[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，该制造方法通过固相扩散将基板和半导体芯片的电极端子倒装芯片结合在一起，并利用热塑性树脂底部填充所述基板与半导体芯片之间的间隙。

背景技术

近年来，当在半导体器件的制造例如半导体封装期间通过倒装芯片结合而在基板(电路板)上安装半导体芯片时，使用这样一种方法，即将诸如半导体芯片的凸块之类的电极端子与诸如基板焊盘之类的电极端子接触设置并通过固相扩散将所述电极端子结合在一起。作为通过固相扩散将电极端子结合在一起的具体方法，当已将基板的电极端子与半导体芯片的电极端子接触设置时，可以使用将超声波振动施加至半导体芯片上的超声波焊接法(ultrasonic bonding method)，或跨过电极端子施加压力的室温表面活化结合法(surface-activated bonding)。

在专利文献1中，公开了一种利用超声波焊接制造半导体器件的传统方法。以下描述了在专利文献1中公开的半导体器件的制造方法。

首先，如图5A所示，在平台91上设置基板92，其中在该基板92上要安装半导体芯片。当这样做时，将底部填充材料(UF材料)93粘贴或施加于设置在基板92上的引线部分上并用于电连接芯片。这里，UF材料93的温度通过平台91加热而保持在UF材料软化温度处不变。

接下来，如图5B所示，设置在托盘等上并具有贴附于其上的金(Au)凸块95A的芯片95通过吸力而贴附在用于施加超声波振动的焊头(horn)94的底面上，其上保持有芯片95的焊头94与平台91上的基板92对齐，然后将焊头94下降至UF材料93。此时，将焊头94(或芯片95)的温度设定在使UF材料93软化但不会硬化的温度处。

之后，如图5C所示，在将芯片95转移至UF材料93上之后，UF材料93由于上下加热而变成凝胶，并且通过在硬化反应温度处或该温度以下进行超声波热压结合，而使金凸块95A和引线连接部接合。在完成了这种金属接合之后，通过设置在芯片保持机构外部的加热设备96，将热能提供给形成树脂部的UF材料93，来产生UF材料93的硬化反应温度。

另外，如图5D所示，当UF材料93的硬化完成时，焊头94与芯片95脱离连接并被升高。当这样做时，由于焊头94的温度已升高接近UF材料93的硬化反应温度，所以通过与焊头94分开设置的冷却设备97来冷却该焊头，从而将温度降低至预定温度。

通过这样做，可以将其上已形成金凸块95A的一个芯片95倒装芯片安装在已预先在其上设有UF材料93的基板92等的引线连接部上。

图6A至图6D是示出图5A至图5D中所示的制造构件的温度、载荷等的特性图。首先，将UF材料93施加至或粘贴至设置在平台91上的基板92上，以覆盖用于连接芯片95的连接端子(引线)，并且当这样做时，如图6A所示，UF材料93的温度升高至UF材料的软化温度T₁。在达到UF材料的软化温度T₁之后，温度变得基本恒定。当UF材料93变成凝胶且UF材料93的温度通过外部加热设备96升高而达到硬化温度T₂时，UF材料93硬化。在将UF材料93硬化之后，由于通过冷却设备97冷却焊头94，所以UF材料93的温度下降至初始温度。

另一方面，如图6B所示，已连接并固定至基板92的芯片95通过吸力贴附至芯片95背面侧的焊头94上，并且焊头94保持处于基本均匀的温度T₁′。在施加超声波(US)期间，此温度T₁′保持不变，以使焊头的超声波振动的幅度保持不变。当焊头温度通过外部加热设备96而升高至T₂′时，UF材料93达到硬化温度T₂。在将UF材料93硬化之后，焊头94的温度再次在温度T₁′处保持均衡。

而且，如图6C所示，设定芯片连接至基板时所施加至芯片的载荷，以获得能够有效传输超声波能量的特性。

如图6D所示，将用于产生施加至焊头94的超声波振动的时间设定在所施加的载荷达到连接金凸块和引线的最佳载荷那一刻。

专利文献1

日本特开专利公报No.2004-356419(第0016至0020段、第0031至0034段，以及图1和图4)

发明内容

然而，在专利文献1中公开的半导体器件的制造方法存在以下问题。