专利名称：制造半导体器件的设备及方法和半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造半导体器件的设备、制造半导体器件的方法，以及通过此设备和方法制造的半导体器件。
背景技术：
通常，当制造半导体器件时，半导体硅片固定到基片的顶部，然后通过焊接进行用于将半导体硅片和基片连接的处理。
在先前技术中，例如，此种处理通过如同日本已经公开的专利申请号NO.平.11-97837(参见10页中左栏中14到24行)。即，利用装配器将半导体硅片(半导体元件)固定到基片(即，用于固定半导体硅片的基片)的顶部，然后，将具有固定到其上的半导体硅片的基片输送通过回流炉内部以熔化并凝固设置在基片终端部分的焊料。这样，连接半导体硅片和基片以制造半导体器件。
然而，在此方法中，当半导体硅片固定到基片的顶部后，基片被输送到回流炉。同时，由于振动等原因产生半导体硅片的位置移位(变位)的情况。
此外，基片通常具有长板型框架形式的形状，在此情况下，当将半导体硅片和基片连接时，与需要熔化焊料的热能相比，具有基片和半导体硅片经受大量热能的许多情况。即，在基片具有如此长板形的情况下，基片通过回流炉需要相对长时间，这样可能使基片和半导体硅片接收的热能(累积热)变得大于需要量。结果，在基片中很容易出现变形等现象，且具有半导体硅片将经历反作用的可能性。
当出现此种移位、变形等时，在基片和半导体硅片之间很容易产生较差的焊接连接，且降低半导体器件的屈服强度。此外，还有降低制造的半导体器件的可靠性问题。
此外，在最近几年，在电子装置中产生高功能性如移动电话等的电子装置倾向已经变得日益广泛。与此倾向相适应，具有寻找半导体器件更高功能性要求如设置在电子装置中的LSI等的倾向，但对于在单一芯片中提供用于这些半导体器件的所有功能要求的努力将产生各种问题，如半导体器件的长研发周期和增加研发成本等。在此方面，为了解决这些问题，已经使用了具有如不同形式的LSI等的半导体器件组件层压和集成的模块结构的半导体器件。然而，上述同样的问题也出现在具有此种模块结构的半导体器件的制造中。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种很难出现不佳连接情况的半导体器件，此外还提供了一种用于制造半导体器件的设备，以及可以防止出现获得不佳连接的半导体器件以及可以抑制制造成本增加的制造半导体器件方法。
为了达到上述目的，本发明的一个方面在于提供一种用于制造半导体器件的设备，其中每个半导体器件都包括用于将半导体元件固定在其上的基片，以及连接到用于固定半导体元件的基片的板形半导体元件。用于制造半导体器件的设备包括用于接收半导体元件在其中，同时限制每个半导体元件在平行于每个半导体元件的顶面的方向运动的多个容纳部分。
根据具有上述结构的本发明，可以提供一种用于可以防止要制造的半导体器件出现不佳连接并可以抑制在制造半导体器件中制造成本增加的制造半导体器件的设备。更具体地说，由于用于固定半导体元件的基片的重量承载在半导体器件上，因此，其不仅可以防止半导体元件出现变位，而且可以防止由于用于固定半导体元件的承载基片的重量，由热等造成的半导体元件出现变形。这样，可以提供一种用于可以防止在制造半导体器件中出现具有不佳连接的半导体器件，并控制半导体器件的制造成本。
在用于根据本发明制造半导体器件的设备中，优选容纳部分为适于接收半导体元件的凹进部分。
这样，可以在用于方便和可靠地在制造半导体器件的设备上进行半导体元件的定位(校正)，结果，可以使获得的半导体器件可靠性特别高。
此外，在用于根据本发明制造半导体器件的设备中，优选容纳部分具有底面，且容纳部分与用于将半导体元件吸引到容纳部分的底面的侧边的吸力流路径连通。
这样可以容易和可靠地防止半导体元件出现变形，结果，可以使获得的半导体器件的可靠性特别高。
此外，在根据本发明制用于造半导体器件的设备中，优选用于将半导体元件固定地保持到容纳部分的粘接材料设置在容纳部分内。
这样，可以固定地保持(保证)半导体器件更牢固而不增加任何其它装置，结果，可以更有效地提供防止半导体器件的制造成本增加的制造半导体器件的设备。
此外，优选用于根据本发明制造半导体器件的设备还包括用于将用于固定半导体元件的基片压紧的压紧装置，其中所述基片固定在所述半导体元件上。
这样，可以更有效地防止由于高温大气造成的用于固定半导体元件的基片等的变形。结果，此还可以改进半导体元件和用于在半导体器件中固定半导体元件的基片之间的连接可靠性。
在本发明的另一方面，本发明的目的在于提供一种制造半导体器件的方法。此方法的特征在于利用上述用于制造半导体器件的设备。
根据上述本发明，可以提供一种不佳连接很难出现且具有高可靠性的半导体器件。
根据本发明制造半导体器件的方法，其中每个半导体器件都包括用于在其上固定半导体元件的基片以及连接到用于固定半导体元件的基片的板型半导体元件，所述方法包括步骤接收半导体元件在多个容纳部分内，以限制每个半导体元件在平行于每个半导体元件的顶面的方向的运动；以及将半导体元件连接到用于固定半导体元件的基片。
根据本发明，可以提供一种可以防止要制造的半导体器件出现不佳连接，并可以抑制半导体器件的制造成本在制造半导体器件中增加的制造半导体器件方法。更具体地说，由于用于固定半导体元件的基片的重量承载在半导体器件上，因此，其不仅可以防止半导体元件出现变位，而且可以防止由于用于固定半导体元件的承载基片的重量，由热等造成的半导体元件出现变形。这样，可以提供一种用于可以防止在制造半导体器件中出现具有不佳连接的半导体器件，并控制半导体器件的制造成本。
在本发明的另一方面，本发明的目的在于提供一种半导体器件。根据本发明的半导体器件的特征在于利用上述用于制造半导体器件的设备进行制造。
这样可以提供一种不佳连接很难出现并具有高可靠性的半导体器件。
此外，本发明半导体器件的特征在于通过上述方法制造。
这样可以提供一种不佳连接很难出现并具有高可靠性的半导体器件。
参照相应的附图对下面优选实施方式进行具体说明，将使本发明以上和其它目的、特征以及优点变得更加清晰和容易理解。
图1是显示用于根据本发明第一实施方式制造半导体器件的设备的结构的一个实施例的视图，其中图1A为用于制造半导体器件的设备的平面视图，而图1B为用于制造半导体器件的设备的截面视图。
图2是显示用于固定半导体元件的基片的结构的一个实施例，其中图2A为用于固定半导体元件的基片的截面视图，而图2B为用于固定半导体元件的基片的平面视图。
图3是显示半导体元件结构的一个实施例，其中图3A为半导体元件的截面视图，而图3B为半导体元件的平面视图。
图4是显示本发明半导体器件结构的一个实施例的截面视图。
图5是显示利用图1所示用于制造半导体器件的设备制造半导体器件的方法的一个实施例的视图。
图6是显示用于根据本发明第二实施方式制造半导体器件的设备的结构的一个实施例的视图，其中图6A为用于制造半导体器件的设备的平面视图，而图6B为用于制造半导体器件的设备的截面视图。
图7是显示利用图6所示用于制造半导体器件的设备制造半导体器件的方法的视图。
图8是显示用于根据本发明第三实施方式制造半导体器件的设备的结构的一个实施例的视图，其中图8A为用于制造半导体器件的设备的平面视图，而图8B为用于制造半导体器件的设备的截面视图。
图9是显示用于根据本发明第四实施方式制造半导体器件的设备的结构的一个实施例的视图，其中图9A为用于制造半导体器件的设备的平面视图，而图9B为用于制造半导体器件的设备的截面视图。
图10是显示利用图9所示用于制造半导体器件的设备制造半导体器件的方法的视图。
具体实施例方式
在下文中，将说明根据本发明的半导体器件、用于制造半导体器件的设备以及制造半导体器件的方法的优选实施方式。
首先，将说明用于根据本发明第一实施方式制造半导体器件的设备和半导体器件。图1是显示用于根据本发明第一实施方式制造半导体器件的设备的结构的一个实施例的视图，其中图1A为用于制造半导体器件的设备的平面视图，而图1B为用于制造半导体器件的设备的截面视图。图2是显示用于固定半导体元件(下半导体组件)的基片的结构的一个实施例，其中图2A为用于固定半导体元件的基片的截面视图，而图2B为用于固定半导体元件的基片的平面视图。图3是显示半导体元件(上半导体组件)的结构的一个实施例，其中图3A为半导体元件的截面视图，而图3B为半导体元件的平面视图。图4是显示本发明半导体器件的结构的一个实施例的截面视图。
在说明半导体器件之前，将说明在本实施方式使用的用于下半导体组件(用于固定半导体元件的基片)和上半导体组件(半导体元件)。
下半导体组件(用于固定半导体元件的基片)20包括板型基片21、利用ACF(各向异性传导膜)固定的驱动器IC 22、以及作为终端使用的多个凸台23(参见图2)。
基片21由半导体材料如Si等、或例如树脂材料如芳族聚酸胺树脂等构成。基片21的厚度(平均厚度)没有特别限制，但通常在0.05到1mm的范围内。此外，基片21不局限于由单一层构成，其可以由具有多层的层叠体构成。
凸台23设置在到对应将在后面说明的上半导体组件(半导体元件)30上的焊料球32的设置模式中的上半导体组件30的连接表面(接合面)上。
凸台23可以通过各种电镀方法等如非电解镀层方法、电解电镀方法等形成，但具体地说，优选凸台23通过非电解镀层方法形成。通过利用非电解镀层方法形成凸台23，可以设定(设计)相邻凸台23之间的间隔(间距)制作为较小(例如，大约5到30μm)的设置。此设置理想地适合于制作需要窄间距(制作用于终端的高精度设置)以便使半导体器件40和配置有半导体器件40的电子装置等(移动电话(蜂窝电话)等)高性能和小型化。
凸台23组成材料的实施例包括Ni、Au、Cu、Sn、Ag和包含一种或多种从这些金属中选取金属的合金。在这些材料中，特别优选Ni、Au、Cu、Sn和包含一种或多种从这些金属中选取金属的合金。这些材料具有优良的导电性，以及优良的与驱动器IC22和将在后面说明的焊料球32的组成材料粘接的性能。
每个凸台23都具有基本同样的厚度(高度)，而此厚度不局限于任何特殊的值，但优选例如在大约5到30μm的范围内。此外，每个凸台23的截面面积不局限于任何特殊的值，但优选在大约5×10-3到5×10-2mm2。
这些凸台23可以通过照相平版方法形成于基片21的连接表面，例如，其中形成所需的抗蚀图，然后利用此抗蚀图作为掩模，进行非电解镀层方法形成凸台23。
此外，上半导体组件(半导体元件)30具有基本矩形板的形状，并包括三层存储器为层叠的上半导体组件体31、以及设置在连接面到下半导体组件20上以便对应于下半导体组件20的每个凸台23的多个焊料球32(参见图3)。
焊料球32的组成材料不局限于任何特殊的材料，但优选使用焊接材料作为主要材料。该焊接材料在相对低的温度熔化并具有优良的导电性，且很容易获取。此焊接材料的实施例包括含Pb焊料如Pb-Sn型焊料等，不含铅的焊料(不包含Pb的焊料)如Sn-Ag-Cu型焊料、Sn-Zn型焊料、Sn-Cu型焊料、Sn-Bi型焊料等、银焊、铜磷焊、钎焊、铝焊、镍焊等，这些中的一种或这些中的两种或更多种的组合。在这些材料中，优选使用含Pb焊料或不含铅的焊料(不包含Pb的焊料)。具体地说，从连接强度和环境效果两者看，特别优选不含铅的焊料(不包含Pb的焊料)。
形成焊料球32的方法不局限于任何特殊的方法，可以为湿电镀法如浸渍法、印刷法、电解电镀法、沉浸电镀法、非电解镀层方法等、化学汽相沉积(CVD)法如热CVD、等离子CVD、激光CVD等、干电镀法如真空沉积、喷射、离子电镀法等、火焰喷涂等。在这些方法中，特别优选浸渍法或印刷法。根据这些方法中的任何一个，都可以方便和可靠地形成焊料球32。
在使用浸渍法的情况下，例如，焊料球32可以通过将半导体组件30的终端(在图中未示出)的端部沉浸进熔化状态的焊料球32的组成材料中形成。
另一方面，在使用印刷法的情况下，例如，焊料球32可以通过将具有通孔的掩膜施加到上半导体组件30上，然后，用橡胶滚轴在熔化状态中刷焊料球32的组成材料，以通过通孔将组成材料供给到上半导体组件30的上表面(连接下半导体组件20的侧面)上形成。在此方面，可以使用此掩膜作为在凸台23通过非电解镀层方法形成时使用的抗蚀图。
如图4所示，半导体器件40通过多个凸台23和多个在相对凸台23的位置形成的焊料球32之间的连接，通过使一个下半导体组件20和两个上半导体组件30形成为一体形成。此种半导体器件40利用后面说明的用于制造半导体器件的设备和制造半导体器件的方法制造。
下面，将在下面说明在第一实施方式中用于制造半导体器件的设备。在下面给出的说明中，图1 B中的上侧称为“上”，而图1B中的下侧称为“下”。
用于制造如图1B所示的半导体器件的设备10A具有由具有高热传导性的金属制作的板型结构，并设置有多个用于在其上表面接收上半导体组件30的容纳部分(凹进部分)12。此外，用于制造半导体器件的设备10A具有两个每个都在第一方向延伸的第一边100a、100b，以及两个每个都在基本垂直于第一边100a、100b的第二方向延伸的第二边101a、101b。
容纳部分(凹进部分)12除具有接收半导体组件(半导体元件)30的作用外，还具有限制上半导体组件30在平行于每个上半导体组件30的顶面方向运动的作用。
每个容纳部分(凹进部分)12用其开口接收半导体组件体31的底部，以便上半导体组件30的连接面面向上(即，以便当固定在下半导体组件20上时，上半导体组件30的连接面面向下半导体组件20的侧面)。然而，优选容纳部分12的开口尺寸如开口的纵向和横向长度形成为以便保证在开口的纵向和横向长度之间以及上半导体组件体31的纵向和横向长度之间为窄缝隙。这样可以松配合半导体组件体31，结果，可以保证用于利用装配器或用手将上半导体组件30放置到用于制造半导体器件的设备10A的上半导体组件30的放置工作的方便性。
如上所述，优选容纳部分12开口的纵向和横向长度设定为以便保证在开口的纵向和横向长度之间以及上半导体组件体31的纵向和横向长度之间为窄缝隙。还优选窄缝隙通常在0.05到0.1mm之间。这样可以方便地进行将上半导体组件30放置到用于制造半导体器件的设备10A上的工作，而容纳部分12可以保证限制接收的上半导体组件30相对于用于制造半导体器件的设备10A的相对运动。
此外，优选容纳部分12的深度设定为在接收的上半导体组件30上的焊料球32可以确定地从用于制造半导体器件的设备10A的上表面凸出的预定深度。
考虑到半导体器件40的制造效率，容纳部分12不均衡地设置在用于制造半导体器件的设备10A的上表面上。例如，在下半导体组件20具有基本矩形框架形状的情况下，大量的上半导体组件30放置在下半导体组件20的连接表面上，而多个半导体器件40通过由多个上半导体组件30放置的下半导体组件20切成方块而获得，然后，在用于制造半导体器件的设备10A的上表面上的邻接容纳部分12之间的位置关系(即，通过切成方块构成的上半导体组件30接收的容纳部分12之间的位置关系)设定为以便对应在相对第一边100a、100b延伸的第一方向的下半导体组件20的连接表面上的多个上半导体组件30的位置关系，以及设定为在连接表面上的邻接下半导体组件20相对第二边101a、101b延伸的第二方向彼此不干涉的位置关系。
容纳部分12通过施加沉孔加工到用于制造半导体器件的设备10A的上表面形成。可以从各种加工如排出加工、切削加工、焊接加工、挤压加工等各种加工中选择适合的沉孔加工方式进行沉孔加工。
此外，优选构成用于制造半导体器件的设备10A的材料从具有好的热传导性或辐射热的材料(例如，铝、钛、铜合金、不锈钢等)中选择。这样，因为改善了热传导性，可以在上半导体组件30和下半导体组件20之间进行焊接(例如，产生焊接连接)，其在后面说明的回流加工期间的短时间内就可以可靠地放置在用于制造半导体器件的设备10A的上表面。
下面，将参照
利用用于制造半导体器件的设备10A由下半导体组件20和上半导体组件30制造半导体器件40的方法。
图5是显示利用图1所示用于制造半导体器件的设备制造半导体器件的方法的一个实施例的视图。在下面给出的说明中，图5中的上侧称为“上”，而图5中的下侧称为“下”。
首先，用于制造半导体器件的设备10A设置为以便容纳部分12设置的表面为在图中面向上(参见图5A)。
接下来，上半导体组件30在用于制造半导体器件的设备10A的预定方向接收(容纳)在多个容纳部分12中(参见图5B)。
此时，优选容纳部分12开口中每边和相对应开口中每边的上半导体组件体3 1的每边之间的间隙通常在0.3到0.75mm的范围中。这样可以方便地进行将上半导体组件30放置到用于制造半导体器件的设备10A的工作，且在随后的步骤中，容纳部分12可以可靠地限制接收的上半导体组件30相对用于制造半导体器件的设备10A的相对运动。
然后，用传送设备将助熔剂50施加到多个上半导体组件30放置的用于制造半导体器件的设备10A的上表面。施加的焊剂50既可以是松香型的助熔剂，也可以是水溶的助熔剂。松香型助熔剂的实施例包括松香基助熔剂、微活性松香基助熔剂、活性松香基助熔剂等，虽然可以使用这些助熔剂的任何一种，但从焊接性(连接性)的观点看特别优选微活性松香基助熔剂(参见图5C)。
在施加助熔剂50的用于制造半导体器件的设备10A的上表面上，多个下半导体组件20的每个都固定在两个上半导体组件30上，以便每个下半导体组件20的多个凸台23与对应其的多个焊料球32接触。此时，装配工识别在每个上半导体组件30的连接表面上的掩膜(在图中未示出)或衬垫装置(标记)，从而使对应于该两个上半导体组件30的下半导体组件20固定在其上(参见图5D)。
接着，用于制造半导体器件的设备10A在下半导体组件20以此方式固定在上半导体组件30上的状态输送到回流炉的内部。此时，可以限制上半导体组件30相对用于制造半导体器件的设备10A的相对运动。此外，相对重的上端半导体组件30的重量加载到下端半导体组件20上。因此，可以有效地防止出现上半导体组件30的变位。结果，可以防止在下半导体组件20和上半导体组件30之间出现较差的焊接连接的情况，并改进获得的半导体器件40的可靠性，并抑制半导体器件40的制造成本。
然后，输送到回流炉内部的上半导体组件30和下半导体组件20通过回流处理彼此连接。用于回流处理的条件不局限于任何特殊的值，但优选大气温度在大约150到300℃的范围内，例如，更优选在大约200到260℃的范围内。此外，优选回流时间在大约1到30分钟的范围内，例如，更优选在大约3到10分钟的范围内。此外，此回流处理可以在供给高频波的同时进行，例如，如果需要可以采用超声波等。
此时，因为相对重的上半导体组件30的重量加载在上述下半导体组件20上。可以防止由于回流炉内高温大气造成的上半导体组件体31出现变形。结果，可以将下半导体组件20以高精度固定到上半导体组件30，并可以更有效地防止在下半导体组件20和上半导体组件30之间出现较差焊接连接的情况。
然后，用于制造半导体器件的设备10A从回流炉中移出，且通过回流连接的上半导体组件30的下半导体组件20，即，半导体器件40从用于制造半导体器件的设备10A中移出。
通过上述途径获得的半导体器件40可以适当地用于移动电话(小型电话)、喷墨喷射设备(例如，喷墨打印机)、膝上型个人计算机电视、视频照相机、视频录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子笔记本(包括具有通讯功能的装置)、电子字典、袖珍计算器、电子游戏装置、文字处理器、工作站、电视电话、用于防止犯罪的电视监控器、电子望远镜、POS终端、医学装置(例如，电子温度计、血压计、血糖计、心电图测量装置、超声诊断装置、电子内诊镜)、鱼探测器、各种测量装置、量具(例如，汽车、飞机、轮船等的量具)、飞行模拟器等。
下面，将说明根据本发明第二实施方式用于制造半导体器件的设备和利用用于制造半导体器件的设备制造半导体器件的方法。以下说明将集中在上述第一实施方式和第二实施方式之间的差异点上，因此同样元件的说明将省略。
图6是显示用于根据本发明第二实施方式制造半导体器件的设备的结构的一个实施例的视图，其中图6A为用于制造半导体器件的设备的平面视图，而图6B为用于制造半导体器件的设备的截面视图。在以下给出的说明中，图6B中的上侧称为“上”，而图6B中的下侧称为“下”。
首先，将说明用于制造第二实施方式的半导体器件的设备10B的结构。
与用于制造图1所示的半导体器件的设备10A相比，用于制造图6所示半导体器件的设备10B还具有在各个容纳部分12的底部开口的多个减压孔(吸入流通路径的部分)60。在用于制造半导体器件的设备10B中，每个减压孔60与用于制造半导体器件的设备10B平行设置的连通管(吸入流通路径的部分)61连通，而连通管61通过设置在对应用于制造半导体器件的设备10B的第一边100a的一个侧面的阀62连接到减压泵如旋转泵等(在图中未示出)。通过操作减压泵以降低容纳在容纳部分12中的上半导体组件体31的下表面侧的压力。每个上半导体组件30都吸引(吸向)到每个减压孔60。这样可以方便和可靠地防止上半导体组件30出现变形等，结果，可以使获得的半导体器件40的可靠性特别高。
在此方面，在如图6所示的用于制造半导体器件的设备10B中容纳部分12的形状、在用于制造半导体器件的设备10B中容纳部分12的数量、容纳部分12设置的位置等与图1所示的用于制造半导体器件的设备10A相同。因此，在用于制造半导体器件的设备10B中的容纳部分12可以有效地限制相对用于制造半导体器件的设备10B的容纳的上半导体组件30的相对运动。
下面，将参照
利用用于制造半导体器件的设备10B由下半导体组件20和上半导体组件30制造的半导体器件40的方法。
图7A到7D是显示利用图6所示用于制造半导体器件的设备制造半导体器件的方法的一个实施例的视图。在下面给出的说明中，图7中的上侧称为“上”，而图7中的下侧称为“下”。
首先，用于制造半导体器件的设备10B设置为以便容纳部分12设置的表面在图中面向上(参见图7A)。
接着，上半导体组件30在预定方向接收(容纳)在用于制造半导体器件的设备10B的多个容纳部分12中(参见图7B)。
在第二实施方式中，在随后的步骤中，容纳部分12可以可靠地限制相对用于制造半导体器件的设备10B的容纳的上半导体组件30的相对运动。
接着，同第一实施方式一样，将助熔剂50施加到多个上半导体组件30放置的用于制造半导体器件的设备10B的上表面。
在此方面，阀62在上述图7A到7C所示的状态下开启。
在施加助熔剂50的用于制造半导体器件的设备10B的上表面上，多个下半导体组件20的每个然后都固定在两个对应的上半导体组件30上，以便每个下半导体组件20的多个凸台23与对应其的多个焊料球32接触。此时，装配工将相应下半导体组件20固定在两个上半导体组件30的方法与第一实施方式相同。
接着，通过操作减压泵以降低容纳在容纳部分12中的上半导体组件体31的下表面侧的压力，每个上半导体组件30都吸引(吸入)到每个容纳部分12的底面。当减压孔60和连通管61的内压通过操作减压泵预定时间降低到预定压力值时，阀62关闭以保持减压孔60和连通管61的减压状态(参见图7D)。
接着，用于制造半导体器件的设备10B输送到回流炉，同时阀62处于关闭状态。此时，因为不仅上半导体组件30的重量加载在下半导体组件20上，而且每个下半导体组件20都通过减压孔60吸引到相应容纳部分12的底面侧，所以，可以更有效地限制上半导体组件30相对用于制造半导体器件的设备10B的相对运动。这样，可以更有效地防止出现上半导体组件30的变位。结果，可以有效地防止在下半导体组件20和上半导体组件30之间出现较差焊接连接的情况，并进一步改进获得的半导体器件40的可靠性，抑制半导体器件40的制造成本。
然后，输送到回流炉内部的上半导体组件30和下半导体组件20通过回流处理彼此连接。用于回流处理的条件与第一实施方式相同。
此时，因为上半导体组件30被吸引到上述容纳部分12的底面侧，所以可以更有效地防止由于回流炉内高温大气造成的上半导体组件体31出现变形等。结果，可以将下半导体组件20以更高精度固定到上半导体组件30，并可以更有效地防止在下半导体组件20和上半导体组件30之间出现较差焊接连接的情况。此外，在用于制造半导体器件的设备10B中，因为可以通过减压压力吸引(吸取)上半导体组件30，而吸引作用在回流处理时不受温度等的影响。这样，即使用于回流处理的条件改变，也可以获得每个都具有稳定质量的半导体器件40。
然后，将用于制造半导体器件的设备10B从回流炉中移出，且半导体器件40进一步从用于制造半导体器件的设备10B中移出。
在此方面，在每个容纳部分12中都开口的减压孔60的数量、连通管61的数量等都不局限于图中所示的数量，且其都可以设定为根据上半导体组件30的尺寸、容纳部分12的数量等的适合值。
下面，将说明根据本发明第三实施方式用于制造半导体器件的设备。下面的说明将集中在上述第一实施方式和第二实施方式与第三实施方式之间的差异点上，因此将省略同样元件的说明。
图8是显示用于根据本发明第三实施方式制造半导体器件的设备的结构的一个实施例的视图，其中图8A为用于制造半导体器件的设备的平面视图，而图8B为用于制造半导体器件的设备的截面视图。在下面给出的说明中，图8B中的上侧称为“上”，而图8B中的下侧称为“下”。
与如图1中所示的用于制造半导体器件的设备10A相比，如图8中所示的用于制造半导体器件的设备10C还具有设置在各个容纳部分12的底部上的多个抗热粘合剂板(粘合剂材料)80。通过提供此抗热粘合剂板，可以上半导体组件30固定地保持在用于制造半导体器件的设备10C中。这样，可以方便和可靠地防止出现上半导体组件30的变形。结果，可以使获得的半导体器件40的可靠性特别高。此外，可以固定地保持上半导体组件30而不用任何其它装置，这样，可以更有效地抑制半导体器件40的制造成本。
在此方面，在用于制造半导体器件的设备10C中容纳部分12的形状、在用于制造半导体器件的设备10C中容纳部分12的数量、容纳部分12设置的位置等与图1所示的用于制造半导体器件的设备10A相同。因此，在用于制造半导体器件的设备10C中的容纳部分12可以有效地限制相对用于制造半导体器件的设备10C的容纳的上半导体组件30的相对运动。
此外，利用用于图8所示的制造半导体器件的设备10C由下半导体组件20和上半导体组件30制造半导体器件40的方法与利用用于图1所示的制造半导体器件的设备10A制造半导体器件40的方法相同，因此其说明在此省略。
例如，可以适当地利用将硅系列粘合剂材料施加到通过浸渍具有聚四氟乙烯(PTPE)的玻璃纤维布，然后烧结浸渍的布等获得的膜的材料作为本发明使用的抗热粘合剂板(粘合剂材料)80。
在此方面，在各个容纳部分12中的抗热粘合剂板80的数量等不局限于图中所示的数量，且其可以根据上半导体组件30的尺寸等设定为适当的值。
下面，将说明根据本发明第四实施方式用于制造半导体器件的设备以及利用用于制造半导体器件的设备制造半导体器件的方法。下面的说明将集中在上述第一、第二和第三实施方式与第四实施方式之间的差异点上，因此将省略同样元件的说明。
图9是显示用于根据本发明第四实施方式制造半导体器件的设备的结构的一个实施例的视图，其中图9A为用于制造半导体器件的设备的平面视图，而图9B为用于制造半导体器件的设备的截面视图。在下面给出的说明中，图9B中的上侧称为“上”，而图9B中的下侧称为“下”。
首先，将说明用于制造第四实施方式的半导体器件的设备90的结构。
如图9所示的用于制造半导体器件的设备90包括用于制造具有与图1所示用于制造半导体器件的设备10A同样结构的基座91，以及设置在用于制造半导体器件的基座91的上表面的基座盖(压紧装置)92。
如上所述，用于制造半导体器件的基座91具有基本与图1所示用于制造半导体器件的设备10A同样的结构，并包括容纳部分12′。在图9所示用于制造半导体器件的基座91中的容纳部分12′的形状、用于制造半导体器件的基座91中的容纳部分12′的数量、设置容纳部分12′的位置等与图1所示用于制造半导体器件的设备10A相同。因此，在用于制造半导体器件的基座91中的容纳部分12′可以有效地限制相对用于制造半导体器件的基座91的容纳的上半导体组件30的相对运动。
基座盖92为具有矩形定量型结构的盖状件。其上表面93的尺寸基本与用于制造半导体器件的基座91的上表面的尺寸相同。基座盖92包括用于接收下半导体组件20等在其中的容纳空间94。基座盖92还包括多个在对应于设置在用于制造半导体器件的基座91的上表面的多个上半导体组件30位置的位置的基座盖92的上表面93中的通孔95。
当制造半导体器件40时，基座盖92放置在用于制造半导体器件的基座91上，以便接收放置在具有基座盖92的容纳空间94的用于制造半导体器件的基座91的上表面上的多个下半导体组件20。这样，容纳空间94的高度设定为比从用于制造半导体器件的基座91的上表面上每个焊料球32的凸出高度、每个凸台23的厚度以及基片21的厚度的总高度稍微小的值。因此，基座盖92通过上表面93的背面压紧下半导体组件20。这样，可以挤压焊料球32预定的量，同时使焊料球32可靠地与凸台23接触。
此外，因为通孔95设置为以便对应下半导体组件20的位置，基片2 1的背面的部分通过通孔95暴露到周围的空气。因为在回流炉内高温大气直接与基片接触，这样可以有效地提高在后面说明的回流处理时下半导体组件20的温度。作为基座盖92的组成材料，例如，可以适当地使用具有高热传导性的金属以及可以发射辐射热的材料如铝、钛、铜合金、不锈钢。因此，因为改进了热传导性，所以，在后面说明的回流加工期间的短时间内就可以可靠地进行上半导体组件30和放置在用于制造半导体器件的基座91的上表面上的下半导体组件20之间的焊接连接。
在本实施方式用于制造半导体器件的设备90中，因为基座盖92的背面压紧下半导体组件20，所以，可以有效地防止由于高温空气造成的下半导体组件20出现变形。结果，可以进一步改进获得的半导体器件40中的上半导体组件30和下半导体组件20之间的连接可靠性。
下面，将参照
利用用于制造半导体器件的设备90由下半导体组件20和上半导体组件30制造半导体器件40的方法。
图10A到10E是显示利用图9所示用于制造半导体器件的设备制造半导体器件的方法的视图。在下面给出的说明中，图10中的上侧称为“上”，而图10中的下侧称为“下”。
首先，用于制造半导体器件的基座91设置为以便设置的容纳部分12′的表面在图中面向上(参见图10A)。
接着，上半导体组件30在用于制造半导体器件的基座91的预定方向接收(容纳)在多个容纳部分12′中(参见图10B)。
在第四实施方式中，在随后的步骤中，容纳部分12′可以可靠地限制接收的上半导体组件30相对用于制造半导体器件的设备90的相对运动。
接着，同第一实施方式一样，将助熔剂50施加到多个上半导体组件30放置的用于制造半导体器件的基座91的上表面(参见图10C)。
在施加助熔剂50的用于制造半导体器件的基座91的上表面上，多个下半导体组件20的每个都固定在两个上半导体组件30上，以便每个下半导体组件20的多个凸台23与对应其的多个焊料球32接触。此时，装配工将下半导体组件20固定在两个上半导体组件30上方法与第一实施方式一样(参见图10D)。
接着，基座盖92放置到用于制造半导体器件的基座91上表面侧上，以便接收多个下半导体组件20进入容纳空间94。因此，因为基座盖92通过上表面93的背面压紧上半导体组件30，所以，可以挤压焊料球32预定的量，同时焊料球32可靠地与凸台23接触(参见图10E)。
接着，用于制造半导体器件的设备90输送到回流炉内，同时基座盖92放置到用于制造半导体器件的基座91的上表面上。此时，因为基座盖92压紧上半导体组件30和下半导体组件20，所以，可以更可靠地限制上半导体组件30和下半导体组件20相对用于制造半导体器件的基座91的相对运动。这样，可以更可靠地防止上半导体组件30和下半导体组件20出现变位。结果，可以进一步有效地防止在下半导体组件20和上半导体组件30之间出现较差焊接连接的情况，并进一步改进获得的半导体器件40的可靠性，并抑制半导体器件40的制造成本。
然后，传送到回流炉内部的上半导体组件30和下半导体组件20通过回流处理彼此连接。用于回流处理的条件与第一实施方式的条件相同。
此时，如上所述，因为基座盖92压紧下半导体组件20，所以，可以更有效地防止由于回流炉内高温大气造成的基片21出现变形等。结果，可以以高精度将下半导体组件20固定到上半导体组件30上，并可以进一步更有效地防止在下半导体组件20和上半导体组件30之间出现较差焊接连接的情况。
此外，因为基片21的背面的部分通过通孔95暴露到周围的空气。所以回流炉内高温大气直接与基片接触，这样可以有效地提高下半导体组件20(即，焊料球23)的温度。结果，在回流加工期间的短时间内就可以可靠地进行上半导体组件30和下半导体组件20之间的焊接连接。
然后，将用于制造半导体器件的设备90从回流炉中移出，而基座盖92从用于制造半导体器件的基座91移出。然后，进一步将半导体器件40从用于制造半导体器件的基座91中移出。
在此方面，基座盖92的重量可以根据将要接收在容纳空间94等的下半导体组件20的数量适当设定。
在本实施方式中，例如，用于制造半导体器件的基座91可以具有与第二实施方式用于制造半导体器件的设备10B或第三实施方式用于制造半导体器件的设备10C同样的结构。
此外，除了放置在用于制造半导体器件的基座91的上表面上的基座盖92外，基座盖92可以通过将重量固定在基座盖92的上表面上或通过用于施加载荷的装置如夹子压紧到用于制造半导体器件的基座91上。
已经根据附图所示的实施方式对根据本发明用于制造半导体器件的设备，制造半导体器件的方法以及半导体器件进行了说明，但应该注意，本发明不局限于这些实施方式。
例如，在上述实施方式中，放置在用于制造半导体器件的设备10等的上表面上的下半导体组件20是作为复数说明的，但放置的下半导体组件20的数量也可以是一个。
此外，在本发明中，在不同实施方式中说明的任何两个或多个特征构成(技术特征)可以同时使用。例如，用于制造半导体器件的设备10可以在各个容纳部分12的底面设置有多个减压孔(吸入流路径的部分)60和多个抗热粘合剂板(粘合剂材料)80。
权利要求
1.一种用于制造半导体器件的设备，每个半导体器件都包括用于将半导体元件固定在其上的基片，以及连接到用于固定半导体元件的基片的板形半导体元件，所述设备包括用于接收半导体元件在其中同时限制每个半导体元件在平行于每个半导体元件的顶面的方向运动的多个容纳部分。
2.根据权利要求1所述的用于制造半导体器件的设备，其特征在于，所述容纳部分为适于接收半导体元件的凹进部分。
3.根据权利要求1所述的用于制造半导体器件的设备，其特征在于所述容纳部分具有底面，且容纳部分与用于将半导体元件吸引到容纳部分的底面侧的吸力流路径连通。
4.根据权利要求1所述的用于制造半导体器件的设备，其特征在于用于固定地保持半导体元件到容纳部分的粘接材料设置在容纳部分内。
5.根据权利要求1所述的用于制造半导体器件的设备，还包括用于将用于固定半导体元件的基片压紧的压紧装置，其中所述基片固定在所述半导体元件上。
6.一种利用权利要求1所述的制造半导体器件的设备制造半导体器件的方法。
7.一种制造半导体器件的方法，其中每个半导体器件都包括用于在其上固定半导体元件的基片以及连接到用于固定半导体元件的基片的板型半导体元件，所述方法包括步骤接收半导体元件在多个容纳部分内，以限制每个半导体元件在平行于每个半导体元件的顶面的方向的运动；以及将半导体元件连接到用于固定半导体元件的基片。
8.一种通过利用权利要求1所述用于制造半导体器件的设备制造的半导体器件。
9.一种通过利用权利要求7所述方法制造的半导体器件。
全文摘要
一种用于制造半导体器件的设备(10A)，包括用于在容纳部分(12)的顶面上接收上半导体组件(30)的容纳部分(12)。容纳部分具有限制上半导体组件(30)在平行于上半导体组件(30)顶面的方向运动的作用。容纳部分(12)为适合于接收上半导体组件(30)的凹进部分。例如，具有将上半导体组件(30)固定保持到容纳部分(12)作用的粘接材料可以设置在容纳部分(12)内。
文档编号H01L21/60GK1604269SQ20041001178
公开日2005年4月6日 申请日期2004年9月29日 优先权日2003年10月2日
发明者西山佳秀 申请人:精工爱普生株式会社