专利名称：制造半导体器件的方法、半导体器件以及半导体制造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造半导体器件的方法、由此制造的半导体器件以及半导体制造 设备，该半导体器件具有被构造为树脂核的外部连接端子以及其上形成的导电膜。
背景技术：
为了便于在安装基板上安装半导体器件，半导体器件具有外部连接端子，例如在 其上形成的凸块。由半导体器件拥有的电路通过外部连接端子而连接到安装基板上的诸如 焊盘的电极。为了将半导体器件正确安装到安装基板上，外部连接端子的顶表面优选具有 相同的高度水平。更具体地说，由于安装基板上的电极表面是平坦的，以及在单个安装基板 中具有均勻高度(相同的高度水平)，使得连接到电极的半导体器件的外部连接端子的头 部需要是平坦的，并且以相同的高度水平对准。另一方面，近年来，提出了一种通过树脂核和其上形成的导电膜构造的外部连接 端子(例如，日本特开专利公布No. 2009-49226和No. 2007-48971)。具体地，后一个公开 (No. 2007-48971)描述了一种制造半导体器件的方法，其中，通过在以后给定为核的树脂突 起上方形成导电层，并通过检查端子的成型表面，冲压该树脂突起，同时在其之间放置导电 层，来形成凸块。为了使半导体器件的外部连接端子的头部平坦并且以相同的高度水平对 准，需要使树脂突起的头部平坦并且以相同的高度水平对准。
发明内容
根据日本特开专利公布No. 2007-48971中描述的技术，在热固性树脂被固化之 后，以及还在形成导电层之后，成型树脂凸部。因此树脂凸部的成型需要一定的压力级别。 因此，预料到在树脂凸部的成型处理中，导电膜可能变形，并且由此该导电膜可能断裂或破 裂，从而电阻率增加，并且外部连接端子与安装基板之间的连接可靠性可能劣化。在一个实施例中，提供一种制造半导体器件的方法，所述方法包括在具有保护绝 缘膜的半导体基板上方形成多个外部连接端子，在保护绝缘膜中形成多个开口，以及在多 个开口中分别暴露多个电极焊盘。所述形成多个外部连接端子，包括通过在保护绝缘膜上方选择性地形成可固化的树脂层，来形成多个凸部，所述多 个凸部以后分别给定为多个外部连接端子的核；在该凸部被固化之前，通过将具有平坦表面的成型夹具压在顶表面上，来在多个 凸部的顶表面上分别形成平坦部，；固化该多个凸部；以及通过在多个凸部、保护绝缘膜以及多个电极焊盘上方选择性地形成导电膜，来形 成多个外部连接端子以及多个互连，所述多个互连分别将多个外部连接端子连接到电极焊盘。根据该实施例，在构成凸部的树脂被固化之前，以及也在凸部上方形成导电膜之 前，通过将成型夹具压到凸部，来在凸部的顶表面上形成平坦部。因此，可以防止在构成外 部连接端子的导电膜断裂或破裂以使得电阻率增加，并且由此可以防止外部连接端子与安 装基板之间的连接可靠性劣化。在另一实施例中，提供一种半导体器件，包括保护绝缘膜；多个开口，所述多个开口形成在保护绝缘膜中；多个电极焊盘，所述多个电极焊盘分别位于多个开口处；多个外部连接端子，所述多个外部连接端子形成在保护绝缘膜上方；以及多个互连，所述多个互连分别将多个外部连接端子连接到电极焊盘。所述外部连接端子还分别包括凸部，所述凸部由树脂构成；以及导电膜，所述导电膜形成在凸部上并连接到互连。多个外部连接端子的凸部分别包括以相同的高度水平对准的平坦顶表面。在另一实施例中，还提供一种半导体制造设备，包括载物台(stage)，在所述载物台上放置半导体基板；成型夹具，所述成型夹具被设置成与载物台相对，同时在所述载物台与所述成型 夹具之间放置半导体基板，并且具有与载物台相对的平坦相对表面；以及移动机构，所述移动机构将载物台和成型夹具的至少一个向另一个移动。因此，该实施例可以抑制构成外部连接端子的导电膜断裂和破裂以使电阻率增 加，并且由此可以成功地抑制外部连接端子与安装基板之间的连接可靠性被劣化。
从下面结合附图对某些优选实施例进行的描述，将使本发明的上述及其他目的、 优点和特点更明显，在附图中图IA至4是示出根据第一实施例的半导体器件的制造方法的各个步骤的截面 图；图5是示出图IB和2A中所示的步骤中使用的半导体制造设备的构造图；图6是示出第二实施例中使用的半导体制造设备的构造图；以及图7A至8是示出第三实施例中的半导体器件的制造方法的各个步骤的截面图。
具体实施例方式现在将参考示例性实施例来描述本发明。所属领域的技术人员将认识到，使用本 发明的教导可以完成许多可替选的实施例，并且本发明不局限于用于示例性目的而说明的 实施例。下面将参考附图来详细说明本发明的实施例。注意，所有图中的所有类似组件用 相似的附图标记表示，对其的说明将不必重复。图IA至4是示出第一实施例中的半导体器件的制造方法的各个步骤的截面图。制造半导体器件的方法包括以下步骤在具有保护绝缘膜120的半导体基板100上方形成多 个外部连接端子200，在保护绝缘膜120中形成多个开口 122，以及从多个开口 122中分别 暴露多个电极焊盘130。更具体地说，通过在保护绝缘膜120上方选择性地形成可固化树脂 层，形成以后分别给定为多个外部连接端子200的核的多个凸部202。接下来，在凸部202 被固化之前，通过将具有平坦的相对表面22 (表面)的成型夹具20压到顶表面上，在多个 凸部202的顶表面上分别形成平坦部。然后固化多个凸部202。接下来，通过在多个凸部 202、保护绝缘膜120以及多个电极130上方选择性地形成导电膜，形成多个外部连接端子 200和多个互连210。多个互连210将多个外部连接端子200分别连接到电极焊盘130中 的任何一个。下面将给出更多细节。首先，如图IA所示，制备由硅基板例示的半导体基板100。在这里半导体基板100 处于晶片状态，并且具有诸如晶体管(未示出)的元件，在其上预先形成多层互连层110、多 个电极焊盘130以及保护绝缘膜120。保护绝缘膜120具有在此提供的开口，以便在其中暴 露多个电极焊盘130。接下来，通过在保护绝缘膜120上方选择性地形成可固化树脂层，形成以后分别 给定为多个外部连接端子200的核的多个凸部202。通常使用光敏树脂形成凸部202。更 具体地说，在保护绝缘膜120上方以及在电极焊盘130上方形成光敏树脂层。接下来，树脂 层被曝光和显影。由此形成多个凸部202。在该状态中，凸部202的高度可以改变，以及凸 部可以具有非平坦的顶表面。在该实施例中，构成凸部202的树脂可以是热固性树脂，以酚树脂、环氧树脂、聚 酰亚胺树脂、氨基树酯、不饱和聚酯树脂、硅树脂以及烯丙基树脂为例示。接下来，如图IB和图2A所示，成型夹具20被压到多个凸部202的顶表面。在该 实施例中，通过移动半导体基板100，成型夹具20的相对表面22被压到多个凸部202的顶 表面上。注意，可替选地通过移动成型夹具20，成型夹具20可以被压到多个凸部202的顶 表面上。成型夹具20被构造为具有平坦的相对表面22，该平坦的相对表面22被对准成与 半导体基板100平行。因此，多个凸部202中的每个将具有在其上形成的平坦部。这些平 坦部以相同的高度水平对准。在加热凸部202的条件下，在保持成型夹具20的相对表面22被压到多个凸部202 的顶表面的同时，进行该工序。以此方式，多个凸部202在其顶表面上被平坦化的同时，多 个凸部202可以被固化。注意，在热固化的工序中，由于构成凸部202的树脂中包含的溶剂蒸发而使凸部 202收缩。由于该实施例中的凸部202被固化，同时通过成型夹具20压到其顶表面上，使得 即使凸部202应该收缩，也可以保持凸部202的顶表面的平坦度。然而，凸部202的侧表面 收缩。当如图IB所示，成型夹具20被压到多个凸部202的顶表面时，凸部202的侧表面 随着顶表面变形而向外膨胀。因此，通过适当地调整施加到多个凸部202的顶表面的成型 夹具20的压力，可调整侧表面的向外膨胀度，使得通过由于凸部202的固化而导致侧表面 的收缩量，可以消除侧表面的膨胀量。以此方式，如图2A所示，可以防止固化之后侧表面的 倾斜角局部地增加。此后，如图2B所示，使成型夹具20离开多个凸部202的顶表面。
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接下来，如图3A所示，通过气相工艺，典型地通过溅射，在多个凸部202、保护绝缘 膜120以及多个电极焊盘130上方形成导电膜204。在该实施例中，导电膜204是单层金属 膜(例如，Au、Cu或Al)，或多层膜(例如，具有由Ti、TiW、Pd等构成的下导电膜，其上层叠 有Au、Cu、Al等层的结构)。如上所述，在固化之后，凸部202的侧面的倾斜角被抑制以避 免局部地增加。因此，凸部202处的导电膜204被抑制以避免局部地减薄或断裂。此后，如图3B所示，选择性地去除导电膜204。通常该工序可以通过以下步骤来执 行在导电膜204上方形成抗蚀剂图形(未示出)，以及在使用该抗蚀剂图形作为掩模的同 时，蚀刻导电膜204。以此方式，分别以一体化的方式形成分别覆盖凸部202和互连210的 导电膜206。每个导电膜206和每个凸部202构造每个外部连接端子200。每个互连210 连接每个导电膜206和每个电极焊盘130。导电膜204可以可替选地通过以下步骤来形成通过选择性地去除诸如TiW膜的 下导电膜以形成图案，然后通过非电解镀覆，在下导电膜上形成诸如Au层的金属层。在该状态中，半导体器件具有保护绝缘膜120、多个开口 122、电极焊盘130、多个 外部连接端子200以及多个互连210。多个电极焊盘130位于多个开口 122处。多个互连 210中的每个将多个外部连接端子200中的每个连接到任何一个电极焊盘130。每个外部 连接端子200具有由树脂构成的凸部202，以及在凸部202上方形成并连接到每个互连210 的导电膜206。多个外部连接端子的各个凸部200具有以相同的高度水平对准的平坦顶表 面。此后，如图4所示，通过COG(玻璃上芯片)键合或COF(膜上芯片)键合，在安装 基板300上安装图3B所示的半导体器件。对于构造液晶单元的驱动器的半导体器件的情 况，安装基板300是玻璃基板。在该状态中，半导体器件的外部连接端子200被连接到安装 基板300的电极310。电极310通常是焊接区，但是不限于此。图5是示出用于图IB和2A中所示的步骤中的半导体制造设备的结构图。该半导 体制造设备具有载物台10、成型夹具20以及移动机构30。载物台10允许其上放置半导体 基板100。成型夹具20被设置为与载物台10相对，同时在载物台10与成型夹具20之间放 置半导体基板100，所述成型夹具具有与载物台10相对的平坦相对表面22并且与载物台 10平行。移动机构30将载物台10和成型夹具20中的至少一个向另一个移动。在该实施 例中，移动机构30在接近和离开成型夹具20的方向上移动载物台10。载物台10具有卡紧机构12和加热单元14，允许在其放置表面上卡紧半导体基板 100，所述加热单元14用于加热半导体基板100。通过允许使用卡紧机构12将半导体基板 100卡紧到载物台10上，当成型夹具20被压到凸部202上时，可以防止半导体基板100翘 曲ο加热单元14和移动机构30由控制单元40控制。控制单元40控制加热单元，由 此取决于期望的温度和时间范围，步进地增加或降低载物台10的温度。控制单元40也使 移动机构30控制载物台10的移动，以便在希望的温度下，允许成型夹具20被压到图1所 示的凸部202上或从凸部202离开。载物台10可以附加地具有冷却机构(未示出)。在此情况下，在凸部202被固化 之后，半导体基板100可以被迅速地冷却。成型夹具20典型地由诸如不锈钢的金属构成，以及使其相对表面22大于半导体基板100。成型夹具20具有给定为单个平坦表面的相对表面22。此外，成型夹具20可以 具有加热机构(未示出)和冷却机构(未示出)，类似于载物台10。在此情况下，加热机构 和冷却机构也由控制单元40来控制。接下来，下面将说明本实施例的操作和效果。根据本实施例，在构成凸部202的树 脂被固化之前，以及在凸部202上方形成导电膜206之前，通过将成型夹具20压到凸部202 上，在凸部202的顶表面上形成平坦部。因此，可以防止构成外部连接端子200的导电膜 206断裂、破裂以由此增加电阻率，以及防止外部连接端子与安装基板的电极之间的连接可 靠性劣化。此外，通过压单个成型夹具20的相对表面，多个凸部202的顶表面被同时平坦化。 因此、多个凸部202的顶表面可以以相同的高度水平来对准。因此，当多个凸部202被假定 为单个平面时，可以保证该平面的高平坦水平。因此，当半导体器件被安装在安装基板300 上时，多个外部连接端子200可以可靠地连接到安装基板300的电极310。通过管理载物台10的顶表面与成型夹具20的相对表面22之间的距离，可以管理 从半导体基板100的背表面测量的外部连接端子200的高度。因此，当半导体器件安装到 在安装基板300上时，通过管理半导体器件的背表面与安装基板300的安装面之间的距离 作为参数，可以知道外部连接端子200接触电极310时的时刻。因此，半导体器件压住安装 基板300时施加的压力可以被最小化。通过适当地调整施加到多个凸部202的顶表面的成型夹具20的压力，由于凸部 202的固化，通过侧表面的收缩量，可以消除凸部202的侧表面的向外膨胀度。以此方式，在 该固化之后，可以防止凸部202的侧表面的倾斜角局部地增加。因此，可以抑制导电膜204 在凸部202处局部地减薄或断裂。图6是说明用于第二实施例的半导体器件的制造方法的半导体制造设备的构造 图。在本实施例中，凸部202由诸如硅树脂或酰亚胺树脂的耐热性优异的光固化树脂构成。 成型夹具20由诸如石英玻璃的透光材料构成。本实施例的半导体制造设备具有光源50，所述光源50代替加热单元14。光源50 被设置在与载物台10相对侧上，同时在光源50与载物台10之间放置成型夹具20。光源 50由控制单元40来控制。本实施例的半导体器件的制造方法类似于第一实施例中说明的半导体器件的制 造方法，不同之处在于代替加热单元14的光源50允许在成型夹具20压到凸部202之后操 作。通过照射光穿过成型夹具20到多个凸部202，同时将成型夹具20的表面压到凸部202 的顶表面上，凸部202可以被固化，同时也被平坦化。通过本实施例也可以获得类似于第一实施例的效果。图7A和7B以及图8是说明第三实施例的半导体器件的制造方法的视图。首先， 如图7A所示，在保护绝缘膜120上形成凸部202，以及成型夹具20被压到凸部202上。到 目前为止的步骤与第一实施例的步骤相同。接下来，如图7B所示，使成型夹具20离开凸部202。接下来，如图8所示，凸部202被加热。通过加热来固化凸部202。加热之后是第一实施例中的图3A、3B和图4所示的步骤。以此方式，半导体器件 安装在安装基板300上。
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通过本实施例，也可以获得与第一实施例的效果相类似的效果。注意，在上述第二 实施例中，在成型夹具20离开之后，类似于本实施例，可以通过照射光来固化凸部202。在上面已参考附图描述了本发明的实施例，附图仅用于示例性目的，同时允许采 用除上述结构之外的各种结构。很显然本发明不局限于上述实施例，在不脱离本发明的范围和精神的条件下，可 以进行修改和改变。
权利要求
一种制造半导体器件的方法，所述方法包括在具有保护绝缘膜的半导体基板上方形成多个外部连接端子、在所述保护绝缘膜中形成多个开口、以及在所述多个开口中分别暴露多个电极焊盘，所述形成多个外部连接端子包括通过在所述保护绝缘膜上方选择性地形成可固化树脂层，来形成以后分别给定为所述多个外部连接端子的核的多个凸部；在所述凸部被固化之前，通过将具有平坦表面的成型夹具压到所述多个凸部的顶表面上，来在所述顶表面上分别形成平坦部；固化所述多个凸部；以及通过在所述多个凸部、所述保护绝缘膜以及所述多个电极焊盘上方选择性地形成导电膜，来形成所述多个外部连接端子和多个互连，所述多个互连分别将所述多个外部连接端子连接到所述电极焊盘。
2.如权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中在保持所述成型夹具被压到所述多个凸部的顶表面上的同时，进行所述固化所述凸部。
3.如权利要求2所述的制造半导体器件的方法，其中 所述树脂层由热固性树脂构成，以及在加热所述凸部的条件下，在保持所述成型夹具被压到所述多个凸部的顶表面上的同 时，进行所述固化所述凸部。
4.如权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中尽管所述成型夹具曾经预先被压到所述多个凸部的顶表面上，但是在保持所述成型夹 具离开所述多个凸部的同时，进行所述固化所述凸部。
5.如权利要求4所述的制造半导体器件的方法，其中 所述树脂层由热固性树脂构成，以及尽管所述成型夹具曾经预先被压到所述多个凸部的顶表面上，但是在加热所述凸部的 情况下，在保持所述成型夹具离开所述多个凸部的同时，进行所述固化所述凸部。
6.如权利要求4所述的制造半导体器件的方法，其中 所述树脂层由光固化树脂构成，以及尽管所述成型夹具曾经预先被压到所述多个凸部的顶表面上，但是在将光照射到所述 凸部的条件下，在保持所述成型夹具离开所述多个凸部的同时，进行所述固化所述凸部。
7.如权利要求3所述的制造半导体器件的方法，其中所述热固性树脂是酚树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氨基树酯、不饱和聚酯树脂、硅树 脂或烯丙基树脂。
8.如权利要求2所述的制造半导体器件的方法，其中所述树脂层由光固化树脂构成，以及所述成型夹具由透光材料构成，以及 在光穿过所述成型夹具照射到所述凸部的条件下，在保持所述成型夹具的表面被压到 所述多个凸部的顶表面上的同时，进行所述固化所述凸部。
9.如权利要求6所述的制造半导体器件的方法，其中 所述光固化树脂是硅树脂或酰亚胺树脂。
10.如权利要求1所述的制造半导体器件的方法，其中 所述形成所述多个外部连接端子和所述多个互连还包括通过气相工艺，在所述多个凸部、所述保护绝缘膜和所述多个电极焊盘上方形成所述 导电膜；以及选择性地去除所述导电膜。
11.一种半导体器件，包括 保护绝缘膜；多个开口，所述多个开口形成在所述保护绝缘膜中；多个电极焊盘，所述多个电极焊盘分别位于所述多个开口处；多个外部连接端子，所述多个外部连接端子形成在所述保护绝缘膜上方；以及多个互连，所述多个互连分别将所述多个外部连接端子连接到所述电极焊盘，所述外部连接端子还分别包括凸部，所述凸部由树脂构成；以及导电膜，所述导电膜形成在所述凸部上方并连接到所述互连，所述多个外部连接端子的所述凸部分别包括以相同高度水平对准的平坦顶表面。
12.如权利要求11所述的半导体器件，其中所述树脂是酚树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氨基基树脂、不饱和聚酯树脂、硅树脂或 烯丙基树脂。
13.一种半导体制造设备，包括 载物台，在所述载物台上放置半导体基板；成型夹具，所述成型夹具被设置成与所述载物台相对，同时在所述载物台与所述成型 夹具之间放置所述半导体基板，以及所述成型夹具具有与所述载物台相对的平坦相对表 面；以及移动机构，所述移动机构将所述载物台和所述成型夹具中的至少任一个向另一个移动。
14.如权利要求13所述的半导体制造设备，其中 所述移动机构移动所述载物台。
全文摘要
本发明提供一种制造半导体器件的方法、半导体器件以及半导体制造设备。通过在保护绝缘膜上方选择性地形成可固化树脂层，首先形成以后分别给定为多个外部连接端子的核的多个凸部；在凸部被固化之前，然后通过将具有平坦相对表面的成型夹具压到多个凸部的顶表面上，来在多个凸部的顶表面上分别形成平坦部；多个凸部被固化；以及通过在多个凸部、保护绝缘膜和多个电极焊盘上方选择性地形成导电膜，来形成多个外部连接端子和多个互连。
文档编号H01L21/3205GK101964308SQ201010221190
公开日2011年2月2日 申请日期2010年6月30日 优先权日2009年7月23日
发明者别宫史浩 申请人:瑞萨电子株式会社