[发明专利]半导体芯片及其制造方法、半导体芯片的电极结构及其形成方法以及半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片及其制造方法、半导体芯片中形成的电极结构及其形成方法以及具有芯片堆叠(chip on chip)结构或倒装焊接(flip chipbonding)结构的半导体装置。

背景技术

在IC或LSI这样的半导体装置中，作为用于连接半导体芯片和布线基板(安装基板)的技术，公知的有对半导体芯片的表面所设置的突起(bump)和布线基板上的端子进行接合的方法。

近年来，处于发展便携式电话机或PDA(Personal Digital Assistant)所代表的电子机器的小型化之际，由此要求半导体芯片更加细微化。伴随着半导体芯片的细微化，而使半导体芯片的表面上相邻的突起的间隔变得窄间距化，从而突起的间隔窄至大约10μm。

另外，作为用于谋求半导体装置的小型化及高集成化的结构，公知的有使半导体芯片的表面与其他的半导体芯片的表面对置而进行接合的芯片堆叠的结构、或使半导体芯片的表面与布线基板对置而进行接合的倒装焊接结构。

在具有这样的结构的半导体装置中，在半导体芯片的表面设置有由金(Au)等的金属构成的突起。于是，将该突起与其他半导体芯片的表面所设置的突起或布线基板的表面所设置的电极焊盘连接，由此将半导体芯片按照在与其他半导体芯片或布线基板之间保持规定间隔的方式接合。另外，在该接合之际，在半导体芯片间或半导体芯片和布线基板之间夹设有ACF(Anisotropic Conductive Film：各方异性导电膜)。由此，不仅通过ACF将半导体芯片间或半导体芯片和布线基板之间密封，并且在突起的接合部分使ACF所包括的导电性被膜(capsule，カプセル)压坏，从而达成突起和突起或与电极焊盘的良好的电连接。

专利文献1：日本特开2003-297868号公报

专利文献2：日本特开2000-340595号公报

但是，由于作为突起材料的金属易产生迁移(突起所包含的金属成分的移动)，所以伴随突起的间隔的窄间距化，而担心产生该迁移所引起的突起间的短路。为此，用于抑制突起间的短路的技术在半导体芯片的更加细微化进展上是不可缺少的技术。

发明内容

在此，本发明的目的在于，提供一种能够防止由作为突起材料的金属的迁移所引起的突起间的短路的半导体芯片及其制造方法、半导体芯片的电极结构及其形成方法及半导体装置。

本发明相关的半导体芯片的一方式，具备：半导体基板；突起，其从该半导体基板的表面隆起且由金属构成；和合金膜，其覆盖该突起的表面整个区域(从上述半导体基板的表面露出的表面整个区域)，由用于构成上述突起的金属和其他种类的金属所形成的合金构成。

根据该结构，金属所构成的突起的表面由合金膜覆盖，所以，在该半导体芯片相对于其他半导体芯片或布线基板等的固体装置的表面以夹持树脂层的方式接合时，能够防止用于形成突起的金属所包含的金属原子(突起所包含的金属成分)在树脂层中移动的现象(迁移)，从而能够防止该现象所引起的突起间的短路。

此外，用于形成上述突起的金属即可为由金(Au)或铜(Cu)的单一元素构成的金属，也可为如焊锡(例如Sn-Pb焊锡)那样由多个元素构成的金属。

另外在上述突起由金形成时，上述合金膜优选由金及钛、铝、镍或钴的合金形成。

此时，能够可靠且容易地形成合金膜。

本发明相关的半导体芯片的制造方法的一方式，具备：突起形成工序，形成从半导体基板的表面隆起且由金属材料构成的突起；金属膜形成工序，在形成有上述突起的上述半导体基板的表面整个区域，形成由与用于构成上述突起的金属可合金化的其他种类的金属构成的金属膜；合金化工序，在该金属膜形成工序后，对上述半导体基板进行热处理，而使用于构成上述突起的金属和用于构成上述金属膜的金属合金化；和去除工序，在该合金化工序后，对上述金属膜未被合金化的部分进行蚀刻后去除。

在该方法中，在形成突起的半导体基板的表面整个区域上形成有金属膜后，通过对该半导体基板进行热处理，而使金属膜与突起的表面接触的部分，成为用于构成突起的金属和用于构成金属膜的金属之间相互扩散所形成的合金膜。为此，在热处理后，对金属膜的未合金化的部分即除合金膜以外的部分进行蚀刻，就能够可靠且简单地获得具有由合金膜覆盖的突起的半导体芯片。