有芯结构焊料凸点及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有芯结构焊料凸点及其制造方法，尤其涉及一种实现了半导体装 置用焊料凸点的细距化的有芯结构焊料凸点、及用于在半导体装置的焊盘电极上形成有芯 结构焊料凸点的制造方法。
[0002] 本申请主张基于2013年12月27日于日本申请的专利申请2013-270852号的优先 权，并将其内容援用于此。
【背景技术】
[0003] 近年来，为了半导体的高密度安装，通常使用焊料凸点来进行接合，但为了实现更 进一步的高密度化，要求焊料凸点形成的细距化。
[0004] 并且，为了响应该要求，关于用于实现细距化的焊料凸点或者其制造法，一直以来 提出有几个方案。
[0005] 例如，专利文献1中提出有通过在半导体基板表面的导体焊盘上依次形成支柱金 属(pillar metal)、覆盖支柱金属上表面的凸点下金属层及与导体焊盘的直径几乎相等的 焊料金属层，并进行焊料金属的回流处理来形成焊料凸点。并且，在专利文献2中提出有与 专利文献1的记载同样地通过依次形成与导体焊盘13的直径几乎相等的焊料金属层(阻挡 金属层14)后，减小支柱金属层15的直径，接着，进行焊料金属17的回流处理，并形成如图1 所示的焊料凸点，从而实现细距化。
[0006] 并且，例如在专利文献3中还提出有使半导体芯片上的焊盘电极朝下并与熔融焊 料的喷流面接触来在该焊盘电极上形成一次焊料凸点，使形成有该一次焊料凸点的焊盘电 极朝上，并在其上通过丝网印刷方法来载置焊膏，使该焊膏朝下，在该朝下且被施加重力的 状态下对所述焊膏进行回流来形成二次焊料凸点，由此，制造能够实现焊盘电极的细距化 的焊料凸点。
[0007] 专利文献1:日本特开2013-187258号公报(A)
[0008] 专利文献2:日本特开2006-332694号公报(A)
[0009] 专利文献3:日本专利第3961876号公报(B)
[0010] 如上述现有技术所示，在半导体的高密度安装中要求焊料凸点的细距化，但在确 保焊料凸点的粘附性、导电性的基础之上的细距化技术尚未确立。
[0011] 例如，在专利文献1、2所记载的技术中，在晶片或有机基板的电极上利用电镀法形 成小径的支柱，在其之上利用电镀法形成焊料金属，并实施回流处理来形成焊料凸点，且将 凸点的高度形成至一定程度。然而，因通过电镀法来形成支柱并形成焊料金属，因此工艺的 生产能力较差，并且由于熔融时的焊料金属的自重及表面张力，凸点变得扁平且凸点高度 受到限制，因此与焊料凸点直径相比，无法获得太高的纵横比，即使增加焊料金属的载置 量，也存在有可能与相邻的其他焊料凸点接触而引起短路的问题。
[0012] 并且，在专利文献3所记载的技术中，对于一次焊料凸点表面的焊膏，通过使其朝 下进行回流，从而形成纵横比较高的凸点，但在装配时等再熔融时，纵横比很自然地受到焊 料金属的自重及表面张力的限制，通过与相邻的熔融焊料金属凸点接触，有可能成为电导 通不良的原因。
[0013] 因此，为了实现半导体的高密度安装，期待一种能够实现细距化的高纵横比的焊 料凸点及其简单的制造法。
【发明内容】
[0014] 为了使焊料凸点的细距化成为可能，本发明人等对焊料凸点的结构及其制造方法 进行深入研究的结果，得到以下见解。
[0015] 即，本发明人等发现在制作焊料凸点时，例如在半导体基板的规定位置(例如，在 半导体封装用有机基板上形成的焊盘电极表面或者半导体封装用晶片上形成的UBM(凸点 下金属））预先涂布由规定的材料构成的芯用浆料并进行回流处理，从而形成具有规定高度 的烧结芯，接着，通过印刷法在该烧结芯的周围涂布焊膏之后，对该焊膏进行回流处理，从 而能够形成有芯结构的焊料凸点。
[0016] 并且发现，该有芯结构的焊料凸点难以产生因凸点的自重而产生的扁平化，因此 成为凸点高度较高的高纵横比的焊料凸点，并且，通过适当地选择烧结芯的材质来提高与 焊料金属的粘附性，随此，凸点与半导体基板之间的粘附性也得到提高，进而，该高纵横比 的有芯结构焊料凸点具备与以往的凸点相比毫不逊色的导电性。
[0017] 而且，本发明人等发现，所述有芯结构的焊料凸点能够通过普通的丝网印刷法来 简单地进行制作。
[0018] 即发现，首先，作为第1工序，在半导体基板的规定位置(例如，形成于半导体封装 用有机基板上的焊盘电极表面或者形成于半导体封装用晶片上的UBM(凸点下金属））上安 装掩模，该掩模具有露出少许焊盘电极或者UBM的程度的开口，并在焊盘电极或者UBM的中 央部印刷成为烧结芯的芯用浆料，接着，卸下掩模，以与焊膏的回流温度接近或其以下的温 度来对涂布于焊盘电极或者UBM的芯用浆料进行烧结，从而在焊盘电极或者UBM的大致中央 部制作具有规定高度的烧结芯，接着，作为第2工序，以露出在大致中央部形成有烧结芯的 焊盘电极或者UBM的方式，安装具有比焊盘电极或者UBM的直径更大直径的开口的掩模，并 以覆盖焊盘电极或者UBM及烧结芯整体的方式涂布焊膏，接着，卸下掩模，并以焊膏的回流 温度对以覆盖焊盘电极或者UBM及烧结芯整体的方式涂布印刷的焊膏进行回流处理，从而 能够以简单的工序制造有芯结构的焊料凸点。
[0019] 本申请发明是基于上述见解而完成的，其具有以下所示的方式。
[0020] (1) -种形成于半导体基板上的有芯结构焊料凸点，其特征在于，所述焊料凸点由 烧结芯和被覆于所述烧结芯的周围的焊料金属的有芯结构构成，所述烧结芯形成于焊料凸 点的内部且沿与半导体基板垂直的方向延伸，所述烧结芯由以焊膏的回流处理温度附近或 其以下的温度烧结而成的烧结体构成。
[0021] (2)根据所述（1)所记载的有芯结构焊料凸点，其特征在于，所述烧结芯由第一群 粉末和第二群粉末的粉末烧结体、合金烧结体或它们的混合烧结体构成，所述第一群粉末 含有第一 A群粉末及第一 B群粉末中的至少任一个，所述第一 A群粉末由选自Cu、Ag、Au、Pt、 PcUTi、Ni、Fe和Co中的一种或两种以上的金属粉末构成，并且，所述第一 B群粉末由选自液 相线温度为450°C以上的钎焊合金粉末及液相线温度为280°C以上的高温焊料合金粉末的 一种或两种以上的合金粉末构成。
[0022] (3)根据所述（1)所记载的有芯结构焊料凸点，其特征在于，所述烧结芯由第一群 粉末和第二群粉末的粉末烧结体、合金烧结体或它们的混合烧结体构成，所述第二群粉末 含有第二A群粉末及第二B群粉末中的至少任一个，所述第二A群粉末由选自Sn、In、Bi和Ga 中的一种或两种以上的金属粉末构成，并且，所述第二B群粉末由液相线温度为240°C以下 的焊料合金的合金粉末构成。
[0023] (4) -种形成于半导体基板上的有芯结构焊料凸点的制造方法，其特征在于，对形 成于半导体基板上的焊盘电极或者凸点下金属的表面印刷涂布芯用浆料，并以焊膏的回流 处理温度附近或其以下的温度对芯用浆料进行烧结，从而在焊盘电极或者凸点下金属的表 面的大致中央部形成烧结芯，接着，以覆盖在焊盘电极或者凸点下金属的大致中央部形成 的烧结芯整体的方式印刷涂布焊膏，并以焊膏的回流处理温度进行回流处理，从而在焊盘 电极表面上或者凸点下金属的表面上形成有芯结构焊料凸点。
[0024] 根据本申请发明的一方式的有芯结构焊料凸点（以下，称作本申请发明的有芯结 构凸点），不易产生由凸点的自重引起的扁平化，且能够形成高纵横比的焊料凸点，并且形 成于焊料凸点内部的烧结芯与焊料金属之间的粘附性优异，其结果，焊料凸点牢固地粘附 于焊盘电极、半导体基板，并且不会降低导电性，因此，用于实现半导体的高密度安装的细 距化成为可能。
[0025] 并且，根据本申请发明的另一方式的有芯结构焊料凸点的制造方法（以下，称作本 申请发明的有芯结构凸点的制造法），以印刷法来涂布芯用浆料32之后以烧结来形成烧结 芯，接着，同样地以印刷法来涂布焊膏34并进行回流处理的简单的制造法，从而能够得到有 芯结构焊料凸点，因此能够实现焊料凸点的制造工序的简单化和低成本化。
【附图说明】
[0026] 图1是现有技术(专利文献2记载的技术)中的焊料凸点的示意图。
[0027] 图2中示出本申请发明的有芯结构焊料凸点的制造工序的示意图。
[0028] 图3中示出通过本申请发明的制造法得到的有芯结构焊料凸点的剖面示意图。 [0029]图4表示使用由Cu粉及Sn粉的混合粉构成的芯用浆料E并以240°C的烧结温度形成 的烧结芯的SEM图像。
【具体实施方式】
[0030] 以下，参考附图对本申请发明进行详细说明。
[0031] 图2中示出本申请发明的有芯结构焊料凸点的制造工序的示意图，图3中示出通过 本申请发明的制造法得到的有芯结构焊料凸点的剖面示意图。
[0032] 如图2所示，本申请发明的有芯结构焊料凸点能够通过(a)~(d)工序(称作第1工 序)及(e)~(h)工序(称作第2工序)制作。第1工序如下。
[0033] 首先，在形成有焊盘电极2的半导体基板1的表面（当然也包括在半导体封装用晶 片上设置有UBM的情况，但在以下省略对于UBM的说明。）上安装金属掩模33(参考图2的 (a))，