專利名稱：凸點(diǎn)的形成方法和半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在連接如基于BGA技術(shù)進(jìn)行安裝的情況或進(jìn)行倒裝芯片安裝的情況那樣形成了焊區(qū)(pad)的2個(gè)基板(例如印刷布線板和半導(dǎo)體芯片)中使用的凸點(diǎn)(bump)的形成方法和使用被形成的凸點(diǎn)制造的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
在將半導(dǎo)體芯片安裝到印刷布線板上的技術(shù)之一中有被稱為BGA(球狀柵格陣列)的技術(shù)。BGA技術(shù)是一種在半導(dǎo)體芯片和印刷布線板的兩者中形成焊區(qū)、通過(guò)被稱為凸點(diǎn)的焊錫球或金球等來(lái)接合這些焊區(qū)的技術(shù)。通過(guò)使用這樣的凸點(diǎn)，與在半導(dǎo)體芯片上安裝引腳形狀的端子來(lái)進(jìn)行安裝的情況、或進(jìn)行使用了鍵合引線的COB(板上的芯片)安裝的情況相比，可大幅度地減小安裝面積。
另一方面，最近也廣泛地進(jìn)行不對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行封裝而是在裸芯片的狀態(tài)下安裝到印刷布線板上的所謂的倒裝芯片安裝。在倒裝芯片安裝的情況下，也通過(guò)凸點(diǎn)來(lái)接合裸芯片的焊區(qū)與印刷布線板的焊區(qū)。
作為在基于BGA技術(shù)的安裝或倒裝芯片安裝等中使用的凸點(diǎn)的形成方法，一般已知有通常凸點(diǎn)方式、轉(zhuǎn)移凸點(diǎn)方式、球凸點(diǎn)方式和臺(tái)面凸點(diǎn)方式這4種方式。通常凸點(diǎn)方式是用抗蝕劑覆蓋除了凸點(diǎn)形成部位之外的半導(dǎo)體晶片的上表面、在利用電鍍處理形成了凸點(diǎn)后除去抗蝕劑的方式。轉(zhuǎn)移凸點(diǎn)方式是在內(nèi)引線的前端轉(zhuǎn)移接合凸點(diǎn)、將該凸點(diǎn)與半導(dǎo)體芯片的鋁電極進(jìn)行位置重合后進(jìn)行加熱·加壓的方式。此外，球凸點(diǎn)方式是使用進(jìn)行引線鍵合的裝置將凸點(diǎn)安裝到各焊區(qū)上的方式，臺(tái)面凸點(diǎn)方式是在內(nèi)引線的前端處一體地形成凸點(diǎn)的方式。
在這4種方式中，轉(zhuǎn)移凸點(diǎn)方式和臺(tái)面凸點(diǎn)方式以利用內(nèi)引線為前提，故不適合于基于BGA技術(shù)的安裝或倒裝芯片安裝。此外，在球凸點(diǎn)方式中，由于依次地將凸點(diǎn)安裝到各焊區(qū)上，故存在焊區(qū)的數(shù)目越多、在安裝方面就越費(fèi)時(shí)的問(wèn)題。另一方面，由于利用電鍍處理來(lái)形成凸點(diǎn)，故存在凸點(diǎn)的尺寸及形狀方面容易產(chǎn)生離散性的問(wèn)題。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明鑒于這樣的問(wèn)題而研究出來(lái)的，其目的在于提供一種不需要復(fù)雜的工序而能形成所希望的尺寸和形狀的凸點(diǎn)的凸點(diǎn)的形成方法和利用這樣的凸點(diǎn)制造的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的凸點(diǎn)的形成方法包括用抗蝕劑覆蓋除了焊區(qū)形成區(qū)域之外的第1基板的上表面的工序以及使第1基板的用抗蝕劑覆蓋的面朝下并從其下方朝向被抗蝕劑覆蓋的面噴射導(dǎo)電性材料、在第1基板上的焊區(qū)形成區(qū)域中形成大致半球狀的凸點(diǎn)的工序。通過(guò)使第1基板上的焊區(qū)形成區(qū)域朝下并從其下方噴射導(dǎo)電性材料，可利用重力的作用在焊區(qū)形成區(qū)域中形成半球狀的凸點(diǎn)，不需要復(fù)雜的工序就能形成凸點(diǎn)。
此外，本發(fā)明的凸點(diǎn)的形成方法包括利用絲網(wǎng)(screen)印刷在第1基板上的焊區(qū)周邊形成預(yù)定厚度的印刷圖形的工序以及利用表面張力使印刷圖形變形以形成大致半球狀的上述凸點(diǎn)的工序。利用絲網(wǎng)印刷在第1基板上的焊區(qū)周邊形成了印刷圖形后，由于該印刷圖形因表面張力而變形為圓形，故不使用其它的特別的裝置等就能形成半球狀的凸點(diǎn)。
此外，本發(fā)明的凸點(diǎn)的形成方法包括在第1基板上的上表面上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷以便在第1基板上的焊區(qū)周邊形成預(yù)定厚度的印刷圖形的工序以及使第1基板的形成了印刷圖形的面朝下并放置預(yù)定時(shí)間以便在第1基板上被形成的印刷圖形的形狀成為大致半球狀的工序。通過(guò)利用絲網(wǎng)印刷在第1基板上的焊區(qū)周邊形成印刷圖形并使形成了印刷圖形的面朝下及放置預(yù)定時(shí)間，可利用重力的作用容易地形成半球狀的凸點(diǎn)。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1是說(shuō)明凸點(diǎn)的形成方法和半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖；圖2是詳細(xì)地說(shuō)明圖1(c)工序的圖；圖3是示出2層結(jié)構(gòu)的凸點(diǎn)的一例的圖；圖4是說(shuō)明絲網(wǎng)印刷的概略的圖；以及圖5是示出印刷圖形的形狀的圖。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)〔第1實(shí)施形態(tài)〕圖1是說(shuō)明凸點(diǎn)的形成方法和半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。該圖示出了基于BGA技術(shù)將已封裝好的半導(dǎo)體芯片安裝到印刷布線板上的例子，具體地說(shuō)，是通過(guò)凸點(diǎn)將半導(dǎo)體芯片的封裝體上被形成的焊區(qū)與在印刷布線板上被形成的焊區(qū)接合起來(lái)的例子。上述的印刷布線板對(duì)應(yīng)于第1基板，已封裝好的半導(dǎo)體芯片對(duì)應(yīng)于第2基板。
首先，如圖1(a)中所示，在印刷布線板1上以與半導(dǎo)體芯片上的焊區(qū)相同的間隔形成焊區(qū)2。其次，如圖1(b)中所示，用抗蝕劑3覆蓋除了焊區(qū)形成區(qū)域之外的印刷布線板1的上表面。其次，如圖1(c)中所示，使印刷布線板1的被抗蝕劑3覆蓋的面朝下，從其下方噴射熔融焊錫以便在焊區(qū)形成區(qū)域中形成凸點(diǎn)4。
圖2是詳細(xì)地說(shuō)明圖1(c)的工序的圖。如該圖中所示，將印刷布線板1在抗蝕劑形成面朝下的狀態(tài)下面朝下地安裝在帶式輸送機(jī)11上。在帶式輸送機(jī)11的下方設(shè)置了噴射熔融焊錫的噴嘴12。如果帶式輸送機(jī)11開(kāi)始移動(dòng)，則將熔融焊錫噴到通過(guò)了噴嘴12的上方的印刷布線板1上。焊錫不附著于印刷布線板1上的被抗蝕劑3覆蓋的部分上，只在沒(méi)有被抗蝕劑3覆蓋的焊區(qū)形成面上形成焊錫層。該焊錫層受到重力的作用，成為大致半球狀，將其作為凸點(diǎn)4來(lái)利用。此外，由于從噴嘴12始終噴射恒定量的焊錫，故凸點(diǎn)4的尺寸變得大致均勻。
形成了凸點(diǎn)4的印刷布線板1在除去抗蝕劑后，如圖1(d)中所示，在與半導(dǎo)體芯片5的焊區(qū)6進(jìn)行了位置重合后，通過(guò)高溫爐。其結(jié)果，如圖1(e)中所示，凸點(diǎn)4熔融，半導(dǎo)體芯片5通過(guò)凸點(diǎn)4與印刷布線板1接合。
這樣，在本實(shí)施形態(tài)中，由于使印刷布線板1的焊區(qū)形成面朝下并從其下方噴射熔融焊錫以便在焊區(qū)形成區(qū)域中形成焊錫層，故該焊錫層受到重力的作用成為理想的半球狀的凸點(diǎn)4。因而，不需要使用特別的裝置等，就能用簡(jiǎn)單的工序形成半球狀的凸點(diǎn)4。
此外，由于凸點(diǎn)形成部位以外被抗蝕劑3所覆蓋，故焊錫不會(huì)附著于多余的部分上。再有，由于一邊使印刷布線板1以恒定速度移動(dòng)一邊從噴嘴12噴射恒定量的熔融焊錫，故可消除凸點(diǎn)的尺寸及形狀的離散性。此外，如果在帶式輸送機(jī)11上以一定的間隔放置多個(gè)印刷布線板1，則可在短時(shí)間內(nèi)在多個(gè)印刷布線板1上形成同一形狀的凸點(diǎn)4，制造效率變得良好。
再有，從噴嘴12噴射的物質(zhì)，不限于上述的熔融焊錫，可利用在附著性和導(dǎo)電性方面優(yōu)良的各種物質(zhì)(例如金等)。此外，也可噴射2種以上的物質(zhì)來(lái)形成上述的凸點(diǎn)4。圖3示出了將凸點(diǎn)4作成二層結(jié)構(gòu)，在上層形成了在低溫下熔融的焊錫層4a、在下層形成了在高溫下熔融的焊錫層4b的例子。如果作成這樣的結(jié)構(gòu)，則由于在上層的焊錫層4a熔融的時(shí)刻確保了與半導(dǎo)體芯片5的電接觸，故與將凸點(diǎn)4作成一層結(jié)構(gòu)相比，可提高凸點(diǎn)4的附著性。再有，在將凸點(diǎn)4作成多層結(jié)構(gòu)的情況下，可從一個(gè)噴嘴12噴射不同的材料，或者也可設(shè)置兩個(gè)以上的噴嘴12。此外，在印刷布線板1的面積大的情況下，將多個(gè)噴嘴12排成一列，從各噴嘴12同時(shí)噴射相同量的熔融焊錫即可。
〔第2實(shí)施形態(tài)〕以下說(shuō)明的第2實(shí)施形態(tài)是利用絲網(wǎng)印刷形成凸點(diǎn)4的實(shí)施形態(tài)。
圖4是說(shuō)明絲網(wǎng)印刷的概略的圖。在印刷布線板1的上方配置了描繪凸點(diǎn)4的形狀的絲網(wǎng)掩模21。絲網(wǎng)掩膜21的兩端被絲網(wǎng)框22所支撐，如果壓上涂刷器23，則將絲網(wǎng)掩膜21密接地配置在印刷布線板1的上表面上，如果放開(kāi)涂刷器23，則絲網(wǎng)掩膜21返回到原來(lái)的位置(圖示的虛線位置)。
在絲網(wǎng)掩膜21的上表面上，在載有由焊錫或金等構(gòu)成的導(dǎo)電性的糊劑24的狀態(tài)下將涂刷器23壓在絲網(wǎng)掩膜21上，使涂刷器23在該狀態(tài)下在圖示的箭頭的方向上移動(dòng)。絲網(wǎng)掩膜21只在被涂刷器23壓住的部分密接地配置在印刷布線板1上，涂刷器23通過(guò)了的部分的絲網(wǎng)掩膜21從印刷布線板1離開(kāi)。由此，將對(duì)應(yīng)于絲網(wǎng)掩膜21的圖形的形狀的印刷圖形25復(fù)制到印刷布線板1上。
如果絲網(wǎng)印刷結(jié)束，則在印刷圖形25干燥之前使印刷面朝下放置預(yù)定時(shí)間。由此，印刷圖形25受到重力的作用成為半球狀被固化，完成凸點(diǎn)4。
其后，進(jìn)行與圖1(d)、(e)相同的工序，將半導(dǎo)體芯片5安裝在印刷布線板1上。
這樣，由于第2實(shí)施形態(tài)利用絲網(wǎng)印刷形成凸點(diǎn)4，故可消除凸點(diǎn)4的尺寸的離散性。此外，由于與第1實(shí)施形態(tài)不同，不需要在印刷布線板1上形成焊區(qū)及抗蝕劑的處理，故可進(jìn)一步簡(jiǎn)化制造工序。
再有，在進(jìn)行絲網(wǎng)印刷時(shí)，如圖5中所示，如果形成比凸點(diǎn)4的尺寸寬且厚的的印刷圖形25，則即使印刷圖形25由于表面張力而縮小，其面積也能與凸點(diǎn)4大致相同。此外，由于因表面張力而如圖示的虛線那樣地變形為圓形，故沒(méi)有必要使已印刷的面朝下，可進(jìn)一步簡(jiǎn)化制造工序?；蛘?，也可利用表面張力和重力這兩者來(lái)形成凸點(diǎn)4。
在上述的第1和第2實(shí)施形態(tài)中，關(guān)于在印刷布線板1上形成凸點(diǎn)4的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但也可在半導(dǎo)體芯片5的焊區(qū)上形成凸點(diǎn)4。
此外，在上述的第1和第2實(shí)施形態(tài)中，關(guān)于基于BGA技術(shù)進(jìn)行安裝的情況的凸點(diǎn)形成方法進(jìn)行了說(shuō)明，但在形成將從半導(dǎo)體晶片切下的裸芯片安裝在印刷布線板1上的所謂倒裝芯片安裝中使用的凸點(diǎn)4時(shí)，也可應(yīng)用本實(shí)施形態(tài)。但是，在倒裝芯片安裝的情況下，由于與進(jìn)行BGA技術(shù)的安裝的情況相比，必須減小凸點(diǎn)4的尺寸，故有必要改變從噴嘴12噴射的材料或噴射量，或變更絲網(wǎng)掩膜21的圖形形狀。
此外，在裸芯片上被形成的焊區(qū)的材料一般來(lái)說(shuō)使用鋁或多晶硅等，但由于焊錫難以附著于這些材料上，故有必要在熔融焊錫的噴射工序之前預(yù)先在其表面上形成考慮了密接性、相互擴(kuò)散、焊錫的潤(rùn)濕性的中間金屬層。例如，預(yù)先利用電鍍或蒸鍍形成銅或金等的焊錫容易附著的金屬的表面層?；蛘撸A(yù)先形成Cr-Cu-Au、TiW-Cu、Ti-Cu-Ni、Al/Ni-Ni-Cu等表面層。這樣的表面層在形成了焊錫等難以附著的焊區(qū)的印刷布線板等上形成凸點(diǎn)4的情況下也是有效的。
此外，在進(jìn)行倒裝芯片安裝的情況下，也可在切下半導(dǎo)體晶片之前在半導(dǎo)體晶片上形成凸點(diǎn)4，在凸點(diǎn)形成后再切下各個(gè)芯片。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，按照本發(fā)明，由于從第1基板的下方，朝向第1基板的被抗蝕劑覆蓋的面噴射導(dǎo)電性材料來(lái)形成凸點(diǎn)，故可利用重力的作用形成理想的半球狀的凸點(diǎn)。此外，如果一邊輸送第1基板一邊噴射導(dǎo)電性材料，則可將導(dǎo)電性材料均勻地噴射到第1基板上，可抑制凸點(diǎn)的尺寸和形狀的離散性。
此外，如果噴射兩種以上的導(dǎo)電性材料，則可容易地形成多層結(jié)構(gòu)的凸點(diǎn)。因而，也可容易地作成凸點(diǎn)的上層一側(cè)在比下層一側(cè)低的溫度下熔融的結(jié)構(gòu)，可提高凸點(diǎn)的附著性。
權(quán)利要求
1．一種凸點(diǎn)的形成方法，該方法被用于形成連接在第1和第2基板這兩者上被形成的焊區(qū)的凸點(diǎn)，其特征在于，包括用抗蝕劑覆蓋除了焊區(qū)形成區(qū)域之外的上述第1基板的上表面的工序；以及使上述第1基板的用抗蝕劑覆蓋的面朝下、從其下方朝向被上述抗蝕劑覆蓋的面噴射導(dǎo)電性材料、在上述第1基板上的焊區(qū)形成區(qū)域中形成大致半球狀的凸點(diǎn)的工序。
2．如權(quán)利要求1中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于一邊輸送上述第1基板，一邊噴射上述導(dǎo)電性材料。
3．如權(quán)利要求2中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于調(diào)整上述第1基板的輸送速度，以便形成預(yù)定尺寸的上述凸點(diǎn)。
4．如權(quán)利要求1中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于調(diào)整上述導(dǎo)電性材料的噴射量，以便形成預(yù)定尺寸的上述凸點(diǎn)。
5．如權(quán)利要求1中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于噴射兩種以上的上述導(dǎo)電性材料，形成多層結(jié)構(gòu)的上述凸點(diǎn)。
6．如權(quán)利要求5中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于用兩種以上的上述導(dǎo)電性材料形成上述凸點(diǎn)，使上述凸點(diǎn)的上層一側(cè)在比上述凸點(diǎn)的下層一側(cè)低的溫度下熔融。
7．如權(quán)利要求1中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于上述第1和第2基板中的某一個(gè)基板是印刷布線板，另一個(gè)基板是半導(dǎo)體芯片。
8．如權(quán)利要求7中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于上述半導(dǎo)體芯片是從半導(dǎo)體晶片上切下的裸芯片，形成在將上述裸芯片以倒裝芯片方式安裝到上述印刷布線板上時(shí)被使用的上述凸點(diǎn)。
9．如權(quán)利要求8中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于在進(jìn)行上述半導(dǎo)體晶片的切下之前，在上述半導(dǎo)體晶片的整個(gè)面上形成上述凸點(diǎn)。
10．一種凸點(diǎn)的形成方法，該方法被用于形成連接在第1和第2基板這兩者上被形成的焊區(qū)的凸點(diǎn)，其特征在于，包括利用絲網(wǎng)印刷在上述第1基板上的焊區(qū)周邊形成預(yù)定厚度的印刷圖形的工序；以及至少利用表面張力使上述印刷圖形變形以形成大致半球狀的上述凸點(diǎn)的工序。
11．如權(quán)利要求10中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于以包含上述第1基板上的焊區(qū)形成區(qū)域且比上述焊區(qū)形成區(qū)域?qū)挼姆绞叫纬缮鲜鲇∷D形。
12．如權(quán)利要求10中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于使上述第1基板的形成了上述印刷圖形的面朝下并放置預(yù)定時(shí)間，使得上述印刷圖形的形狀成為大致半球狀。
13．如權(quán)利要求10中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于上述第1和第2基板中的某一個(gè)基板是印刷布線板，另一個(gè)基板是半導(dǎo)體芯片。
14．如權(quán)利要求13中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于上述半導(dǎo)體芯片是從半導(dǎo)體晶片上切下的裸芯片，形成在將上述裸芯片以倒裝芯片方式安裝到上述印刷布線板上時(shí)被使用的上述凸點(diǎn)。
15．如權(quán)利要求14中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于在進(jìn)行上述半導(dǎo)體晶片的切下之前，在上述半導(dǎo)體晶片的整個(gè)面上形成上述凸點(diǎn)。
16．一種凸點(diǎn)的形成方法，該方法被用于形成連接在第1和第2基板這兩者上被形成的焊區(qū)的凸點(diǎn)，其特征在于，包括在上述第1基板的上表面上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷以便在上述第1基板上的焊區(qū)周邊形成預(yù)定厚度的印刷圖形的工序；以及使上述第1基板的形成了上述印刷圖形的面朝下并放置預(yù)定時(shí)間，使得上述第1基板上被形成的上述印刷圖形的形狀成為大致半球狀的工序。
17．如權(quán)利要求16中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于上述第1和第2基板中的某一個(gè)基板是印刷布線板，另一個(gè)基板是半導(dǎo)體芯片。
18．如權(quán)利要求17中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于上述半導(dǎo)體芯片是從半導(dǎo)體晶片上切下的裸芯片，形成在將上述裸芯片以倒裝芯片方式安裝到上述印刷布線板上時(shí)被使用的上述凸點(diǎn)。
19．如權(quán)利要求18中所述的凸點(diǎn)的形成方法，其特征在于在進(jìn)行上述半導(dǎo)體晶片的切下之前，在上述半導(dǎo)體晶片的整個(gè)面上形成上述凸點(diǎn)。
20．一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具有第1和第2基板，通過(guò)凸點(diǎn)來(lái)連接在第1和第2基板這兩者上被形成的焊區(qū)，其特征在于用抗蝕劑覆蓋除了焊區(qū)形成區(qū)域之外的上述第1基板的上表面，使該面朝下并從其下方噴射導(dǎo)電性材料，以形成上述凸點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于用簡(jiǎn)單的工序來(lái)形成所希望的尺寸和形狀的凸點(diǎn)。在印刷布線板1上以與半導(dǎo)體芯片5上的焊區(qū)6相同的間隔形成了焊區(qū)2后,用抗蝕劑3覆蓋除了焊區(qū)形成區(qū)域之外的印刷布線板1的上表面。其次,使印刷布線板1被抗蝕劑3覆蓋的面朝下,從其下方噴射熔融焊錫。熔融焊錫只附著于印刷布線板1的焊區(qū)形成面上,受到重力的作用而形成理想的半球狀的凸點(diǎn)4。形成了凸點(diǎn)4的印刷布線板1在與半導(dǎo)體芯片5的焊區(qū)6進(jìn)行了位置重合后,通過(guò)高溫爐。由此,凸點(diǎn)4熔化,通過(guò)凸點(diǎn)4使半導(dǎo)體芯片5與印刷布線板1接合。
文檔編號(hào)H05K3/34GK1236484SQ97199490
公開(kāi)日1999年11月24日 申請(qǐng)日期1997年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月6日
發(fā)明者岡本明 申請(qǐng)人:新瀉精密株式會(huì)社