專利名稱：凸起的形成方法、半導(dǎo)體器件及其制造方法、電路板及電子機器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及凸起的形成方法、半導(dǎo)體器件及其制造方法、電路板及電子機器。
已知在半導(dǎo)體芯片的焊盤上形成凸起時，使用非電解電鍍來形成由金屬等構(gòu)成的凸起的方法。
但是，在非電解電鍍中，因為不僅在金屬的高度方向、而且還在寬度方向上生長(各向同性生長)，凸起的寬度超過焊盤的寬度，因而難以相對于狹窄間距的焊盤來形成凸起。
本發(fā)明為了解決上述問題，其目的在于提供一種能以期望的寬度并簡單地形成凸起的凸起的形成方法、半導(dǎo)體器件及其制造方法、電路板及電子機器。
(1)根據(jù)本發(fā)明的凸起的形成方法，在絕緣膜上形成露出至少焊盤的一部分的開口部，形成與上述焊盤連接的凸起，形成具有與上述焊盤在平面上至少重疊一部分的通孔的抗蝕層，在上述絕緣膜中形成開口部，形成與通過上述開口部露出的上述焊盤連接的金屬層。
根據(jù)本發(fā)明，例如，因為使用一次形成的抗蝕層的通孔來在絕緣膜上形成開口部，形成了與焊盤連接的金屬層，所以能夠以簡單工序來形成凸起。在抗蝕層的通孔內(nèi)形成金屬層的情況下，能夠以對應(yīng)于通孔大小的形狀、即期望的寬度來形成凸起。
(2)對于該凸起形成方法，也可以不超過上述焊盤的外圍來形成上述通孔。
由此，能夠不超過焊盤的外圍來形成金屬層。因此，在以狹窄間距設(shè)置的多個焊盤的每一個中，能夠形成凸起。
(3)對于該凸起形成方法，也可以在上述焊盤的端部形成比在其中央部厚的上述絕緣膜。
由此，能夠以厚的絕緣膜來確實保護半導(dǎo)體芯片。絕緣膜的厚的部分也可由多個層來形成。
(4)對于該凸起形成方法，也可以在與上述焊盤的外圍相比為內(nèi)側(cè)、并且、在與上述絕緣膜形成得薄的上述焊盤的中央部相比的外側(cè)處形成上述通孔。
由此，能夠不使焊盤露出來形成凸起。
(5)對于該凸起形成方法，上述金屬層也可以由第一金屬層和在上述第一金屬層的表面上形成的第二金屬層構(gòu)成。
(6)對于該凸起形成方法，上述開口部也可以超出上述通孔的外圍而形成，由此在上述焊盤中形成形成上述第一金屬層的區(qū)域和露出部，在上述焊盤中形成上述第二金屬層來覆蓋上述露出部。
由此，即使形成為開口部超出通孔的形狀，但因為由第二金屬層覆蓋了焊盤的露出部，所以不會露出焊盤。
(7)對于該凸起形成方法，也可以在上述通孔中形成上述第一金屬層后，去除上述抗蝕層，形成上述第二金屬層來覆蓋上述第一金屬層。
由此，能夠防止第一金屬層的表面氧化。
(8)對于該凸起形成方法，也可以在上述通孔中形成上述第一金屬層后，保留上述抗蝕層，在上述第一金屬層的上面形成第二金屬層。
由此，例如，在選擇焊料容易附著的材料作為第二金屬層的情況下，能夠僅在金屬層的大致上面內(nèi)設(shè)置焊料。即，例如，能夠避免焊料擴散到金屬層的外側(cè)，從而能夠不使各焊盤短路來設(shè)置焊料。
(9)對于該凸起形成方法，也可以突出上述通孔來形成上述第一金屬層，形成具有比上述通孔的寬度大的寬度的前端部。
由此，由該前端部比通孔大的寬度來形成第一金屬層。因此，例如，能夠形成在凸起中存放部分焊料的空間。因此，例如，焊料不會擴散到金屬層的外側(cè)，即能夠不使各焊盤短路來設(shè)置焊料。
(10)對于該凸起形成方法，也可以突出上述通孔來形成上述第二金屬層，形成具有比上述通孔的寬度大的寬度的前端部。
由此，由該前端部比通孔大的寬度來形成第二金屬層。因此，例如，能夠形成在凸起中存放部分焊料的空間。因此，例如，焊料不會擴散到金屬層的外側(cè)，即能夠不使各焊盤短路來設(shè)置焊料。
(11)對于該凸起形成方法，也可以由非電解電鍍來形成上述第一金屬層。
(12)對于該凸起形成方法，也可以由非電解電鍍來形成上述第二金屬層。
(13)對于該凸起形成方法，也可以包括在上述金屬層中設(shè)置焊料的工序。
(14)對于該凸起形成方法，也可以在上述設(shè)置焊料的工序中，至少避開上述金屬層的上面而在周圍設(shè)置樹脂層，在從上述金屬層的上述樹脂層露出的部分中設(shè)置上述焊料。
由此，因為能夠通過樹脂層來排拒焊料，所以能夠在金屬層中設(shè)置適量的焊料。即，當(dāng)熔融焊料時，能夠防止擴散到金屬層的周圍。因此，例如，對于半導(dǎo)體芯片的多個焊盤，能夠防止焊料與相鄰的焊盤接觸。
(15)對于該凸起形成方法，也可以與上述抗蝕層基本同一平面地形成上述金屬層，在從上述金屬層的上述樹脂層露出的部分中設(shè)置上述焊料。
由此，因為使用了一次形成用于形成金屬層的層和用于設(shè)置焊料的層的抗蝕層，因此能夠簡化工序。
(16)對于該凸起形成方法，也可以將上述第一金屬層形成得比上述抗蝕層低，將上述抗蝕層作為掩模，通過印刷法來設(shè)置上述第二金屬層。
由此，因為印刷用掩模為抗蝕層，因此與掩模的版面偏差的好壞無關(guān)，從而能夠設(shè)置第二金屬層。另外，因為改變后沒必要形成印刷用掩模，因此能夠以少的工序來形成第二金屬層。
(17)對于該凸起形成方法，也可以在上述絕緣膜上形成在上述通孔的外圍與上述第一金屬層電連接的導(dǎo)電膜，上述第一金屬層形成得比上述抗蝕層低，將上述導(dǎo)電膜作為電極，通過電解電鍍來設(shè)置上述第二金屬層。
由此，例如，與由非電解電鍍形成相比，能夠減少第二金屬層組成的參差不齊。因此，第二金屬層的熔融溫度能夠不再分散。
(18)對于該凸起形成方法，上述第一金屬層也可以由包含鎳的材料構(gòu)成。
(19)對于該凸起形成方法，上述第二金屬層也可以由包含金的材料構(gòu)成。
(20)對于該凸起形成方法，上述第二金屬層也可以由焊料構(gòu)成。
(21)對于該凸起形成方法，上述焊料也可以包含Sn或從Sn、Ag、Cu、Bi、Zn中選擇的至少一種金屬。
(22)對于該凸起形成方法，上述第二金屬層也可以由第一和第二Au層形成，上述第一Au層也可以通過置換電鍍形成于上述第一金屬層的表面上，上述第二Au層也可以通過自觸媒電鍍形成于上述第一Au層的表面上。
由此，在凸起的表面內(nèi)能夠較厚地形成Au層。因此，與由Au形成凸起的整體的情況一樣，即使是在第一金屬層的表面上形成Au層的凸起，也能例如與引線直接連接。
(23)對于該凸起形成方法，上述第二金屬層也可以由Au層和Sn層形成，上述Au層也可以通過置換電鍍形成于上述第一金屬層的表面上，上述Sn層也可以通過自觸媒電鍍形成于上述Au層的表面上。
(24)對于該凸起形成方法，也可以在形成上述Sn層的工序中，在非電解錫電鍍液中包含Cu或Ag中的至少一種，由上述非電解錫電鍍液析出Sn的同時，析出Cu或Ag中的至少一種。
由此，例如在接合凸起和引線的情況下，即使引線材料由例如金以外的材料構(gòu)成，也能良好地接合凸起和引線。
(25)根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，通過上述凸起的形成方法，在形成于半導(dǎo)體芯片上的上述焊盤上形成上述金屬層。
(26)對于該半導(dǎo)體器件的制造方法也可以包括分別將上述凸起與任一引線電連接的工序，由上述凸起中的上述第二金屬層和上述引線形成共晶。
(27)由上述半導(dǎo)體器件的制造方法來制造根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。
(28)根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，包括具有多個焊盤的半導(dǎo)體芯片，形成于上述半導(dǎo)體芯片上的覆蓋至少各上述焊盤的端部而形成的絕緣膜，和形成于各上述焊盤上的凸起，其特征在于上述凸起包括較上述開口部的外圍靠內(nèi)的內(nèi)側(cè)中形成的第一金屬層和在上述第一金屬層和上述開口部之間形成至少一部分的第二金屬層。
(29)根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，包括具有多個焊盤的半導(dǎo)體芯片，形成于上述半導(dǎo)體芯片上的、覆蓋至少各上述焊盤的端部而形成的絕緣膜和在各上述焊盤上形成的凸起，其特征在于上述凸起形成得比上述開口部大使得其端部形成在上述絕緣膜上，在上述凸起的上述端部下形成的上述絕緣膜比在上述半導(dǎo)體芯片的上面形成得薄。
根據(jù)本發(fā)明，由厚的層來覆蓋半導(dǎo)體芯片的表面，并且，將在凸起的端部下形成的絕緣膜作成薄的層。能夠由厚的層來覆蓋半導(dǎo)體芯片的表面，從而能夠提高半導(dǎo)體芯片的耐濕性。另外，能夠縮小凸起的端部下的絕緣膜帶來的臺階差異，從而提高焊盤和凸起的連接的可靠性。
(30)根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，包括具有多個焊盤的半導(dǎo)體芯片和由形成分別連接于上述焊盤的柱狀的主體和以比連接于上述主體的上述主體的寬度大的寬度形成的前端部形成的凸起，其特征在于上述凸起具有在超出上述前端部中的上述主體的寬度的部分和上述主體之間存放焊料的空間。
根據(jù)本發(fā)明，凸起具有存放部分焊料的空間。因此，在凸起上熔融焊料的情況下，焊料能夠不擴散到金屬層的外側(cè)，即能夠不使各焊盤短路地設(shè)置焊料。
(31)根據(jù)本發(fā)明的電路板，設(shè)置有上述半導(dǎo)體器件。
(32)根據(jù)本發(fā)明的電子機器，具有上述半導(dǎo)體器件。
圖1是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第一實施例的凸起的形成方法的圖；圖2(A)和圖2(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第一實施例的凸起的形成方法的圖；圖3(A)-圖3(C)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第一實施例的凸起的形成方法的圖；圖4是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第一實施例的凸起的形成方法的圖；圖5(A)和圖5(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第二實施例的凸起的形成方法的圖；圖6(A)和圖6(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第二實施例的凸起的形成方法的圖；圖7(A)和圖7(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第三實施例的凸起的形成方法的圖；圖8(A)和圖8(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第三實施例的凸起的形成方法的圖；圖9是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第四實施例的半導(dǎo)體器件的圖；圖10(A)-圖10(C)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第五實施例的凸起的形成方法的圖；圖11(A)和圖11(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第六實施例的凸起的形成方法的圖；圖12(A)和圖12(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第七實施例的凸起的形成方法的圖；圖13(A)-圖13(C)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第八實施例的凸起的形成方法的圖；圖14(A)-圖14(C)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第八實施例的凸起的形成方法的圖；圖15(A)和圖15(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第八實施例的凸起的形成方法的圖；圖16(A)和圖16(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第八實施例的凸起形成方法的變形例的圖；圖17(A)-圖17(C)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第九實施例的凸起的形成方法的圖；圖18(A)和圖18(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第九實施例的凸起的形成方法的圖；圖19是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第十實施例的半導(dǎo)體器件的圖；圖20(A)和圖20(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第十一實施例的凸起的形成方法的圖；圖21是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第十一實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖；圖22是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第十一實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的圖；圖23是表示配置有根據(jù)適用本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體器件的電路板的圖；圖24是表示具有根據(jù)適用本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體器件的電子機器的圖；和圖25是表示具有根據(jù)適用本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體器件的電子機器的圖。
下面參考


本發(fā)明的最佳實施例。其中，本發(fā)明并不限定于以下的實施例。
圖1-圖4是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第一實施例的凸起的形成方法的圖。在本實施例中，雖然說明在半導(dǎo)體芯片上形成凸起的實例，但根據(jù)本發(fā)明的凸起的形成方法并不限于此，也可在布線圖案上形成凸起時適用。此時，布線圖案的脊面(land)相當(dāng)于焊盤。另外，本發(fā)明也適用于在半導(dǎo)體晶片中形成的焊盤中形成凸起的情況。即，下面說明的內(nèi)容不限于半導(dǎo)體芯片處理，即使是半導(dǎo)體晶片處理，也能同樣適用。
在本實施例中，如圖1所示，準備半導(dǎo)體芯片10。半導(dǎo)體芯片10具有多個焊盤12。焊盤12成為形成于半導(dǎo)體芯片10內(nèi)部的集成電路的電極。焊盤12既可以排列在半導(dǎo)體芯片10的端部，也可以排列在半導(dǎo)體芯片10的中部。另外，焊盤12既可以排列在半導(dǎo)體芯片10為矩形時沿平行的兩條邊的端部，也可排列在四條邊的端部處。焊盤12也可以形成于半導(dǎo)體芯片10中形成集成電路的區(qū)域內(nèi)。焊盤片12還可以矩陣形狀排列在多行多列中形成。雖然各焊盤12多數(shù)在半導(dǎo)體芯片10中薄又平地形成，但并不限定側(cè)面或縱截面的形狀，也可與半導(dǎo)體芯片10的表面在同一平面內(nèi)。另外，焊盤12的平面形狀也不特別限定，既可是圓形，也可是矩形。焊盤12由鋁(Al)或銅(Cu)等形成。各焊盤12之間的間距雖然能夠?qū)?yīng)于設(shè)計來自由確定，但本發(fā)明對于具有例如40μm以下的狹窄間距的焊盤12的半導(dǎo)體芯片10是特別有效的。
在半導(dǎo)體芯片10中形成焊盤12的表面上形成絕緣膜14。絕緣膜14覆蓋各焊盤12來形成。在本實施例中，絕緣膜14雖然由單層形成，但如后述的實例所示，也可由多層形成。另外，絕緣膜14的厚度必要時能夠自由確定。絕緣膜14也可以是一般的鈍化膜。絕緣膜14例如能夠由SiO2、SiN或聚酰亞胺樹脂等形成。在本實施例中，能夠使用同一抗蝕層20來進行使各焊盤14的至少一部分從絕緣膜14中露出的工序和在焊盤12上形成凸起的工序。詳細地說，不用重復(fù)形成抗蝕層20，就能夠使用一次形成的抗蝕層20進行各工序。
如圖2(A)所示，形成抗蝕層20。在形成半導(dǎo)體芯片10的焊盤12的表面上，即絕緣膜14上形成抗蝕層20?？刮g層20在焊盤12的上方有通孔22。也可適用光刻技術(shù)來形成通孔22。即，通過掩模，在感光性抗蝕層22上照射能量、顯影后，也可形成通孔22。此時，不管抗蝕層22是陽極型抗蝕層還是陰極型抗蝕層。另外，抗蝕層20也可形成為厚度為20μm。
或者，也可由蝕刻非感光性抗蝕層20來形成通孔22。另外，也可適用絲網(wǎng)印刷或噴墨方式來形成抗蝕層20。
通孔22最好以不超出焊盤12的外圍的形狀來形成。據(jù)此，以狹窄的間隔設(shè)置的多個焊盤12的每一個中，能夠形成凸起。另外，通孔22最好在對于半導(dǎo)體芯片10的表面垂直上升的壁面上形成。因此，能夠形成垂直上升的凸起。并且，通孔22的平面形狀不限于例如圓形或矩形。
如圖2(B)所示，將抗蝕層20作為掩模，去除通孔22內(nèi)的絕緣膜14部分后，形成露出至少一部分焊盤12的開口部16。開口部16能夠由蝕刻形成。蝕刻的手段是化學(xué)的、物理的或組合它們的性質(zhì)后利用的其中之一。另外，蝕刻的特性可以是各向同性或各向異性之一。如后述，即使是在所有方向上被相等的蝕刻的各向同性的蝕刻，也能適用本發(fā)明。
如圖2(B)所示，在本實施例中，在平面圖的通孔22的形狀的范圍內(nèi)形成開口部16。這種開口部16能夠通過例如各向異性的蝕刻來形成。據(jù)此，如果在通孔22中形成第一金屬層30，則能夠不露出焊盤12的表面。另外，能夠使用在抗蝕層20上形成的通孔22來容易地形成絕緣膜14的開口部16。
如圖3(A)所示，在通孔22中形成第一金屬層30。因為通孔22連通于開口部16，所以能夠在通孔22中形成第一金屬層30來形成與焊盤12電連接的凸起。第一金屬層30不超出通孔22的高度，即也可以僅在通孔22的內(nèi)側(cè)中形成?；蛘?，第一金屬層30也可與抗蝕層20形成為同一表面，也可超出通孔22的高度形成。第一金屬層30也可由鎳(Ni)、銅(Cu)或金(Au)等形成。另外，第一金屬層30也可是如圖3(A)所示的單層，也可以是由與此不同的多層形成。
第一金屬層30也可以是由非電解電鍍(包含置換電鍍)形成。例如，在焊盤12由鋁形成的情況下，使用堿性鋅溶液，在焊盤12上進行鋅酸鹽處理而將鋁的表面置換析出為鋅(Zn)。此時，最好預(yù)先將抗蝕層20加熱到200℃。由此，能夠提高抗蝕層20對強堿性溶液的耐性。另外，為了防止抗蝕層20的熱變形，也可以向抗蝕層20照射紫外線。并且，當(dāng)在焊盤12的表面上析出鋅時，將焊盤12浸在堿性鋅溶液中后，置換的鋅由硝酸所溶解，再浸在堿性鋅溶液中。然后，在將表面置換成鋅的焊盤12上設(shè)置非電解鎳電鍍液，經(jīng)過鋅和鎳的置換反應(yīng)而在焊盤12上形成由鎳構(gòu)成的第一金屬層30。
另外，在焊盤12中進行鋅酸鹽處理之前，最好用規(guī)定的溶液(例如弱氫氟酸溶液)來溶解半導(dǎo)體芯片10的絕緣膜14的殘留。隨后，在溶液了絕緣膜14的殘留后，最好將焊盤12浸在堿性溶液中，去除焊盤12的露出部的氧化膜。因此，能夠?qū)⒑副P12的表面很好地置換成鋁。
另外，例如，當(dāng)由鋅酸鹽處理而在焊盤12上形成第一金屬層30的情況下，也可剩余一部分鋁(焊盤12)上的鋅層。此時，第一金屬層30包含鋅層。
或者，與鋅酸鹽處理不同，在由鋁構(gòu)成的焊盤12中設(shè)置包含鈀等還原劑的溶液，之后，設(shè)置非電解鎳電鍍液，在焊盤12上析出以鈀等為晶核的由鎳構(gòu)成的第一金屬層30。一般而言，鎳能夠比金在更短時間內(nèi)形成。另外，第一金屬層30的厚度可以是15-25μm。
如圖3(B)所示，去除抗蝕層20。如上述實例所示，能夠使第一金屬層30對應(yīng)于通孔22的形狀來形成第一金屬層30。即，即使適用金屬各向同性生成的非電解電鍍，也能抑制向橫(寬度)方向的擴展而在高度方向上形成第一金屬層30。因此，即使以狹窄的間隔來形成多個焊盤12，也能在各自的焊盤12中形成可防止相鄰的焊盤12之間的短路的凸起。
如圖3(C)所示，如果必要，在第一金屬層30的表面上形成第二金屬層32。第二金屬層32覆蓋第一金屬層30而形成。由此可防止第二金屬層32(鎳層)的氧化。去除抗蝕層20后形成的第二金屬層32可以如圖3(C)所示為單層，也可與之不同地為多層。至少第二金屬層32的表面層由金形成。通過由金來形成，還能夠確實進行與布線圖案的電連接。并且，在由鎳形成第一金屬層30的情況下，在第一金屬層30(鎳層)中設(shè)置非電解金電鍍液，在該表面上形成第二金屬層32(金層)。
由非電解電鍍來形成第一金屬層30或第二金屬層32時，在將半導(dǎo)體芯片10浸在期望的溶液中時，事先用保護膜覆蓋半導(dǎo)體芯片10的內(nèi)表面和側(cè)表面。使用抗蝕層作為保護膜?？刮g層可以是非感光性抗蝕層?？刮g層可在半導(dǎo)體芯片10的側(cè)表面和內(nèi)表面上形成2μm的厚度。另外，最好在將半導(dǎo)體芯片10浸在溶液中時遮光。因此，能夠防止由將半導(dǎo)體芯片10浸在溶液中引起的在溶液中的電極間的電位變化。即，能夠通過對各焊盤12的非電解電鍍來均一化進行金屬析出的處理。
另外，在焊盤12由包含銅的材料構(gòu)成的情況下，例如，在焊盤12上形成鎳層(第一金屬層30)的情況下，在焊盤12上設(shè)置包含鈀等還原劑的溶液，之后，通過設(shè)置非電解鎳溶液來以鈀為核心形成鎳層。
另外，至此記載的金屬和溶液僅是舉例，而并不限于此，例如也可使用銅(Cu)作為在非電解電鍍中使用的金屬。
根據(jù)本實施例，因為使用一次形成的抗蝕層20，在絕緣膜14中形成開口部16，形成與焊盤連接的金屬層(第一和第二金屬層30、32)，所以能夠通過簡單的工序來形成凸起。在抗蝕層20的通孔22內(nèi)形成金屬層(例如第一金屬層30)的情況下，能夠以對應(yīng)于通孔22的大小的形狀，即期望的寬度來形成凸起。
通過上述工序，如圖4所示，在半導(dǎo)體芯片10的各個焊盤12中能夠形成由第一金屬層30和必要時形成的第二金屬層32構(gòu)成的凸起40。該半導(dǎo)體芯片10作為倒焊晶片能夠在基板上進行倒裝焊接。此時，電連接在基板上形成的布線圖案(脊面)和凸起40。在電連接中，使用各向異性導(dǎo)電膜(ACF)和各向異性導(dǎo)電膠(ACP)等各向異性導(dǎo)電材料來使導(dǎo)電粒子介于凸起40和布線圖案之間?；蛘咄ㄟ^Au-Au、Au-Sn、焊料(包含焊劑)等的金屬接合和絕緣樹脂的收縮力來電連接凸起40和布線圖案(特別是脊面)。
(第二實施例)圖5(A)-圖6(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第二實施例的凸起形成方法的圖。在本實施例中，因為可能有限地適用第一實施例中公開的內(nèi)容，所以省略重復(fù)的記載。另外，不限于本實施例，在下面所示的實施例中，也能有限地適用其它實施例的內(nèi)容。
如上述實施例的圖2(A)所示，形成具有通孔22的抗蝕20后，如圖5(A)所示，通過通孔22去除部分絕緣膜14。在本實施例中，絕緣膜14的開口部18以超出抗蝕層20的通孔22的形狀形成。例如，通過由各向同性的蝕刻來去除部分絕緣膜14來形成開口部18。開口部18，如圖5(A)所示，以不超出焊盤12的外圍的大小形成。
如圖5(B)所示，在通孔22中形成第一金屬層30。這時，因為就平面圖而言，開口部18的形狀比通孔22大，所以在從超出開口部18中的通孔22的外側(cè)部分中難以形成第一金屬層30。因此，如圖6(A)所示，去除抗蝕層20時，在焊盤12上在第一金屬層30的周圍形成從絕緣膜14露出的露出部13。至此，在本實施例中，如圖6(B)所示，去除抗蝕層20后，形成第二金屬層32以覆蓋露出部13。
例如，第二金屬層32由內(nèi)側(cè)和外側(cè)的層34、36構(gòu)成，如圖6(B)所示，由其中的內(nèi)側(cè)層34來覆蓋露出部13的表面。內(nèi)側(cè)層34可以是與第一金屬層30相同的材料，例如可使用鎳(Ni)、銅(Cu)或金(Au)等。因此，能夠不露出焊盤12的表面來形成凸起。另外，外側(cè)層36可由金形成。
或者，通過由單層構(gòu)成的第二金屬層32來覆蓋露出部13。此時，第二金屬層32可由鎳(Ni)、銅(Cu)或金(Au)來形成。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件包含具有焊盤12的半導(dǎo)體芯片10、絕緣膜14和具有第一和第二金屬層30、32的凸起。
絕緣膜14在焊盤12的中部形成開口部18、覆蓋從半導(dǎo)體芯片10的表面到各焊盤12的端部來形成。第一金屬層30在開口部18的內(nèi)側(cè)形成，在第一金屬層30和開口部18之間至少形成部分第二金屬層32。第二金屬層32，如圖6(B)所示，覆蓋第一金屬層30的表面，在第一金屬層30和開口部18之間形成覆蓋該表面的一部分。另外，與此不同，也可僅在第一金屬層30和開口部18之間形成第二金屬層32。不管怎樣，根據(jù)本實施例能夠不露出焊盤12來形成凸起。
(第三實施例)圖7(A)-圖8(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第三實施例的凸起形成方法的圖。
在本實施例中，如圖7(A)所示，準備形成絕緣膜15的半導(dǎo)體芯片10。絕緣膜15覆蓋焊盤12的中部的部分比從半導(dǎo)體芯片10的表面覆蓋焊盤12的端部的部分薄。絕緣膜15既可由單層形成，也可由多層形成。例如，如圖7(A)所示，絕緣膜15還可由上層50和下層60形成。此時，下層60在焊盤12的中部具有開口部62，從半導(dǎo)體芯片10的表面覆蓋焊盤12的端部來形成。另外，上層50在下層60和焊盤12的中部上形成。由此，也可在焊盤12的中部形成絕緣膜15的薄部分17。
如圖7(A)所示，在半導(dǎo)體芯片10的絕緣膜15上形成具有通孔22的抗蝕層20。通孔22也可在較焊盤12的外圍的內(nèi)側(cè)、較絕緣膜15的薄部分17的外側(cè)形成。在絕緣膜15由上層50和下層60構(gòu)成的情況下，也可在下層60的覆蓋焊盤12的端部部分的上方形成通孔22的壁面。由此，在去除通孔22內(nèi)的絕緣膜15的部分的情況下，能夠容易地以不超出通孔22的形狀來形成絕緣膜15的開口部。具體而言，通過由去除絕緣膜15的薄部分17的至少一部分的時間及處理能力來進行蝕刻，能夠不去除絕緣膜15的厚部分、以不超出通孔22的形狀來形成絕緣膜15的開口部。
另外，與此不同，也可在絕緣膜15的薄部分17的區(qū)域內(nèi)形成通孔22。即使在此情況下，如果去除通孔22內(nèi)的絕緣膜15的薄部分17的至少一部分，也可以不超出通孔22的形狀來形成絕緣膜15的開口部。
另外，與之不同，還不限于在焊盤12的外圍和其外側(cè)上形成通孔22。即使由此形成通孔22，也能在去除絕緣膜15時，例如通過不去除地保留覆蓋絕緣膜15的焊盤12的端部的部分(例如下層60)來不從絕緣膜15露出半導(dǎo)體芯片10和焊盤12地來形成凸起。
如圖7(B)所示，通過通孔22去除部分絕緣膜15。該形狀超出通孔22的大小來形成絕緣膜15的開口部。例如，超出通孔22的形狀來形成上層50的開口部52。此時，如果以不超出通孔22的形狀來形成下層60的開口部62，則能夠不露出焊盤12的表面來形成在下面的工序中形成的第一金屬層30。另外，即使在以超出通孔22的形狀來形成下層60的開口部62的情況下，如上述實例所示，去除抗蝕層20后，在焊盤12中的第一金屬層30的周圍的露出部中形成至少一部分第二金屬層32(未圖示)，可覆蓋該露出部。
或者，也可以不超出通孔22的形狀來形成絕緣膜15的開口部。例如，當(dāng)絕緣膜15由上層50及下層60構(gòu)成的情況下，可以不超出通孔22的形狀來形成各層的開口部52、62。
如圖8(A)所示，在通孔22中形成第一金屬層30。以不超出通孔22的形狀來形成下層60的開口部62，在以超出通孔22的形狀形成上層50的開口部52的情況下，能夠通過將其端部設(shè)置在下層60上來形成第一金屬層30。即，能夠薄地形成在第一金屬層30的端部下形成的部分絕緣膜15。由此，減小由凸起端部下的絕緣膜15帶來的差別，能夠確實實現(xiàn)凸起與焊盤12的電連接。
如圖8(B)所示，去除抗蝕層20。通過在絕緣膜15(下層60)上設(shè)置其端部來形成第一金屬層30而能夠不露出焊盤12地形成第一金屬層30。另外，也可在第一金屬層30的表面上形成第二金屬層(未圖示)。例如，在上層50的開口部52與下層60的開口部62的大小不同的情況下，在端部下形成下層60的第一金屬層30的表面上可形成在端部下具有上層50的第二金屬層。由此，階段性地緩和了由第一金屬層30和第二金屬層構(gòu)成的凸起端部下的絕緣膜15的差別，能夠確實實現(xiàn)凸起與焊盤12的電連接。另外，與此不同，在第一金屬層30的周圍形成從絕緣膜15的露出部分的情況下，也可覆蓋該露出部來形成第二金屬層。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件包含具有焊盤12的半導(dǎo)體芯片10、絕緣膜15和在各焊盤12上形成的凸起。
通過在焊盤12的中部形成開口部、覆蓋從半導(dǎo)體芯片10的表面到各焊盤12的端部來形成絕緣膜15。通過將其端部設(shè)置在絕緣膜15上來形成比絕緣膜15的開口部大的凸起。凸起可具有如上述實例所示的第一金屬層30。另外，凸起還可包含在第一金屬層30的外側(cè)形成的第二金屬層。絕緣膜15具有在凸起的端部下形成的薄層和在半導(dǎo)體芯片10的表面上形成的厚層。如圖8(B)所示，在第一金屬層30的端部下也可插入由多層構(gòu)成的絕緣膜15的部分下層60。
因此，用厚層來覆蓋半導(dǎo)體芯片10的表面，另外，將在凸起的端部下形成的絕緣膜15制成薄層。由于半導(dǎo)體芯片10的表面由厚層覆蓋，所以能提高半導(dǎo)體芯片10的耐濕性。另外，由于減小了凸起端部下的絕緣膜15帶來的臺階差別，所以能夠提高焊盤12與凸起的連接可靠性。
(第四實施例)圖9是表示適用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的圖。圖9所示的半導(dǎo)體器件1包括在焊盤12上形成上述凸起(例如由圖3(C)所示的凸起40)的半導(dǎo)體芯片10、形成布線圖案72的基板70和多個外部端子80。
在該實例中，半導(dǎo)體芯片10相對基板70被倒裝(face down)焊接。半導(dǎo)體芯片10和基板70由各向異性導(dǎo)電材料74連接。因此，焊盤40和布線圖案72由導(dǎo)電粒子電連接。
在基板70中設(shè)置多個外部端子80。外部端子80通過未圖示的通孔等電連接于布線圖案72。各外部端子80也可是焊劑板。也可印刷焊劑等后經(jīng)過回流工序來形成外部端子80。外部端子80除焊劑外可由銅等形成。另外，利用積極地在未形成外部端子80地安裝主電路印刷板時在主電路印刷板上涂的焊料膏，由其熔融時的表面張力來最終形成外部端子。該半導(dǎo)體器件為所謂的脊面柵陣列(land grid array)型半導(dǎo)體器件。
(第五實施例)圖10(A)-圖10(C)是表示根據(jù)第五實施例的凸起形成方法的圖。
在本實施例中，如圖3(A)所示，在形成第一金屬層30后，如圖10(A)所示，剩余的抗蝕層20形成第二金屬層33。即，在第一金屬層30的上面形成第二金屬層33。第二金屬層33可以單層或多層的任一種。第二金屬層33也可由金(Au)形成。在第二金屬層33由多層構(gòu)成的情況下，至少由金來形成表面層。第二金屬層33的厚度可以是0.1-0.2μm。另外，第二金屬層33可由非電解電鍍來形成。
如圖10(B)所示，去除抗蝕層20。由此形成包含第一和第二金屬層30、33的金屬層42。
接著，如圖10(C)所示，如果必要，在金屬層42上設(shè)置焊料44。具體而言，在第二金屬層33上設(shè)置焊料44。焊料44被用來將半導(dǎo)體芯片10與未圖示的引線(包含布線)電連接。焊料44可以是軟焊料或硬焊料之一，例如也可是焊劑或?qū)щ娔z等。
與第一金屬層30相比，第二金屬層33最好由容易溶在焊料44中的材料形成。將焊劑作為焊料44來使用的情況下，與第一金屬層30相比，第二金屬層33最好是容易在焊劑中浸濕的材料。例如，如上所述，由金來至少形成第二金屬層33的表面。由此，在良好狀態(tài)下在第二金屬層33中能設(shè)置焊料44。另外，第二金屬層33的材料不限于金，也可以是易溶于焊料44的其它金屬。
在金屬層42中設(shè)置焊劑時，例如，也可由將金屬層42的上表面(第二金屬層33)浸在焊劑液中，即浸泡法來設(shè)置。此時，因為焊劑容易附著于Au層(第二金屬層33)，所以能夠容易地在金屬層42上設(shè)置焊劑?；蛘?，通過使金屬層42與熔融的焊劑的表面接觸，也可在第二金屬層33上附著焊劑。另外，還可通過印刷法或噴墨法在金屬層42上設(shè)置焊劑。焊劑可由包含錫(Sn)和銀(Ag)的材料形成。在金屬層42上設(shè)置的焊劑的高度為例如10-20μm。另外，本實施例的凸起包含金屬層42(第一和第二金屬層30、33)和焊料44。
焊料44也可以是包含錫(Sn)的金屬。或者，焊料44也是在錫(Sn)中加入從銀(Ag)、銅(Cu)、鉍(Bi)、鋅(Zn)中選擇的一個或多個金屬。焊料44的膜厚可被調(diào)整為相鄰的凸起之間不會短路。例如，與凸起連接的部件(例如引線)的表面為Au的情況下，能夠形成具有焊料膜44厚約為0.1-3μm的高接合強度的Sn-Au共晶接合。另外，如果是該膜厚，則即使相鄰的凸起之間的距離非常近(例如7μm)，由于接合時進行回流，從而防止了凸起之間的短路。
或者，與上述實例不同，在第一金屬層30中直接設(shè)置焊料44(第二金屬層)。即，凸起包含第一金屬層30和焊料44。例如，也可由在鎳層(第一金屬層30)上涂上焊料44來形成凸起。焊料44覆蓋第一金屬層30的整體來形成，或在第一金屬層30的上面形成。
在本實施例中，因為金屬層42在其上面具有第二金屬層33，例如第二金屬層33由容易溶于焊料44的材料構(gòu)成的情況下，能夠在金屬層42上設(shè)置適量的焊料44。具體而言，能夠僅在金屬層42的上面設(shè)置焊料44。因此，當(dāng)熔融焊料44時，能夠防止焊料44從金屬層42的側(cè)面向橫向(相鄰的焊盤12的方向)擴散。因而，即使在狹窄間隔中排列多個焊盤12的情況下，也能夠防止由熔融的焊料44引起的各焊盤12的短路。
(第六實施例)圖11(A)和圖11(B)是表示根據(jù)第六實施例的凸起形成方法的圖。根據(jù)本工序形成的凸起46(參照圖11(B))包括金屬層(第一和第二金屬層30、33)和焊料44。在本實施例中，在金屬層(第一和第二金屬層30、33)的周圍以形成樹脂層24的狀態(tài)設(shè)置焊料44。
如圖11(A)所示，形成第一和第二金屬層30、33。剩余抗蝕層20，在第一金屬層30的上面形成第二金屬層33?；蛘撸谌コ刮g層20后覆蓋第一金屬層30的表面來形成第二金屬層33。另外，與第一金屬層30相比，第二金屬層33也可由易于溶于焊料44的材料形成。換言之，與第一金屬層30相比，第二金屬層33也可由焊料44易于附著的材料形成。
下面，如圖11(B)所示，在金屬層(第一和第二金屬層30、33)上設(shè)置焊料44。本工序在金屬層(第一和第二金屬層30、33)的周圍設(shè)置樹脂層24。
樹脂層24避開在焊盤12上形成的各金屬層(第一和第二金屬層30、33)的部分來設(shè)置。具體而言，樹脂層24至少露出第二金屬層33的一部分來設(shè)置。樹脂層24也可避開金屬層(第一和第二金屬層30、33)的上面來設(shè)置。如圖所示，與金屬層(第一和第二金屬層30、33)的上面基本為同一平面地來設(shè)置樹脂層24。
也可改為在去除抗蝕層20后在金屬層(第一和第二金屬層30、33)的周圍形成樹脂層24?；蛘?，將剩余的抗蝕層20用作樹脂層24。在后一種情況下，因為使用一次形成用來形成金屬層(至少是第一金屬層30)的層和用來設(shè)置焊料44的層的抗蝕層20，所以能夠簡化工序。另外，將抗蝕層20作為樹脂層24來使用的情況下，第二金屬層33最好與抗蝕層20基本成為同一平面地形成。
能夠適用光刻技術(shù)、蝕刻、絲網(wǎng)印刷、噴墨方式、由分配器涂布等來形成樹脂層24。例如，在形成半導(dǎo)體芯片10的焊盤12的表面中，避開多個金屬層(第一和第二金屬層30、33)，與其上面基本同一平面地涂布設(shè)置聚酰亞胺樹脂。因此，如果必要，通過蝕刻等使金屬層(第一和第二金屬層30、33)的上面露出。此時，也可照射氧等離子體來使之露出。另外，通過蝕刻等露出金屬層(第一和第二金屬層30、33)的一部分，樹脂層24的厚度不限于比金屬層(第一和第二金屬層30、33)的厚度(高度)薄多少。
因此，在形成樹脂層24之后，在金屬層(第一和第二金屬層30、33)上設(shè)置焊料44。焊料44可以地上述已說明的內(nèi)容，例如焊劑(例如包含錫、銀和銅的合金)。另外，也可由使金屬層(第一和第二金屬層30、33)的至少從樹脂層24露出的表面與熔融的焊劑表面接觸來設(shè)置焊料44。此時，如果由易溶于焊料44的材料形成第二金屬層33，則能夠確實在第二金屬層33上設(shè)置焊料44。另外，在金屬層(第一和第二金屬層30、33)上設(shè)置的焊劑的高度例如為10-20μm。
因此，因為樹脂層24難以浸濕于焊劑中(容易排出焊劑)，所以能夠僅在金屬層(第一和第二金屬層30、33)的露出面中設(shè)置適量的焊劑。具體而言，焊劑在半導(dǎo)體芯片設(shè)置時在焊盤12的周圍未流出多余的部分的情況下，能夠設(shè)置少量的焊劑。由此，能夠防止焊劑(焊料44)從金屬層(第一和第二金屬層30、33)的側(cè)面向橫向(相鄰的焊盤12的方向)擴散。因此，即使在狹窄的間隔中排列多個焊盤12時，也能防止由熔融的焊料44引起的各焊盤12的短路。
(第七實施例)圖12(A)和圖12(B)是表示根據(jù)第七實施例的凸起形成方法的圖。在本實施例中，第一金屬層90的形態(tài)與上述不同。
如圖12(A)所示，超出抗蝕層20中的通孔22的高度，即超出外側(cè)形成第一金屬層90。換言之，從通孔超出來形成第一金屬層90。在由非電解電鍍形成第一金屬層90的情況下，通過作業(yè)溫度和時間、電鍍液的量和PH及電鍍回數(shù)(次數(shù))來控制其厚度。
第一金屬層90在通孔22的外側(cè)部分中沿所有方向生長。即，第一金屬層90在通孔22的外側(cè)既沿高度方向也沿寬度方向生長。因此，其前端部超出通孔22的寬度來形成第一金屬層90。
下面，形成第二金屬層92。第二金屬層92，如圖所示，由剩余抗蝕層20來形成。此時，第二金屬層92在第一金屬層90的前端部(通孔22的外側(cè)部分)形成?；蛘?，也可在去除抗蝕層20后形成第二金屬層92。這種情況下，第二金屬層92也可覆蓋第一金屬層90的表面而形成。另外，第一和第二金屬層90、92的其它形態(tài)及形成方法也適用至此記載的內(nèi)容。
如圖12(B)所示，去除抗蝕層20。從而形成凸起100(第一和第二金屬層90、92)。凸起100包括主體部94和前端部96。
凸起100的主體部94與焊盤12連接來設(shè)置。主體部94為柱形(例如圓柱或棱柱)。主體部94符合通孔22的形狀來形成。在不超出焊盤12來形成通孔22的情況下，對于半導(dǎo)體芯片10的平面圖而言，主體部94形成于焊盤12的內(nèi)側(cè)。另外，主體部94的厚度(高度)與抗蝕層20的通孔22的高度相對應(yīng)來形成。
凸起100的前端部96與主體部94連接而形成。與主體部94的寬度相比，前端部96以更大的寬度形成。例如，對于半導(dǎo)體芯片10的平面圖而言，主體部94為矩形時，前端部96至少超出主體部94的一條邊(最好是所有邊)來形成。另外，對于半導(dǎo)體芯片10的平面圖而言，在一個焊盤12上形成的凸起100的前端部96在朝向相鄰焊盤12的方向和與此不同的方向上以各自不同的長度突出。例如，對于前端部96而言，沿朝向焊盤12的方向上超出主體部94的部分與其沿不同方向超出主體部94的部分相比較短。由此，能夠防止在各自的焊盤12中的前端部96之間的電接觸。另外，前端部96以比焊盤12的寬度大的寬度形成，或者，以比主體部94的寬度大、比焊盤12的寬度小的寬度形成。
在凸起100(金屬層)中設(shè)置焊料44。焊料44如上述，例如可以是焊劑。焊料44的形成方法如已記載的那樣。凸起100比主體部94大地形成前端部96，具有在前端部96中的超出主體部94的部分和主體部94之間存放焊料44的空間98。例如，空間98可在朝向前端部96中的焊盤12的表面和主體部94的側(cè)面中形成的角落內(nèi)形成。設(shè)置在凸起100中的焊料44的多余部分存放在空間98內(nèi)，焊料44能夠不向相鄰的焊盤12的方向流動。另外，主體部94和前端部96各自的形態(tài)(金屬層的寬度等)能夠以容易存放焊料44來自由確定。
與圖12(A)和圖12(B)所示的實例不同，也可以從通孔22全部超出來形成第二金屬層92。即，以不超出抗蝕層20的高度來形成第一金屬層90，在剩余抗蝕層20的狀態(tài)下，可以超出抗蝕層20來形成第二金屬層92。即使在這種情況下，也能得到如上述所示的效果。
另外，在上述說明中，凸起100雖然包含第一和第二金屬層90、92，但與此不同，凸起100也可以包含第一和第二金屬層90、92以及焊料44。
根據(jù)本實施例，超出通孔22來形成第一金屬層90(或第二金屬層92)，以比通孔22大的寬度來形成前端部。因此，能夠在凸起100中形成存放部分焊料44的空間98。從而不向凸起100(金屬層)的外側(cè)擴散地，即不使各焊盤12短路地來設(shè)置焊料44。
下面，對根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件進行說明。半導(dǎo)體器件包括具有多個焊盤12的半導(dǎo)體芯片10和具有主體部94和前端部96的凸起100。
對于凸起100與已記載的相同。前端部96由第一和第二金屬層90、92或第二金屬層92形成。另外，第二金屬層92可僅在前端部96中形成，或在前端部96和主體部94中形成。另外，前端部96和主體部94的形狀和大小并不特別限定。
凸起100具有存放焊料44的空間98。具體而言，凸起100具有熔融焊料44時其一部分進入來而被存放的空間98。不限定空間98的形態(tài)，可以在由前端部96與主體部94各自的表面構(gòu)成的角落中形成。
根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件，例如，通過焊料44向中間板(基板)等設(shè)置半導(dǎo)體芯片10時，熔融焊料44能夠不流向相鄰的焊盤12的方向而在空間98中存放。即，即使多個焊盤12為狹窄間隔的情況下，各個焊盤12也不會短路。從而提供了一種可靠性高的半導(dǎo)體器件。
(第八實施例)圖13(A)-圖16(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第八實施例的凸起形成方法的圖。圖16(A)和圖16(B)是表示本實施例中變形例的圖。在本實施例中，由電解電鍍來形成第二金屬層180。
如圖13(A)所示，在半導(dǎo)體芯片10上形成的絕緣膜14上形成導(dǎo)電膜170。導(dǎo)電膜170由通過電解電鍍形成第二金屬層180用的電鍍引線制成。導(dǎo)電膜170至少從各焊盤12的上方以規(guī)定的形狀在絕緣膜14上往復(fù)。具體而言，對于半導(dǎo)體芯片10的平面圖而言，導(dǎo)電膜170從各焊盤14向半導(dǎo)體芯片10的外圍的方向往復(fù)。導(dǎo)電膜170在絕緣膜14上覆蓋各焊盤12來形成。即，導(dǎo)電膜170對應(yīng)于各焊盤12的位置形成為脊面狀。或者，導(dǎo)電膜170通過各焊盤12形成為脊面狀?？紤]與后面形成的第一金屬層30的電連接能夠自由確定導(dǎo)電膜170的厚度，例如，可以為50-200nm。另外，導(dǎo)電膜170作為導(dǎo)電部件并不限定其材料，例如可由鎳(Ni)、鉻(Cr)鈦(Ti)、鎢(W)、鉑(Pt)中的任一材料形成。也不限定導(dǎo)電膜170的形成方法，例如可由濺射法、蒸發(fā)法等來形成。
如圖13(B)所示，在形成圖案狀的導(dǎo)電膜170上形成抗蝕層20。另外，在半導(dǎo)體芯片的所有面上形成抗蝕層20，即，不僅在導(dǎo)電膜170上、還在不形成導(dǎo)電膜的絕緣膜14上形成抗蝕層20。
如圖13(C)所示，在各個通孔22的內(nèi)側(cè)形成絕緣膜14的開口部16和導(dǎo)電膜170的開口部172。連通地形成各開口部16、172，因此，在通孔22的內(nèi)側(cè)上至少露出焊盤12的一部分。開口部16、172可由蝕刻來形成，其手段可以是濕蝕刻或干蝕刻之一。絕緣膜14和導(dǎo)電膜170可以一體地開口，或是在導(dǎo)電膜170中形成開口部172后，在絕緣膜14中形成開口部16。開口部16、172由與圖示的通孔22的外圍基本相同的大小形成，或者，以不超出通孔22的外圍的大小的外圍來形成。
如圖14(A)所示，形成第一金屬層30。第一金屬層30可由非電解電鍍形成。在通孔22內(nèi)以到達導(dǎo)電膜170的高度來形成第一金屬層30。例如，以比絕緣膜14和導(dǎo)電膜170的總厚度厚地形成第一金屬層30。由此，通過在通孔22的外圍將第一金屬層30連接于導(dǎo)電膜170。另外，第一金屬層30可比抗蝕層20低地形成。因此，在以電解電鍍形成第二金屬層180的情況下，能夠以通孔22的寬度來形成第二金屬層180。即，能夠抑制第二金屬層180的各向同性生成，以規(guī)定的寬度形成于第一金屬層30上。另外，并不限定第一金屬層30的厚度(高度)，例如可以1-30μm來形成。
另外，第一金屬層30可由多層形成。在由焊料形成第二金屬層180的情況下，與同焊盤12連接的下層相比，與第二金屬層180連接的第一金屬層30的上層由易溶于焊料的材料形成。例如，第一金屬層30的上層由金形成。
如圖14(B)所示，形成第二金屬層180。第二金屬層180由電解電鍍來形成。具體而言，將與第一金屬層30電連接的導(dǎo)電膜170作為電極，通過電解電鍍，形成與第一金屬層30連接的第二金屬層180。第二金屬層180如圖所示，與抗蝕層20基本同一平面地形成，或者比抗蝕層20低地形成。
這里，第二金屬層180可以是焊料。即，可在由非電解電鍍設(shè)置的第一金屬層30上設(shè)置焊料。焊料與上述說明的相同，例如可使用焊劑。焊劑的組成不受限定，例如可以是Sn、Sn-Pb、Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu、SnZn等。如果由電解電鍍來形成焊劑，與由非電解電鍍形成相比，能夠減小其組成的參差不齊。因此，能夠減小焊劑的熔融溫度的參差不齊。另外，因為可由作為簡單工序的非電解電鍍來形成第一金屬層30，所以與全部由電解電鍍來形成相比，能夠簡單地形成金屬層。
如圖14(C)所示，去除抗蝕層20。去除抗蝕層20時，露出絕緣膜14上的導(dǎo)電膜170。
如圖15(A)所示，去除導(dǎo)電膜170。能夠由濕蝕刻或干蝕刻來去除導(dǎo)電膜170。另外，因為在形成第二金屬層180后由原工序來去除導(dǎo)電膜170，所以即使事先較厚地形成導(dǎo)電膜170也無關(guān)緊要。
如圖15(B)所示，在去除抗蝕層20和導(dǎo)電膜170后，如果必要，進行回流工序。回流工序可在焊劑涂布后進行，或以無焊劑在氮霧中進行。在使用焊劑的情況下，結(jié)束回流工序后，最好進行清洗工序。不限定回流的形態(tài)，可使用紅外線爐、遠紅外線爐或熱風(fēng)爐等回流爐。另外，可以用激光和鹵素光照射，還可以是點照射或整體照射之一。另外，在上述實例中，在去除抗蝕層20后進行回流工序，與此不同，也可在剩余抗蝕層20的狀態(tài)下進行回流工序。此時，結(jié)束回流工序后，去除抗蝕層20。
因此，在各焊盤12中能夠形成包含第一和第二金屬層30、180的凸起102。從而能夠以簡單的工序形成連接可靠性高的凸起。
下面，表示本實施例中的變形例。如圖14(A)所示，在形成第一金屬層30后，如圖16(A)所示，通過從通孔22完全超出來形成第二金屬層182。即，比抗蝕層20高地形成第二金屬層182。之后，如圖16(B)所示，在去除抗蝕層20后，必要的話，進行回流工序。因此，在各焊盤12中能夠形成包含第一和第二金屬層30、182的凸起104。根據(jù)本變形例也能得到在上述中說明的效果。
(第九實施例)圖17(A)-圖18(B)是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第九實施例的凸起形成方法的圖。在本實施例中，由印刷法來形成第二金屬層184。
如圖17(A)所示，通過抗蝕層20的通孔22，在絕緣層14中形成開口部16。由此，至少露出各焊盤12的一部分。
如圖17(B)所示，形成第一金屬層30。第一金屬層30由非電解電鍍形成。第一金屬層30比抗蝕層20低地形成。具體而言，在后面的工序中，通過保留以不超出通孔22的高度而能形成第二金屬層184的間隔來低地形成第一金屬層30。
另外，也可由多層來形成第一金屬層30。在由焊料形成第二金屬層184的情況下，與連接于焊盤12的下層相比，與第二金屬層184連接的上層可由易于溶于焊料的材料形成。例如，第一金屬層30的上層可由金來形成。
如圖17(C)所示，由印刷法形成第二金屬層184。此時，將抗蝕層20用作印刷用掩模。具體而言，將由比抗蝕層20低地形成的第一金屬層30生成的差別用作掩模的開口。這里，第二金屬層184可以是上述焊劑等的焊料。例如，通過載于抗蝕層20上的未圖示的刮板來將膠狀的焊劑充填到通孔22中。第二金屬層22(例如焊料)的厚度相對地考慮抗蝕層20和第一金屬層30的厚度來確定。
如圖18(A)所示，進行回流工序。回流工序可在剩余抗蝕層20的原狀態(tài)下進行。例如，可以是通過照射激光等使之熔融的表面張力變?yōu)榘肭驙睢?br> 之后，如圖18(B)所示，去除抗蝕層20。因此，由于僅去除抗蝕層20能夠確實地在第一金屬層30上設(shè)置第二金屬層184。即，在使用通常的印刷用掩模的情況下，雖然有必須用物理方法去除掩模、分離掩模的好壞的問題以及向掩模滲出的材料的涂布量的變化的問題，但在這里，通過將抗蝕層用作掩模而不會發(fā)生這些問題。
另外，在上述實例中，在剩余抗蝕層20的狀態(tài)下進行回流工序，與此不同，在去除抗蝕層20后可進行回流工序。
根據(jù)本實施例，因為沒必要改變形成印刷用掩模，所以能夠以少的工序來設(shè)置第二金屬層184。另外，因為沒必要使用金屬掩模等，所以沒有用于制造工序中的部件件數(shù)，并不必考慮掩模分離的好壞。
(第十實施例)圖19是表示根據(jù)適用本發(fā)明的第十實施例的半導(dǎo)體器件的圖。半導(dǎo)體器件3包括具有第九實施例中說明的凸起的半導(dǎo)體芯片10、形成布線圖案72的基板70和多個外部端子80。另外，將半導(dǎo)體芯片10面朝下地安裝于基板70上時，在半導(dǎo)體芯片10和基板70之間填充作為孔型未充滿材料的樹脂。
凸起包括第一金屬層30(例如鎳層或銅層)和第二金屬層184(例如焊劑)。之后，通過第二金屬層184，焊接各焊盤12上的第一金屬層30和布線圖案72的各布線。在半導(dǎo)體芯片10中，通過簡單工序設(shè)置連接可靠性高的焊劑。因此，能夠提供低成本、高可靠性的半導(dǎo)體器件。
另外，在本實施例中所示的半導(dǎo)體器件的形態(tài)能夠適用于在上述其它實例的形態(tài)中所示的設(shè)置了焊料的半導(dǎo)體芯片10。
(第十一實施例)圖20(A)和圖20(B)是表示根據(jù)第十一實施例的凸起形成方法的圖。在本實施例中，第二金屬層110的形態(tài)與上述不同。第二金屬層110可以是多層。在圖示的實例中，第二金屬層110包括第一和第二層112、114。
如圖20(A)所示，在第一金屬層30上形成第一層112。第一層112最好覆蓋第一金屬層30的表面形成?；蛘?，第一層112使用抗蝕層而在第一金屬層30上形成。第一層112也可通過抗蝕層的通孔形成第一金屬層30，然后去除抗蝕層而形成。第一金屬層30與上述相同，例如可以是鎳層(Ni層)。第一層112可以是金層(Au層)。例如，在金電鍍液中設(shè)置第一金屬層30(Ni層)，在Ni層表面上置換析出Au。這時，也可將半導(dǎo)體芯片10浸入金電鍍液中。第一層112(Au層)的厚度可以是0.1-0.2μm。
如圖20(B)所示，在第一層112的表面上形成第二層114。第二層114可以是金層(Au層)。例如，浸入包含規(guī)定還原劑的金電鍍液中，即在自觸媒電鍍中形成第二層114(Au層)。另外，將半導(dǎo)體芯片10浸入溶液中時，最好遮斷此地半導(dǎo)體芯片10的光。第二層114(Au層)的厚度，例如與第一層(Au層)合計為0.3-0.7μm。
因此，能夠形成由第一和第二金屬層30、110構(gòu)成的凸起120。凸起120的Au層(第一和第二層112、114)形成于外側(cè)。
根據(jù)本實施例，能夠以多層來形成厚的Au層(第二金屬層110)。因此，與由金來形成凸起120的整體的情況相同，即使是在鎳(第一金屬層30)的表面上形成Au層(第二金屬層110)的凸起120，也能與例如引線直接(不使用焊料等)連接。
另外，在本實施例中，第二金屬層110的厚度例如也可以為0.3-0.7μm，其形成方法不限于上述。例如，通過適當(dāng)選擇電鍍液的組成，使用還原劑(通過自觸媒)來形成第一層112。
另外，在上述說明中，雖然表示了以抗蝕層的通孔形成第一金屬層30的方法，但也可在焊盤12中形成開口部16后，各向同性生長第一金屬層30。即，在高度方向以及寬度方向上生長第一金屬層30。
接著，說明根據(jù)本實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。圖21和圖22是表示半導(dǎo)體器件的制造方法的圖。
如圖21所示，將半導(dǎo)體芯片10的凸起120電連接于引線130。在本實施例所示的實例中，表示了適用TAB技術(shù)的實例。引線130形成于基板140(帶)上?；?40具有器件板142，多個引線130在器件板142的內(nèi)側(cè)突出。半導(dǎo)體芯片10配置在基板140的器件板142上，各自的凸起120與任一引線130的一部分(內(nèi)引線132)接合。如果必要，引線130也可對前端部向凸起120彎曲。不限定引線130的材料，例如可以是銅。
引線130至少在內(nèi)引線132中被電鍍。不限定內(nèi)引線132中的電鍍層134的厚度。電鍍層134也可以是錫層(Sn)。
凸起120的第二金屬層110(Au層)的厚度例如是0.3-0.7μm。因此，能夠由凸起120和內(nèi)引線132來實現(xiàn)共晶接合。具體而言，通過第二金屬層110(Au層)和內(nèi)引線132的電鍍層(Sn)來形成共晶，能夠?qū)⒍唠娺B接。即，通過凸起形成工序，厚地形成第二金屬層110(Au層)，能夠?qū)⒌诙饘賹?10(Au層)與其它導(dǎo)電部件直接(不使用焊料等)接合。共晶接合例如將凸起120和內(nèi)引線132加熱到400℃時進行。此時，最好事先將半導(dǎo)體芯片10在例如200℃-400℃下退火，從而瞬間的高溫加熱不會在半導(dǎo)體芯片10等中產(chǎn)生過度的熱應(yīng)力。退火可在大氣、氮氣或真空氣氛中進行。
第二金屬層110(Au層)與其它導(dǎo)電部件共晶接合而較厚地形成。因此，與由金來形成第一和第二金屬層30、110二者的情況相比，能夠低成本地實現(xiàn)凸起120與內(nèi)引線132的接合。
另外，由Au層形成內(nèi)引線132的電鍍層134，也可熱焊接凸起120的第二金屬層110和電鍍層134來接合。
圖22是表示凸起120和引線150中的連接形態(tài)的變形例的圖。引線150形成于基板160上。引線150為布線，多個布線在基板160上形成規(guī)定的形狀，形成布線圖案。布線圖案具有與凸起120的連接部(脊面152)。脊面152比與其連接的線的面積大。布線圖案至少對脊面152進行電鍍。布線圖案的未圖示的電鍍層為Sn層。
半導(dǎo)體芯片10裝于基板160上，與凸起120和脊面152接合。具體而言，將半導(dǎo)體芯片10倒裝焊接于基板160上。即使本變形例的情況下，也能通過凸起120的第二金屬層110(Au層)和脊面152的電鍍層(Sn層)形成共晶。另外，一般情況下，在半導(dǎo)體芯片10和基板160之間設(shè)置未圖示的樹脂。該樹脂可用作孔型未充滿材料。
另外，可用Au層形成脊面152的電鍍層，熱焊接凸起120的第二金屬層110和電鍍層134來接合。
(第一變形例)下面表示本實施例中的凸起形成方法的第一變形例。
首先，在第一金屬層30(Ni層)上形成第一層112(Au層)。例如在第一金屬層30上設(shè)置金電鍍液，在鎳的表面上置換析出金。
之后，在第一層112的表面上形成第二層114。在該實例中，第二層114為Sn層。具體而言，通過浸入包含規(guī)定還原劑的錫電鍍液中，即自觸媒來形成第二層114(Sn層)。錫電鍍液也可包含成分SnCl2。另外，也可使用TiCl3作為還原劑。另外，向電鍍液中添加絡(luò)合劑、緩沖劑和穩(wěn)定劑。例如，在電鍍液中包含檸檬酸、EDTA(乙二胺四乙酸)磷酸氫二鈉、次氮基三醋酸等。另外，在形成第二層114(Sn層)時，電鍍液的pH值為8.5，加熱溫度為80℃。
根據(jù)該實例，通過第二層114(Sn層)能夠?qū)⑼蛊?20和引線130(150)共晶接合。另外，對于本實例的半導(dǎo)體器件的制造方法，引線130(150)的電鍍層最好是Au層。因此，能夠形成Sn-Au的共晶合金。
或者，第一層112為鈀層(Pd)層，第二層114為錫層(Sn層)。此時，通過自觸媒電鍍在第一金屬層30上形成Pd層(第一層112)，隨后在其上沉積Sn層(第二層114)。
第二金屬層110不限于上述金屬，例如，第一層112可以是銅層(Cu層)或包含銅和鈀的層(Cu+Pd層)。具體而言，在Ni層(第一金屬層30)上選擇地設(shè)置鈀晶核，通過自觸媒電鍍來形成1-3μm的Cu。并且，在鈀晶核上通過自觸媒電鍍形成0.2-0.5μm的Pd，接著，通過自觸媒電鍍形成1-3μm的Cu。最后，通過置換電鍍在Cu層的表面上形成Sn層來形成凸起。
與上述不同的是，通過蒸發(fā)法在第一金屬層30上形成包含Sn和Ag、Cu、Bi和Zn中至少一種的金屬或包含Sn的金屬。這些合金的膜厚為0.2μm-0.3μm。或者，通過置換電鍍在第一金屬層30上形成作為第一層的Au層后，通過蒸發(fā)法來形成上述的Sn層。
(第二變形例)下面表示本實施例中的凸起形成方法的第二變形例。根據(jù)該實例，第二金屬層110中的第二層114的形態(tài)變化。
在該實例中，形成第二層114而使用的錫電鍍液中包含Cu或Ag中的至少一種。Cu或Ag作為微粒子而包含于錫電鍍液中。該粒子的直徑為10-100nm。例如，在電鍍液中包含例如約5g/l的具有約70nm直徑的Ag粒子?；蛘?，在電鍍液中包含例如約3g/l的具有約100nmm直徑的Cu粒子。這些粒子在加熱后的電鍍液中被攪拌。
使用這種錫電鍍液來形成第二層114。具體而言，在析出Sn的同時，析出Cu或Ag的至少一種。第二層114為Sn層。具體而言，通過向錫電鍍液中混入粒子而在Sn-Cu、Sn-Ag或Sn-Ag-Cu之一的層上形成第二層114。另外，不限定第二層114的厚度，例如可以是5μm。
根據(jù)該實例，例如接合凸起120和引線130(150)時，即使引線130(150)的電鍍層134由例如金以外的材料構(gòu)成，也能良好地接合凸起120和引線130(150)。即，與由焊劑形成凸起120的情況相同，能夠接合凸起120和引線130(150)。
另外，與凸起120接合的引線130(150)的電鍍層的材料不限定，例如金、錫或銅。此外，在約250℃下加熱凸起120和引線130(150)來進行兩者的接合。
圖23中表示根據(jù)本實施例的安裝半導(dǎo)體器件1的電路板1000。在電路板1000上一般使用例如環(huán)氧玻璃板或聚酰亞胺膜等有機板或液晶顯示板等玻璃板。在電路板1000上形成例如由銅等構(gòu)成的布線圖案以形成期望的電路，通過機械連接這些布線圖案和半導(dǎo)體器件1的外部端子80來實現(xiàn)它們的電導(dǎo)通。
因此，作為具有適用本發(fā)明的半導(dǎo)體器件1的電子機器表示了圖24中的筆記本型個人計算機1200、圖25中的攜帶電話1300。
權(quán)利要求
1.一種形成凸起的方法，包括在絕緣膜上形成露出至少一部分焊盤的開口部；形成與上述焊盤連接的凸起。形成具有與上述焊盤在平面上至少重疊一部分的通孔的抗蝕劑層；在上述絕緣膜中形成開口部，形成與通過上述開口部露出的上述焊盤連接的金屬層。
2.如權(quán)利要求1的凸起形成方法，其特征在于形成的上述通孔不超過上述焊盤的外周。
3.如權(quán)利要求1或2的凸起形成方法，其特征在于在上述焊盤的端部形成的上述絕緣膜比在其中央部形成的厚。
4.如權(quán)利要求3的凸起形成方法，其特征在于在上述焊盤的外圍內(nèi)側(cè)、并且在上述焊盤的中央部的外側(cè)處形成上述通孔，其中上述焊盤的中央部比上述絕緣膜形成得薄。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項的凸起形成方法，其特征在于上述金屬層由第一金屬層和在上述第一金屬層上形成的第二金屬層構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5的凸起形成方法，其特征在于上述開口部超出上述通孔而形成，在上述焊盤中形成上述第一金屬層的區(qū)域和露出部，通過覆蓋上述露出部而在上述焊盤中形成上述第二金屬層。
7.如權(quán)利要求5或6的凸起形成方法，其特征在于在上述通孔中形成上述第一金屬層后，去除上述抗蝕劑層，通過覆蓋上述第一金屬層而形成上述第二金屬層。
8.如權(quán)利要求5的凸起形成方法，其特征在于在上述通孔中形成上述第一金屬層后，保留上述抗蝕劑層，在上述第一金屬層的上面形成第二金屬層。
9.如權(quán)利要求5至8的任一項的凸起形成方法，其特征在于突出上述通孔來形成上述第一金屬層，形成具有比上述通孔的寬度大的寬度的端部。
10.如權(quán)利要求5至8的任一項的凸起形成方法，其特征在于突出上述通孔來形成上述第二金屬層，形成具有比上述通孔的寬度大的寬度的端部。
11.如權(quán)利要求5至10的任一項的凸起形成方法，其特征在于由無電沉積來形成上述第一金屬層。
12.如權(quán)利要求5至11的任一項的凸起形成方法，其特征在于由無電沉積來形成上述第二金屬層。
13.如權(quán)利要求1至12的任一項的凸起形成方法，其特征在于還包括在上述金屬層中設(shè)置焊料的步驟。
14.如權(quán)利要求13的凸起形成方法，其特征在于在上述設(shè)置焊料的步驟中，至少避開上述金屬層的上面而在周圍設(shè)置樹脂層，在從上述金屬層的上述樹脂層露出的部分中設(shè)置上述焊料。
15.如引用權(quán)利要求8的權(quán)利要求13的凸起形成方法，其特征在于與上述抗蝕劑層基本同一平面地形成上述金屬層，在從上述金屬層的上述樹脂層露出的部分中設(shè)置上述焊料。
16.如權(quán)利要求8的凸起形成方法，其特征在于上述第一金屬層形成得比上述抗蝕劑層低，將上述抗蝕劑層作為掩膜，通過印刷法來設(shè)置上述第二金屬層。
17.如權(quán)利要求8的凸起形成方法，其特征在于在上述絕緣膜上，在上述通孔的外圍中形成與上述第一金屬層電連接的導(dǎo)電膜，上述第一金屬層形成得比上述抗蝕劑層低，將上述導(dǎo)電膜作為電極，通過電解電鍍來設(shè)置上述第二金屬層。
18.如權(quán)利要求5至17的任一項的凸起形成方法，其特征在于上述第一金屬層由包含鎳的材料構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求5至18的任一項的凸起形成方法，其特征在于上述第二金屬層由包含金的材料構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求5至18的任一項的凸起形成方法，其特征在于上述第二金屬層由焊料構(gòu)成。
21.如權(quán)利要求13、14、15、20的任一項的凸起形成方法，其特征在于上述焊料包含Sn或Sn和從Ag、Cu、Bi、Zn中選擇的至少一種金屬。
22.如權(quán)利要求12的凸起形成方法，其特征在于上述第二金屬層由第一和第二Au層形成，上述第一Au層通過置換電鍍形成于上述第一金屬層的表面中，上述第二Au層通過自觸媒電鍍形成于上述第一Au層的表面中。
23.如權(quán)利要求12的凸起形成方法，其特征在于上述第二金屬層由Au層和Sn層形成，上述Au層通過置換電鍍形成于上述第一金屬層的表面中，上述Sn層通過自觸媒電鍍形成于上述Au層的表面中。
24.如權(quán)利要求23的凸起形成方法，其特征在于在形成上述Sn層的步驟中，在非電解肥皂電鍍液中包含Cu或Ag中的至少一種，由上述非電解肥皂電鍍液析出Sn的同時，析出Cu或Ag中的至少一種。
25.如權(quán)利要求1至24的任一項的凸起形成方法，形成于半導(dǎo)體芯片上的上述焊盤上形成上述金屬層的半導(dǎo)體器件的制造方法。
26.如引權(quán)利要求22至權(quán)利要求24中任一項的權(quán)利要求25的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于還包括分別將上述凸起與任一導(dǎo)線電連接的步驟，由上述凸起中的上述第二金屬層和上述導(dǎo)線形成共晶。
27.由權(quán)利要求25或權(quán)利要求26中的半導(dǎo)體器件的制造方法制造的半導(dǎo)體器件。
28.一種半導(dǎo)體器件，包括具有多個焊盤的半導(dǎo)體芯片，形成于上述半導(dǎo)體芯片上的，通過具有覆蓋至少各上述焊盤的端部并且在絕緣膜上未覆蓋上述焊盤的區(qū)域而形成的絕緣膜，和形成于各上述焊盤的凸起，其特征在于具有通過上述凸起不與上述絕緣膜接觸、在絕緣膜中未覆蓋上述焊盤的區(qū)域上形成的第一金屬層，和覆蓋上述第一金屬層并且通過與上述絕緣層接觸而形成的第二金屬層。
29.一種半導(dǎo)體器件，包括具有多個焊盤的半導(dǎo)體芯片，形成于上述半導(dǎo)體芯片上的，通過具有覆蓋至少各上述焊盤的端部并且在絕緣膜上未覆蓋上述焊盤的區(qū)域而形成的絕緣膜，和形成于各上述焊盤的凸起，其特征在于上述焊盤的端部位于上述絕緣膜上，并且包含上述區(qū)域，上述絕緣膜在未形成上述焊盤的上述半導(dǎo)體芯片上方中的厚度比上述絕緣膜在焊盤的端部的下方的厚度大。
30.一種半導(dǎo)體器件，包括具有多個焊盤的半導(dǎo)體芯片和由形成分別連接于上述焊盤的柱狀的主體和比連接于上述主體的上述主體的寬度大的寬度形成的端部形成的凸起，其特征在于上述凸起具有在超出上述端部中的上述主體的寬度的部分和上述主體之間存放焊料的空間。
31.設(shè)置有權(quán)利要求27至權(quán)利要求30的半導(dǎo)體器件的電路板。
32.具有權(quán)利要求27至權(quán)利要求30的半導(dǎo)體器件的電子機器。
全文摘要
提供了一種能夠以期望的寬度簡單地形成凸起的凸起形成方法、半導(dǎo)體器件及其制造方法、電路板和電子機器。凸起的形成方法為在絕緣膜15上形成露出焊盤12的至少一部分的開口部16,形成與上述焊盤12連接的凸起,形成具有與上述焊盤12的至少一部分平面地重疊的通孔22的抗蝕層20,在上述絕緣膜15中形成開口部16,形成與通過上述開口部16露出的上述焊盤12連接的金屬層。
文檔編號H01L23/485GK1322010SQ0112071
公開日2001年11月14日 申請日期2001年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月1日
發(fā)明者櫻井和德, 太田勉, 松島文明, 間箇部 申請人:精工愛普生株式會社