[发明专利]制造半导体装置的方法和回流预处理装置

说明书

相关申请的交叉参考

将2011年9月28日提交的日本专利申请2011-211907的发明内容(包括说明书、附图和摘要)通过参考以其完整的形式并入本文中。

技术领域

本发明涉及回流预处理装置和回流预处理方法，特别地，涉及形成焊料凸块时所使用的回流预处理装置和回流预处理方法。

背景技术

在实施倒装芯片执行方式(FC连接：倒装芯片连接)时在半导体芯片上形成的焊料凸块是已知的。通过在低氧气氛中对布置在半导体芯片上的焊料进行热处理(回流处理)而形成焊料凸块。将所述焊料凸块机械并电连接到在所述半导体芯片上形成的电极焊盘(pad)上。

在半导体芯片上布置焊料的方法可例示地有镀敷法、印刷法、焊球安装法等。所述焊料例示性地有其中向作为主要成分的铅Pb中添加诸如锡Sn的成分的合金、或其中向作为主要成分的锡Sn中添加银Ag和铜Cu的合金。在这种焊料中，如果以在其表面上直接形成氧化膜的状态实施回流处理，则有时存在如下情况：氧化膜抑制焊料的熔化并由此不能将焊料形成为随后的FC连接所需要的凸块状。因此，在回流处理中，需要在对焊料进行热处理之前或期间将氧化膜除去。

除去氧化膜的方法例示性地有通过助熔剂使用还原反应的方法、和通过与还原气体的反应将氧化膜除去的方法。所述还原气体例示性地有甲酸、氢等。在使用甲酸的处理中，已知的是，半导体芯片上的电极焊盘之间的间距越小，甲酸越难以进入焊料之间的间隙中。在通过极性氢等离子体进行的处理中，已知的是，半导体芯片的电荷成为问题。在通过使用氢气将凸块表面上的氧化膜除去的方法中，通过将氢气电离并自由基化而以高活性状态照射到凸块的表面上，将其表面上的氧化膜除去。

日本特开2001-058259号公报公开了一种其中不需要清洁步骤的焊接方法。所述焊接方法包括如下步骤：在其中放置具有焊料的被处理物体的真空室内将压力降至真空状态；在所述真空状态下将真空室内的温度加热至所述焊料的熔化温度并保持在其熔化温度下；和在加热步骤的同时向所述真空室内供应氢自由基。在焊接方法中，通过利用微波对氢气进行照射可产生氢离子和氢自由基。通过在等离子体发生器下安装用于捕获离子的接地的金属过滤器，使得氢离子和氢自由基中仅电中性的氢自由基通过所述过滤器并照射到晶片表面上。根据这种照射，能够抑制使晶片带电。在将焊料表面上的氧化膜除去之后，通过在真空或惰性气氛下在高于或等于焊料熔化温度的温度下实施热处理来将焊料熔化，从而形成焊料凸块。

日本特开2007-053245号公报公开了一种其中防止在焊料表面上发生褶皱的焊接方法。所述焊接方法包括如下步骤：在低于焊料熔化温度的温度下和低于大气压的压力下将自由基气体照射到焊料和具有与焊料接合的部分的被处理物体上；在上述步骤之后，在大气压或约大气压下在还原气氛或惰性气氛中将被处理物体加热至高于或等于焊料熔化温度的温度下；以及在上述步骤之后，在大气压或约大气压下在还原或惰性气氛中对被处理物体进行冷却。

日本特开2005-230830号公报公开了一种具有良好品质的焊接方法。在所述焊接方法中，将其中放置具有固体焊料的被处理对象的真空室内的压力减压至真空状态，所述固体焊料包含：单独的锡；或锡与选自银、铅、铜、铋、铟和锌中的一种或多种组分；随后通过产生自由基气体将焊料上的氧化膜除去；以及然后停止自由基气体的产生，使得通过在非氧化气氛中将焊料加热至高于或等于焊料熔化温度的温度而将焊料熔化。

发明内容

在焊料表面上直接形成的氧化膜包含锡的氧化膜。当利用活化的氢照射时，所述锡的氧化膜通过由如下化学方程式所表示的反应产生氢化锡SnH₄：SnO₂+4H*→Sn+2H₂O SnO₂+8H*→SnH₄+2H₂O，所述活化的氢例示性地有氢离子、氢自由基等。氢化锡SnH₄是气体且产生之后漂浮在处理室中。当到达在晶片表面上直接形成的保护膜(例如由聚酰亚胺形成的保护膜)时，在所述保护膜充当催化剂的条件下，漂浮的氢化锡SnH₄会分解为锡Sn和氢气H₂，由此有时使得锡Sn粘合到保护膜上。这种锡的粘附有时会造成问题。

本发明的目的是提供回流预处理装置和回流预处理方法，其中可防止锡粘合到被焊接对象的形成有焊料凸块的部分的表面上。