[发明专利]电子装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种其具有由凸点电极(bump electrode)形成的接合部的电子装置，更特别地，涉及一种可以防止凸点电极退化并且改善电子装置的可靠性的电子装置及其制造方法。

背景技术

在以如移动电话的移动产品为代表的电子设备中，强烈地需要增加集成度、减小尺寸以及改善性能。为了满足这些需要，广泛采用了通过凸点电极将半导体芯片连接到安装基板或者另一个半导体芯片上的倒装芯片连接。有必要降低布线延迟(RC delay)以实现速度增加。当低电阻的铜布线和低介电常数(k)的低介电膜(low-k)用作层间绝缘膜时，作为低损耗封装技术，采用了通过使用低熔点焊接凸点电极来进行的熔接结合(fusion bonding)。为了保证通过倒装芯片连接所制造的结合产品中电连接对各种应力的可靠性，通常将底填料(under-fill material)填充在结合表面之间的间隙中。

在半导体装置中，采用了具有低热阻且由于受热而倾向于引起特性退化的基板材料，为了防止在其制造工艺中引起的特性的退化，尽可能采用低温工艺。例如，对于基板的电连接，有这样一种技术，采用铟(In)作为无铅凸点电极材料在半导体芯片上形成In凸点电极，并且通过In凸点电极倒装芯片连接半导体芯片。因为In凸点电极由低熔点金属制造，所以具有能够低温连接的优点。在过去用In凸点电极封装半导体芯片时，焊盘电极形成在上、下半导体芯片中，Ni层形成在焊盘电极上，In凸点电极形成在Ni层上，而上、下半导体芯片倒装芯片连接以将其结合。

图4A和4B是说明现有技术中通过In凸点电极结合基板的剖面图。

如图4A所示，上基板10具有由绝缘层25彼此电隔离的形成在焊盘电极15上的In凸点电极30，并且通过In凸点电极30由倒装芯片连接电连接到下基板20。

随后，如图4B所示，为了保护通过In凸点电极30的上基板10和下基板20之间的电连接并且确保结合产品的可靠性，底填料35作为密封材料填充在上基板10和下基板20之间的间隙中并且被硬化。

下面报告稍后将描述的混合成像装置和混合红外线传感器等，作为采用In凸点电极的半导体装置。介绍作为制造In凸点电极的方法的几种方法。

在标题为“Semiconductor Device and Method of Manufacturing theSemiconductor Device”的JP-A-9-82757(参见0003至0005段和图2)和标题为“Flexible Substrate and Semiconductor Device”的JP-A-2004-200196(参见0008和0009段、0013和0014段以及图1)中，有下面的描述。

图5A和5B是说明凸点电极连接的示意图。图5A对应于JP-A-9-82757中的图2，并且是说明混合型成像元件的主件结构的示意图，而图5B对应于JP-A-2004-200196中的图1，并且是示出COF(Chip On Flexible Substrate-柔性基板上芯片)结构的示意性结构的剖面图。

如图5A所示，在JP-A-9-82757所揭示的成像装置111中，在其上形成有大量光电转换元件的检测元件113安装在其上形成有信号处理电路的电路元件112上。大量光电转换元件的电极形成在检测元件113的下表面上，并且大量电极形成在电路元件112的上表面上，它们通过含有铟作为主成分的凸点电极连接。通常，焊盘114通过剥离(lift-off)法形成在电路元件112或检测元件113的预定部分中。电路元件112和检测元件113随同夹置于这些元件之间的凸点电极114被施压并被加热到凸点电极114到熔化温度以被连接。

JP-A-2004-200196中所揭示的半导体装置包括包含凸点电极和柔性基板的IC芯片，该凸点电极上形成有Cu、Ni、Al、Ti、Au或Pd的表面膜，在柔性基板上提供了经电镀Au、Cu、Ni或Pd的引线端子或者仅由引线材料形成的引线端子，并且凸点电极压接到引线端子上。因此，采用除Au以外的金属作为凸点电极的表面材料可以将凸点电极压接到引线端子上。因此，能够实现降低COF结构的成本。