專利名稱：倒裝芯片型半導體器件及其制造工藝和電子產(chǎn)品制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種倒裝芯片型半導體器件，其用于制作電子產(chǎn)品，如緊湊半導體封裝，主板等。而且，本發(fā)明涉及制造此倒裝芯片型半導體器件的制作工藝。此外，本發(fā)明涉及采用倒裝芯片型半導體器件制造的，如緊湊半導體封裝，主板等的電子產(chǎn)品的制作工藝。
背景技術：
在用于制造倒裝芯片型半導體器件的典型的常規(guī)制作方法中，舉例來說，準備一個硅片，硅片的一個表面通過在硅片中形成網(wǎng)格狀細槽(即劃線)將硅片表面分成多個半導體芯片區(qū)。然后，通過各種已知的方法處理硅片，使每個半導體芯片區(qū)制作成為一個半導體芯片或器件。接著，在每個半導體器件上形成并排列多個導電焊盤，并且如果需要，在導電焊盤上結合各個金屬凸點(bumps)。每個金屬凸點可以由焊料或金構成，并且作為電極終端或引線。之后，硅片經(jīng)過劃片處理使硅片沿著限定半導體器件的網(wǎng)格狀槽被分割，從而使半導體器件相互分開。
已經(jīng)研制倒裝芯片型半導體器件來滿足對電子設備的更高性能、更小而輕的體積、和更高的速度的需求。例如，倒裝芯片型半導體器件可以用來制造緊湊半導體封裝，如BGA(焊球網(wǎng)格陣列)類型半導體封裝，芯片堆疊(chip-on-chip)類型半導體封裝等。
在BGA類型半導體封裝制作中，準備一塊布線板，通常稱作封裝板或內(nèi)插板(interposer)。布線板或內(nèi)插板在其上表面排列多個導電焊盤，并且在內(nèi)插板的導電焊盤的排列和倒裝芯片型的半導體器件的金屬凸點的排列之間有鏡像關系。內(nèi)插板也有多個排列在其下表面上的導電焊盤和多個結合到焊盤上的焊球，由焊球形成焊球網(wǎng)格陣列(BGA)。倒裝芯片型半導體器件被倒置并安裝在內(nèi)插板的上表面，使倒裝芯片型半導體器件的金屬凸點結合在內(nèi)插板上表面的導電焊盤上，因此在二者之間建立了的電氣連接。
在芯片堆疊半導體封裝制作中，準備一個半導體器件，其特征是比倒裝芯片型半導體器件的尺寸更大的尺寸。該較大的半導體器件有多個導電焊盤排列在其上表面，并且較大的半導體器件的導電焊盤的排列和倒裝芯片型半導體器件的金屬凸點的排列有鏡像關系。倒裝芯片型半導體器件被倒置并安裝在較大半導體器件的上表面，使倒裝芯片型半導體器件的金屬凸點結合到較大半導體器件的導電焊盤上，由此在二者之間建立電氣連接。
而且，倒裝芯片型半導體器件可以直接安裝在電子設備的主板上，這樣倒裝芯片型半導體器件的各個金屬凸點被連接并結合到形成并排列于主板上的導電焊盤上。
在任何情況下，安裝倒裝芯片型半導體器件后，必須進行樹脂填充(resin-underfilling)工藝，使倒裝芯片型半導體器件和內(nèi)插板、半導體器件或主板間的空間用合適的樹脂填充，因此密封金屬凸點和導電焊盤的排列(arrangements)。
常規(guī)地，已經(jīng)提出了各種樹脂填充工藝，但很難有效地進行常規(guī)的樹脂填充工藝，如下面詳細論述的，導致降低了使用倒裝芯片型半導體器件的電子產(chǎn)品的生產(chǎn)率。而且，在進一步使倒裝芯片型半導體器件小型化的當前趨勢中，有效地進行常規(guī)樹脂填充工藝基本不可能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種倒裝芯片型半導體器件，其構成使倒裝芯片型半導體器件安裝之后，可以完全省略樹脂填充工藝，從而使采用倒裝芯片型半導體器件的電子產(chǎn)品的生產(chǎn)率提高。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造此倒裝芯片型半導體器件的制作工藝。
本發(fā)明還有另一個目的是提供一種制造包括此倒裝芯片型半導體器件的電子產(chǎn)品的制作工藝，如芯片堆疊半導體封裝，焊球網(wǎng)格陣列半導體封裝，主板等等。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種倒裝芯片型半導體器件，其包括半導體襯底；多個電極終端，其位于并排列在半導體襯底的上表面；以及密封樹脂層，其形成在半導體襯底的上表面，使電極終端完全被密封樹脂層覆蓋。
倒裝芯片型半導體器件還可包括保護層，其形成于半導體襯底的上表面，使電極終端暴露在外面，且保護層被密封樹脂層完全覆蓋。
在倒裝芯片型半導體器件中，每個電極終端都形成為導電焊盤，其形成于半導體襯底上表面。備選地，每個電極終端還可包括結合在導電焊盤上的金屬凸點。優(yōu)選地，金屬凸點形成為柱狀金屬凸點。
而且，優(yōu)選地，密封樹脂層包括包含多個導電的固體顆粒的填充物。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制作工藝，其步驟包括準備半導體硅片，其具有多個制作于其上表面的半導體器件，每個半導體器件具有多個位于并排列在其上表面的電極終端；在半導體晶片上表面形成密封樹脂層，使電極焊盤被密封樹脂層完全覆蓋；以及對半導體晶片劃片，使半導體器件分為多個單獨分開的半導體器件。
在本制作工藝中，半導體晶片包括形成于其上表面的保護層，使所述電極終端暴露在外面，且保護層被密封樹脂層完全覆蓋。
而且，每個電極終端可以形成為導電焊盤，其形成于每個半導體體器件的上表面。備選地，每個電極終端還包括結合在導電焊盤上的金屬凸點。優(yōu)選地，金屬凸點形成為柱狀金屬凸點。
根據(jù)本發(fā)明的制作工藝，密封樹脂層的形成可以由以下步驟進行將液態(tài)樹脂材料放置到半導體晶片的上表面；以及旋轉半導體晶片，使液態(tài)樹脂材料向外展開遍及半導體晶片上表面，從而形成密封樹脂層。
備選地，密封樹脂層的形成可由以下步驟進行準備一個粘性樹脂片；以及將粘性樹脂片層壓到半導體晶片的上表面，從而形成密封樹脂層。粘性片可以具有層壓在其表面的劃片樹脂片。這種情況下，可以通過將半導體晶片面向下并應用到與劃片片相反的粘性片另一個表面上，將粘性片的層壓到半導體晶片上表面上。
根據(jù)本發(fā)明的制作工藝還包括如下步驟準備一個襯底，其具有位于并排列在其上表面的多個電極終端，襯底的電極終端的排列與每個單獨分開的半導體器件的電極終端的排列有鏡像關系；以及安裝一個單獨分開的半導體器件到襯底上，使襯底的電極終端穿入單獨分開的半導體器件的密封樹脂層，并且結合到其各個電極終端。
在此制作工藝中，襯底的每個電極終端可包括形成于其上表面的導電焊盤和結合于其上的芽狀金屬凸點，并且單獨分開的半導體器件的每個電極終端可包括形成于其上表面的導電焊盤。在這種情況下，將單獨分開的半導體器件安裝到襯底上可包括如下步驟將所述單獨分開的半導體器件倒置并放在襯底上，使單獨分開的半導體器件的各個導電焊盤與襯底的芽狀凸點對齊；以及將單獨分開的半導體器件壓到襯底上，從而襯底的芽狀凸點穿入密封樹脂層中并且襯底的芽狀凸點結合到單獨分開的半導體器件的導電焊盤上。
備選地，襯底的每個電極終端可包括形成于其上表面的導電焊盤和結合于其上的柱狀金屬凸點，并且單獨分開的半導體器件的每個電極終端可包括形成于其上表面的導電焊盤和結合于其上的柱狀金屬凸點。在這種情況下，將單獨分開的半導體器件安裝到襯底上可包括如下步驟將單獨分開的半導體器件倒置并放在襯底上，使單獨分開的半導體器件的各個柱狀金屬凸點與襯底的柱狀金屬凸點對齊；以及將單獨分開的半導體器件壓到襯底上，從而襯底的柱狀凸點穿入密封樹脂層中并且襯底的柱狀凸點結合到單獨分開的半導體器件的柱狀凸點上。而且，密封樹脂層可包括包含多個固體顆粒的填充物。在這種情況下，固體顆粒的一部分被擠壓并留在單獨分開的半導體器件的柱狀金屬凸點與襯底的柱狀金屬凸點的結合面間。
在根據(jù)本發(fā)明的制作工藝中，襯底可包括另一個半導體器件，從而產(chǎn)生一個芯片堆疊半導體器件。而且，襯底可包括用于制作電子產(chǎn)品的電子內(nèi)插板。此外，襯底可包括用于制作電子設備的布線板。
在根據(jù)本發(fā)明的制作工藝中，當前述半導體晶片定義為第一半導體晶片時，制作工藝還可包括如下步驟準備第二半導體晶片，其具有多個制作于其上表面的半導體器件，每個半導體器件具有多個位于并排列在其上表面的電極終端，第二半導體晶片的每個半導體器件的電極終端的排列與每個單獨分開的半導體器件的電極終端的排列有鏡像關系；安裝各個單獨分開的半導體器件到第二半導體晶片的半導體器件上，使第二半導體晶片的每個半導體器件的電極終端穿入到密封樹脂層中，并且結合到相應的單獨分開的半導體器件的各個電極終端，從而制得多個芯片堆疊半導體組件；以及對第二半導體晶片劃片，使芯片堆疊半導體組件相互分離。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供半導體晶片，其具有多個在其中制作的半導體器件，其包括多個位于并排列在每個半導體器件的上表面的電極終端；以及密封樹脂層，其形成于半導體器件所有上表面上，使電極終端被密封樹脂層完全覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種制作工藝，包括如下步驟準備半導體晶片，其具有多個制作在其中的半導體器件，每個半導體器件具有多個位于并排列在其上表面的電極終端；在半導體晶片上形成密封樹脂層，使所有電極終端被密封樹脂層完全覆蓋。


參考附圖，下面進行的描述將能更清楚地理解上述目的和其他目的，其中圖1A是用于制造芯片堆疊半導體封裝的常規(guī)制作工藝的第一個典型步驟的剖面圖；圖1B是常規(guī)制作工藝的第二個典型步驟的剖面圖；圖1C是常規(guī)制作工藝的第三個典型步驟的剖面圖；圖1D是常規(guī)制作工藝的第四個典型步驟的剖面圖；圖2A是用于制造芯片堆疊半導體封裝的另一常規(guī)制作工藝的第一個典型步驟的剖面圖；圖2B是另一常規(guī)制作工藝的第二個典型步驟的剖面圖；圖2C是另一常規(guī)制作工藝的第三個典型步驟的剖面圖；圖2D是另一常規(guī)制作工藝的第四個典型步驟的剖面圖；圖3A是硅片的透視圖，用以說明根據(jù)本發(fā)明制造倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第一實施例的第一個典型步驟；圖3B是圖3A所示的硅片的部分放大的剖面圖；圖3C是其上放置了未固化的液態(tài)樹脂材料的硅片的透視圖，用以說明根據(jù)本發(fā)明制造倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第一實施例的第二個典型步驟；圖3D是經(jīng)過旋涂工藝的硅片的透視圖，用以說明根據(jù)本發(fā)明制造倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第一實施例的第二個典型步驟；圖3E是圖3D所示的硅片的部分放大的剖面圖；圖3F是安裝在劃片樹脂片(dicing resin sheet)上的硅片的透視圖，用以說明根據(jù)本發(fā)明的制造倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第一實施例的第三個典型步驟；圖3G是圖3F所示的硅片的部分放大的剖面圖；圖3H是與圖3G相似的部分放大的剖面圖，表示經(jīng)過劃片工藝的硅片；圖4A是粘性樹脂片的透視圖，說明圖3A到圖3H所示制作工藝修改的典型步驟；圖4B是其上置有粘性樹脂片(adhesive resin sheet)的硅片的透視圖，用以說明圖3A到圖3H所示制作工藝的修改的另一典型步驟；圖4C是圖4B所示的硅片的部分放大剖面圖；圖5A是安裝在襯底上的第一半導體器件的剖面圖，用以說明采用根據(jù)本發(fā)明倒裝芯片型半導體器件，制造芯片堆疊半導體封裝的制作工藝的第一個典型步驟；圖5B是制作為根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件的第二半導體器件的剖面圖，用以說明制造芯片堆疊半導體封裝的制作工藝的第二個典型步驟；圖5C是相互對齊的第一和第二半導體器件的剖面圖，用以說明制造芯片堆疊半導體封裝的制作工藝的第三個典型步驟；圖5D是第一和第二半導體器件的組合的剖面圖，用以說明制造芯片堆疊半導體封裝的制作工藝的第四個典型步驟；圖6是使用根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件的BGA(焊球網(wǎng)格陣列)類型半導體封裝的剖面圖；圖7是主板的剖面圖，該主板上直接安裝根據(jù)本發(fā)明的倒裝類型半導體器件；圖8A是硅片的部分剖面圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明制造倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第二實施例的第一典型步驟；圖8B是在其上形成密封樹脂片的硅片的部分剖面圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明制造倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第二實施例的第二典型步驟；圖8C是安裝在劃片樹脂片上的硅片的部分剖面圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明制造倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第二實施例的第三典型步驟；圖8D是與圖8C相似的部分剖面圖，表示經(jīng)過劃片工藝的硅片；圖9A是安裝在襯底上的第一半導體器件的剖面圖，用于說明采用根據(jù)本發(fā)明制作工藝的第二實施例制造的倒裝芯片型半導體，制造芯片堆疊半導體封裝的另一個制作工藝的第一典型步驟；圖9B是第二半導體器件的剖面圖，其是作為根據(jù)本發(fā)明制作工藝的第二實施例制造的倒裝芯片型半導體器件，用于說明制造芯片堆疊半導體封裝的制作工藝的第二典型步驟；圖9C是相互對齊的第一和第二半導體器件的剖面圖，用于說明用于制作芯片堆疊半導體封裝的制作工藝的第三典型步驟；圖9D是第一和第二半導體器件組合的剖面圖，用于說明用于制作芯片堆疊半導體封裝的制作工藝的第四典型步驟；圖10A是根據(jù)本發(fā)明制作工藝的第二實施例制作的倒裝芯片型半導體器件的修改的放大剖面圖；圖10B是采用如圖10A所示倒裝芯片型半導體器件的修改的芯片堆疊半導體器件的放大剖面圖；圖11A是硅片的部分剖面圖，用于說明制造根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第三實施例的第一典型步驟；圖11B是劃片樹脂片的部分剖面圖，其上層壓有密封樹脂層，用于說明制造根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第三實施例的第二典型步驟；圖11C是硅片的部分剖面圖，其面向下施加到劃片樹脂片上，用于說明制造根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第三實施例的第三典型步驟；圖11D是與圖11C相似的部分剖面圖，表示經(jīng)過劃片工藝的硅片；圖12A硅片的示意性剖面圖，用以說明采用根據(jù)本發(fā)明制作的倒裝芯片型半導體器件，制造芯片堆疊半導體封裝的另一個制作工藝的第一典型步驟；圖12B是其上安裝有倒裝芯片型半導體器件的硅片的示意性剖面圖，用于說明制造芯片堆疊半導體封裝的制作工藝的第二典型步驟；以及圖12C是經(jīng)過劃片工藝的硅片的示意性剖面圖，用于說明制造芯片堆疊半導體封裝的制作工藝的第三典型步驟。
具體實施例方式
為更好的理解本發(fā)明，在對本發(fā)明實施例說明之前，將參考圖1A到圖1D說明制造芯片堆疊半導體封裝的常規(guī)制作工藝。
在此常規(guī)制作工藝中，如圖1A所示，準備第一半導體器件10F，然后將其安裝并用合適的粘合劑14粘附到襯底12上。盡管沒有畫圖示出，但第一半導體器件10F有多個導電焊盤位于其上表面，并且排列在其上表面中心區(qū)域的導電焊盤上結合有各個金屬凸點16。每個導電焊盤可以用合適的金屬材料形成，如鋁，金，銅等等。而且，每個金屬凸點16可以形成為芽狀(sprout-like)金凸點，其可用眾所周知的線焊(wire-bonding)機由金線制成。
注意，在本例中，盡管襯底12是作為布線板或內(nèi)插板，但它可以包含包括在金屬引線架中的安裝臺。
另一方面，如圖1B所示，準備倒裝芯片型半導體器件作為第二半導體器件10S，其特征是比第一半導體器件10F有更小的尺寸。盡管沒有畫圖示出，但第二半導體器件10S有多個位于其上表面的導電焊盤。注意，第二半導體器件10S的導電焊盤的排列與芽狀金屬凸點16的排列有鏡像關系。
在準備第一和第二半導體器件10F和10S后，將第二半導體器件10S倒轉并置于第一半導體器件10F上，使第二半導體器件10S上各個導電焊盤與第一半導體器件10F上表面中心區(qū)域的芽狀金屬凸點16對齊。
然后，如圖1C所示，第二半導體器件10S通過超聲壓焊(ultrasonic-pressure bonding)法或熱壓焊(heat-pressure bonding)法壓在第一半導體器件10F的上表面上，使第二半導體器件10S各個導電焊盤緊靠并結合到第一半導體器件10F上表面的芽狀金屬凸點16上。
接下來，如圖1D所示，樹脂供給噴嘴17被移到第一與第二半導體器件10F和10S的空隙，并且由標記URM表示的未固化的液態(tài)樹脂材料被從樹脂供給噴嘴17利用毛細現(xiàn)象引入到空隙中。也就是，第二半導體器件10S用未固化的液態(tài)樹脂材料URM填充，使芽狀金屬凸點16與導電焊盤用液態(tài)樹脂材料URM密封到一起。然后，液態(tài)樹脂材料URM被完全硬化成為在第一和第二半導體器件10F和10S之間的密封樹脂層18。
此后，位于第一半導體器件10F上表面周邊區(qū)域的每個導電焊盤用連接導線電氣連接到位于內(nèi)插板12上的相應的導電焊盤上。因而，圖1D所示組合是采用傳遞模塑(transfer molding)方法進行樹脂密封的，實現(xiàn)了芯片堆疊半導體封裝的制作。
在這種常規(guī)的制作方法中，用來輸入未固化的液態(tài)樹脂到第一和第二半導體器件10F和10S的空隙的入口位置，必須被預先確定在第一半導體器件10F上表面的周邊，并且在入口位置不能有任何導電焊盤，導致了芯片堆疊半導體器件設計的自由度受到限制。
而且，當?shù)寡b芯片型半導體器件進一步小型化時，很難或不可能合適地用未固化的液態(tài)樹脂材料URM填充第一和第二半導體器件10F和10S之間的空隙，這是因為由于倒裝芯片型半導體器件進一步小型化使空隙變得更窄了。
參考附圖2A到2D，說明另一個用來制造芯片堆疊半導體封裝的常規(guī)的典型制作工藝。
在此常規(guī)制作工藝中，如圖2A所示，準備第一半導體器件20F，然后將其安放并用合適的粘合劑24粘附到襯底22上。盡管沒有畫圖示出，但第一半導體器件20F有多個導電焊盤位于其上表面，并且每個導電焊盤可以用合適的金屬材料形成，如鋁，金，銅等等。盡管襯底22是作為布線板或內(nèi)插板，但它可以包含包括在金屬引線架中的安裝臺。
另一方面，如圖2B所示，準備倒裝芯片型半導體器件作為第二半導體器件20S，其特征是比第一半導體器件20F有更小的尺寸。第二半導體器件20S有多個位于其上表面的導電焊盤(未畫出)和結合于導電焊盤上的相應的金屬凸點26。如圖所示，與上述凸點16相似，每個金屬凸點26都形成為芽狀金凸點。注意，第二半導體器件20S的芽狀金屬凸點26的排列與位于第一半導體器件20F上表面中心區(qū)域的導電焊盤的排列有鏡像關系。
在準備第一和第二半導體器件20F和20S后，如圖2C所示，用標記URM表示的未固化的液態(tài)樹脂材料，通過灌封(potting)方法放置到第一半導體器件20F的上表面上。然后，將第二半導體器件20S倒轉并置于第一半導體器件20F上，使相應的芽狀金屬凸點26與位于第一半導體器件20F上表面中心區(qū)域的導電焊盤對齊。
接下來，如圖2D所示，第二半導體器件20S通過超聲壓焊法或熱壓焊法壓在第一半導體器件20F的上表面上，使各個芽狀金屬凸點26緊靠并與第一導體器件20F上表面中心區(qū)域上的導電焊盤相結合。同時，芽狀金屬凸點26用未固化的液態(tài)樹脂材料URM與導電焊盤密封在一起。然后，液態(tài)樹脂材料URM完全硬化成為第一和第二半導體器件20F和20S間的密封樹脂層28(圖2D)。
此后，與提到的第一常規(guī)制作工藝相似，位于第一半導體器件20F上表面周邊區(qū)域的每個周邊導電焊盤用連接導線電氣連接到位于內(nèi)插板22上的相應的導電焊盤上(未畫出)。因而，圖2D所示組合是采用傳遞模塑方法樹脂密封的，實現(xiàn)了芯片堆疊半導體封裝的制作。
在此另一常規(guī)制作方法中，很難精確控制使用灌封方法放置到第一半導體器件20F上表面的未固化液態(tài)樹脂材料URM的量。
如果放置到第一半導體器件20F上表面的未固化液態(tài)樹脂材料URM的量太多，將使一部分液態(tài)樹脂材料URM從第一和第二半導體器件20F和20S間的空隙脹出，并因此使第一半導體器件20F上的周邊導電焊盤被脹出的樹脂材料污染。如果第一半導體器件20F上的周邊導電焊盤被樹脂材料污染，就不可能將結合導線適當?shù)亟Y合到被污染的導電焊盤上。而且，如果第二半導體器件20S的厚度太薄，用于移動第二半導體器件20S的可動工具，將會被脹出的樹脂材料污染。因此，很難降低芯片堆疊半導體封裝的整體厚度。
另一方面，如果放置到第一半導體器件20F上表面的未固化液態(tài)樹脂材料URM的量太少，在密封樹脂層28中將產(chǎn)生氣孔和孔洞。
在如圖2A到2D所示的常規(guī)制作工藝中，已經(jīng)提出例如用半固化密封樹脂片代替未固化液態(tài)樹脂材料URM。特別地，密封樹脂片被放到第一半導體器件20F上表面，使其上表面中央?yún)^(qū)域的導電焊盤被密封樹脂片覆蓋。然后，第二半導體器件20S被壓到密封樹脂片上，使芽狀金屬凸點穿透密封樹脂片并繼而結合到第一半導體器件20F的導電焊盤上。此后，半固化密封樹脂片被完全硬化，由此在第一半導體器件20F與第二半導體器件20S間形成密封樹脂層。
由于可能對密封樹脂片的厚度，并進而對形成密封樹脂層的樹脂材料的量精確控制，可以避免一部分密封樹脂片從在第一和第二半導體器件20F和20S間空隙脹出。然而，很難正確和精確地將密封樹脂片定位于第一半導體器件20F的上表面。實際上，密封樹脂層的定位伴隨500微米量級的誤差。
JP-A-(HEI)11-297750公開了密封樹脂層預先形成在硅片表面，該硅片中已經(jīng)制作有多個倒裝芯片型半導體器件，每個器件上有多個金屬凸點。采用傳遞模塑方法完成了密封樹脂層的形成，使金屬凸點的頂端從密封樹脂層中凸出。此后，硅片經(jīng)過劃片工藝，使倒裝芯片型半導體器件相互分離。當每個分開的倒裝芯片型半導體器件被倒置并安裝在內(nèi)插板或另一個半導體器件上時，密封樹脂層作為密封金屬凸點和與其相連的導電焊盤的填充樹脂層。
在JP-A-(HEI)11-297750公開的制作工藝中，盡管能夠精確控制密封樹脂層的厚度，但密封樹脂層的形成工藝比較麻煩，因為柔軟的樹脂片必須被并入到傳遞鑄模中，以使金屬凸點的頂端能從密封樹脂層中凸出。特別地，每個金屬凸點的頂端被穿入到柔軟的片中，并且被模制的樹脂材料引入到硅片的上表面和柔軟樹脂片之間的空隙。簡而言之，不能夠說JP-A-(HEI)11-297750公開的制作工藝是有效的。
而且，JP-A-(HEI)11-274241公開了密封樹脂層預先形成在硅片的表面，該硅片中已經(jīng)制作了多個倒裝芯片型半導體器件，每個器件上都有多個金屬凸點。實現(xiàn)密封樹脂層的形成使金屬凸點完全埋在了密封樹脂層中，然后密封樹脂層經(jīng)過拋光工藝，使金屬凸點暴露到外面。此后，硅片經(jīng)過劃片工藝使倒裝芯片型半導體器件相互分離。當每個分開的倒裝芯片型半導體器件被倒置并安裝在內(nèi)插板或另一個半導體器件上時，密封樹脂層作為密封金屬凸點和與之相連的導電焊盤的填充樹脂層。
而且，不能夠說JP-A-(HEI)11-274241公開的制作工藝是有效的，這是因為拋光工藝很麻煩。
第一實施例參考圖3A到3H，下面說明根據(jù)本發(fā)明用于制造多個倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第一實施例。
首先，如圖3A所示，準備硅片30。硅片30的上表面通過形成用虛線表示的網(wǎng)格狀細槽(即劃線)，被劃分為多個半導體芯片區(qū)32。硅片30已經(jīng)用各種已知的方法處理過，以使每個半導體芯片區(qū)32制作成為一個半導體芯片或器件。
而且，如圖3B中所示的每個半導體器件的范圍用標記32表示，在每個半導體器件32上已經(jīng)排列有多個電極終端34，并且每個電極終端34形成為導電焊盤。此外，在硅片30的上表面形成二氧化硅層36和鈍化層38，使每個電極終端或?qū)щ姾副P34暴露到外面。二氧化硅層36和鈍化層38都起保護層的作用。有機的保護層，如聚酰亞胺層，可以替代二氧化硅層36和鈍化層38。
注意，每個導電焊盤34由合適的金屬材料構成，如鋁、金、銅等等。而且注意，在本實施例中，導電焊盤34必須以40微米或大于40微米的特定間距排列，其原因?qū)⒃谙旅嬖敿氷U述。
然后，硅片30經(jīng)過旋涂工藝，如圖3C到3D所示。特別地，如圖3C所示，特定量的合適的用標記URM表示的未固化液態(tài)樹脂材料，放置到硅片30的上表面。接下來，硅片30按圖3C中箭頭指示旋轉，由于圖3D中徑向箭頭所示的離心力作用于未固化液態(tài)樹脂材料，未固化液態(tài)樹脂材料URM向外展開遍及硅片30的上表面。此后，向外展開的樹脂材料URM不完全地硬化到其不能成為流體的程度。因此，不完全硬化的樹脂材料URM在硅片30的上表面形成為密封樹脂層40，使導電焊盤34和鈍化層38完全被密封樹脂層40覆蓋，如圖3D到圖3E所示。
形成密封樹脂層40之后，如圖3F到圖3G所示，具有粘性層44的劃片樹脂片42(圖3G)被使用并將其粘到硅片30的下表面。然后，如圖3H所示，硅片30經(jīng)過劃片工藝，使其沿網(wǎng)格狀槽(未畫出)被切開，圖3H中用標記46代表性地表示出兩個切割槽。也就是，硅片30被分割成多個倒裝芯片型半導體器件32′，硅片30本身的每個被分割部分，形成相應的倒裝芯片型半導體器件32′的半導體襯底30′。
處理過的硅片30和分割的半導體器件32′可以在電子市場中出貨和流通，用來制造緊湊半導體器件封裝，如BGA(焊球網(wǎng)格陣列)類型半導體封裝，芯片堆疊類型半導體封裝等等。
在旋涂工藝中，能夠?qū)γ芊鈽渲瑢?0的厚度，并進而對形成密封樹脂層40的樹脂材料的量精確控制。
參考圖4A，4B和4C，下面說明上述根據(jù)本發(fā)明的制作工藝的第一實施例的修改。注意，在圖4A，4B和4C中，與圖3A到3H中相同的標記代表相同的技術特征。
在此修改中，如圖4A所示，準備硅片30的同時準備一塊有粘性的樹脂片ARS。然后，如圖4B所示，粘性樹脂片ARS被置于硅片30的上表面，并進行層壓工藝，用例如膜式真空層壓機(diaphragm typevacuum laminating machine)，其可從MEIKI SEISHAKUSHO K.K得到。這樣，粘性樹脂片ARS成為硅片30上表面的密封樹脂層48，以使電極終端或?qū)щ姾副P34和鈍化層38完全被密封樹脂層48所覆蓋，如圖4C所示。此后，具有密封樹脂層48的硅片30，按照如圖3F到3H所說明進行處理，制得倒裝芯片型半導體器件(32′)。
與上面提到的根據(jù)本發(fā)明制作工藝第一實施例相似，在本實施例中，能夠?qū)φ承詷渲珹RS的厚度，并進而對形成密封樹脂層48的樹脂材料的量精確控制。
例如，根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件32′可以用來制造芯片堆疊半導體封裝。
參考圖5A到5D，下面說明根據(jù)本發(fā)明采用倒裝芯片型半導體器件32′，制造芯片堆疊半導體封裝的制作工藝。
如圖5A所示，準備第一半導體器件50F，并且將其安裝并用合適的粘合劑54粘在襯底52上。第一半導體器件50F在其上表面有多個導電焊盤55，并且每個導電焊盤55可以由合適的金屬材料構成，如鋁、金、銅等等。盡管沒有畫圖示出，二氧化硅層和鈍化層可以在第一半導體器件50F上表面形成，使每個導電焊盤55暴露在外面。而且，有機保護層如聚酰亞胺層可以替代二氧化硅層和鈍化層。
注意，在本實施例中，盡管襯底52是作為布線板或內(nèi)插板，但它可以包含包括在金屬引線架中的安裝臺。
如圖5A所示，第一半導體器件50F也有多個金屬凸點56，它們結合在排列其上表面中心區(qū)域的導電焊盤55上。優(yōu)選地，每個金屬凸點56形成為芽狀金凸點，其可用眾所周知線焊機由金線制成。
特別地，眾所周知，線焊機有可移動細管，極細的金線穿過細管。從細管尖端伸出的金線前端或自由端，以一個細小的珠結束，防止金線拉入到細管中。而且，細管有針狀電極，叫做焊炬，針狀電極位于細管尖端旁邊。
為形成芽狀凸點56，移動可移動細管，以使小珠在受到紫外振動時被壓到導電焊盤55上，并且小珠由于紫外振動和壓力的共同作用被焊接并結合到相關的導電焊盤55上。然后，當向上移動細管以使金線拉出細管時，針狀電極被加以高壓，在被拉的金線和針狀電極間產(chǎn)生火花。
因此，細金線被火花切斷而形成芽狀凸點56。也就是說，被結合的小珠作為相關導電焊盤55上的芽狀凸點56留下來了。另一方面，金線被切斷的一端由于火花而熔化，因此產(chǎn)生用于下次形成芽狀凸點56的細小的珠。
簡而言之，在第一半導體器件50F中，每個芽狀凸點56與相應的導電焊盤55相關，由此定義了一個電極終端。
另一方面，如圖5B所示，依照根據(jù)本發(fā)明制作工藝的第一實施例制造的倒裝芯片型半導體器件(32′)被作為第二半導體器件50S，其特征是比第一半導體器件50F有更小的尺寸。注意，在圖5B中，為避免說明的復雜性，二氧化硅層36和鈍化層38都被省略。而且注意，第一半導體器件50F的芽狀金屬凸點56的排列與第二半導體器件50S的導電焊盤34的排列有鏡像關系。
如圖5C所示，在準備好第一和第二半導體器件50F和50S后，第二半導體器件50S被倒置并置于第一半導體器件50F上，以使第二半導體器件50S上各個導電焊盤34與第一半導體器件50F上表面中心區(qū)域的芽狀金屬凸點56對齊。
接下來，如圖5D所示，第二半導體器件50S通過超聲壓焊法或熱壓焊法被壓在第一半導體器件50F的上表面，以使第二半導體器件50S上各個導電焊盤34鄰接并結合到第一半導體器件50F上表面中心區(qū)域的芽狀金屬凸點56上。也就是說，每個芽狀金屬凸點56都穿入密封樹脂層(40或48)中，并且所說芽狀金屬凸點56的尖端擠壓并結合到相應的導電焊盤34上。然后，密封樹脂層(40或48)完全硬化，使芽狀金屬凸點56和與其相連的導電焊盤34和55一起被樹脂密封。
此后，位于第一半導體器件50F上表面周邊區(qū)域的每個導電焊盤(未示出)，通過結合線被電氣連接到位于內(nèi)插板52上相應的導電焊盤(未示出)上。那么，圖5D所示組合是使采用傳遞模塑法被樹脂密封，實現(xiàn)了芯片堆疊半導體封裝的制作。
在上述芽狀凸點56的形成工藝中，非常困難或者說不可能將芽狀凸點56以小于40微米的間距排列，因此如上所述的第二半導體器件50S的導電焊盤34必須以40微米或大于40微米的間距排列。
當各個芽狀金屬凸點56結合到導電焊盤34時，會有這樣一種情況形成密封樹脂層(40或48)的樹脂材料中很小部分會留在二者中間。然而，如果選擇形成密封樹脂層(40或48)的樹脂材料，使得其在將芽狀金屬凸點56結合到導電焊盤34上的結合溫度下具有的粘度小于1,000Pa·a，那么將樹脂層從結合面間完全去除是可能的。
在第二半導體器件50S能被精確放置在第一半導體器件50F上之前，優(yōu)選地給出35微米的厚度作為密封樹脂層(40或48)的最大厚度。特別地，第二半導體器件50S有被密封樹脂層(40或48)覆蓋的定位標記，并且將第二半導體器件50S放置到第一半導體器件50F上是通過定位相機檢測定位標記完成。因此，優(yōu)選地，在定位標記被定位相機精確檢測之前，密封樹脂層(40或48)應該有小于35微米的厚度。
如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件32′可以用作制造BGA(焊球網(wǎng)格陣列)類型半導體封裝。
特別地，在制造BGA類型半導體封裝中，準備封裝板或內(nèi)插板58。內(nèi)插板58有多個排列在其上表面的導電焊盤60，和形成在導電焊盤60上的各個芽狀金屬凸點62。每個芽狀金屬凸點62以與前述完全相同的方式制得，并且芽狀金屬凸點62的排列與倒裝芯片型半導體器件32′的導電焊盤34的排列有鏡像關系。簡而言之，每個芽狀金屬凸點62與相應的導電焊盤60相關，由此定義了一個電極終端。
而且，內(nèi)插板58具有多個排列在其下表面的導電焊盤64和結合在導電焊盤64上的各個焊球65，焊球65形成了焊球網(wǎng)格陣列(BGA)。用與前面參考圖5C和5D所述的完全相同的方式，將倒裝芯片型半導體器件32′安裝在內(nèi)插板58上。
此外，如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件32′可以直接安裝在主板66上。
特別地，主板66上有多個排列于其上表面的導電焊盤67和形成于導電焊盤67上的各個芽狀金屬凸點68。每個芽狀凸點68都用與前述完全相同的方式制得，并且芽狀金屬凸點68的排列與倒裝芯片型半導體器件32′的導電焊盤34的排列有鏡像關系。簡而言之，每個芽狀金屬凸點68與相應的導電焊盤67相關，由此定義了一個電極終端。用與前面參考圖5C和5D所述的完全相同的方式，將倒裝芯片型半導體器件32′安裝在主板66上。
如前所述，很明顯，不論在什么情況下，采用根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件32′，都可在倒裝芯片型半導體器件32′位于另一個半導體器件(50F)、內(nèi)插板(58)、或主板(66)上的同時，進行填充工藝或樹脂密封工藝。換句話說，根據(jù)本發(fā)明，倒裝芯片型半導體器件32′安裝之后可以完全省略填充工藝或樹脂密封工藝。
同時，根據(jù)本發(fā)明，由于可以精確控制形成密封樹脂層40的樹脂材料的量，可以避免密封樹脂層(40或48)的脹出或密封樹脂層(40或48)中產(chǎn)生氣孔或孔洞，從而增加電子產(chǎn)品如芯片堆疊半導體封裝，BGA類型半導體封裝或主板的生產(chǎn)率。
第二實施例參考圖8A到8D，下面說明根據(jù)本發(fā)明的制造多個倒裝芯片型半導體器件的制作工藝的第二實施例。
首先，如圖8A所示，準備硅片70。與前述第一實施例相似，硅片70的上表面通過形成網(wǎng)格狀細槽(即劃線)分割成很多半導體芯片區(qū)。注意，在圖8A中，每個半導體芯片區(qū)的范圍用標記72表示。硅片70已經(jīng)經(jīng)過各種已知方法處理過，從而每個半導體芯片區(qū)72制成一個半導體芯片或器件。
而且，在每個半導體器件72上已經(jīng)制成并排列了多個導電焊盤73。盡管沒有畫圖示出，在硅片70的上表面可以形成二氧化硅層和鈍化層，以使每個導電焊盤73暴露到外面。有機保護層，如聚酰亞胺層，可以替代二氧化硅層和鈍化層。
注意，每個導電焊盤73由合適的金屬材料制成，如鋁，金，銅等等。而且注意，在本實施例中，導電焊盤73可以以50微米或者小于50微米的間距排列。
此外，如圖8A所示，在各個導電焊盤73上已經(jīng)形成多個柱狀金屬凸點74。優(yōu)選地，柱狀金屬凸點74由金制成，但合適的焊料也可以用來制作柱狀金屬凸點74。在導電焊盤73上的柱狀金屬凸點74的形成，可以采用例如光刻工藝和電鍍工藝來執(zhí)行。
簡而言之，在每個半導體器件72中，每個柱狀金屬凸點74與相應的導電焊盤73相關，由此定義了一個電極終端。
如圖8B所示，當準備好硅片70后，采用與上述第一實施例完全相同的方法在硅片70上形成密封樹脂層75。也就是說，密封樹脂層75的形成，可以通過如圖3C、3D和3E的旋涂工藝或如圖4A、4B和4C的層壓工藝來執(zhí)行。不論何種情況下，導電焊盤73和柱狀金屬凸點74都被密封樹脂層75完全覆蓋，如圖8B所示。
如圖8C所示，在形成密封樹脂層75后，具有粘性層77的劃片樹脂層76被應用并粘貼在硅片70下表面上。然后，如圖8D所示，硅片70經(jīng)過劃片工藝，使之沿著網(wǎng)格狀槽(未畫出)被切開，在圖8D中有分別用標記78所表示的三個切割槽。也就是說，硅片70被分割成多個倒裝芯片型半導體器件72A，硅片70本身的每個分割部分形成了相應的倒裝芯片型半導體器件72A的半導體襯底70′。
與前述硅片30或被分割的半導體器件32′相似，處理過的硅片70或被分割的半導體器件72A可以在電子市場中出貨和流通，用來制造緊湊半導體封裝，如BGA(焊球網(wǎng)格陣列)類型半導體封裝，芯片堆疊類型半導體封裝等等。
參考圖9A到9D，下面說明使用根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件72A制造芯片堆疊半導體封裝的制作工藝。
如圖9A所示，準備第一半導體器件80F，然后使用合適的粘合劑84將其安置并粘貼到襯底82上。第一半導體器件80F有多個位于其上表面的導電焊盤85，且每個導電焊盤85可以由合適的金屬材料構成，如鋁、金、銅等等。盡管沒有畫圖示出，二氧化硅層和鈍化層可以在第一半導體器件80F上表面形成，使每個導電焊盤85暴露在外面。有機保護層如聚酰亞胺層可以替代二氧化硅層和鈍化層。
注意，在本實施例中，盡管襯底82是作為布線板或內(nèi)插板，但它可以包含包括在金屬引線架中的安裝臺。
如圖9A所示，第一半導體器件80F也有多個柱狀金屬凸點86，它們形成在排列在其上表面中心區(qū)域的導電焊盤85上。與上述柱狀金屬凸點74相似，優(yōu)選地，柱狀金屬凸點86可以由金制成，但合適的焊料，也可以用來形成柱狀金屬凸點86。而且，在導電焊盤85上的柱狀金屬凸點86的形成，可以由與上述柱狀金屬凸點74完全相同的方式執(zhí)行。
簡而言之，在第一半導體器件80F中，每個柱狀凸點86與相應的導電焊盤85相關，由此定義了一個電極終端。
另一方面，如圖9B所示，依照根據(jù)本發(fā)明制作工藝的第二實施例制造的倒裝芯片型半導體器件(72A)被作為第二半導體器件80S，其特征是比第一半導體器件80F有更小的尺寸。注意，第一半導體器件80F的柱狀金屬凸點86的排列與第二半導體器件80S的柱狀金屬凸點74的排列有鏡像關系。
如圖9C所示，在準備好第一和第二半導體器件80F和80S后，第二半導體器件80S被倒置并置于第一半導體器件80F上，以使第二半導體器件80S上各個柱狀金屬凸點74與第一半導體器件80F上表面中心區(qū)域的柱狀金屬凸點86對齊。
接下來，如圖9D所示，第二半導體器件80S通過超聲壓焊法或熱壓焊法被壓在第一半導體器件80F的上表面，以使第二半導體器件80S上各個柱狀金屬凸點74鄰接并結合到第一半導體器件80F上表面中心區(qū)域的柱狀金屬凸點86上。也就是說，每個柱狀金屬凸點86都穿入密封樹脂層75中，并且結合到相應的柱狀金屬凸點74上。然后，密封樹脂層75完全硬化，由此柱狀金屬凸點74和86同與其相連的導電焊盤73和85一起被樹脂密封。
此后，位于第一半導體器件80F上表面周邊區(qū)域的每個導電焊盤(未示出)，通過結合線，被電氣連接到位于內(nèi)插板82上相應的導電焊盤(未示出)上。那么，圖9D所示組合是采用傳遞模塑法進行樹脂密封的，實現(xiàn)了芯片堆疊半導體封裝的制作。
與上述倒裝芯片型半導體器件32′相似，倒裝芯片型半導體器件72A也可以用作制造BGA(焊球網(wǎng)格陣列)類型半導體封裝。此外，倒裝芯片型半導體器件72A可以直接安裝到主板上。
而且，與上述倒裝芯片型半導體器件32′相似，通過使用根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片半導體器件72A，都可在倒裝芯片型半導體器件72A安裝在另一個半導體器件、內(nèi)插板、或主板上的同時，執(zhí)行填充工藝或樹脂密封工藝。換句話說，根據(jù)本發(fā)明，倒裝芯片型半導體器件72A安裝之后可以完全省略填充工藝或樹脂密封工藝。
此外，與上述倒裝芯片型半導體器件32′相似，由于可以精確控制形成密封樹脂層75的樹脂材料的量，可以避免密封樹脂層75的脹出或密封樹脂層75中產(chǎn)生氣孔或孔洞，從而增加電子產(chǎn)品如芯片堆疊半導體封裝，BGA類型半導體封裝或主板的生產(chǎn)率。
與上述第一實施例相似，在第二實施例中，應該選擇形成密封樹脂層75的樹脂材料，使其在將柱狀金屬凸點74結合到柱狀金屬凸點86上的結合溫度下具有的粘度小于1,000Pa·a，以使形成密封樹脂層75的樹脂材料能夠從結合面間完全去除。
而且，與上述第一實施例相似，優(yōu)選地給出35微米的厚度作為密封樹脂層75的最大厚度，以使在第二半導體器件80S上的定位標記能夠被定位相機精確檢測到，該相機用于將第二半導體器件80S放置到第一半導體器件80F上。
參考圖10A，說明采用根據(jù)本發(fā)明制作工藝的第二實施例制造的倒裝芯片型半導體器件72A的修改。注意，在圖10A中，修改的倒裝芯片型半導體器件一般用標記72B表示，而且在在圖8A到8D中相同的標記代表相同的技術特征。
在修改的倒裝芯片型半導體器件72B中，密封樹脂層75′包括包含多個平均直徑小于10微米的導電固體顆粒88的填充物，其代替了密封樹脂層75。密封樹脂層75′可以通過各向異性導電膜(ACF)層壓到硅片70′上表面來獲得。注意，作為包含多個導電固體顆粒的樹脂膜的各項異性導電膜從市場獲得。而且，密封樹脂層75′可以通過在硅片70′的上表面旋涂含有導電填充物(88)的未固化液態(tài)樹脂材料來獲得。
如圖10B所示，修改的倒裝芯片型半導體器件72B也可以用來制造芯片堆疊半導體封裝。特別地，以與參考圖9C和9D所述完全相同的方式，通過將修改的倒裝類型半導體器件72B作為第二半導體器件80S安裝在如圖9A所示的第一半導體器件80F上，來制造芯片堆疊半導體封裝。
從圖10B明顯看出，當?shù)诙雽w器件(80S或72B)的每個柱狀凸點74被壓到并結合到第一半導體器件80F的相應的柱狀凸點86時，一小部分填充物或?qū)щ姽腆w顆粒88被擠壓在二者的結合面之間，從而柱狀凸點74和86的氧化表面會被夾著的固體顆粒88磨破，使兩個柱狀凸點74和86間建立良好的電氣連接。
在該修改的倒裝芯片型半導體器件72B中，盡管密封樹脂75′包含導電填充物(88)，但導電填充物(88)也可以由陶瓷顆?；蛴矘渲w粒構成的非導電填充物代替。
第三實施例參考圖11A到11D，下面說明根據(jù)本發(fā)明用于制造多個芯片倒裝類型半導體器件的制作工藝的第三實施例。
首先，如圖11A所示，準備一個與上述第二實施例中使用的完全相同的硅片。注意，在圖11A中，與圖8A中相同的標記代表相同的技術特征。
如圖11B所示，準備硅片70的同時，準備一個劃片樹脂片90，其有層壓在其上的粘性樹脂片92。
如圖11C所示，在準備了硅片70和具有粘性樹脂片92的劃片樹脂片90后，硅片70面向下施加到劃片樹脂片90的粘性樹脂片92上，由此粘性樹脂片92形成為硅片70上表面的密封樹脂層，從而使導電焊盤73和柱狀金屬凸點74被密封樹脂層92完全覆蓋，如圖11C所示。
此后，如圖11D所示，硅片70經(jīng)過劃片工藝，沿著網(wǎng)格狀槽(未畫出)被切開，有三個切割槽分別用標記94表示。也就是說，硅片70被分割成多個倒裝芯片型半導體器件72C，硅片70本身的每個分割部分形成了相應的倒裝芯片型半導體器件72C的半導體襯底70′。
與上述的情況相似，處理過的硅片70或被分割的倒裝芯片型半導體器件72C可以在電子市場中出貨和流通，用來制造緊湊半導體封裝，如BGA(焊球網(wǎng)格陣列)類型半導體封裝，芯片堆疊類型半導體封裝等等。
在第三實施例中，由于能夠精確控制粘性樹脂片或密封樹脂層92的厚度，進而精確控制形成密封樹脂層92的樹脂材料的量，可以避免密封樹脂層92的脹出或密封樹脂層92中產(chǎn)生氣孔或孔洞。從而增加電子產(chǎn)品如芯片堆疊半導體封裝，BGA類型半導體封裝或主板的生產(chǎn)率。
而且，在第三實施例中，密封樹脂層92可以包括由多個導電或非導電顆粒組成的填充物，如圖10A和10B所述。
在采用根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件制造芯片堆疊半導體封裝的上述制作工藝中，盡管倒裝芯片型半導體器件安裝于另一個獨立的半導體器件上，但其也可以安裝在制作于硅片中的半導體器件上，如圖12A、12B和12C的示例性說明。
特別地，在圖12A中，標記96表示由根據(jù)本發(fā)明的制作工藝的第二實施例或第三實施例制造的倒裝芯片型半導體器件，并且每個半導體器件96有在其上表面上形成的密封樹脂層98。盡管在圖12A中沒有畫出，但是當然，每個半導體器件96有多個位于并排列在其上表面的電極終端。這些電極終端的每一個都包括在每個半導體器件上表面上形成的導電焊盤和結合在導電焊盤上的柱狀金屬凸點，并且導電焊盤和柱狀金屬凸點被密封樹脂層98所覆蓋。
另一方面，標號100表示硅片，其中制作有多個半導體器件，并且每個半導體器件有多個電極終端，每個電極終端包括形成在每個半導體器件上表面的導電焊盤(未畫出)和結合在焊盤上的柱狀金屬凸點102。當然，硅片100上的每個半導體器件的柱狀金屬凸點102的排列與每個芯片倒裝類型半導體器件96的柱狀金屬凸點(未畫出)的排列有鏡像關系。
如圖12A代表性的表示，每個倒裝芯片型半導體器件96被倒置并放置在硅片100的半導體器件上，以便所述倒裝芯片型半導體器件96的柱狀金屬凸點與硅片100的相應的半導體器件的柱狀金屬凸點對齊。然后，所述倒裝芯片型半導體器件96使用超聲壓焊法或熱壓焊法被壓在相應的半導體器件上，從而倒裝芯片型半導體器件96的柱狀金屬凸點結合到相應的半導體器件的各個柱狀金屬凸點102上，實現(xiàn)在硅片100上制得多個芯片堆疊半導體組件。
如圖12B所示，在倒裝芯片型半導體器件96安裝到硅片100的所有半導體器件上后，也就是說，在硅片100上完成芯片堆疊組件的制作后，采用合適的粘合劑將劃片樹脂片104粘到硅片100的下表面。然后，如圖12C所示，硅片100經(jīng)過劃片工藝，使其沿網(wǎng)格狀槽(未畫出)切開，圖12C中的標記106代表性地表示出三個切割槽。也就是，芯片堆疊組件被相互分開。此后，每個被分開的芯片堆疊組件用傳遞模塑法樹脂密封，實現(xiàn)芯片堆疊半導體封裝的制作。
尤其，當根據(jù)本發(fā)明的倒裝芯片型半導體器件具有相當小尺寸的特征時，即當?shù)寡b芯片型半導體器件的導電焊盤以小于50微米的間距排列時，同例如圖9C所示的芯片倒裝類型半導體器件并列放置在獨立半導體器件的上表面的情況比較，如圖12A、12B和12C的芯片堆疊半導體封裝的制作工藝更優(yōu)越處在于倒裝芯片型半導體器件可以更容易地并列放置在硅片(100)的上表面。
當然，如圖12A、12B和12C所示的芯片堆疊半導體封裝的制作工藝更適合制作這樣的芯片堆疊半導體器件，即以圖5B所示的相當大的尺寸為特征的倒裝芯片型半導體器件(32′)制作的芯片堆疊半導體器件，其中導電焊盤以40微米或大于40微米的間距排列。
最后，本領域技術人員應該理解，前面的說明是器件和工藝的優(yōu)選實施例，而且對本發(fā)明的各種變化和修改都不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種半導體器件(32′、72A、72B、72C)，其包括半導體襯底(30′、70′)；多個電極終端(34、73；74)，其位于并排列在所述半導體襯底的上表面；以及密封樹脂層(40、48、75、75′、92)，其形成在所述半導體襯底的上表面，使所述電極終端完全被所述密封樹脂層覆蓋。
2.根據(jù)權利要求1的半導體器件(32′)，還包括保護層(36；38)，其形成于所述半導體襯底(30′、70′)的上表面，使所述電極終端(34、73；74)暴露到外面，且所述保護層被所述密封樹脂層(40、48、75、75′、92)完全覆蓋。
3.根據(jù)權利要求1的半導體器件(32′)，其中每個所述電極終端都包括形成于所述半導體襯底(30′)上表面上的導電焊盤(34)。
4.根據(jù)權利要求1的半導體器件(72A、72B、72C)，其中每個所述電極終端都包括形成于所述半導體襯底(70′)上的導電焊盤(73)和結合在所述導電焊盤上的金屬凸點(74)。
5.根據(jù)權利要求4的半導體器件(72A、72B、72C)，其中所述金屬凸點形成為柱狀金屬凸點(74)。
6.根據(jù)權利要求1的半導體器件(72B)，其中所述密封樹脂層(75′)包括包含多個固體顆粒(88)的填充物。
7.根據(jù)權利要求6的半導體器件(72B)，其中所述固體顆粒(88)是導電的。
8.一種制作工藝，包括準備半導體硅片(30、70)，其具有制作于其上表面上的多個半導體器件(32、72)，每個所述半導體器件具有位于并排列在其上表面的多個電極終端(34、73；74)；在所述半導體晶片上表面上形成密封樹脂層(40、48、75、75′、92、98)，使所述電極焊盤(34)被所述密封樹脂層完全覆蓋；以及對所述半導體晶片劃片，使所述半導體器件分為多個單獨分開的半導體器件(32′、72A、72B、72C、96)。
9.根據(jù)權利要求8的制作工藝，其中所述半導體晶片(30、70)包括形成于其上表面上的保護層(36；38)，使所述電極終端(34、73；74)暴露在外面，且所述保護層被所述密封樹脂層(40、48、75、75′、92)完全覆蓋。
10.根據(jù)權利要求8的制作工藝，其中每個所述電極終端都包含在每個所述半導體器件(32)上表面上形成的導電焊盤34。
11.根據(jù)權利要求8的制作工藝，其中每個所述電極終端(73；74)都包含形成于每個所述半導體器件(72)上表面上的導電焊盤(73)和結合于所述導電焊盤上的金屬凸點(74)。
12.根據(jù)權利要求8的制作工藝，其中所述密封樹脂層(40、48、75、75′)的形成包括將液態(tài)樹脂材料(URM)放置到所述半導體晶片(30、70)的上表面；以及旋轉所述半導體晶片，使所述液態(tài)樹脂材料向外展開遍及所述半導體晶片上表面，從而形成所述密封樹脂層。
13.根據(jù)權利要求8的制作工藝，其中所述密封樹脂層(40、48、75、75′)的形成包括準備一個粘性樹脂片(ARS、92)；以及將所述粘性樹脂片層壓到所述半導體晶片(30、70)上表面，從而形成所述密封樹脂層。
14.根據(jù)權利要求13的制作工藝，其中所述粘性片(92)具有層壓在其表面上的劃片樹脂片(90)，并且所述半導體晶片(70)上表面上的所述粘性片的層壓是通過將所述半導體晶片面向下施加到與其所述劃片片相對的所述粘性片另一個表面上而執(zhí)行的。
15.根據(jù)權利要求8的制作工藝，還包括準備襯底(50F、58、66、80F)，其具有位于并排列在其上表面上的多個電極終端(55；56、60；62、67；68、85；86)，所述襯底的電極終端的排列與每個所述的單獨分開的半導體器件(32′、72A、72B、72C)的電極終端(34、73；74)的排列有鏡像關系；以及安裝所述單獨分開的半導體器件中的一個到所述襯底(50F、58、66、80F)上，使所述襯底的電極終端穿入所述單獨分開的半導體器件的密封樹脂層(40、48、75、75′、92)中，并且結合到其所述各個電極終端。
16.根據(jù)權利要求15的制作工藝，其中所述襯底(50F、58、66)的每個電極終端(55；56、60；62、67；68)包括形成于其上表面上的導電焊盤(55、60、67)和結合于其上的芽狀金屬凸點(56、62、68)，并且所述單獨分開的半導體器件(32′)的每個電極終端包括形成于其上表面上的導電焊盤(34)。
17.根據(jù)權利要求16的制作工藝，其中將所述單獨分開的半導體器件(32′)安裝到所述襯底(50F、58、66)上包括將所述單獨分開的半導體器件倒置并放在所述襯底上，使所述單獨分開的半導體器件的各個導電焊盤(34)與所述襯底的芽狀凸點(56、62、68)對齊；以及將所述單獨分開的半導體器件壓到所述襯底上，從而所述襯底的芽狀凸點穿入所述密封樹脂層(40、48)中并且所述襯底的芽狀凸點結合到所述單獨分開的半導體器件的導電焊盤上。
18.根據(jù)權利要求15的制作工藝，其中所述襯底(80F)的每個電極終端(85；86)包括形成與其上表面上的導電焊盤(85)和結合于其上的柱狀金屬凸點(86)，并且所述單獨分開的半導體器件(72A、72B、72C)的每個電極終端(73；74)包括形成于其上表面上的導電焊盤(73)和結合于其上的柱狀金屬凸點(74)。
19.根據(jù)權利要求18的制作工藝，其中將所述單獨分開的半導體器件(72A、72B、72C)安裝到所述襯底(80F)上包括將所述單獨分開的半導體器件倒置并放在所述襯底上，使所述單獨分開的半導體器件的各個柱狀金屬凸點(74)與所述襯底的柱狀金屬凸點(85)對齊；以及將所述單獨分開的半導體器件壓到所述襯底上，從而所述襯底的柱狀凸點穿入所述密封樹脂層(75、75′、92)中并且所述襯底的柱狀凸點結合到所述單獨分開的半導體器件的導電焊盤上。
20.根據(jù)權利要求19的制作工藝，其中所述密封樹脂層(75′)包括包含多個固體顆粒(88)的填充物，并且所述固體顆粒的一部分擠壓并留在所述單獨分開的半導體器件(72B)的柱狀金屬凸點(74)與所述襯底(80F)的柱狀金屬凸點(85)的結合面間。
21.根據(jù)權利要求15的制作工藝，其中所述襯底(50F、80F)包括另一個半導體器件，從而產(chǎn)生芯片堆疊半導體器件。
22.根據(jù)權利要求15的制作工藝，其中所述襯底(58)包括用于制作電子產(chǎn)品的電子內(nèi)插板。
23.根據(jù)權利要求15的制作工藝，其中所述襯底(66)包括用于制作電子設備的布線板。
24.根據(jù)權利要求8的制作工藝，其所述半導體晶片(30、70)定義為第一半導體晶片，所述制作工藝還包括準備第二半導體晶片(100)，其具有制作于其上表面上的多個半導體器件、每個所述半導體器件具有位于并排列在其上表面上的多個電極終端(102)，所述第二半導體晶片的每個所述半導體器件的電極終端的排列與每個所述的單獨分開的半導體器件(96)的電極終端的排列有鏡像關系；以及安裝所述各個單獨分開的半導體器件到所述第二半導體晶片的所述半導體器件上，使所述第二半導體晶片的每個所述半導體器件的電極終端穿入到所述密封樹脂層(98)中，并且結合到相應的單獨分開的半導體器件的各個電極終端，從而制得多個芯片堆疊半導體組件；以及對所述第二半導體晶片劃片，使所述多個芯片堆疊半導體組件相互分離。
25.一種半導體晶片(30、70)，具有制作于其中的多個第二半導體器件(32、72)，所述半導體晶片包括位于并排列在每個所述半導體器件的上表面上的多個電極終端(34、73、74)；以及密封樹脂層(40、48、75、75′)，其形成于所述半導體器件所有上表面上，使所述電極終端被所述密封樹脂層完全覆蓋。
26.一種制作工藝，包括準備半導體晶片(30、70)，其具有制作在其中的多個半導體器件(32、72)，每個所述半導體器件具有位于并排列在其上表面上的多個電極終端(34、73；74)；在所述半導體晶片上形成密封樹脂層(40、48、75、75′)，使所有電極終端被所述密封樹脂層完全覆蓋。
全文摘要
一種倒裝芯片型半導體器件(32′，72A、72B、72C)包括半導體襯底(30′、70′)。多個電極終端(34、73；74)位于并排列在半導體襯底的上表面上，密封樹脂層(40、48、75、75′、92)形成于半導體襯底的上表面上，使電極終端被密封樹脂層完全覆蓋。
文檔編號H01L21/98GK1585123SQ200410057788
公開日2005年2月23日 申請日期2004年8月19日 優(yōu)先權日2003年8月19日
發(fā)明者栗田洋一郎, 大內(nèi)利枝佳, 宮崎崇志, 山田俊之 申請人:恩益禧電子股份有限公司