专利名称：半导体器件的制造方法、柔性衬底和半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及到借助于将半导体芯片安装到柔性衬底上而制造半导体器件的方法，还涉及到柔性衬底和半导体器件。
背景技术：
图1是垂直剖面图，示出了常规半导体器件中的一个安装例子。此半导体器件是应用于液晶显示器的驱动器的例子。在柔性衬底101中，厚度为12微米的铜布线103的图形被形成在由40微米聚酰亚胺膜形成的基底材料102上。铜布线103被镀有大约0.2微米厚的锡(未示出)。以相同于铜布线103布线图形的方式，柔性衬底101上的半导体芯片连接电极104的图形也被一起形成并被镀敷。
图2是其上安装半导体芯片106(见图1)的部分柔性衬底的放大平面图。为了保护铜布线免受污染和机械损伤，柔性衬底101被阻焊剂105涂覆，而半导体芯片连接电极104由于要被连接到半导体芯片106(见图1)，当然不涂覆阻焊剂105。借助于用印刷方法形成阻焊剂膜来仅仅对半导体芯片连接电极104部分开窗口，是困难的，因此，以半导体芯片连接电极104的线条作为4个边的矩形部分不被涂覆。阻焊剂105中的窗口被称为器件孔109。
注意，虽然图中未示出，但用来将柔性衬底101连接到液晶显示器的输出端子线条也不用阻焊剂105涂覆。
借助于在用作液晶驱动器芯片的半导体芯片106上进行镀敷而提供的高度为10微米且面积为35微米×80微米的凸出电极107(见图1)以及作为镀锡的柔性衬底101布线图形(103)的一部分的半导体芯片连接电极104，利用高温热压方法，被金-锡低共熔键合。由于半导体芯片106的元件表面的平面与柔性衬底101的半导体芯片安装表面在这一金-锡低共熔键合中彼此面对，故所有电极能够在相同的条件下被一起连接。
于是，半导体芯片106被安置成其元件表面面对柔性衬底101，且所有的电极被金-锡低共熔键合连接。用来获得金-锡低共熔键合的倒装芯片连接设备的条件是压力为每平方微米170×10-4gf，设备温度为420℃，且时间为1秒钟。
在将半导体芯片106连接到柔性衬底101之后(见图1)，在柔性衬底101与半导体芯片106之间由于凸出的金电极107和半导体芯片连接电极104而产生间隙。因此，用合成树脂108来填充此间隙，以便保护金-锡低共熔键合和半导体芯片106等。
在填充合成树脂108的工艺中，首先，合成树脂108沿半导体芯片106的边沿被连续地从分配器滴到柔性衬底101上。分散在柔性衬底101上的合成树脂108与半导体芯片106的边沿相接触，然后由于毛细管作用而进入并填充柔性衬底101与半导体芯片106之间的界面。然后，借助于对合成树脂108进行热固化而完成半导体芯片106在柔性衬底101上的安装。
上述的安装结构被称为COF(膜上芯片)。这一COF和也利用柔性衬底的TCP(带式载体封装件)适合于在设备中安装要求轻、薄、小的半导体芯片，例如安装液晶驱动器芯片。
在日本专利申请公开No.2001-176918公开的常规实施例中，也描述了一种相似的结构。如该申请所述，液晶显示屏与诸如半导体芯片之类的电子零件之间的连接区通常不被阻焊剂涂覆。
液晶驱动器芯片是一种用来驱动液晶显示器的集成电路芯片。液晶显示器包括填充在二个透明板之间的空间内的液晶。由于液晶有当相同的电位被连续地施加时产生的退化问题，故已经开发了例如其中即使静止图象被显示在屏幕上，相同的电位也不被连续地施加到液晶本身的液晶驱动方法。这种驱动方法包括行反转方法和点反转方法，且由于点反转方法具有获得更清晰的屏幕图象的优点，故目前主要使用点反转方法。
在点反转方法中，不同极性的电位被施加到连接于TFT(薄膜晶体管)的源布线的各个相邻的金属丝，此电位根据时钟周期被反转，以便不对液晶连续地施加恒定的电压。在此方法中，有时在相邻金属丝之间施加最大十几V的电压。
此电压作为模拟信号从液晶驱动器芯片被馈送。当然，其上安装液晶驱动器芯片的柔性衬底接收这一电压。
当柔性衬底在高湿度环境下停留在十几V的电压被施加在柔性衬底上的相邻金属丝之间的状态中时，界面树脂吸收潮气，且潮气最终达及柔性衬底。
结果，潮气存在于柔性衬底上施加有电压的各个金属丝之间，出现其中金属原子随电流而迁移的离子迁移现象，并引起最终在施加有十几V的电压的各个金属丝之间出现短路的问题。特别是在不被阻焊剂涂覆的部分，由于此部分与已经渗透的潮气直接相接触，故此现象是显著的。
当点反转方法被用作上述常规柔性衬底的液晶驱动方法时，可靠性依赖于界面树脂的潮气吸收率，因而实际上不可能防止未被阻焊剂涂覆的部分中的金属丝之间的离子迁移。虽然不存在铜布线被暴露的部分，但由于潮气渗透到合成树脂中并达及柔性衬底，故仅仅用合成树脂是难以防止离子迁移的。
发明内容
为了解决上述问题而提出了本发明，本发明的目的是提供一种能够防止离子迁移并能够减少金属丝之间发生短路的制造半导体器件的方法。
本发明的另一目的是提供一种在半导体芯片被安装在柔性衬底上的状态下能够防止离子迁移并减少各个金属丝之间发生短路的柔性衬底。
本发明的另一目的是提供一种能够防止离子迁移并减少各个金属丝之间发生短路的半导体器件。
在根据本发明的制造半导体器件的方法中，半导体芯片被安装在柔性衬底上，其中，待要连接到提供在半导体芯片元件表面上的多个凸出电极的多个内部连接电极，以及用来连接内部连接电极和待要连接到外部器件的多个外部连接电极的多个金属丝，被提供在绝缘膜表面上，且内部连接电极、金属丝、以及绝缘膜的表面，被保护膜涂覆。借助于将半导体元件表面定位成面对柔性衬底并使提供在元件表面上的凸出电极穿入保护膜，来连接凸出电极和内部连接电极。
因此，由于潮气不渗透到内部连接电极和金属丝中，故有可能实现能够防止离子迁移并能够减少金属丝之间发生短路的制造半导体器件的方法。而且，有可能防止由例如氯造成的加速离子迁移的污染，有可能减少诸如离子迁移造成的短路和泄漏之类的电学缺陷，以及有可能消除由半导体芯片与内部引线的接触引起的所谓边沿接触缺陷。而且，由于半导体芯片连接电极在产生柔性衬底布线之后的工艺中，包括在半导体芯片的凸出电极与柔性衬底的半导体芯片连接电极相接触的工艺中不触及空气，故有可能消除由锡的氧化所造成的金-锡连接缺陷。
在根据本发明的柔性衬底中，多个待要连接到半导体芯片的内部连接电极，以及用来连接内部连接电极和待要连接到外部器件的多个外部连接电极的多个金属丝，被提供在绝缘膜表面上，且多个金属丝被保护膜涂覆。内部连接电极、金属丝、以及绝缘膜的表面，被保护膜涂覆。
因此，由于在半导体芯片被安装在柔性衬底上的状态下，潮气不渗透到内部连接电极和金属丝中，故有可能实现能够防止离子迁移并能够减少金属丝之间发生短路的柔性衬底。而且，有可能防止由例如氯造成的加速离子迁移的污染，有可能减少诸如离子迁移造成的短路和泄漏之类的电学缺陷，以及有可能消除由半导体芯片与内部引线的接触引起的所谓边沿接触缺陷。而且，由于半导体芯片连接电极在产生柔性衬底布线之后的工艺中，包括在半导体芯片的凸出电极与柔性衬底的半导体芯片连接电极相接触的工艺中不触及空气，故有可能消除由锡的氧化所造成的金-锡连接缺陷。
在根据本发明的半导体器件中，借助于将元件表面定位成面对本发明的柔性衬底的表面，并将元件表面连接到柔性衬底的内部连接电极，来安装半导体芯片。
因此，由于潮气不渗透到内部连接电极和金属丝中，故有可能实现能够防止离子迁移并能够减少金属丝之间发生短路的半导体器件。而且，有可能防止由例如氯造成的加速离子迁移的污染，有可能减少诸如离子迁移造成的短路和泄漏之类的电学缺陷，以及有可能消除由半导体芯片与内部引线的接触引起的所谓边沿接触缺陷。而且，由于半导体芯片连接电极在产生柔性衬底布线之后的工艺中，包括在半导体芯片的凸出电极与柔性衬底的半导体芯片连接电极相接触的工艺中不触及空气，故有可能消除由锡的氧化所造成的金-锡连接缺陷。
从下列结合附图的详细描述，本发明的上述和进一步目的和特点将更为明显。
图1是常规半导体器件中安装例子的垂直剖面图；图2是平面图，示出了常规柔性衬底的主要部分；图3是垂直剖面图，示出了根据本发明的制造半导体器件的方法、柔性衬底、以及半导体器件的实施方案主要部分；而图4是平面图，示出了根据本发明的柔性衬底的实施方案主要部分。
具体实施例方式
图3是垂直剖面图，示出了根据本发明的制造半导体器件的方法、柔性衬底、以及半导体器件的实施方案主要部分。此半导体器件是应用于液晶显示器的驱动器的一个例子。在柔性衬底1中，厚度为12微米的铜布线3(金属丝)的图形被形成在由40微米聚酰亚胺膜组成的基底材料2(绝缘膜)上。铜布线3被镀有大约0.2微米厚的锡(未示出)。以相同于铜布线3布线图形的方式，柔性衬底1上的半导体芯片连接电极4(内部连接电极)的图形也被一起形成和镀敷。
如图4所示，除了用来将柔性衬底1连接到液晶显示器的输出端子线条(未示出)之外，为了保护铜布线3免受污染和机械损伤，柔性衬底1被阻焊剂5(保护膜)涂覆，利用镀层在元件表面上形成的高度为15微米且面积为35微米×80微米的凸出电极7(凸出电极)，被提供在用作液晶驱动器芯片的半导体芯片6上。
在半导体芯片6的元件表面与柔性衬底1彼此面对以及用倒装芯片连接设备将所有电极一起连接方面，本发明与常规倒装芯片连接系统是相同的。但根据本发明的柔性衬底1的半导体芯片连接电极4也预先被阻焊剂5涂覆，且半导体芯片6的金凸出电极7穿入阻焊剂5，并被连接到半导体芯片连接电极4。这是本发明的特征。
涂覆半导体芯片连接电极4以及大多数其它零件的阻焊剂5，是可从Hitachi Chemical Co.Ltd购得的厚度约为7微米的SN9000。借助于设定温度为420℃、压力为每平方微米170×10-4gf、以及时间为1秒钟作为倒装芯片连接条件，金凸出电极7如上所述穿入阻焊剂5，并利用锡实现与半导体芯片连接电极4的金-锡低共熔键合。
注意，在本实施方案中，虽然利用其中半导体芯片6的金凸出电极7穿入阻焊剂5致使金凸出电极7与半导体芯片连接电极4被连接的制造方法，制造了半导体器件，但本发明也包括用其它方法制造的半导体器件。
如图1所示，在常规例子中，在将半导体芯片106连接到柔性衬底101之后，在柔性衬底101与半导体芯片106的元件表面之间由于被金-锡低共熔键合连接的凸出的金电极107和半导体芯片连接电极104而产生间隙(但此间隙在稍后的工艺中被合成树脂108填充)。
另一方面，在本实施方案中，如图3所示，此间隙被厚度刚好为7微米的阻焊剂5填充，且半导体芯片6的表面与柔性衬底1紧密粘合，因而有可能得到没有填充界面树脂的密封效果。但为了加长潮气的渗透路径，半导体芯片6的外围被合成树脂8密封。
作为合成树脂8的涂覆方法，首先，合成树脂8沿半导体芯片6的边沿被连续地从分配器滴到柔性衬底1上。合成树脂8沿半导体芯片6的边沿分散在柔性衬底1上，从而密封半导体芯片6的边沿与柔性衬底1之间的空间。然后，借助于对合成树脂8进行热固化而完成半导体芯片6在柔性衬底1上的安装。
合成树脂8的涂覆方法与常规例子相同。但在本发明中，仅仅半导体芯片6的外围被涂覆，且本发明在界面中没有未被填充的部分，从而在生产工艺方面具有更多的优点。
由于本发明可以体现在多种形式中而不偏离其主要特征的范围，故本实施方案是示例性的而不是限制性的，由于本发明的范围由所附权利要求而不是由之前的描述来定义，故权利要求范围内的所有改变或等效物都被认为被权利要求所包罗。
权利要求
1.一种借助于在柔性衬底上安装半导体芯片制造半导体器件的方法，其中，待要连接到提供在半导体芯片的元件表面上的多个凸出电极的多个内部连接电极，以及用来连接该内部连接电极和待要连接到外部器件的多个外部连接电极的多个金属丝，被提供在绝缘膜的表面上，且内部连接电极、金属丝、以及绝缘膜的表面，被保护膜涂覆，其特征在于包含下列步骤将元件表面定位成面对柔性衬底；以及借助于使凸出电极穿入保护膜而使凸出电极和内部连接电极连接。
2.根据权利要求1的制造半导体器件的方法，其特征在于还包含用合成树脂密封半导体芯片外围的步骤。
3.一种待要连接到半导体芯片的柔性衬底，它包含绝缘膜；提供在绝缘膜表面上的待要连接到半导体芯片的多个内部连接电极；提供在绝缘膜表面上的用来连接内部连接电极和多个待要连接到外部器件的外部连接电极的多个金属丝；以及用来涂覆金属丝的保护膜，其特征在于，内部连接电极、金属丝、以及绝缘膜的表面，被保护膜涂覆。
4.一种半导体器件，它包含半导体芯片；以及连接到半导体芯片的柔性衬底，此柔性衬底包括绝缘膜；提供在绝缘膜表面上的待要连接到半导体芯片的多个内部连接电极；提供在绝缘膜表面上的用来连接内部连接电极和多个待要连接到外部器件的外部连接电极的多个金属丝；以及用来涂覆金属丝的保护膜，其中，借助于将元件表面定位成面对柔性衬底的表面，并将元件表面连接到柔性衬底的内部连接电极，来安装半导体芯片，其特征在于，内部连接电极、金属丝、以及绝缘膜的表面，被保护膜涂覆。
5.根据权利要求4的半导体器件，其特征在于半导体芯片的外围被合成树脂密封。
全文摘要
半导体芯片6被安装在柔性衬底1上，其中，待要连接到半导体芯片6的元件表面上的凸出电极7的内部连接电极4，以及用来连接内部连接电极4和待要连接到外部器件的外部连接电极的金属丝3，被提供在绝缘膜2的表面上。内部连接电极4、金属丝3、以及绝缘膜2的表面，被保护膜5涂覆。借助于将半导体芯片6的元件表面安排成面对柔性衬底1，并使元件表面上的凸出电极7穿入保护膜5，来将凸出电极7和内部连接电极4连接。此半导体器件制造方法使得有可能防止离子迁移并减少各个金属丝之间发生短路。
文档编号H01L21/58GK1542934SQ200410036698
公开日2004年11月3日 申请日期2004年4月28日 优先权日2003年4月28日
发明者内藤克幸 申请人:夏普株式会社