专利名称：倒装芯片型半导体装置及其制造方法
发明的领域本发明涉及倒装芯片型半导体装置及其制造方法。
相关的技术说明在制造一种倒装芯片型半导体装置的一种第一现有技术的方法中(见JP-A-6-29334)，首先，使具有各金属凸起的倒装芯片型的半导体芯片面向下，然后安装在具有焊盘电极的一个内插器基片上，以使金属凸起与各相应的焊盘电极接触。然后，将包含二氧化硅或氧化铝的热固化树脂注入到半导体芯片和内插器基片之间的间隙中，使得在它们之间形成底部填充树脂层。接着，对内插器基片进行超声波振动，使得从底部填充树脂层中消除空隙。最后，对底部填充树脂层进行加热，以使底部填充树脂层硬化。这将在后文中详细说明。
但是，在上述的第一现有技术方法中，因为在半导体芯片和内插器基片之间形成间隙后将底部填充树脂注入到该间隙中，由于间隙很窄，很难将底部填充树脂完全注入到间隙中。
在制造倒装芯片型半导体的第二现有技术方法中(见JP-A-10-335373)，首先，将包含二氧化硅或氧化铝的热固化树脂涂敷在具有焊盘电极的内插器基片上，使得在其上形成底部填充树脂层。然后，使具有各金属凸起的倒装芯片型的半导体芯片面向下，安装在内插器基片上，以使金属凸起与相应的焊盘电极接触。接下来，对半导体芯片进行超声波振动，使得在金属凸起和焊盘电极之间的接触部分上发生固相扩散。最后，对底部填充树脂层进行加热，以使被底部填充树脂层硬化。这也将在后文详细说明。
但是，在上述的第二现有技术方法中，因为底部填充树脂层的不平的表面由半导体芯片覆盖，在底部填充树脂层内产生大的空隙，这使得半导体芯片和内插器基片之间的附着性变坏。
根据本发明，倒装芯片型半导体装置包括一个表面上具有金属凸起的半导体芯片，一个表面上具有焊盘电极的内插器基片，和填充到金属凸起与焊盘电极接触处的半导体芯片和内插器基片之间的间隙中的底部填充树脂层，在这种倒装芯片型半导体装置中，底部填充树脂层中具有多个分散的空隙。
另外，在制造倒装芯片型半导体装置的方法中，将底部填充树脂层涂敷在其上具有焊盘电极的内插器基片上。然后，将具有金属凸起的半导体芯片安装在内插器基片上，使得金属凸起与焊盘电极相对。此时，在金属凸起接触底部填充树脂层之后至接触焊盘电极之前，对半导体芯片进行超声波振动。
图1是第一现有技术倒装芯片型半导体装置的剖视图；图2是制造图1的倒装芯片型半导体装置的方法流程图；图3是第二现有技术倒装芯片型半导体装置的剖视图；图4是制造图3的倒装芯片型半导体装置的方法流程图；图5是说明产生大型空隙的图3倒装芯片型半导体装置平面图；图6是本发明的倒装芯片型半导体装置一个实施例的剖视图；图7是制造图6倒装芯片型半导体装置的方法流程图；图8A，8B，9A，9B，9C和9D是说明图7的流程的示意图。
优选实施例的说明在说明优选实施例前，先参照图1，2，3，4和5解释现有技术倒装芯片型半导体装置。
在图1中，示出第一现有技术倒装芯片型半导体装置(见JP-A-6-29334)，标号1表示倒装芯片型半导体芯片，其具有很多金属凸起2，标号3表示内插器基片，其具有与金属凸起2相应的很多焊盘电极4。内插器基片3是由玻璃环氧树脂等绝缘材料制造的。
在一种操作方式中，当加热半导体芯片1时，由于在半导体芯片1和内插器基片3之间的热膨胀系数的差异会使金属凸起2和焊盘电极4之间的接触部分发生剪切应变，这会使得金属凸起2与焊盘电极4电分离。在最坏的情况下，半导体芯片1发生开裂，从而破坏其中的电路。
为了分散在金属凸起2和焊盘电极4之间接触部分发生的上述剪切应力，在半导体芯片1和内插器基片8之间插入底部填充树脂层5。此时，底部填充树脂层5是由其中分散有二氧化硅或氧化铝的小颗粒的热固化的树脂制造的，使底部填充树脂层5的热膨胀系数处于半导体芯片1和内插器基片3之间的一个中间值。应指出，二氧化硅或氧化铝具有良好的导热率，可改善半导体芯片1的散热性能。
而且，如果在底部填充树脂层5内产生空隙，在半导体芯片1和内插器基片3中间的附着性就变坏。为了消除底部填充树脂层5中的空隙，对内插器基片3进行超声波振动。
下面将参照图2说明制造图1所示的倒装芯片型半导体装置的方法。
首先，在步骤201，将具有金属凸起2的倒装芯片型的半导体芯片1面向下，安装在具有焊盘电极4的内插器基片3上，使得金属凸起2与相应的焊盘电极4接触。
然后，在步骤202，将含有二氧化硅或氧化铝的热固化树脂注入到在半导体芯片1和内插器基片3之间的间隙中，以便在它们中间形成底部填充树脂层5。
接下来，在步骤203，对内插器基片3进行超声波振动，以从底部填充树脂层5消除空隙。
最后，在步骤204，对底部填充树脂层5进行加热，使它硬化。
但是，在图1的上述倒装芯片型半导体装置中，因为在半导体芯片1和内插器基片之间产生间隙后，底部填充树脂才注入到这个间隙中，由于间隙很窄，所以很难将底部填充树脂完全注入到此间隙中，应指出的是，金属凸起2的高度约为0.1毫米。
在图3中，显示了第二现有技术的倒装芯片型半导体装置(JP-A-10-335373)，这种倒装芯片型的半导体装置的结构与图1中所示的相似，只是由于制造方法的缘故而在底部填充树脂层5中有一个大的空隙V。
下面将参照图4解释制造图3所示的倒装芯片型半导体装置的方法。
首先，在步骤401，将包有二氧化硅或氧化铝的热固化树脂涂敷在具有焊盘电极4的内插器基片3上，使得在其上形成底部填充树脂层5。
然后，在步骤402，使具有金属凸起2的倒装芯片型的半导体芯片1面向下安装在内插器基片3上，使得金属凸起2与相应的焊盘电极4接触。同时，对半导体芯片1进行超声波振动，使得在金属凸起2和焊盘电极4之间的接触部分发生固相扩散。
最后，在步骤403，对底部填充树脂层5进行加热，使得底部填充树脂层5硬化。
但是，在图3的上述倒装芯片型半导体装置中，因为底部填充树脂层5的不平的表面被半导体芯片1覆盖，在底部填充树脂层5内产生图5所示的大的空隙V，它使得半导体芯片1和内插器基片3之间的附着性变差。
应注意到，在一段时间后，由于底部填充树脂层5的粘滞性，使上述不平的表面变平。但此时，制造图3的倒装芯片型的半导体装置要费较长的时间。
图6示出本发明倒装芯片型半导体装置的一个实施例。其中，倒装芯片型的半导体装置的结构与图1和3的相似，只是，由于制造方法所致在底部填充树脂层5内分散开大量的小的空隙V’。因为每个分散的空隙V’很小，在半导体芯片1和内插器基片3之间的附着性不变差。即，因为每个空隙V’具有小的面积，即使在由于半导体芯片1加热使得每个空隙V’内的空气被加热，每个空隙V’内的内压力也不是增加很大，因而抑制了半导体芯片1和内插器基片3之间的附着性的变劣。另外，由于空隙V’的热膨胀增加的压力不是局部化的，因而也抑制了半导体芯片1和内插器基片3之间附着性的变差。
下面参照图8A，8B，9A，9B，9C和9D说明图6的倒装芯片型的半导体装置制造方法。
首先，在步骤701，将具有焊盘电极4的内插器基片3安装在一个支撑台11上，如图8A所示。应指出的是，支撑台11内包括一个加热内插器基片3的加热器(未示出)。然后，如图8A所示，一个注射器12注入热固化树脂13。结果，如图8B所示，在内插器基片3上涂敷一层底部填充树脂层5。虽然底部填充树脂层5的表面是不平的，经过一定时间这个表面会变平到一定程度。
然后，在步骤702，使具有产生超声波振动的尖锐边缘的金属凸起2的半导体芯片1面向下，安装到内插器基片3上，同时对半导体芯片1进行超声波振动。即，如图9A所示，固定到臂15上的一个吸持器14将半导体芯片1吸住，并将其移动到内插器基片3上方。应注意的是，臂15能够由一个机构(未示出)移动，并在端部具有一个超声波振动器(未示出)。另外，设置一台图象监视器，监视半导体芯片1相对于内插器芯片3的位置。然后，如图9B所示，在金属凸起2接触到底部填充树脂层5，即，金属凸起2达到底部填充树脂层5的界面时，超声波振动器对半导体芯片1进行超声波振动。结果，如图9C所示，底部填充树脂层5的表面与半导体芯片1的表面碰撞，以致在金属凸起2达到焊盘电极4之前，大量的空隙V’在底部填充树脂层中产生。同时，底部填充树脂层5从半导体芯片1和内插器基片3之间的间隙中溢出。当金属凸起2接触到焊盘电极4时，停止施加于半导体芯片1的超声波振动。
然后，在步骤703，将半导体芯片1(即金属凸起2)进一步地向下推压，使得金属凸起2的尖锐的边缘如图9D所示地变形。其结果，金属凸起2可靠地与焊盘电极4接触。
最后，在步骤704，通过装在支撑台11中的加热器对底部填充树脂层5进行加热，使得底部填充树脂层5硬化。
在如图7所示的制造方法中，虽然在就在金属凸起2接触到焊盘电极4之前向半导体芯片1施加超声波振动，但是能够仅在短时间产生超声波振动，以使得在底部填充树脂层5内产生大量的空隙V’。另外，即使在进行加热时，也可在金属凸起2接触焊盘电极4之后产生超声波振动。
如上所说明的，根据本发明，因为每个分散的空隙很小，在半导体芯片和内插器基片之间的附着性不受影响。
权利要求
1.一种倒装芯片型半导体装置，包括半导体芯片(1)，在它的一个表面上具有金属凸起(2)；内插器基片(3)，在它的一个表面上具有焊盘电极(4)；底部填充树脂层(5)，填充到在所述的半导体芯片1和内插器基片之间的所述金属凸起与所述焊盘电极接触的间隙中，所述的底部填充树脂层中具有多个分散的空隙(V’)。
2.根据权利要求1的装置，其中所述分散的空隙处在半导体芯片的一侧上的所述底部填充树脂层的界面上。
3.一种制造倒装芯片形半导体装置的方法，包括步骤将底部填充树脂层(5)涂敷在其上具有焊盘电极(4)的内插器基片(3)上；将具有金属凸起(2)的半导体芯片(1)安装在所述内插器基片上，使得所述金属凸起对着焊盘电极；和在所述金属凸起接触所述底部填充树脂层之后和所述金属凸起接触所述焊盘电极之前，对所述半导体芯片进行超声波振动。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述超声波处理的步骤还在所述金属凸起接触所述焊盘电极后，进一步对所述半导体芯片进行所述超声波振动处理。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述金属凸起具有用于产生超声波振动的尖锐边缘，所述方法还包括，在所述金属凸起与所述焊盘电极接触后，将所述半导体芯片相对于所述的内插器基片加压的步骤，使得所述金属凸起的尖锐边缘变形。
6.根据权利要求3所述的方法，还包括在所述金属凸起接触所述焊盘电极之后，对所述底部填充树脂层进行加热操作的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述超声波处理的步骤还包括在进行所述加热操作的同时，对所述半导体芯片进行所述超声波振动。
全文摘要
一种倒装芯片型的半导体装置包括:在其一个表面上具有金属凸起(2)的半导体芯片(1),在其一个表面上具有焊盘电极(4)的内插器基片(3),和在半导体芯片和内插器基片之间的金属凸起与焊盘电极接触处的间隙中填充的底部填充树脂层(5),底部填充树脂层中具有多个分散的空隙(V’)。
文档编号H01L21/60GK1334601SQ0112346
公开日2002年2月6日 申请日期2001年7月25日 优先权日2000年7月25日
发明者池上五郎 申请人:日本电气株式会社