TW490774B - Semiconductor device having reliable electrical connection - Google Patents

Semiconductor device having reliable electrical connection Download PDF

Info

Publication number
TW490774B
TW490774B TW090106550A TW90106550A TW490774B TW 490774 B TW490774 B TW 490774B TW 090106550 A TW090106550 A TW 090106550A TW 90106550 A TW90106550 A TW 90106550A TW 490774 B TW490774 B TW 490774B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrode
protruding
pad
protruding electrode
semiconductor device
Prior art date
Application number
TW090106550A
Other languages
English (en)
Inventor
Gorou Ikegami
Eita Iizuka
Hirofumi Horita
Original Assignee
Nippon Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co filed Critical Nippon Electric Co
Application granted granted Critical
Publication of TW490774B publication Critical patent/TW490774B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/563—Encapsulation of active face of flip-chip device, e.g. underfilling or underencapsulation of flip-chip, encapsulation preform on chip or mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/60—Attaching or detaching leads or other conductive members, to be used for carrying current to or from the device in operation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L24/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/113—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector
    • H01L2224/1133—Manufacturing methods by local deposition of the material of the bump connector in solid form
    • H01L2224/1134—Stud bumping, i.e. using a wire-bonding apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298—Fillers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
    • H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00013—Fully indexed content
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01004—Beryllium [Be]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Description

五、發明說明（1) 【發明領域】 之半= 於一種半導體裝置，*中具凸出電極 斜而始Γ 件與具焊墊電極之配線基板經由一樹脂材 及传Ϊ二，/b樹脂材料具有分布於其内之無機填充物，以 於此種半導體裝置之製造方法。更特別的是，本發 體片‘於一種半導體裝置及其製造方法中可改善半導 可靠声70件之凸出電極與配線基板之焊墊電極間的電連接 【發明背 對電 之類’輕 電子零件 縮減電子 度而大大 圖10 半導體裝 導體裝置 體片狀元 且複數之 主要表面 成於半導 或多個電 每一 景】 子設備而言，例如視頻攝影機、可攜式個人電腦 =乃為重要之事。因此，此類電子設備内使用的 或元件須具有縮減的外部尺寸。否則，即使無法 零件之外部尺寸，亦可藉由增加電子零件之集積 地降低電子設備之尺寸。 八、 顯示以一習知的半導體裝置為例之橫剖面圖，該 置用以作為此類電子元件。圖i 〇顯示之習知的半 包含配線基板1 04及裝設於配線基板丨〇4上之半導 件ιοί。半導體片狀元件101具半導體基板， 凸出電極或隆起電極丨03形成於半導體基板1〇2諸 之一上。若干半導體元件及/或電子電路元件形 體基板1#〇2内，這些元件内部地麵合而形成一個 子電路單位。 個凸出電極103以下述方式形成。首先，一由金
全ί:f f 5 ί ’ ’ 一頂部熔化以於該處形成-金屬球。 ==!輕合至半導體基板1m，該配線 被拉長並於其中部被切斷。 -工π山+ ^ nq
形成於半導體基板1G2上。U此方式，右干凸出電極MS 二S ί在半導體片狀元件Μ1裝設於配線基板104上之 :雷二m〇3之:的橫剖面圖。如圖η所顯示，公 古° 八較大直徑的部分，此即底部1 〇3a ;及一較 =直徑的部分，此即似行（c〇luDin_Uke)部或延長部 估田古似m〇3b之一頂部具一旋轉抛物線形狀。例如’ =用直^30微米之金配線時，底部购之直徑可以是7〇矣 100被米，且其高度可以是15至25微米。而且此例中，似 直徑可以是大約3G微米，且其長度可以是45呈 知只。錯改變所用配線之直徑，可改變丨〇 部與1 〇外部 之直徑。 配線基板104包含絕緣基板1〇5及焊墊電極1〇6，該絕 f基板105具有形成於其諸表面之一上的導體圖案，此| 未顯示於圖中，而該焊墊電極1〇6形成於絕緣基板1〇5上之 導體圖案部分上。絕緣基板m由抗熱材料製&。悍塾電 極106之位置對應於凸出電極103之位置。舉例而言，藉蝕 刻一形成於絕緣基板上並具12至18微米厚度之銅箱，^ 絕緣基板105上之傳導圖案。藉於銅箔上形成一厚度3 ^ 微米之鎳平板層並更進一步形成一厚度0· 03至丨· 〇 ς米 金平板層，形成焊墊電極106。 Ν
示於圖10之半導體裝置更包含一 作密封之用的樹脂
第7頁 490774 五、發明說明（3) —- 材料部107。為了減輕半導體片狀元件1〇1與配線基板ι〇4 兩者間熱膨脹係數之差異所導致的影響，晶粒尺寸為2至6 微，之微小的氧化鋁或二氧化矽無機填充物1〇8以5〇至8〇 重里百为比之濃度或比例散布於樹脂材料部1 〇 7中。 現將解釋製造具上述結構之半導體裝置的習知方法。 圖12A至圖12D係橫剖面圖，圖中按製造步驟之先後顯示製 造圖ίο之半導體裝置的習知方法。首先，如圖12A中'所顯 示，配線基板104位於支撐平台1〇9上。支撐平台1〇9具一 加熱器於其中，此並未顯示於圖中，且可視需要加埶配線 基板104。 . 如圖12B所顯示，液體樹脂材料1〇73施加於配線基板 I 0 4上。然後，如圖1 2 C所顯示，半導體片狀元件1 〇 1於抽 取底座110之底端處被抽取，如此使得半導體片狀元件 之凸出電極103面向下方。被抽取底座11〇抽取之半導體片 狀元件101於支撐平台1〇9上被傳送。抽取底座11〇具一加 熱器於其中，用以加熱半導體片狀元件丨〇 1，此並未顯示 於圖中。 半導體片狀元件101之位置調整成使得凸出電極1〇3正 好位於對應之焊墊電極1 〇 6上方，此焊墊電極1 〇 6位於覆蓋 著液體樹脂材料1 0 7 a之配線基板1 〇 4上。然後，抽取底座 II 0下降。藉此，如圖1 2D所顯示，凸出電極1 〇3與樹脂材 料107a内之焊墊電極1〇6接觸並被壓於其上，且凸出電極 103之似行部103b被擠壓並於徑向擴展。當凸出電極1〇3被 疊置並推壓於焊墊電極1 〇6上時，液體樹脂材料1 〇7a同時
490774 五、發明說明（4) 被推向半導體片狀元件1〇1之周邊。液體樹脂材料1〇73覆 孤半導體片狀元件1〇1上形成焊塾電極之表面，亦覆蓋凸 出電極103與焊墊電極106間之耦合部。 此外’當保持半導體片狀元件1 〇 1被壓於配線基板1 〇4 上時’半導體片狀元件1 〇 1被抽取底座丨丨〇内的加熱器加 熱’且配線基板1 〇 4被支撐平台1 〇 9内的加熱器加熱。藉 此’配線基板1 〇 4被加熱至攝氏8 〇至1 〇 〇度且半導體片狀元 件101被加熱至攝氏270至30 0度，同時施加0.294至0.49牛 頓（30至50gf)之負荷於每一凸出電極1〇3上並持續1〇至6〇 秒。藉此，凸出電極1〇3與焊墊電極丨〇6藉熱壓縮接合而電 耦合。 在此h形下’藉著經由半導體片狀元件1 〇 1及配線基 板104提供的熱，樹脂材料1〇73亦被加熱並硬化。藉硬化 的樹脂材料部1〇7，半導體片狀元件1〇1與配線基板1〇4接 合，且半導體片狀元件101表面上之凸出電極1〇3與焊墊電 極1 0 6間的耦合部、未圖示之配線層，兩者皆受保護。顯 示於圖1 0之半導體裝置以此方式製造。 ·、、' 與上述半導體裝置有關之技術揭露於日本專利公 報第60-2 6 2430號（先前技藝丨）、日本專利公開公報 9-97816號（先前技藝2)之類。 一般而言，電子零件不僅其尺寸、重量皆需減少，直 製造j本亦需降低。因&，縮短每一電子零件之製造時間 要，圖12A至圖12〇所描述之上述習知的製 每方法，树J3曰材料之硬化時間變得相當長。 外 0774
塾電極 脂材料 不可能 因 然而， 元件之 極之收 間之電 硬化之 少製程 提 時間。 到達最 化。因 間且其 極間之 且，上述 藉壓力焊 之接合力 解除半導 此 般 若於樹脂 受壓及受 縮量較樹 耦合變得 前不可能 時間。 前加熱樹 在此情形 低值後， 此，有可 間的電耦 電阻會變 先前技 接或壓 而維持 體片狀 而言， 材料未 熱，會 脂材料 不穩定 解除半 脂材料 下，首 樹脂材 能使得 合變得 化0 藝1與先前技藝2 細焊接而電麵合 。如此，在樹脂 元件之壓力。 吾人使用硬化時 完全硬化之情況 產生下述缺點。 之收縮量大，凸 。因此，實際上 導體片狀元件之 可能可用以減少 先樹脂材料之黏 料之黏度增加且 樹脂材料留在凸 不穩定。而且， 中’凸出電極與焊 ’且壓縮狀態藉樹 材料完全硬化之前 間短的樹脂材料。 下解除半導體片狀 也就是說，由於電 出電極與焊塾電極 ’在樹脂材料充分 受壓，且不可能減 半導體裝置之製造 度減少，並且，於 樹脂材料進行硬 出電極與焊塾電極 凸出電極與焊塾電 ,另一方面，凸出電極與焊墊電極間係超音波焊接之技 術已為吾人知悉。舉例而言，此類技術揭露於日本專 開公報第1 0-335373號（先前技藝3)。 “ 日本專利公開公報第1 〇 - 3 3 5 3 7 3號之技術中，樹脂材 料先行施加於配線基板上且配線基板被加熱。一用以抽取 半導體片狀元件之抽取底座附加於一角狀物之一頂部以傳 送超音波振動。半導體片狀元件被加熱並受抽取底^加
五、發明說明（6) 壓’同時施加超音波振動。藉此，凸出電極與焊塾電極輕 合。即使樹脂材料處於半硬化狀態，在凸出電極與焊墊電 極間完成耦合後仍可报快地轉換半導體裝置。因此，減少 半導體裝置之製造時間係可能的。 顯示於圖10中之半導體裝置内，為了縮小半導體裝置 之尺寸並使其變薄，一般使用樹脂基板作為配線基板 104。在此情形下，半導體片狀元件1〇ι與配線基板1〇4個 別之熱膨服係數彼此差異大。因此，於半導體裝置操作期 間，熱膨脹係數較半導體片狀元件1〇1大的配線基板1〇4由 於半導體片狀元件1 0 1產生的熱而大大地彎曲。其結果可 能係一應力集中於凸出電極與焊墊電極間之耦合部内，並 且藉此麵合部之可靠度劣化。 w 為避免此缺點’可散布大量的無機粉末填充物1 〇 8， 像是熱膨脹係數與樹脂材料107a中的半導體片狀元件ι〇ι 1近的氧化銘、二氧化石夕之類。藉此，内有無機填充物 8散布之樹脂材料i〇7a的熱膨脹係數，其值可介於半導 體片狀元件101與配線基板1〇4兩者的熱膨脹係數值之間。 2凸出電極與焊塾電#間麵合部處所生之應力》咸輕，故 σ此避免凸出電極與焊墊電極間的耦合部剝離。 作為ΐ i ί板：不？二之二導二裝/中，樹脂基板用以 #107^ nil且大里的無機填充物1〇8散布於樹脂材 凸二因此，無機填充物108亦密集地配置於 =電極103與焊墊電極⑽間。當凸出電極1〇3疊置於焊於 、極106上，無機填充物1〇8亦相當可能被放置於凸出電 490774
極103與焊墊電極l〇6間的介面内。 當絕緣物一大量的無機填充物108放置於凸出電極 與谭墊電極106間的介面内，每一微小的凸出電極1〇3 = 電部的橫剖面面積減少，且每一凸出電極1〇3與諸焊墊 極106中相對應者間的耦合電阻變成大的。此可能對 體裝置之電特性產生不好的影響。
當每一凸出電極依據電極數目之增加而縮小尺 少橫剖面面積時，上述問題變得顯著。上述問題發生/ 前技藝3中，該技藝中凸出電極與焊墊電極係超音波 接；亦發生於先前技藝1與2中，該二技藝中凸出 至焊墊電極上且焊墊電極被加熱以進行熱壓縮接合。欲移 除留在凸出電極與焊墊電極間之介面部巾的 不可能的。因此，半導體奘罟夕制4 ώ方， 丹凡物你 本變高。 +導體表置之製造良率劣化且其製造成 【發明概述】 目的係提供一種消除上述習知技術 及其製造方法。 因此，本發明之一 中的問題之半導體裝置 種半導體片狀元件的電極 合之半導體裝置及其製造
本發明之另一目的係提供一 與配線基板的電極彼此確實地轉 方法。 本發明之另一目的係提供一 的電極與配線基板的電極間電阻 種可降低半導體片狀元件 之半導體裝置及其製造方
第12頁 49〇774
多、發明說明（8) 法。 太^發明之另"目的係提供^一 ρτΛ- M iji BWk 尽知 攸供種可改善+導體片狀元件 的電極與配線基板的電極間電耦合之可靠度的半導體裝 及其製造方法。 又 本發明之另一目的係提供一種具穩定電特性之 装置及其製造方法。 本發明之另一目的係提供一種可縮小尺寸、減少 度、増加電極數目，但其可靠度不劣化之半導 製造方法。 不I久/、 本發明之另一目的係提供一種 造成本之半導體裝置及其製造方法。+導體裝置之製 法，Ϊίί發It一 f樣’提供-種製造半導體裝置之方 Ϊ;製：：種ίΐ: Ϊ複數之凸出電極的半導體片狀元 脂材料於配線S ^上之？墊電極的配線基板；施加液體樹 的無機填充物^道；ί液體樹脂材料中包括散布於其内 基板，且藉將凸出雷么β_片狀70件隔著樹脂材料面對配線 電極與烊墊電極豐壓於焊墊電極上而使凸出 材料並由凸出雷ί i，*振動位於凸出電極附近的樹脂 填充物時，電糕丄〃焊墊電極間之疊置介面部中排除無機 以接合半導體:凸出電極與焊墊電極；並硬化樹脂材料 在此情形二ί:ΙΓ線基板。 橫剖面朝：a：頂立 又佳的方式係每一凸出電極之一端部的 較佳的方i:?變t; “错對半導體片狀元件或配線基板施加超 第13頁 490774 五、發明說明（9) 音波振動而使凸出電極附近之樹脂材料振動。 更佳的方式，’於使半導體片狀元件隔著樹脂材料面 對配線基板，且藉將凸出電極疊置並推璧於烊塾電極上 使凸出電極與谭塾電極電麵合的過程中，凸出電極被屋f 谭塾電極上使得凸出電極彈性地變形，且於凸出電極 地變形的情況下開始施加超音波振動。 汗庄 較佳的方式係，藉於凸出電極彈性地變形的情況 始施加超音波振動，每一凸出電極與對應之一二 的接觸面積快速增大。 叶i电極間 毫較瓦佳的方式係超音波振動之輸出為每-凸出電極2〇至 J : : : 係超音波振動之施加時間為〇· 1至5秒。 :佳的：ΐ:糸凸出電極與焊墊電極為超音波焊接。 對配線基板，ϋ將：：J導體片狀元件隔著樹脂材料面 使凸出電極金焊：：： =疊置並推壓於焊墊電極上而 體片狀疋件時將凸出 二刀熟牛導 與焊塾電極熱壓縮接至卜塾電極上’而使凸出電極 更佳的方i & 樹脂材料已加it，振動凸出電極附近的樹脂材料前， 較佳的方^成車父低黏度的樹脂材料。 矽粉末。 x糸無機填充物包含微小的氧化鋁或二氧化 依據本發日日 含 —種具複數提供一種半導體駿置，其包 之4塾電極的配線基板；一種具複數之凸 第14頁 五、發明說明（】〇) _ 電極並面對配線基板的半導體-=之凸出電極分別與配線基板之谭塾f 士半導體片狀元 材料部填充半導體片R元件與配線美=電耦f且樹脂 i體片狀元件與配線基板，樹脂材：包i::間並接合半 、填充物；其中無機填充物幾乎不存 1於其中之無 電極間之疊置介面部内，且樹脂材料ΐ靠：ί電極與焊墊 面部的部分具有較其他部分大的無機 豐置介 之方法，其包含：製備一種具複；：凸半導體裝置 狀元件；製備一種具複數之焊墊 二：丰導體= :樹脂材料於配線基板上，此液體樹脂材料U二 其内的無機填充物；使丰導I# g此-4 ' g,i ^ .. b -片狀70件隔著樹脂材料面對 配線基板，並將凸出電極疊置且壓至焊墊電極上，凸出 極被壓至料電極上使得凸㈣極彈性地變形；於凸出 焊墊電極上使得凸出電極彈性地變形的情況下施 加超音波振動至半導體片狀元件及/或配線基板，並電耦 合凸出電極與焊墊電極；且硬化樹脂材料以接合半導體 狀元件與配線基板。 在此情形下，較佳的方式係每一凸出電極之一端部的 橫剖面朝其頂部方向變小。 較佳的方式係，在凸出電極被壓至焊墊電極上使得凸 出電極彈性地變形的情況下施加超音波振動至半導體片狀 兀件及/+或配線基板，並電耦合凸出電極與焊墊電極的過 程中’藉施加超音波振動至半導體片狀元件使凸出電極於 第15頁 490774
五、發明說明（11) 控向擴展並於軸向被壓縮，當由凸出電極與焊墊電極間之 璺置介面部中排除無機填充物時電耦合凸出電極與烊墊電 更佳的方式係，在凸出電極被壓至焊墊電極上使得凸 出電極彈性地變形的情況下施加超音波振動至半導體片狀 元件及/或配線基板，並電耦合凸出電極與焊墊電極的過 程中’藉施加超音波振動至半導體片狀元件而使每一凸出 電極與對應之一焊墊電極間的接觸面積快速增大，當由凸 出電極與焊墊電極間之疊置介面部中排除無機填充物時電 耦合凸出電極與焊墊電極。 車乂佳的方式係超音波振動之輸出為每一凸出電極 100毫瓦。 更佳的方式係超音波振動之施加時間為0 · 1至5秒。 、更佳的方式係，在施加超音波振動前，樹脂材料已加 熱成較低黏度的樹脂材料。 較佳的方式係無機填充物包含微小的氧化鋁二 矽粉末。 乳化 【較佳實施例之詳細說明】 明中可更清楚地瞭 中相似的參考數字 於以下配合相關圖示所作的詳細說 解本發明之上述及其他特點與優點，其 指定所有圖示中相同或對應的部分。 ，現將詳細描述本發明之實施例。圖丨係依 實施例之半導體裝置的横剖面圖。圖2係圖i 參考圖示 據本發明之一 490774 五、發明說明（12) 之部分放大橫剖面圖。 顯不於圖1中的半導體裝置包含配線基板4，及裝設於 配線基板4上之半導體片狀元件J，類似於圖丨〇之半導體裝 置。半導體片狀元件i具半導體基板2，且複數之凸出電極 3形成於半導體基板2的主表面之一i。在半導體基似 中:形成若干未圖示的半導體元件或電子電路元件，且這 些70件内部地配線以形成一電子電路裝置。於此實施例 中，如圖11之橫剖面圖所顯示，凸出電極3具有與上述凸 出電極1G3大約相似的形狀。配線基板4包含絕緣基板5。 於絕緣基板5之-表面上’形成未圖示之導電圖案，並 ϋ射t導電圖案部分上，形成焊墊電極6。焊墊電極6之位 置對應至凸出電極3之位置。 7埴/iii導體裝置更包含樹脂材料部7，此樹脂材料部 部 線基板4間的空間，^ 义山二1 +導片狀元件1與配線基板4，並且保護 圖荦未^ 一與焊塾電極6間的麵合部，配線基板4上之導電 圖莱未圖不，等等之類。 揣士半5 5片狀兀件1與配線基板4之熱膨脹係數彼此相差 : 4可此發生，半導體裝置操作期間半導體片狀元
认丄 P中。為避免此缺點，盔機埴右榀Q 於樹脂材料部7中 膨脹數充物』 氧化⑦之類製成。無機填充物8散布於内之樹脂材
ΙΚΒ 第17頁 490774 五、發明說明（13) ，。卩7的熱膨脹係數值變成介於半導體片狀元件ι盥 板4的熱膨脹係數值之間。藓 /、配線基 焊墊雷„夕紅人+門猎此，可減輕訑於凸出電極3與 干墊電極6間之耦合部上的應力， 出電極3與焊墊電極6間麵合部4之剝離 月匕避免凸 圖1之半導體裝置中，半導體片狀元 =化樹脂㈣部目面對並接合。 料 凸出電極3與焊塾電極6互相疊置並電搞合。材内， 依據此實施例的半導體裝置，其 声 凸出電極3與焊墊電極6疊置時，存在於凸出 ，當 電極6間之樹脂材料7内的無可 ς焊墊 =6,疊置介面部中充分地移除= 所 所不’無機填充物8以高濃度 ·^ 對應二=電極6間之介面部外㈣二;^電極3與 脂材料；的：==;;=上的過程中，當插入樹 被截住。t半導體片狀元件w 、機填充物8 電極3壓至烊墊電極6上時， 於線基板4上使得凸出 的中央部分，特別是备一個且女集中於凸出電極3之凸出 形狀的凸出電極3㈣。#/，V；圖轉抛物線 厍。合+ 電極3於控向擴 ;每=出:極：之每-疊置面積的放大率 接近凸出雷搞u周壁的徑向擴展率皆適當時，存在於 極3與焊墊電極6間介面部處之無機填充物8由 第18頁 490774 五、發明說明（14) 其中排除，且於凸出電極3與焊墊電極6間介面部中不被截 住0 為與依據本發明之半導體裝置比較，以上述習知方法 製造的半導體裝置被小心地審視。舉例而言，晶粒尺寸2 至6微米之微小無機填充物以50至80重量百分比散布於樹 脂材料中且此樹脂材料施加於配線基板上。然後，半導體 片狀元件被壓至配線基板上且被加熱以於凸出電極與焊墊 電，間熱壓縮接合。在此情形下，可確認無機填充物散布 並留下的面積係凸出電極與焊墊電極間每一疊置介面部面 積的十刀之一或更多。亦可確認，於無機填充物留下之面 ，由無機填充物本身佔住之總面積變成大約係無機填 充物留下之面積的十分之一。 w，依據本發明之半導體裝置中，即使使用J： =應的電=以機填充物留在每-凸“ 的面積内。盔極間逢置介面面積的百分之四或更少 每一愚署入:真充物幾乎不留在凸出電極與焊墊電極間 二，；ι面部中的周邊部内。 寸或；：電之尺/減小以縮減半導體裝置之尺 -疊置介面部的相對面積目：二無機填充物8之尺寸的每 據本實施例之半導體t成小的。即使在此情形下，依 焊墊電極6間最署人、 ，無機填充物8由凸出電極3與 出電極3之有二導^ H，分地移除’故可能使每一凸 極6間的電阻。函 、 化並降低凸出電極3與焊墊電 寬阻因此，可能實現一種具穩定電特性之半導 柳774 五、發明說明（15) 體裝置。 所示’依據本實施例之半導體褒置中婊 部的二:i:8電極其電極6間介面外 他部分中無機填充物8的材：二中其 : ： t r r -Ai ;凸出電極3與焊墊電極6間耦合邱龄、片♦ :J填充物8禁絕水氣之穿透並且可能避免水氣°穿、-’ ，電極3與焊墊電極6間的輕合部内。如此，可能改 二=半導體裝置之可靠度。而且，因為熱“接 、凸出電極3的無機填充物8以高濃度存在於凸 焊墊電極6間麵合部外部的周邊及附近處，可能有效地減 輕因凸出電極3與焊墊電極6間耦合部處溫度之升降之 g二。藉此，可改善凸出電極3與焊墊電極6間電連接之可 參考圖3至圖9，現將解釋依據本實施例之一種半導體 裝置製造方法。首先，如圖3之橫剖面圖所示，製備半導 ，片狀元件1，凸出電極3形成於其一主表面上。舉例而 ^，半導體片狀元件1之凸出電極3可以電鍍、金屬球之壓 縮接合之類方法形成。於此實施例中，如圖丨丨所示，凸出 電極3具有與上述凸出電極103相似的形狀，且可用類似上 述的方法製造。舉例而言，凸出電極3可藉由將形成於金 配線之頂部的金球壓縮接合至半導體片狀元件1並於其後 拉起配線而製造。如圖11所示，以此方式製造之凸出電極 第20頁 490774 五、發明說明（16) 3的具部V，直二?大的部分’亦即底部3a，以及-直徑較小 拋物線形部3b。似行部3b之頂部具旋轉 米，且里具ί情 似行部3b之直徑可以是大約3〇微 配線時？底二可以ί45至55微米。當使用直徑2〇微米的金 夹 -j3a之直徑可以是大約70微米。 片狀=1而/ ’於1〇毫米見方（1〇毫米乘10毫米）之半導體 件1表面上的田可能形成215個凸出電極3於半導體片狀元 7毫米）之丰遂邊部内。$例而纟，於7毫米見方(7毫米乘 3。 +導體片狀元件1中，可能形成208個凸出電極 4之絕製緣備橫剖面圖所示的配線基板4。組成配線基板 等且尸赦"祕可用玻璃環氧基板、像是聚醯亞胺基板之類 此二;^ :由及電絕緣性之樹脂基板、或陶瓷基板製造。於 旦 使用樹脂基板以縮減半導體裝置之尺寸、重 重及厚度。 兴制=而Ϊ ’焊墊電極6如下所述形成於絕緣基板5上。 ^ a，藉蝕刻一形成於絕緣基板5上，厚度丨2至18微 米之銅箔，，銅箔圖案形成於絕緣基板5上。每一ι〇〇微米見 正方形焊接區經由一形成於銅落圖案與絕緣基板5上 的$阻層而從銅猪圖案5中曝光。於銅落圖案之正方形焊 接區上，—厚度3至5微米之錄平板層及一 微米之金平板層連續地形成。藉此，焊塾電極6於對應至
WU//4 五、發明說明（17) 半導體片狀元件1之凸出電極1〇3的位置形成。 然後，如圖4所示，配線基板4位於一平坦的支撐平台 9上，使得焊墊電極6面朝上。支撐平台9内具一未圖示之口 加熱器。 如橫剖面圖圖5所示，液體樹脂材料7&施加至配線基 i / \當配線基、板4形成一樹脂基方反、環氧系，统之熱硬化 埴：作為樹脂材料7a之基底材料、且微小的無機 i 以、至8〇重量百分比之濃度散布於樹脂材料7a中 ^半導體片狀元件！與配線基板4之熱膨脹係數列入考 :。牛例而言，無機填充物8由氧化鋁或二氧化矽製成。 月二言’ ί機填充物8之晶粒尺寸係2至6微米。施加樹 :豫二a使彳于一包括配線基板4上之焊墊電極6的區域藉此 杯盖。^如以下所述，於半導體片狀元件1裝設於配線基 招十π ，7樹脂材料7a硬化且變成圖1中半導體裝置内的 树脂材料部7。 拙跑ί ί - t圖6-之橫剖面圖所示，於抽取底座1 0之底端 ίο魏人ί本片狀元件1使得凸出電極103面朝下。抽取底座 赶立二i私圖不的超音波角狀物之一端部，藉此可能施加 超曰波振動至半導體片狀元件1。 隸救ί被ί取底座10抽取之半導體片狀元件1於水平方向 = 错影像辨識感應到凸出電極3的位置。藉此，半 梅/淮^大/°/牛2相對於配線基板4的位置被調整使得凸出電 墊 /至洛於固定至支撐平台9之配線基板4的對應焊 堂％極6上。
第22頁
此二S方ί當= 與焊塾電極6使得可能疊置 熱樹脂材ma時、:於溫度攝氏80至120度加 頂邱奸入$似t降低抽取底座1 0。藉此，凸出電極3之 、。 树月曰材料7a内且疊置於焊墊電極6上。 元件Γ上7:匕半導體片狀元们之高度及施於半導體片狀 =上之負何相對於時間的圖形。圖之橫軸顯示時間， 縱i標使用任意的單位顯示半導體片狀元件1之高 ===片狀元件1上之負荷。如圖7所示，於時間 to +導體片狀元件i開始下降。於時mi，凸出電極3盥 焊墊電極6接觸。圖8係部分放大的橫剖面圖其顯示凸出 電極3與焊墊電極㈣近之橫剖面結構，且其顯#凸出電極 3與焊墊電極6於時間tl時相接觸後當下的情況。 於接觸焊墊電極6後，抽取底座1〇壓凸出電極3。抽取 底座10壓半導體片狀元件1的壓力被一未圖示的負荷單元 偵測且受控制以成為一預設值。 於此實施例中，舉例而言，半導體片狀元件丨受壓使 得每一凸出電極3之壓力變成0.196至〇·392牛頓（20至 40gf)。藉此方式壓半導體片狀元件i，具旋轉拋物線形狀 之凸出電極3的每一頂部被壓壞且凸出電極3與焊墊電極6 之接觸區域變成大的。凸出電極3之行狀部於軸向被壓縮 且能復原地或彈性地變形。然而，其於徑向幾乎不擴展。 因此，凸出電極3變形程度不多。 也就是說，於圖7中，由時間tl至時間t2，凸出電極3 之似行部3b於軸向被壓縮，且於此期間半導體片狀元件i
490774 五、發明說明（19) 逐漸落下。時間12後，負荷成為固定值且半導體片狀元件 1停止落下。 在半導體片狀元件1之壓力保持固定且凸出電極3彈性 地變形之情況下，超音波振動經由抽取底座丨〇施加至半導 體片狀元件1。在此情形下，舉例而言，超音波振動之強 度或輸出功率為每一凸出電極3具2〇至1〇〇毫瓦，且超音波 振動施加0 · 1至5秒。 當超音波振動施加時，被壓縮並彈性地變形之似行部 3b之周邊表面即時地於徑向擴展。圖9係部分放大的橫剖 面圖，，其顯示凸出電極3與焊墊電極6附近於施加超音波振 ，後當下的狀況。如圖9所示，凸出電極3之疊置介面部的 區域變成大的且凸出電極3與焊墊電極6電耦合。在此情形 下，由於施加超音波振動之故而振動的凸出電極3，其附 ，的樹脂材料7a之黏度降低。因此，散布於凸出電極3附 k的樹脂材料7a中的無機填充物8變得容易移動。如此， 旨Ϊ料7&存在於旋轉拋物線形狀的凸出電極3之頂部與 材料7 t間，而此樹脂材料7a中的無機填充物8以及樹脂 a白從凸出電極3與焊墊電極6間的空間被推向外。 示，ΓΛ’Λ時間t3^4期間施加超音波振動。如圖7所 荷於時音波振動之故’半導體片狀元件1上之負 定值Γ日?即大大地變·，但其後此負荷再度成為固 一段短時門內ί導體片狀元件1之高度於時間t3 一過即於 值。速地變動’但其後此高度再度成為固定 導體片狀7G件1的高度快速地改變係因行部3b之直
第24頁 _ 7 V/ / / i 五、發明說明（20) 微米：速擴展至大約5◦微米所致。為反應高度 Πϊ 2電極3與焊墊電極6間的塵力亦快速升 被壓縮，日i ί於凸出電極3與焊墊電極6間之樹脂材料7a ,. β旎由凸出電極3與焊墊電極6間之疊置介面部
中排除無機填充物8。 心且置；丨® I 留在’即使少量的樹脂材料7a及無機填充物8 動tUL /墊電極6間之疊置介面部中，超音波振 : = 機填充物8的兩側施加，也就是說， 對地# 66 ί與焊墊電極6施加，以相對地小的能量施加相 面部^夕卜^ °因此’凸出電極3與焊墊電極6間之疊置表 出;大且留下的樹脂材料7&及無機填充物8可從凸 ^極3與焊墊電極6間之疊置介面部中排除。其後，樹脂 材枓7a硬化而完成圖1中的半導體裝置。 中雷述，依據本實施例之半導體裝置製造方法中，凸 ^電^舆焊墊電極6疊置且一預設壓力施加於其間。然 & At =凸出電極3保持在彈性地變形情況下，具相對地小 士月b里之超音波振動施加至凸出電極3，並施加一段相對 i長的時間。藉此，樹脂材料與無機填充物可由凸出電極 塾Λΐ電極6間之疊置介面部中移除’且凸出電極3與谭 〜。可電耦合。因此，可能減少凸出電極3與焊墊電極 曰的土電Ρ且。結果，可能製造一種具穩定的電特性及改善 、、Ί罪度之半導體裝置。在必須減小每一電極之直徑以解 決縮減半導體裝置尺寸及/或增加電極數目之需求的情形 中’電極間的電連接係習知地傾向變成不穩定。即使在^匕
五、發明說明（21) f月形下，依據本實施例之製造方法，半導體 出電極與配線基板之焊墊雷 牛之凸 電極例之半導體裝置製造方法，由凸出 電極3與焊墊電極6間的* M 士 ° ^ 度分布於凸中雪技Q b二間中排除之無機填充物8以高濃 、 電極3與焊墊電極6間耦合部的413、# 也就是說，樹脂材料中耦人邱附、片：=丄：附近與周邊。 大。因此，於凸出電其他部分的濃度或散布率 水氣進入凸出電極3與焊塾門'中。因此’可能防止 製造-種具改善的抗水氣』之耦&部。藉此’可能 嬰 亂生及改善的可靠度之半導體梦 Ϊ度：= f數接，凸出電極3的無機填充物U高 附近處。目此，可：3有與焊墊電▲極6間耦合部外部的周邊及 凸出電極3與焊塾電因溫度之升降所致而施於 製造-種半導體裝置，；凸：：：上的應力。結果’可能 合具改善的可靠度。^凸出電極3與焊墊電極6間之電耦 於上述中，在& ψ垂 可適當地決定半導體片狀】二維持彈性地變形的範圍内， 此視凸出電極3之直徑：/1之每-凸出電極3的壓力， 每一凸出電極之超立、之&類而疋0 的範圍内較佳。在輸出二^振動輸出功率於20至100毫瓦 音波振動施加一段長時率比20毫瓦小的情況下，即使超 與焊塾電極6間之聂、八 仍不可能排除留在凸出電極3 & ’丨面部中的樹脂材料7a與無機填充 490774 五、發明說明（22) 物8。因此，凸出電極3與焊 定。在超音波振動之輸出功率比1〇〇』=;=不穩 出電極』可能不適當地變形、凸出電極3的清體兄下，-凸 1之半導體基板2中剝離、戋焊墊千等體片狀疋件 離。盆έ士果将本墓辦Γ m U塾電極6從配線基板4中剝 離一果係+導體|置之電連接可能受到損冑。 此外，超音波振動之施加時間從〇.丨至5秒 於〇乂秒，則不可能充分排除留在凸出電極:短 間之豐置介面部中的樹脂材ma與 電極6 =咐，凸出電極3與谭塾電極6間之電物連8接=再 上述實施例中，超音波振動施加至半導體片狀 以振=出=且#此振動靠近凸出電極3之樹脂材料 =而，#可月超音波振動支樓平台9，並振動 於固疋住的凸出電極3的樹脂材料7a。 、 可能藉使用熱壓縮接合以取代超音波焊接，使凸 極3與焊墊f極6電耦合。在此情形τ，於振動樹脂材料j 以降低接近凸出電極3與焊墊電極6之樹脂材料的黏度後， 亦可能將凸出電極3壓至焊墊電極6上並施熱 接合。亦可能將超音波焊接及熱壓縮接合組合使用:1縮 當熱硬化樹脂用以作為樹脂材料7a時， 在施加，音波振動至樹脂材ma之前加熱樹脂材料7^降 低其黏度。藉此，可能於凸出電極3與谭墊電極6間 耦合後的短時間内硬化樹脂材料7a。 當每一凸出電極的直徑或尺+、穿，、，β 仕次尺寸減小以解決縮減半導體 第27頁 490774 五、發明說明（23) 裝置尺卞及/或增加電極數目之需求時，肖無機填充物之 尺寸相#乂下’電極間之每一疊置介面部的區域變成相對地 J 17使在此隋形下，依據本發明，可能由凸出電極與焊 墊電極間之疊置介面部中充分地排除無機填充物。藉此， 可能使得每一凸出電極之有效導電區域最大化並使凸出電 極與焊墊電極間之電阻保持在最小值。因此，可實現一種 具穩定電特性的半導體裝置。 而且，於依據本發明之半導體裝置中，環繞並靠近每 一凸出電極與對應之一焊墊電極間介面部之外部的無機填 充物，其/辰度或散布率大於樹脂材料部中其他部分中無機 填充物的濃度或散布率。亦即，於凸出電極與焊墊電極間 耦合部附近處，樹脂材料本身之濃度相當小。因此，於凸 出=極與焊墊電極間耦合部附近處，無機填充物禁絕水氣 之牙透並且可能避免水氣穿透至凸出電極與 ，合部内。如&，可能改善抗水氣能力及半導體J = 靠，。而且，因為熱膨脹係數接近凸出電極的無機填充物 以高濃度存在於凸出電極與焊墊電極間耦合部外部的周邊 及附近處，可能有效地減輕因凸出電極與焊墊電極間耦人 部處溫度之升降所致之應力。藉此，可改善凸出電極盥^ 墊電極間電連接之可靠度。 、 而且，於依據本發明之製造半導體裝置的方法中，♦ 凸出電極保持在彈性地變形情況下，振動施加至凸出電^ 或焊墊電極且藉此樹脂材料與無機填充物可由凸出電極與 谭墊電極間之疊置介面部中有效地移除。因此，可能製造 第28頁 490774
五、發明說明（24) 一種半導體裝置，其半導體片狀元件之凸出電極與配線基 板之焊墊電極間可實現確實的電耦合。 而且’於依據本發明之製造半導體裝置的方法中，由 f ^電極3與焊墊電極6間的空間中排除之無機填充物8以 同》辰度分布於凸出電極3與焊墊電極6間耦合部的附近與周 邊。也就是說’樹脂材料中耦合部附近及周邊處，無機填 充物8之濃度較樹脂材料之其他部分的濃度大。因此，於、 凸出電極3與焊墊電極6間之耦合部附近及周邊中，無機填 充物8防止水氣穿透其中。因此，可能防止水氣進入凸出 電極3與焊墊電極6間之耦合部。藉此，可能製造一種具改 善的抗水氣性及改善的可靠度之半導體裝置。而且，熱膨 脹係數接近凸出電極3的無機填充物8以高濃度存在於凸出 電極3與焊墊電極6間耦合部的周邊及附近處。因此，可能 有效地減輕因溫度之升降所致而施於凸出電極3與焊墊電 極6間之耦合部上的應力。結果，可能製造一種半導體 置，其凸出電極3與焊墊電極6間之電耦合具改善的可靠" 特定實施例描述該發明。然 偏離下述本發明之申請專利 。據此，該說明書及圖示被 的，且所有的此類調整被包 此發明包括附屬之申請專利 在前述說明書中，已參照 而，該技藝中之一般技能於不 範圍内可作不同的調整及改變 視為作說明用的，而非限制性 括於本發明之範圍内。因此， 範圍内所有的變動與調整。 圖式簡單說明 圖1係依據本發明之β眘 圖； 月之實％例之半導體裝置的橫剖面 圖2係圖1之半導體裝置的部分放大 圖3係依據本發明之一實 ， 間，描述半導體片狀元^之Λ例之半導體裝置製造期 卞守菔月狀凡件之結構的橫剖面圖； 間 圖4係依據本發明之一實施 描述配線基板之結構的橫剖面圖；體裝置“期 間 η據本發明之一實施例之半導體裝置 橫剖；；施加於配線基板上的液體樹脂部之結構的 圖6係依據本發明夕_香 間，描述包括半導體片狀元W列之半導體裝置製造期 圖； 牛，、配線基板之結構的橫剖面 圖7顯示半導體片仲 ^ 件上之負荷彼此間的關❹ζ之；\度與施於半導體片狀元 圖8係部分放大橫:二對於時間之圖形； 極附近之橫剖面結構、，且顯圖亍’其顯示凸出電極與焊墊電 當下的情況； 且^不凸出電極與焊塾電極接觸後 圖9係部分放夫# 凸出電極與焊墊電極；；近當圖下其^示施加超音波振動後 圖10顯示習知半導體 夕月士， 圖η係於半導體片貫例的橫剖面圖二 出電極之橫剖面圖；且 裝》又至配線基板上之刖，凸 圖12Α至圖12D係橫剖面圖’其依製造步驟之順序顯示 第30頁 490774 圖式簡單說明 一種習知的半導體裝置製造方法。 【符號說明】
第31頁 1 半 導 體 片 狀 元 件 2 半 導 體 基 板 3 凸 出 電 極 3a 凸 出 電 極 之 底 部 3b 凸 出 電 極 之 似 行 部 4 配 線 基 板 5 絕 緣 基 板 6 焊 墊 電 極 7 樹 脂 材 料 7a 樹 脂 材 料 8 無 機 填 充 物 9 支撐 平 台 10 抽 取 底 座 101 半 導 體 片 狀 元 件 102 半 導 體 基 板 103 凸 出 電 極 103a 凸 出 電 極 之 底 部 103b 凸 出 電 極 之 似 行 部 104 配 線 基 板 105 絕 緣 基 板 106 焊 墊 電 極 490774 圖式簡單說明 107 樹 脂 材 料 107a 樹 脂 材 料 108 無 機 填 充物 109 支撐 平 台 110 抽 取 底 座 IHll 第32頁

Claims (1)

  1. 490774 六、申請專利範圍 \ 一種半導體裝置之製造方法，其包含· 2一複數之凸出電極的半導體片狀元件. 裊備一具有複數之焊墊電極的配線基板；， 上；施加内含無機填充物之液體樹脂材料於該配線基板 使^半導體片狀元件隔著該樹脂材料面對該 板，且藉由疊置並推壓該凸出電極至該焊墊=-、'友基 該凸出電極與該焊塾電極電麵合，當㈣d而使 之該樹脂材料並從該凸出電極與該焊墊電極間近 該無機填充物•’電麵合該凸出電極“焊u 板。硬化該樹脂材料以接合該半導體片狀元件舆該配線基 2.如申請專利範圍第1項之半導體裝置 其中每一該凸出電極之一端部具一橫剖面，嗲^ 、彳， 頂部漸次變小。 Μ仏J面朝其 3·如申請專利範圍第1項之半導體裴置之 其中藉施加超音波振動至該半導體片狀元 =法， 板以振動該凸出電極附近之該樹脂材料。5 ^配線基 4·如申請專利範圍第3項之半導體裝置 其中於使該半導體片狀元件隔著該樹脂 方法， %针面對該配線基 S lir^
    第33頁 /4 六、申請專利範圍 ，且藉由邊置並推壓該凸出電極至該焊墊電極上以電耦 該焊塾電極的該過程中，Μ凸出電極被推 ^ S上使得該凸出電極彈性地變形，且於該凸 電極文到彈性變形的情況下開始％加該超音波振動。 5如申請專利範圍第4項之半導體裝置之製造方法， 2 ，藉於，凸出電極彈性地變形的情況下開始施加該超 曰波振動，母一該凸出電極與對應之一該焊墊電極的一接 觸區域快速增大。 6. ^申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法， 其中該超曰波振動之輪出係每-凸出電極20至1〇〇毫瓦。 7. 如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法， 其中該超音波振動之施加時間係〇·〗至5秒。 8. 如申請專利範圍第3項之半導體裝置之製造方法， 其中該凸出電極與該焊墊電極係以超音波焊接。 9. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法， 其中於使該半導體片狀I件隔著該樹脂材料面對該配線基 板，且藉將該凸出電極疊置並推壓於該焊墊電極上而 =電極與該焊塾電極電搞合的該過程中，藉由當加孰該义 半導體片狀兀件時將該凸出電極壓至該焊墊電極上，而使 第34頁 六、申讀專利範圍 該凸出電極與該焊墊電極熱壓縮换合。 法，如申凊專利範圍第1項之半導體裝置之製造方 月旨材二、*: ΐ振動該凸出電極附近之該樹脂材料前，該谢 月曰材枓破加熱以降低該樹脂材料之黏度。 。亥射 法，2 士如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方 末。/、該無機填充物包含微小的氧化鋁或二氧化矽粉 12. 一 一具有 一具有 狀元件，該 板之該焊塾 一填充 接合該半導 脂材料包括 其中該 電極間之疊 置介面部的 充物散布率 種半導 複數之 複數之 半導體 電極電 該半導 體片狀 無機填 無機填 置介面 部分具 體裝置， 焊墊電極 凸出電極 片狀元件 麵合；以 體片狀元 元件與該 充物散布 充物幾乎 部中，且 有較該樹 其包含： 之配線基板； 且面對該配線基板之半導體片 之該凸出電極分別與該配線基 及 件與該配線基板間之一空間並 配線基板之樹脂材料部，該樹 於其内； 不存在於該凸出電極與該焊墊 該樹脂材料中靠近並環繞該疊 脂材料其他部分大的該無機填 13 種半導體裝置之製造方法，其包含 第35頁
    ς，一具有複數之凸出電極的半導體片狀元件，· I備一具有複數之焊墊電極的配線基板； 配線=括無機填充物散布於其内之液體樹脂材料於該 使該半導體片；1大元件隔著該樹脂材料面對該 =疊置並推麼該凸出電極至該焊墊電極上， 極被壓至該焊墊電極上使得該凸出電極彈性地變形；出電 在該凸出電極被壓至該焊墊電極上使得該凸出電極 性i變形的情況下，施加超音波振動至該半導體片狀元 及/或該配線基板，且電耦合該凸出電極與該焊墊電 以及 ’ 硬化該樹脂材料以接合該半導體片狀元件與該配線基 板。 土 14·如申請專利範圍第13項之半導體裝置之製造方 法，其中每一該凸出電極之一端部具一橫剖面， 朝其頂部漸次變小。 j面 15·如申請專利範圍第13項之半導體裝置之製造方 法’其中，在該凸出電極被壓至該焊墊電極上使得該凸出 電極彈性地變形的情況下，施加超音波振動至該半導體片 狀元件及/或該配線基板，且電耦合該凸出電極與該焊塾 電極之該過程中，藉施加該超音波振動至該半導體片狀元 件以使該凸出電極於徑向擴展且於軸向被壓縮，當從該凸
    490774 六、申請專利範圍 出電極與該焊墊電極間之疊置介面部中排除該無機填充物 時，該凸出電極與該焊墊電極電耦合。 16.如申請專利範圍第1 3項之半導體裝置之製造方 法，其中，在該凸出電極被壓至該焊墊電極上使得該凸出 電極彈性地變形的情況下，施加超音波振動至該半導體片 狀元件及/或該配線基板，且電麵合該凸出電極與該焊塾 電極之該過程中，藉施加該超音波振動至該半導體片狀元 件，每一該凸出電極與對應之一該焊墊電極的一接觸區域 快速增大’當從該凸出電極與該焊墊電極間之疊置介面部 中排除該無機填充物時，該凸出電極與該焊墊電極電耦 合。 17β如申請專利範圍第1 3項之半導體裝置之製造方 法其中該超曰波振動之輸出係每一凸出電極20至100毫 瓦。 18·如申請專利範圍第13項之半導體裝置之製造方 法，其中該超音波振動之施加時間係0.1至5秒。 19·如申請專利範圍第13項之半導體裝置之製造方 政把二此i於施加該超音波振動前，該樹脂材料被加熱以
    第37頁 490774
    第38頁
TW090106550A 2000-03-27 2001-03-20 Semiconductor device having reliable electrical connection TW490774B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000090687A JP3575384B2 (ja) 2000-03-27 2000-03-27 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW490774B true TW490774B (en) 2002-06-11

Family

ID=18606261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW090106550A TW490774B (en) 2000-03-27 2001-03-20 Semiconductor device having reliable electrical connection

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20010026015A1 (zh)
JP (1) JP3575384B2 (zh)
KR (1) KR20010090563A (zh)
CN (1) CN1320958A (zh)
TW (1) TW490774B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3866591B2 (ja) * 2001-10-29 2007-01-10 富士通株式会社 電極間接続構造体の形成方法および電極間接続構造体
JP2003163342A (ja) * 2001-11-29 2003-06-06 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
US6855578B2 (en) * 2002-08-16 2005-02-15 Texas Instruments Incorporated Vibration-assisted method for underfilling flip-chip electronic devices
JP4104490B2 (ja) * 2003-05-21 2008-06-18 オリンパス株式会社 半導体装置の製造方法
US20040232560A1 (en) * 2003-05-22 2004-11-25 Chao-Yuan Su Flip chip assembly process and substrate used therewith
JP2012145910A (ja) * 2010-12-24 2012-08-02 Mitsumi Electric Co Ltd 構造体
KR20180041296A (ko) * 2016-10-13 2018-04-24 삼성디스플레이 주식회사 표시 패널

Also Published As

Publication number Publication date
KR20010090563A (ko) 2001-10-18
US20010026015A1 (en) 2001-10-04
JP3575384B2 (ja) 2004-10-13
CN1320958A (zh) 2001-11-07
JP2001274197A (ja) 2001-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5749997A (en) Composite bump tape automated bonding method and bonded structure
TW594894B (en) Flip-chip type semiconductor device, process for manufacturing such semiconductor device, and process for mounting such semiconductor device
US7285446B2 (en) Mounting structure of semiconductor chip, semiconductor device and method of making the semiconductor device
US5861661A (en) Composite bump tape automated bonded structure
TWI238448B (en) Semiconductor device and production method therefor
TWI307537B (en) Semiconductor device and manufacturing method for the same
TWI332688B (en) Method of manufacturing a semiconductor device
TWI236077B (en) Stack package and fabricating method thereof
JP2006310530A (ja) 回路装置およびその製造方法
JP3326382B2 (ja) 半導体装置の製造方法
EP1172851A2 (en) Semiconductor device having heat spreader attached thereto and method of manufacturing the same
TW454285B (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
TW490774B (en) Semiconductor device having reliable electrical connection
JP3111312B2 (ja) 半導体装置
JP2008192984A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2007242684A (ja) 積層型半導体装置及びデバイスの積層方法
JP2006222470A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2007311577A (ja) 半導体装置
JP6597056B2 (ja) 半導体実装装置の加熱ヘッダ及び半導体の接合方法
US6008072A (en) Tape automated bonding method
US6194780B1 (en) Tape automated bonding method and bonded structure
TW200536131A (en) Semiconductor chip package
JP3120837B2 (ja) 電気的接続用の樹脂フィルムおよび樹脂フィルムを用いた電気的接続方法
JP2000223534A (ja) 半導体実装装置及び半導体チップの実装方法
JPH0241906B2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees