半导体装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用倒装芯片(flip chip)技术的半导体装置及其制造方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着电子设备的小型化，半导体装置也在不断实现信号传输、运算处理的高速化和多功能化，由于信号端子和信号线的增加以及存储装置的容量增加，更加要求实现高密度集成和高密度安装。
[0003]对此，近年来，使用基于半导体元件的堆叠(stack)方式和倒装芯片方式的安装方法。特别是倒装芯片方式是密度最高、并且连接线最短的方式。
[0004]该倒装芯片方式在半导体元件的电极垫(electrode pad)或安装基板的基板端子上分别形成凸点(bump，也称为“突起”)或接线柱(post)，将它们相互相对地安装并电接合。关于倒装芯片方式的接合方法，已知:在凸点或接线柱之间使用焊锡(也称为“焊料”)或各向异性导电片的接合方式；和在凸点或接线柱中使用相同种类的金属进行超声波压接的接合方式等。作为使用现有的方式的接合的例子，列举专利文献I?3。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:美国专利第6229220号说明书(2001年5月8日发行)
[0008]专利文献2:日本国公开专利公报“特开2001-60602号”(2001年3月6日公开)
[0009]专利文献3:日本国公开专利公报“特开2003-45911号”(2003年2月14日公开)
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]但是，在上述那样的电接合中，在凸点或接线柱之间使用焊锡或各向异性导电片的接合方式、以及在凸点或接线柱中使用相同种类的金属进行超声波压接的方式中存在课题。
[0012]具体而言，在凸点和接线柱间的接合中使用焊锡进行接合的情况下，需要在凸点和接线柱上涂敷焊锡、涂敷助焊剂(flux)、回流(reflow，即，回流焊)、除去助焊剂等诸多的工序和材料，耗费时间和成本。此外，还能考虑到:由于间距狭窄而形成的焊锡桥会导致相邻端子短路，以及由于用户组装时施加的回流等的热量会导致焊锡接合部再次熔化，导致不能获得电导通。
[0013]此外，认为:在使用各向异性导电片进行接合的情况下，当受到热应力的影响时，连接的可靠性会下降。
[0014]此外，在利用相同种类的金属彼此进行接合的情况下，仅利用热量和负荷时新生面难以在各个金属的界面露出，不容易接合。作为利用相同种类的金属彼此进行接合的情况下的对策，通过使用超声波能够容易地使新生面露出，即使利用相同种类的金属彼此也能够容易地进行接合。但是认为:超声波的振幅会导致形状变化以及剥离等损伤。
[0015]本发明就是为了解决上述问题而完成的，其目的是提供能够使电接合的可靠性高的半导体装置及其制造方法。
[0016]用于解决课题的手段
[0017]为了解决上述课题，本发明的半导体装置的特征在于，具备:第一电子部件，其具有第一突起电极；和第二电子部件，其具有与上述第一突起电极连接的第二突起电极，上述第一突起电极和上述第二突起电极由相互不同的金属材料形成，上述第一突起电极比上述第二突起电极硬，上述第一突起电极的靠上述第二突起电极侧的前端部分埋入上述第二突起电极中。
[0018]发明的效果
[0019]根据本发明，能够获得如下效果:能够进行使电接合的可靠性高的倒装芯片接合。
【附图说明】
[0020]图1(a)?(d)是表示本发明的半导体装置的安装结构的截面图。
[0021]图2A是表示本发明的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0022]图2B是表示本发明的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0023]图2C是表示本发明的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0024]图2D是表示本发明的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0025]图2E是表示本发明的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0026]图2F是表示本发明的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0027]图2G是表示本发明的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0028]图3(a)?(C)是表示本发明的半导体装置的安装结构的变形例的截面图。
[0029]图4A是表示现有技术中的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0030]图4B是表示现有技术中的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0031]图4C是表示现有技术中的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0032]图4D是表示现有技术中的连接端子间的接合的实施例的截面图。
[0033]图5是表示使用引线接合(wire bonding，也称为“导线接合”)装置的凸点的形成方法的一例的图。
[0034]图6是表示使用镀覆法的凸点的形成方法的一例的图。
[0035]图7是表示本发明的半导体装置的制造工序的流程图。
【具体实施方式】
[0036]以下，对本发明的半导体装置的实施方式进行说明。
[0037][半导体装置的安装结构的实施方式I]
[0038]基于图1(a)，对本发明的一个实施方式的半导体装置的安装结构进行说明。
[0039]图1(a)是表示本发明的半导体装置的安装结构的截面图。
[0040]图1(a)具有2个构成要素(半导体元件Al和基板2)，在各个构成要素的表面分别具有至少I个以上的连接端子(电极垫A3和基板端子4)。各个构成要素使用多个各自所具有的连接端子(电极垫A3和基板端子4)，将半导体元件Al与基板2电接合。上述电接合是利用由相互不同的金属形成的凸点A5和凸点B6进行接合，以覆盖基板2的表面侧的方式形成有树脂7。在基板2的背面侧形成有经基板端子4和贯通孔8与上述电接合的部位电连接的外部端子9。
[0041]图1(a)的特征在于，上述电接合是，将由不同硬度的金属形成的、电极垫A3的凸点A5和基板端子4的凸点B6直接接合。
[0042]当在上述电接合的接合部使用不同硬度的金属时，通过在进行接合时施加负荷，能够按照硬金属凸点深入(或“陷入”)软金属凸点中的方式进行压接。其接合截面中的界面不平坦，分别成为凸和凹的形状。由于该凹凸的关系，在金属凸点相互的界面由于滑动而产生摩擦，新生面变得容易露出，被直接接合。由此，不利用超声波就能够使新生面露出，能够避免利用超声波进行接合的问题点。具体而言，能够避免超声波的振幅导致的凸点的形状变化以及剥离等损伤。
[0043]此外，由于也不需要利用焊锡进行接合，因此还能够避免利用焊锡进行接合的问题点。具体而言，能够抑制使用焊锡进行接合时所需的焊锡的涂敷、助焊剂的涂敷、回流、助焊剂的除去等诸多的工序、材料和时间的成本。此外，还能够避免如下问题:由于间距狭窄而形成的焊锡桥会导致相邻端子短路，以及由于用户进行组装时施加的回流等的热量会导致焊锡接合部再次熔化，导致不能获得电导通。
[0044][半导体装置的安装结构的实施方式2]
[0045]基于图1(b)，对本发明的实施方式的半导体装置的另一安装结构进行说明。
[0046]图1 (b)是表示本发明的半导体装置的安装结构的截面图。
[0047]图1 (b)具有2个构成要素(半导体元件Al和基板2)，在各个构成要素的表面具有至少I个以上的连接端子(电极垫A3和基板端子4)。各个构成要素使用多个各自所具有的连接端子(电极垫A3和基板端子4)，将半导体元件Al与基板2电接合。上述电接合是利用由硬度不同的金属形成的凸点A5和凸点B6进行接合，以填充在半导体元件Al与基板2之间的方式形成有树脂7。半导体装置在基板2的背面侧形成有经基板端子4和贯通孔8与上述电接合的部位电连接的外部端子9。
[0048]图1(b)与图1(a)的不同之处是，仅在半导体与基板之间覆盖树脂。通过将用于保护半导体元件等的树脂仅形成在接合部，能够削减树脂的使用量，从而削减半导体装置的制造成本。
[0049][半导体装置的安装结构的实施方式3]
[0050]基于图1 (C)，对本发明的实施方式的半导体装置的又一安装结构进行说明。
[0051]图1(c)是表示本发明的半导体装置的安装结构的截面图。
[0052]图1(c)具有2个构成要素(半导体元件Al和引线框10)，在各个构成要素的表面具有至少I个以上的连接端子(电极垫A3和引线框(引线)10)。各个构成要素使用多个各自所具有的连接端子(电极垫A3和引线框(引线)10)，将半导体元件Al