傷。
由于布線凸點6的表面變化量大，所以破壞構(gòu)成接合不良原因的布線凸點12表面的絕緣膜，獲得實現(xiàn)良好接合的效果。另外，通過電極凸點8埋于布線凸點6中，即便發(fā)生帶載基板1的熱引起的膨脹收縮，也可得到充分的接合穩(wěn)定。為了確實得到這種效果，布線凸點6的尺寸比電極凸點8的尺寸大是有效的，最好是，后者是前者的2倍以上。
布線凸點6的材質(zhì)通常主要是利用電解電鍍形成的Au/Cu或Au/Ni/Cu。作為電極凸點8的材質(zhì)，通常是通過無電解電鍍形成的Au/Ni凸點，但只要是可由無電解電鍍形成的金屬即可。因此，可考慮Pd、Pt、Cu等金屬。凸點的硬度關(guān)系為，在維氏硬度下，布線凸點為100(Hv)以下，電極凸點為400(Hv)以上即可。最好是電極凸點8的硬度為布線凸點6的硬度的5倍以上。
圖2是表示制造上述構(gòu)成的半導體器件的工序的一部分的截面圖。首先，如圖2A所示，使半導體芯片2與帶載基板1對置。此時，在帶載基板1上事先涂布密封樹脂3，執(zhí)行電極凸點8與布線凸點6的位置對準。此時的位置對準通常利用半導體芯片2上的位置對準標志(未圖示)與帶載基板1上的位置對準標志(未圖示)來進行。
之后，如圖2B所示，對位置對準結(jié)束的半導體芯片2與帶載基板1執(zhí)行接合工序。即，從半導體芯片2的背面抵接接合工具10，使來自面對半導體芯片2背面的接合工具10的負荷增加，并且施加超聲波振動，由此，使電極凸點8與布線凸點6接合。
之后，如圖2C所示，執(zhí)行確認凸點的接合狀態(tài)的工序。由于帶載基板1由具有透光性的材料形成，所以由檢查攝像機11通過帶載基板1，確認位置錯開狀態(tài)等接合狀態(tài)。圖3中示出由檢查攝像機11確認的、布線凸點6與電極凸點8的位置錯開量的不同的各種接合狀態(tài)的圖象。圖3A-3C表示正常的接合狀態(tài)。圖3D表示接合異常的狀態(tài)。此時的判定例如以電極凸點8相對于布線凸點6的寬度的偏出量(比例)為基準。這是因為在電極凸點8隱藏于布線凸點6中的范圍內(nèi)，電極凸點8整體與布線凸點6始終接觸，所以認為連接強度和連接阻抗均勻。
本實施方式的半導體器件也可如圖4所示構(gòu)成。對與圖1的半導體器件一樣的要素標以相同符號，省略重復說明。
在該半導體器件中，電極凸點13的尺寸與布線凸點12的尺寸同等(圖中示出同等的情況)。此時，由于電極凸點13的硬度比布線凸點12的硬度高，故通過接合使布線凸點12變形，但電極凸點13不埋于布線凸點12中。利用布線凸點12的變形，通過破壞成為接合不良原因的布線凸點12表面的絕緣膜、或增加接觸面積，獲得實現(xiàn)良好接合的效果。
另外，由于電極凸點13的尺寸為與布線凸點12的尺寸同等以上，所以即便布線凸點12的接合負荷變大，施加于半導體芯片2的電極7下部的負荷也被電極凸點13整體分散到電極7上。結(jié)果，減輕對電極7下或保護膜9的損傷。
此時，凸點的硬度關(guān)系為在維氏硬度下，布線凸點12為100(Hv)以下，電極凸點13為400(Hv)以上即可。最好是電極凸點13為布線凸點12的硬度的5倍以上。
作為凸點材料的實例，只要在電極凸點13中使用利用無電解電鍍形成的Au/Ni，在布線凸點12中使用Au/Cu或Au即可。
(第2實施方式)圖5是本發(fā)明第2實施方式的半導體器件的截面圖。與圖1的實施方式一樣的要素標以相同符號，省略重復說明。
在本實施方式中，以覆蓋帶載基板1上的導體布線5的上表面和兩側(cè)面的方式形成的布線凸點14，以埋于形成在半導體芯片2的電極7上的電極凸點15中的狀態(tài)接合。電極凸點15由硬度比布線凸點14低的材料形成。因此，通過接合時電極凸點15變形，緩和施加于半導體芯片2上的應力。另外，電極凸點15的硬度低，接合時變形，由此，接合負荷均勻施加于電極7上，所以減輕對半導體芯片2的損傷。
由于電極凸點15的表面的變化量大，所以破壞構(gòu)成接合不良原因的凸點12表面的絕緣膜，得到良好的接合。另外，通過將布線凸點14埋于電極凸點15中，即便發(fā)生帶載基板1的熱引起的膨脹收縮，也可得到充分的接合穩(wěn)定。為了確實得到這種效果，電極凸點15的尺寸比布線凸點14的尺寸大是有效的，最好是，前者是后者的2倍以上。
布線凸點14的材質(zhì)由于通常由電解電鍍形成，所以主要是Pd、Pt等金屬或Au/Ni凸點。作為電極凸點15的材質(zhì)，通常為通過電解電鍍形成的SnAg類、SnPb類、SnCu類、SnZn類焊錫或Au/Cu電鍍凸點或SnAgCu焊錫孔。另外，就焊錫材料而言，也可以在利用電解電鍍形成凸點后，利用回流形成球狀凸點。凸點的硬度關(guān)系為在維氏硬度下、布線凸點14的硬度為電極凸點15的硬度的5倍以上即可。最好是布線凸點14為400(Hv)以上，電極凸點15為100(Hv)以下。
圖6是表示制造上述構(gòu)成的半導體器件的工序的一部分的截面圖。如圖6A所示，使半導體芯片2與帶載基板1相對置。此時，在帶載基板1上事先涂布密封樹脂3，執(zhí)行電極凸點15與布線凸點14的位置對準。此時的位置對準通常利用半導體芯片2上的位置對準標志(未圖示)與帶載基板1上的位置對準標志(未圖示)來進行。
之后，如圖6B所示，對位置對準結(jié)束的半導體芯片2與帶載基板1執(zhí)行接合工序。即，從半導體芯片2的背面抵接接合工具10，使來自面對半導體芯片2背面的接合工具10的負荷增加，使電極凸點15與布線凸點14接合。接合時，向接合工具施加超聲波振動。
之后，如圖6C所示，執(zhí)行確認凸點的接合狀態(tài)的工序。由于帶載基板1由具有透光性的材料形成，所以由檢查攝像機11通過帶載基板1，確認位置錯開狀態(tài)等接合狀態(tài)。圖7中示出由檢查攝像機11確認的狀態(tài)的圖象。圖7A-7C表示正常的接合狀態(tài)。圖7D表示接合異常的狀態(tài)。此時的判定例如以布線凸點14相對于電極凸點15的寬度之偏出量(比例)為基準。這是因為在布線凸點14隱藏于電極凸點15中的范圍內(nèi)，電極凸點15與布線凸點14整體始終接觸，所以認為連接強度和連接阻抗均勻。
圖8中示出本發(fā)明實施方式中使用的帶載基板1中的、導體布線5上的布線凸點的各種形狀實例。圖8A表示形成為覆蓋導體布線5的上表面和兩側(cè)面的布線凸點16a。圖8B表示形成為覆蓋導體布線5的上表面和一個側(cè)面的布線凸點16b。圖18C表示形成為覆蓋導體布線5的上表面一部分和一個側(cè)面的布線凸點16c。圖8D表示僅形成于導體布線5上表面的、平面形狀為圓形的布線凸點16d。平面形狀也可以是三角形以上的多邊形。
權(quán)利要求
1.一種半導體器件，具備帶載基板，具有柔軟的絕緣性膜基材、設(shè)置在所述膜基材上的多條導體布線、和以覆蓋所述各導體布線的上表面和兩側(cè)面的狀態(tài)形成的布線凸點；和搭載于所述帶載基板上的半導體芯片，所述半導體芯片的電極經(jīng)所述布線凸點與所述導體布線連接，其特征在于在所述半導體芯片的所述電極上形成電極凸點，所述半導體芯片的電極通過所述布線凸點與所述電極凸點的接合，與所述導體布線連接，所述電極凸點的硬度比所述布線凸點的硬度高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件，其特征在于所述電極凸點由依次層疊的Ni層和Au層構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體器件，其特征在于所述電極凸點的尺寸比所述布線凸點小，所述電極凸點埋于所述布線凸點中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體器件，其特征在于所述電極凸點的尺寸與所述布線凸點同等或在其以上，且所述布線凸點變形。
5.一種半導體器件，具備帶載基板，具有柔軟的絕緣性膜基材、設(shè)置在所述膜基材上的多條導體布線、和形成于所述各導體布線上的布線凸點；和搭載于所述帶載基板上的半導體芯片，所述半導體芯片的電極經(jīng)所述布線凸點與所述導體布線連接，其特征在于在所述半導體芯片的所述電極上形成電極凸點，所述半導體芯片的電極通過所述布線凸點與所述電極凸點的接合，與所述導體布線連接，所述電極凸點的硬度比所述布線凸點的硬度低。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導體器件，其特征在于所述布線凸點由依次層疊的Ni層和Au層構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的半導體器件，其特征在于以覆蓋所述帶載基板的導體布線的上表面和兩側(cè)面的狀態(tài)形成所述布線凸點。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的半導體器件，其特征在于以僅覆蓋所述帶載基板的導體布線的上表面、或僅覆蓋上表面和兩側(cè)面中一個側(cè)面的狀態(tài)形成所述布線凸點。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任意一項所述的半導體器件，其特征在于所述布線凸點的尺寸比所述電極凸點小，所述布線凸點埋于所述電極凸點中。
10.一種半導體器件的制造方法，在帶載基板上搭載半導體芯片，其中所述帶載基板具有柔軟的絕緣性膜基材、設(shè)置在所述膜基材上的多條導體布線、和在所述各導體布線上形成的布線凸點；通過將形成于所述半導體芯片的電極上的電極凸點與所述布線凸點接合，連接所述半導體芯片的所述電極與所述導體布線，其特征在于所述電極凸點與所述布線凸點中的任意一個由硬度比另一個高的材質(zhì)形成；執(zhí)行所述半導體芯片與所述帶載基板的位置對準，以使所述電極凸點與所述布線凸點相對置；接合所述電極凸點與所述布線凸點；通過從所述帶載基板中未搭載所述半導體芯片的一側(cè)、透過所述帶載基板進行觀察，來檢查所述布線凸點與所述電極凸點的接合位置偏移。
全文摘要
本發(fā)明的半導體器件具備帶載基板(1)和搭載于帶載基板上的半導體芯片(2)，其中帶載基板(1)具有柔軟的絕緣性膜基材(4)、設(shè)置在膜基材上的多條導體布線(5)、和以覆蓋各導體布線的上表面和兩側(cè)面的狀態(tài)形成的布線凸點(6)，半導體芯片的電極(7)經(jīng)布線凸點與導體布線連接。在半導體芯片的電極上形成電極凸點(8)，半導體芯片的電極經(jīng)布線凸點與電極凸點的接合而與導體布線連接，電極凸點的硬度比布線凸點的硬度高。成為可減少經(jīng)半導體芯片的電極與導體布線的凸點的連接工序造成的、對電極的接合損傷的產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。
文檔編號H05K1/18GK1851917SQ20061007779
公開日2006年10月25日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者松村和彥, 下石坂望 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社