專利名稱：半導體器件的制造方法、柔性襯底和半導體器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到借助于將半導體芯片安裝到柔性襯底上而制造半導體器件的方法，還涉及到柔性襯底和半導體器件。
背景技術：
圖1是垂直剖面圖，示出了常規(guī)半導體器件中的一個安裝例子。此半導體器件是應用于液晶顯示器的驅動器的例子。在柔性襯底101中，厚度為12微米的銅布線103的圖形被形成在由40微米聚酰亞胺膜形成的基底材料102上。銅布線103被鍍有大約0.2微米厚的錫(未示出)。以相同于銅布線103布線圖形的方式，柔性襯底101上的半導體芯片連接電極104的圖形也被一起形成并被鍍敷。
圖2是其上安裝半導體芯片106(見圖1)的部分柔性襯底的放大平面圖。為了保護銅布線免受污染和機械損傷，柔性襯底101被阻焊劑105涂覆，而半導體芯片連接電極104由于要被連接到半導體芯片106(見圖1)，當然不涂覆阻焊劑105。借助于用印刷方法形成阻焊劑膜來僅僅對半導體芯片連接電極104部分開窗口，是困難的，因此，以半導體芯片連接電極104的線條作為4個邊的矩形部分不被涂覆。阻焊劑105中的窗口被稱為器件孔109。
注意，雖然圖中未示出，但用來將柔性襯底101連接到液晶顯示器的輸出端子線條也不用阻焊劑105涂覆。
借助于在用作液晶驅動器芯片的半導體芯片106上進行鍍敷而提供的高度為10微米且面積為35微米×80微米的凸出電極107(見圖1)以及作為鍍錫的柔性襯底101布線圖形(103)的一部分的半導體芯片連接電極104，利用高溫熱壓方法，被金-錫低共熔鍵合。由于半導體芯片106的元件表面的平面與柔性襯底101的半導體芯片安裝表面在這一金-錫低共熔鍵合中彼此面對，故所有電極能夠在相同的條件下被一起連接。
于是，半導體芯片106被安置成其元件表面面對柔性襯底101，且所有的電極被金-錫低共熔鍵合連接。用來獲得金-錫低共熔鍵合的倒裝芯片連接設備的條件是壓力為每平方微米170×10-4gf，設備溫度為420℃，且時間為1秒鐘。
在將半導體芯片106連接到柔性襯底101之后(見圖1)，在柔性襯底101與半導體芯片106之間由于凸出的金電極107和半導體芯片連接電極104而產生間隙。因此，用合成樹脂108來填充此間隙，以便保護金-錫低共熔鍵合和半導體芯片106等。
在填充合成樹脂108的工藝中，首先，合成樹脂108沿半導體芯片106的邊沿被連續(xù)地從分配器滴到柔性襯底101上。分散在柔性襯底101上的合成樹脂108與半導體芯片106的邊沿相接觸，然后由于毛細管作用而進入并填充柔性襯底101與半導體芯片106之間的界面。然后，借助于對合成樹脂108進行熱固化而完成半導體芯片106在柔性襯底101上的安裝。
上述的安裝結構被稱為COF(膜上芯片)。這一COF和也利用柔性襯底的TCP(帶式載體封裝件)適合于在設備中安裝要求輕、薄、小的半導體芯片，例如安裝液晶驅動器芯片。
在日本專利申請公開No.2001-176918公開的常規(guī)實施例中，也描述了一種相似的結構。如該申請所述，液晶顯示屏與諸如半導體芯片之類的電子零件之間的連接區(qū)通常不被阻焊劑涂覆。
液晶驅動器芯片是一種用來驅動液晶顯示器的集成電路芯片。液晶顯示器包括填充在二個透明板之間的空間內的液晶。由于液晶有當相同的電位被連續(xù)地施加時產生的退化問題，故已經開發(fā)了例如其中即使靜止圖象被顯示在屏幕上，相同的電位也不被連續(xù)地施加到液晶本身的液晶驅動方法。這種驅動方法包括行反轉方法和點反轉方法，且由于點反轉方法具有獲得更清晰的屏幕圖象的優(yōu)點，故目前主要使用點反轉方法。
在點反轉方法中，不同極性的電位被施加到連接于TFT(薄膜晶體管)的源布線的各個相鄰的金屬絲，此電位根據時鐘周期被反轉，以便不對液晶連續(xù)地施加恒定的電壓。在此方法中，有時在相鄰金屬絲之間施加最大十幾V的電壓。
此電壓作為模擬信號從液晶驅動器芯片被饋送。當然，其上安裝液晶驅動器芯片的柔性襯底接收這一電壓。
當柔性襯底在高濕度環(huán)境下停留在十幾V的電壓被施加在柔性襯底上的相鄰金屬絲之間的狀態(tài)中時，界面樹脂吸收潮氣，且潮氣最終達及柔性襯底。
結果，潮氣存在于柔性襯底上施加有電壓的各個金屬絲之間，出現其中金屬原子隨電流而遷移的離子遷移現象，并引起最終在施加有十幾V的電壓的各個金屬絲之間出現短路的問題。特別是在不被阻焊劑涂覆的部分，由于此部分與已經滲透的潮氣直接相接觸，故此現象是顯著的。
當點反轉方法被用作上述常規(guī)柔性襯底的液晶驅動方法時，可靠性依賴于界面樹脂的潮氣吸收率，因而實際上不可能防止未被阻焊劑涂覆的部分中的金屬絲之間的離子遷移。雖然不存在銅布線被暴露的部分，但由于潮氣滲透到合成樹脂中并達及柔性襯底，故僅僅用合成樹脂是難以防止離子遷移的。

發(fā)明內容
為了解決上述問題而提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止離子遷移并能夠減少金屬絲之間發(fā)生短路的制造半導體器件的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在半導體芯片被安裝在柔性襯底上的狀態(tài)下能夠防止離子遷移并減少各個金屬絲之間發(fā)生短路的柔性襯底。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠防止離子遷移并減少各個金屬絲之間發(fā)生短路的半導體器件。
在根據本發(fā)明的制造半導體器件的方法中，半導體芯片被安裝在柔性襯底上，其中，待要連接到提供在半導體芯片元件表面上的多個凸出電極的多個內部連接電極，以及用來連接內部連接電極和待要連接到外部器件的多個外部連接電極的多個金屬絲，被提供在絕緣膜表面上，且內部連接電極、金屬絲、以及絕緣膜的表面，被保護膜涂覆。借助于將半導體元件表面定位成面對柔性襯底并使提供在元件表面上的凸出電極穿入保護膜，來連接凸出電極和內部連接電極。
因此，由于潮氣不滲透到內部連接電極和金屬絲中，故有可能實現能夠防止離子遷移并能夠減少金屬絲之間發(fā)生短路的制造半導體器件的方法。而且，有可能防止由例如氯造成的加速離子遷移的污染，有可能減少諸如離子遷移造成的短路和泄漏之類的電學缺陷，以及有可能消除由半導體芯片與內部引線的接觸引起的所謂邊沿接觸缺陷。而且，由于半導體芯片連接電極在產生柔性襯底布線之后的工藝中，包括在半導體芯片的凸出電極與柔性襯底的半導體芯片連接電極相接觸的工藝中不觸及空氣，故有可能消除由錫的氧化所造成的金-錫連接缺陷。
在根據本發(fā)明的柔性襯底中，多個待要連接到半導體芯片的內部連接電極，以及用來連接內部連接電極和待要連接到外部器件的多個外部連接電極的多個金屬絲，被提供在絕緣膜表面上，且多個金屬絲被保護膜涂覆。內部連接電極、金屬絲、以及絕緣膜的表面，被保護膜涂覆。
因此，由于在半導體芯片被安裝在柔性襯底上的狀態(tài)下，潮氣不滲透到內部連接電極和金屬絲中，故有可能實現能夠防止離子遷移并能夠減少金屬絲之間發(fā)生短路的柔性襯底。而且，有可能防止由例如氯造成的加速離子遷移的污染，有可能減少諸如離子遷移造成的短路和泄漏之類的電學缺陷，以及有可能消除由半導體芯片與內部引線的接觸引起的所謂邊沿接觸缺陷。而且，由于半導體芯片連接電極在產生柔性襯底布線之后的工藝中，包括在半導體芯片的凸出電極與柔性襯底的半導體芯片連接電極相接觸的工藝中不觸及空氣，故有可能消除由錫的氧化所造成的金-錫連接缺陷。
在根據本發(fā)明的半導體器件中，借助于將元件表面定位成面對本發(fā)明的柔性襯底的表面，并將元件表面連接到柔性襯底的內部連接電極，來安裝半導體芯片。
因此，由于潮氣不滲透到內部連接電極和金屬絲中，故有可能實現能夠防止離子遷移并能夠減少金屬絲之間發(fā)生短路的半導體器件。而且，有可能防止由例如氯造成的加速離子遷移的污染，有可能減少諸如離子遷移造成的短路和泄漏之類的電學缺陷，以及有可能消除由半導體芯片與內部引線的接觸引起的所謂邊沿接觸缺陷。而且，由于半導體芯片連接電極在產生柔性襯底布線之后的工藝中，包括在半導體芯片的凸出電極與柔性襯底的半導體芯片連接電極相接觸的工藝中不觸及空氣，故有可能消除由錫的氧化所造成的金-錫連接缺陷。
從下列結合附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述和進一步目的和特點將更為明顯。


圖1是常規(guī)半導體器件中安裝例子的垂直剖面圖；圖2是平面圖，示出了常規(guī)柔性襯底的主要部分；圖3是垂直剖面圖，示出了根據本發(fā)明的制造半導體器件的方法、柔性襯底、以及半導體器件的實施方案主要部分；而圖4是平面圖，示出了根據本發(fā)明的柔性襯底的實施方案主要部分。
具體實施例方式
圖3是垂直剖面圖，示出了根據本發(fā)明的制造半導體器件的方法、柔性襯底、以及半導體器件的實施方案主要部分。此半導體器件是應用于液晶顯示器的驅動器的一個例子。在柔性襯底1中，厚度為12微米的銅布線3(金屬絲)的圖形被形成在由40微米聚酰亞胺膜組成的基底材料2(絕緣膜)上。銅布線3被鍍有大約0.2微米厚的錫(未示出)。以相同于銅布線3布線圖形的方式，柔性襯底1上的半導體芯片連接電極4(內部連接電極)的圖形也被一起形成和鍍敷。
如圖4所示，除了用來將柔性襯底1連接到液晶顯示器的輸出端子線條(未示出)之外，為了保護銅布線3免受污染和機械損傷，柔性襯底1被阻焊劑5(保護膜)涂覆，利用鍍層在元件表面上形成的高度為15微米且面積為35微米×80微米的凸出電極7(凸出電極)，被提供在用作液晶驅動器芯片的半導體芯片6上。
在半導體芯片6的元件表面與柔性襯底1彼此面對以及用倒裝芯片連接設備將所有電極一起連接方面，本發(fā)明與常規(guī)倒裝芯片連接系統(tǒng)是相同的。但根據本發(fā)明的柔性襯底1的半導體芯片連接電極4也預先被阻焊劑5涂覆，且半導體芯片6的金凸出電極7穿入阻焊劑5，并被連接到半導體芯片連接電極4。這是本發(fā)明的特征。
涂覆半導體芯片連接電極4以及大多數其它零件的阻焊劑5，是可從Hitachi Chemical Co.Ltd購得的厚度約為7微米的SN9000。借助于設定溫度為420℃、壓力為每平方微米170×10-4gf、以及時間為1秒鐘作為倒裝芯片連接條件，金凸出電極7如上所述穿入阻焊劑5，并利用錫實現與半導體芯片連接電極4的金-錫低共熔鍵合。
注意，在本實施方案中，雖然利用其中半導體芯片6的金凸出電極7穿入阻焊劑5致使金凸出電極7與半導體芯片連接電極4被連接的制造方法，制造了半導體器件，但本發(fā)明也包括用其它方法制造的半導體器件。
如圖1所示，在常規(guī)例子中，在將半導體芯片106連接到柔性襯底101之后，在柔性襯底101與半導體芯片106的元件表面之間由于被金-錫低共熔鍵合連接的凸出的金電極107和半導體芯片連接電極104而產生間隙(但此間隙在稍后的工藝中被合成樹脂108填充)。
另一方面，在本實施方案中，如圖3所示，此間隙被厚度剛好為7微米的阻焊劑5填充，且半導體芯片6的表面與柔性襯底1緊密粘合，因而有可能得到沒有填充界面樹脂的密封效果。但為了加長潮氣的滲透路徑，半導體芯片6的外圍被合成樹脂8密封。
作為合成樹脂8的涂覆方法，首先，合成樹脂8沿半導體芯片6的邊沿被連續(xù)地從分配器滴到柔性襯底1上。合成樹脂8沿半導體芯片6的邊沿分散在柔性襯底1上，從而密封半導體芯片6的邊沿與柔性襯底1之間的空間。然后，借助于對合成樹脂8進行熱固化而完成半導體芯片6在柔性襯底1上的安裝。
合成樹脂8的涂覆方法與常規(guī)例子相同。但在本發(fā)明中，僅僅半導體芯片6的外圍被涂覆，且本發(fā)明在界面中沒有未被填充的部分，從而在生產工藝方面具有更多的優(yōu)點。
由于本發(fā)明可以體現在多種形式中而不偏離其主要特征的范圍，故本實施方案是示例性的而不是限制性的，由于本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是由之前的描述來定義，故權利要求范圍內的所有改變或等效物都被認為被權利要求所包羅。
權利要求
1.一種借助于在柔性襯底上安裝半導體芯片制造半導體器件的方法，其中，待要連接到提供在半導體芯片的元件表面上的多個凸出電極的多個內部連接電極，以及用來連接該內部連接電極和待要連接到外部器件的多個外部連接電極的多個金屬絲，被提供在絕緣膜的表面上，且內部連接電極、金屬絲、以及絕緣膜的表面，被保護膜涂覆，其特征在于包含下列步驟將元件表面定位成面對柔性襯底；以及借助于使凸出電極穿入保護膜而使凸出電極和內部連接電極連接。
2.根據權利要求1的制造半導體器件的方法，其特征在于還包含用合成樹脂密封半導體芯片外圍的步驟。
3.一種待要連接到半導體芯片的柔性襯底，它包含絕緣膜；提供在絕緣膜表面上的待要連接到半導體芯片的多個內部連接電極；提供在絕緣膜表面上的用來連接內部連接電極和多個待要連接到外部器件的外部連接電極的多個金屬絲；以及用來涂覆金屬絲的保護膜，其特征在于，內部連接電極、金屬絲、以及絕緣膜的表面，被保護膜涂覆。
4.一種半導體器件，它包含半導體芯片；以及連接到半導體芯片的柔性襯底，此柔性襯底包括絕緣膜；提供在絕緣膜表面上的待要連接到半導體芯片的多個內部連接電極；提供在絕緣膜表面上的用來連接內部連接電極和多個待要連接到外部器件的外部連接電極的多個金屬絲；以及用來涂覆金屬絲的保護膜，其中，借助于將元件表面定位成面對柔性襯底的表面，并將元件表面連接到柔性襯底的內部連接電極，來安裝半導體芯片，其特征在于，內部連接電極、金屬絲、以及絕緣膜的表面，被保護膜涂覆。
5.根據權利要求4的半導體器件，其特征在于半導體芯片的外圍被合成樹脂密封。
全文摘要
半導體芯片6被安裝在柔性襯底1上，其中，待要連接到半導體芯片6的元件表面上的凸出電極7的內部連接電極4，以及用來連接內部連接電極4和待要連接到外部器件的外部連接電極的金屬絲3，被提供在絕緣膜2的表面上。內部連接電極4、金屬絲3、以及絕緣膜2的表面，被保護膜5涂覆。借助于將半導體芯片6的元件表面安排成面對柔性襯底1，并使元件表面上的凸出電極7穿入保護膜5，來將凸出電極7和內部連接電極4連接。此半導體器件制造方法使得有可能防止離子遷移并減少各個金屬絲之間發(fā)生短路。
文檔編號H01L21/58GK1542934SQ200410036698
公開日2004年11月3日 申請日期2004年4月28日 優(yōu)先權日2003年4月28日
發(fā)明者內藤克幸 申請人:夏普株式會社