專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有高性能和高可靠性的半導(dǎo)體器件及其有效制造方法，在該半導(dǎo)體器件中抑制了在焊盤部分處由于樹脂膜的脫落而引起的互連層脫落，從而避免了電擊穿。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子器件變薄、變小的發(fā)展趨勢，人們力圖減小半導(dǎo)體器件的尺寸和提高半導(dǎo)體器件的封裝密度。在這個背景下，提出了晶片級封裝，其通過使半導(dǎo)體器件的尺寸最小化至盡可能接近半導(dǎo)體元件(芯片)的尺寸來減小尺寸。晶片級封裝是一種在進行切割(singulation)之前在晶片上制造半導(dǎo)體芯片和封裝的封裝方法，因此，與傳統(tǒng)的封裝相比，其能夠以低成本實現(xiàn)芯片級封裝。同時，當由于密度提高而獲得半導(dǎo)體器件的高管腳數(shù)和小型化時，導(dǎo)致了相鄰?fù)獠慷俗又g的窄間距。因此，晶片級封裝也采用利用凸點(電極)而不利用柱形凸點的結(jié)構(gòu)，從而可在較小的空間內(nèi)形成相對較多的外部端子。除此之外，已提出一種具有簡單結(jié)構(gòu)的晶片級封裝，其中使用樹脂覆蓋互連(參見日本特開(JP-A)2002-280486號和2004-22653號公報)。
然而，半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)越簡單，不同元件之間附著性差的問題越明顯。更具體地，許多互連是由銅制成的，而眾所周知銅與樹脂的附著性較差。半導(dǎo)體器件的焊盤部分(land part)是通過在互連上的樹脂膜中設(shè)置開口而形成，而且在半導(dǎo)體器件的焊盤部分露出樹脂膜的端部。因此，存在因互連和樹脂膜之間的附著性較差而引起的樹脂膜的端部很可能脫落的問題?；ミB和樹脂膜之間的附著性易受環(huán)境條件的影響，即樹脂膜在熱和應(yīng)力的作用之下容易脫落。例如，當半導(dǎo)體器件經(jīng)受作為可靠性評估試驗的高-低溫循環(huán)試驗時，樹脂膜開口退化而引起樹脂膜脫落，有時能導(dǎo)致互連的脫落。
然而，已提供一種具有高性能和高可靠性的半導(dǎo)體器件，其中抑制了在焊盤部處由于樹脂膜的脫落而引起的互連層的脫落。
本發(fā)明的目的是解決前述的問題和達到下述的目的。具體地，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高性能和高可靠性的半導(dǎo)體器件及其有效制造方法，該半導(dǎo)體器件中，抑制了在焊盤部分處由于樹脂膜的脫落而引起的互連層脫落，從而避免了電擊穿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底；絕緣膜，形成在該半導(dǎo)體襯底上；導(dǎo)電層，形成在該絕緣膜上，該導(dǎo)電層由互連部分和將該互連部分連接到外部端子的焊盤部分形成；以及樹脂膜，覆蓋該導(dǎo)電層，其中，該樹脂膜通過貫穿該導(dǎo)電層而在該焊盤部分的至少一部分處與該絕緣膜接觸。
在該半導(dǎo)體器件中，絕緣膜的表面至少在焊盤部分的一個部分處與樹脂膜(緊密)接觸。對于采用如下結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其中樹脂膜與導(dǎo)電層一般具有低相容性，并且樹脂膜沒有與絕緣層接觸以使導(dǎo)電層和絕緣層接合，與上述半導(dǎo)體器件相比，此半導(dǎo)體器件采用如下結(jié)構(gòu)，其中樹脂膜，即與絕緣膜具有高相容性的薄膜，能夠通過貫穿導(dǎo)電層而與絕緣膜的表面接觸。因此，在此半導(dǎo)體器件中，導(dǎo)電層被牢固地固定于半導(dǎo)體襯底上，并且抑制了樹脂膜端部(即，將該導(dǎo)電層的焊盤部分的至少一部分露出的樹脂膜的端部)從焊盤部分上方的開口脫落。因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有高性能和高可靠性，并且適用于晶片級封裝。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法為一種形成本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的方法。本發(fā)明的方法包括如下步驟在半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜；在該半導(dǎo)體襯底上形成導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層由互連部分和將該互連部分連接到外部端子的焊盤部分形成；在該導(dǎo)電層的焊盤部分的至少一部分中形成通孔；以及在該導(dǎo)電層上以如下方式形成樹脂膜該樹脂膜貫穿所述通孔，從而使該絕緣層與該樹脂膜接觸。
通過這種方法，首先，在半導(dǎo)體襯底上形成絕緣層。接下來，在絕緣層上形成導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層由互連部分和將該互連部分連接到外部端子的焊盤部分形成，并且在導(dǎo)電層的焊盤部分的至少一部分中形成通孔。然后，以如下方式形成樹脂膜該樹脂膜貫穿通孔，從而使絕緣層與樹脂膜接觸。通過這種方式，絕緣膜的表面在焊盤部分的至少一部分處與樹脂膜(緊密)接觸。對于采用如下結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其中樹脂膜與導(dǎo)電層一般具有低相容性，并且樹脂膜沒有與絕緣層接觸以使導(dǎo)電層和絕緣層接合，與上述半導(dǎo)體器件相比，通過本方法制造的半導(dǎo)體器件具有如下結(jié)構(gòu)，其中樹脂膜，即與絕緣膜具有高相容性的薄膜，能夠通過貫穿導(dǎo)電層而與絕緣膜的表面接觸。因此，在此半導(dǎo)體器件中，導(dǎo)電層被牢固地固定于半導(dǎo)體襯底上，并且抑制了樹脂膜端部(即，將導(dǎo)電層的焊盤部分的至少一部分露出的樹脂膜的端部)從焊盤部分上方的開口脫落。因此，通過本發(fā)明的方法，能夠制造具有高性能和高可靠性的半導(dǎo)體器件。


圖1A為沿圖1B的A-A′線的垂直剖面圖，其顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實例(實例1)。
圖1B為圖1A中由虛線環(huán)繞的“X”部分的俯視圖，其顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實例(實例1)。
圖2A為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的實例(第一實例)中的工藝的第一視圖。
圖2B為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的實例(第一實例)中的工藝的第二視圖。
圖2C為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的實例(第一實例)中的工藝的第三視圖，其顯示由圖2B的虛線環(huán)繞的“X”部分的俯視圖。
圖3A為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的實例(第一實例)中的工藝的第四視圖。
圖3B為說明本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的實例(第一實例)中的工藝的視圖，其顯示圖3A中由虛線環(huán)繞的“X”部分的俯視圖。
圖4A為顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第二實例(實例2)的示意圖。
圖4B為顯示在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第二實例(實例2)中設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置實例的示意圖。
圖5為顯示在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第三實例(實例3)中設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置實例的示意圖。
圖6為在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第四實例(實例4)中設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置實例的示意圖。
圖7A為在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第五實例(實例5)中設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置實例的示意圖。
圖7B為顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的第五實例(實例5)中的工藝的第一視圖，其概要地顯示了設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置。
圖7C為顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的第五實例(實例5)中的工藝的第一視圖，其概要地顯示了設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置。
圖7D為顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法的第五實例(實例5)中的工藝的第二視圖。
圖8為顯示在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第五實例(實例5)中設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置實例的示意圖。
圖9A為顯示在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件第五實例的一個修改實例中設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置實例的示意圖。
圖9B為顯示在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件第五實例的另一修改實例中設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置實例的示意圖。
圖9C為顯示在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件第五實例的又一修改實例中設(shè)置在焊盤部分上方的通孔的配置實例的示意圖。
圖10A為顯示傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件中的焊盤部分的示意圖。
圖10B為顯示傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的示意圖。
具體實施例方式
以下，將參照實例描述本發(fā)明的半導(dǎo)體器件及其制造方法，然而上述實例不應(yīng)解釋為對本發(fā)明的限制。
(實例1)
在圖1A和1B中顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實例。圖1A為沿圖1B的A-A′線的剖面圖，圖1B為圖1A中由虛線環(huán)繞的“X”部分的俯視圖。
在圖1A所示的半導(dǎo)體器件中，例如由聚酰亞胺樹脂制成的絕緣膜12，形成在具有A1襯墊(pad)11且用作上述半導(dǎo)體襯底的硅晶片10上。絕緣膜12以避開A1襯墊11上方空間的方式設(shè)置，在上述空間處將設(shè)置連接孔13。
由銅制成的導(dǎo)電層(或互連)20設(shè)置在絕緣膜12的表面上，并填充連接孔13。A1襯墊11和導(dǎo)電層20經(jīng)由連接孔13接合在一起。導(dǎo)電層20由互連部分22和焊盤部分24形成。如圖1B所示，貫穿導(dǎo)電層20的三個通孔26形成在焊盤部分24上，由此通過通孔26露出絕緣膜12。
例如由聚酰亞胺樹脂制成的樹脂膜30形成在絕緣膜12和導(dǎo)電層20上，而且至少在位于焊盤部分24上方的樹脂膜30中設(shè)置開口32。樹脂膜30進入通孔26，穿過導(dǎo)電層20并且與絕緣膜12接觸，從而與絕緣膜12牢固地接合。通過此結(jié)構(gòu)，避免了樹脂膜30的端部33脫落。
焊料球40，即前述的外部端子，形成于設(shè)置在焊盤部分24上方的樹脂膜開口32中。外部端子(焊料球40)和互連部分22通過焊盤部分24連接在一起。除此之外，互連線部分22和A1襯墊(電極)11連接在一起，從而在它們之間建立起電連續(xù)性。
在實例1的半導(dǎo)體器件中，形成在通孔26內(nèi)部的樹脂膜30通過貫穿導(dǎo)電層20與絕緣膜12接觸，并且樹脂膜30和絕緣膜12兩者均由聚酰亞胺樹脂制成。由此，樹脂膜30和絕緣膜12以非常好的附著性牢固地接合在一起。通過此結(jié)構(gòu)，即使由于樹脂膜30與導(dǎo)電層20之間的附著性較差而使開口32中的樹脂膜30的端部33從導(dǎo)電層20上略微脫落時，但由于樹脂膜30通過貫穿通孔26而與絕緣膜12緊密接觸，從而脫落的程度不會再增加。因此，能夠?qū)?dǎo)電層20可靠地固定至絕緣膜12。注意，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的應(yīng)用領(lǐng)域沒有特別的限制，并且可根據(jù)預(yù)期的目的適當選擇；例如，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可應(yīng)用于一般的半導(dǎo)體芯片等，尤其可應(yīng)用于例如晶片級封裝。
在實例1和以下描述的其他實例的半導(dǎo)體器件中，前述的半導(dǎo)體襯底不限于前述的硅晶片，并且可根據(jù)制造條件和使用條件從絕緣襯底(例如，玻璃環(huán)氧樹脂襯底、聚酯襯底、聚酰亞胺襯底、雙馬來酰亞胺三嗪樹脂襯底、熱固的聚苯醚襯底、氟樹脂襯底、陶瓷襯底、覆銅箔板以及涂有樹脂的銅(RCC)箔襯底)中適當選擇。
絕緣膜12沒有特別的限制；其組成材料、形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸以及厚度等可根據(jù)預(yù)期的目的適當確定。絕緣膜12可由無機絕緣材料或有機絕緣材料制成。然而，鑒于能夠提供與樹脂膜30的優(yōu)良附著性，有機絕緣材料為優(yōu)選的。
無機絕緣材料沒有特別的限制，并且可根據(jù)預(yù)期的目的適當選擇。例如，如果前述的半導(dǎo)體襯底為硅晶片，則可適當采用氮化硅(SiN)等。在此情況下，形成在通孔26內(nèi)部的樹脂膜30通過貫穿導(dǎo)電層20而與由SiN制成的絕緣膜12緊密接觸。
有機絕緣材料沒有特別的限制，并且可根據(jù)預(yù)期的目的適當選擇；具有低介電常數(shù)和高耐熱性的材料是優(yōu)選的。除了前述的聚酰亞胺樹脂之外，還可采用聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯并噁唑樹脂、苯并環(huán)丁烯樹脂等。這些樹脂可單獨使用或組合使用。對于在晶片級封裝中使用的絕緣膜材料，鑒于在晶片處理中呈現(xiàn)優(yōu)良的耐熱性、處理能力以及品質(zhì)特性，聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂及環(huán)氧樹脂等是優(yōu)選的。
絕緣膜12的厚度沒有特別的限制，并且可根據(jù)預(yù)期的目的適當?shù)卮_定；例如，當用于晶片級封裝中時，優(yōu)選為2μm至20μm，更優(yōu)選為5μm至15μm。如果絕緣膜12的厚度小于2μm，絕緣膜12變得易碎，并且由于半導(dǎo)體襯底10、導(dǎo)電層20以及樹脂膜30之間的熱膨脹度不同而產(chǎn)生的總應(yīng)力施加應(yīng)力至絕緣膜12上，從而在某些情況下引起絕緣膜12中的缺陷。然而，如果絕緣膜12的厚度大于20μm，則連接孔13的開口直徑和絕緣膜12的厚度之間的縱橫比變大，其中所述開口形成在絕緣膜12中以將電極連接到互連(或?qū)щ妼?0)，從而在某些情況下導(dǎo)致絕緣膜12中出現(xiàn)有缺陷的連接孔13和/或電鍍性差(poorly-plated)的連接孔13的可能性增加。
樹脂膜30沒有特別的限制；其組成材料、形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸、厚度等可根據(jù)預(yù)期的目的適當確定。優(yōu)選地，樹脂膜30用作保護互連部分22和焊盤部分24的覆蓋膜。
樹脂膜30的材料沒有特別的限制，并且可根據(jù)預(yù)期的目的適當確定；除了聚酰亞胺樹脂之外，樹脂膜30材料的適當實例還包括聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯并噁唑樹脂以及苯并環(huán)丁烯樹脂，這是因為它們均具有絕緣性、低介電常數(shù)和高耐熱性。這些樹脂可單獨使用或組合使用。對于用于晶片級封裝的絕緣膜材料，鑒于在晶片處理中呈現(xiàn)優(yōu)良的耐熱性、處理能力以及品質(zhì)特性，聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂及環(huán)氧樹脂等是優(yōu)選的。
優(yōu)選地，樹脂膜30由與絕緣膜12相同的材料制成。在此情況下，絕緣膜12和樹脂膜30之間的附著性提高，從而抑制了在焊盤部分24上方(設(shè)置樹脂膜開口32處)樹脂膜30的端部33脫落。
樹脂膜30的厚度沒有特別的限制，并且可根據(jù)預(yù)期的目的適當確定；當在晶片級封裝中用作覆蓋膜時，樹脂膜30的厚度可根據(jù)導(dǎo)電層20的厚度適當確定。例如，樹脂膜30的厚度優(yōu)選為導(dǎo)電層20厚度的大約兩倍。當導(dǎo)電層20的厚度為3μm至10μm時，樹脂膜30的厚度優(yōu)選為5μm至20μm。如果樹脂膜30太薄，則變得易碎，并且由于導(dǎo)電層20和樹脂膜30之間的熱膨脹度不同而產(chǎn)生的應(yīng)力可能引起樹脂膜30破裂。然而，如果樹脂膜30的厚度大于20μm，則在某些情況下會導(dǎo)致膜應(yīng)力較高，從而使與導(dǎo)電層20的附著性降低。
通孔26(導(dǎo)電層20中填充有樹脂膜30的孔)的數(shù)目沒有特別的限制，并且可根據(jù)預(yù)期的目的適當確定。當形成至少一個這樣的通孔時，就可以增加導(dǎo)電層20和樹脂膜30之間的附著性。通孔26的數(shù)目越多，導(dǎo)電層20和樹脂膜30之間的附著性越高。然而，如果在沒有任何限制的情況下形成大量的通孔26，則焊盤部分24的面積需要大于正常面積。因此，通孔26的數(shù)目優(yōu)選為2至5個。
從水平分開的半導(dǎo)體襯底(硅晶片10)上方觀看，通孔26的形狀和尺寸可相同或不同。然而，通孔26的形狀和尺寸優(yōu)選為相同的，其原因是這樣可使得導(dǎo)電層20和樹脂膜30在焊盤部分24處以平衡的方式接合在一起。
從水平分開的半導(dǎo)體襯底(硅晶片10)上方觀看，通孔26的形狀沒有特別的限制，并且可根據(jù)預(yù)期的目的適當確定；通孔26的橫截面形狀的實例包括圓形、橢圓、多邊形及它們的組合。
設(shè)置通孔26的位置沒有特別的限制，并且可根據(jù)預(yù)期的目的適當確定；優(yōu)選地，通孔26設(shè)置于導(dǎo)電層20的焊盤部分24的至少一部分中。而且，為了形成外部端子40，優(yōu)選地，通孔26以與樹脂膜30的端部33(導(dǎo)電層20延伸之處)相距基本相等的距離形成，并且以基本相等的距離彼此隔開。在此情況下，絕緣膜12和樹脂膜30接合在一起的部分以平衡的方式設(shè)置在適當?shù)奈恢?，從而更可靠地抑制在焊盤部分24處樹脂膜30脫落。
下面，將參照附圖描述圖1A和1B所示的根據(jù)本發(fā)明第一實例的半導(dǎo)體器件的制造方法的實例。
如圖2A所示，首先，將聚酰亞胺樹脂涂覆在具有A1襯墊11的硅晶片10或前述的半導(dǎo)體襯底之上，其中A1襯墊11用作電極，然后通過旋涂使涂覆的聚酰亞胺樹脂均勻地分布在硅晶片10的表面上，接著通過曝光、顯影以及固化形成絕緣膜12。在此，絕緣膜12形成在硅晶片10上，同時避開將設(shè)置連接孔13的A1襯墊11區(qū)域。這是在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中所采用的絕緣膜形成步驟。
接下來，在絕緣膜12上形成濺射膜，利用抗蝕劑在所形成的濺射膜上進行圖案化，接著通過使用Cu進行電解電鍍以形成導(dǎo)電層20(或互連)，導(dǎo)電層20(或互連)覆蓋絕緣膜12的表面和連接孔13的內(nèi)部。通過這種方式，A1襯墊11和導(dǎo)電層20通過連接孔13連接在一起。圖2C為圖2B中由虛線環(huán)繞的“X”部分的俯視圖。注意，圖2B中的“X”部分與圖2C所示沿A-A′線的“X”部分的橫截面相對應(yīng)。通過圖案化處理，由互連部分22和焊盤部分24形成的導(dǎo)電層20形成在絕緣膜12上，如圖2C所示。通過形成導(dǎo)電層20，能夠同時形成互連部分22和焊盤部分24。此時，如果使絕緣膜12的表面為平坦的，則互連部分22和焊盤部分24處于同一平面上。如果使絕緣膜12的表面為不規(guī)則的，則互連部分22和焊盤部分24以依照上述不規(guī)則表面的方式形成在絕緣膜12上。在焊盤部分24區(qū)域中，設(shè)置具有三個所需形狀(從水平分開的硅晶片10上方觀看，在圖2C中為新月形狀)的標線(reticle)圖案，其沒有被電鍍覆蓋。在通過蝕刻除去濺射膜之后，三個通孔26形成在相應(yīng)于未電鍍部分的位置處的導(dǎo)電層20中。絕緣膜12經(jīng)由通孔26露出。注意，在圖2C中，從水平分開的硅晶片10上方觀看，通孔26的形狀和尺寸基本相同。這是在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中所采用的導(dǎo)電層形成步驟。
接著，通過光刻方法，使用聚酰亞胺樹脂，至少在焊盤部分24上方形成樹脂膜開口32，并且在絕緣膜12和導(dǎo)電層20上形成樹脂膜30，如圖3A所示。圖3B為圖3A中由虛線環(huán)繞的“X”部分的俯視圖，注意，圖3A中的“X”部分與圖3B所示沿A-A′線的“X”部分的橫截面相對應(yīng)。如圖3A和3B所示，樹脂膜30進入通孔26，貫穿導(dǎo)電層20并與絕緣膜12接觸，而與絕緣膜12牢固地接合。通過此結(jié)構(gòu)，避免了在設(shè)置于焊盤部分24上方的開口32中樹脂膜30的端部33脫落。同時請注意，在圖3B中，通孔26以與露出開口的端部(或者，樹脂膜開口32的端部33)相距基本相等的距離配置，該露出開口出現(xiàn)在導(dǎo)電層20的焊盤部分24的至少一部分上方。這是在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法中所采用的樹脂膜形成步驟。
接著，焊料球40，即前述的外部端子，形成在焊盤部分24上方的樹脂膜開口32中，并且外部端子(焊料球40)和互連部分22在焊盤部分24處連接在一起。除此之外，互連部分22和A1襯墊(電極)11連接在一起，并且在它們之間建立起電連續(xù)性。通過這種方式，制成圖1A和1B所示的半導(dǎo)體器件。
任何已知的方法都可用于形成絕緣膜12；其實例包括涂布方法和印刷方法，其中涂布方法例如為旋涂、滾涂、點膠涂布(die coating)、浸涂、照相凹板式涂布、簾式淋涂、噴涂和刮刀式涂布；印刷方法例如為絲網(wǎng)印刷法、噴霧印刷、噴墨印刷、凸版印刷、凹版印刷和石版印刷。
如下述實例所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可進行多種修改。
(實例2)在圖4A和4B中顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第二實例。在每幅圖中，上部顯示半導(dǎo)體器件的俯視圖，而下部顯示俯視圖的B-B′線的剖視圖。
在圖4A顯示的半導(dǎo)體器件中，設(shè)置有四個通孔26，所述四個通孔26以與露出開口的端部(即，樹脂膜開口32的端部33)相距基本相等的距離配置，該露出開口出現(xiàn)在導(dǎo)電層20的焊盤部分24的至少一部分上方，并且所述四個通孔26彼此以基本相等的距離隔開。
注意，在制造圖4A所示的半導(dǎo)體器件時，在上述的導(dǎo)電層形成步驟中，從水平分開的硅晶片10上方觀看，四個通孔26以如下方式形成在導(dǎo)電層20中四個通孔26的形狀呈現(xiàn)基本相同的新月形狀，并且它們的尺寸相同，如圖4B所示。在實例2中，由于四個通孔26是以焊盤部分24為中心對稱的，從而絕緣膜12和樹脂膜30接合在一起的部分以平衡的方式設(shè)置在適當?shù)奈恢?；因此，與實例1相比，增加了絕緣膜12和樹脂膜30之間的附著性。
(實例3)在圖5中顯示了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第三實例。圖5為半導(dǎo)體器件的焊盤部分的俯視圖，其顯示設(shè)置在焊盤部分上的通孔的配置。
如圖5所示，在實例3中，設(shè)置有八個貫穿導(dǎo)電層20的通孔27。當從水平分開的硅晶片10上方觀看時，八個通孔27具有基本相同的圓形， 并且它們的尺寸也基本相同。此外，八個通孔27以與露出開口的端部(或者，樹脂膜開口32的端部33)相距基本相等的距離配置，該露出開口出現(xiàn)在導(dǎo)電層20的焊盤部分24的至少一部分上方，并且八個通孔27彼此以基本相等的距離隔開。
如上所述，在實例3中，由于八個通孔27是以焊盤部分24為中心對稱的，從而較多的絕緣膜12和樹脂膜30接合在一起的部分以平衡的方式設(shè)置于適當?shù)奈恢谩Ｒ虼?，能夠抑制在焊盤部分24處樹脂膜30的端部33從導(dǎo)電層20脫落，從而將絕緣膜12牢固地固定在導(dǎo)電層20上。
(實例4)在圖6中顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第四實例。圖6為半導(dǎo)體器件的焊盤部分的俯視圖，其顯示設(shè)置在焊盤部分區(qū)域內(nèi)的通孔的配置。
在實例4中，設(shè)置有四個貫穿導(dǎo)電層20的通孔28，如圖6所示。當從水平分開的硅晶片10上方觀看時，四個通孔28具有基本相同的T形形狀，并且它們的尺寸也基本相同。四個通孔28以與露出開口的端部(或者，樹脂膜開口32的端部33)相距基本相等的距離配置，該露出開口出現(xiàn)在導(dǎo)電層20的焊盤部分24的至少一部分上方，并且四個通孔28彼此以基本相等的距離隔開。
(實例5)在圖7A中顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第五實例。圖7A為半導(dǎo)體器件的焊盤部分的俯視圖，其顯示設(shè)置在焊盤部分區(qū)域內(nèi)的通孔的配置。
在實例5中，設(shè)置有四個貫穿導(dǎo)電層20的通孔29，如圖7A所示。當從水平分開的硅晶片10上方觀看時，四個通孔29具有基本相同的矩形形狀，并且它們的尺寸也基本相同。此外，四個通孔29以與露出開口的端部(或者，樹脂膜開口32的端部33)相距基本相等的距離配置，該露出開口出現(xiàn)在導(dǎo)電層的焊盤部分24的至少一部分上方，并且，四個通孔29彼此以基本相等的距離隔開。
除此之外，在圖7B至7D中顯示圖7A所示的半導(dǎo)體器件的制造方法的實例。注意，在圖7B和7C中，上部表示半導(dǎo)體器件的俯視圖，圖7B的下部表示俯視圖的C-C′線的剖視圖，以及圖7C的下部表示俯視圖的D-D′線的剖視圖。
在實例5中，通孔29以在樹脂膜開口32內(nèi)延伸的方式形成，在樹脂膜開口32中沒有形成樹脂膜30，如圖7B和7C所示。接著，焊料球40形成在焊盤部分24上方的樹脂膜開口32中，如圖7D所示。通過此結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)電層20的焊盤部分24中形成的每個通孔29的一部分也填充有焊料，該焊料覆蓋每個通孔29中的導(dǎo)電層20的側(cè)表面，從而增加了絕緣膜12和導(dǎo)電層20之間的接合強度。
在實例5中，通過在未設(shè)置樹脂膜30的樹脂膜開口32內(nèi)形成通孔29，能夠增加導(dǎo)電層20和絕緣膜12之間的附著性，其原因是這樣可使得焊料進入樹脂膜開口32內(nèi)的通孔29中。
注意，如圖8所示，樹脂膜開口32的中心可偏離焊盤部分24的中心。同樣，在這種情況下，焊料進入在導(dǎo)電層20的焊盤部分24中形成的每個通孔29的一部分，覆蓋每個通孔29內(nèi)的導(dǎo)電層20的側(cè)表面，從而增加絕緣膜12和樹脂膜30之間的接合強度。因此，能夠增加絕緣膜12和導(dǎo)電層20之間的附著性。
設(shè)置的通孔29數(shù)目可適當確定。通過改變通孔29的數(shù)目能夠適當?shù)匦薷谋景l(fā)明的半導(dǎo)體器件。例如，圖9A至9C顯示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的其他實施例，其中通孔29的數(shù)目分別為2、3和5。在圖9A至9C中，當從水平分開的硅晶片10上方觀看時，通孔29具有基本相同的矩形形狀，并且它們的尺寸也基本相同。此外，通孔29以與露出開口的端部(或者，樹脂膜開口32的端部33)相距基本相等的距離配置，該露出開口出現(xiàn)在導(dǎo)電層20的焊盤部分24的至少一部分上方，并且，通孔29彼此以基本相等的距離隔開。絕緣膜12和樹脂膜30接合在一起的部分以平衡的方式設(shè)置于適當?shù)奈恢谩Ｒ虼?，能夠抑制在設(shè)置于焊盤部分24上方的開口32中樹脂膜30的端部33從導(dǎo)電層20脫落，從而將絕緣膜12牢固地固定在導(dǎo)電層20上。
(傳統(tǒng)的實例)圖10A和10B顯示傳統(tǒng)的晶片級封裝。注意，在圖10A和10B中，上部顯示半導(dǎo)體器件的俯視圖，而下部顯示俯視圖的E-E′線的剖視圖。
由于圖10A所示的傳統(tǒng)晶片級封裝的導(dǎo)電層20中沒有通孔，因此在開口32中樹脂膜30的端部33從導(dǎo)電層20脫落，如圖10B所示，這是由于導(dǎo)電層20和樹脂膜30之間的附著性不夠引起的。因此，降低了絕緣膜12與導(dǎo)電層20的接合強度，從而使導(dǎo)電層20不穩(wěn)定。
依照本發(fā)明，能夠解決傳統(tǒng)問題以及提供一種具有高性能和高可靠性的半導(dǎo)體器件及其制造方法，該半導(dǎo)體器件中抑制了在焊盤部分處由于樹脂膜脫落引起的互連層脫落，從而避免了電擊穿。
由于抑制了在焊盤部分處樹脂膜脫落引起的互連層脫落，所以本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有高性能和高可靠性。因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件特別適用于晶片級封裝。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件制造方法適用于制造具有晶片級封裝的各種半導(dǎo)體器件，特別適用于制造本發(fā)明的半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；絕緣膜，形成在該半導(dǎo)體襯底上；導(dǎo)電層，形成在該絕緣膜上，該導(dǎo)電層由互連部分和將該互連部分連接到外部端子的焊盤部分形成；以及樹脂膜，覆蓋該導(dǎo)電層，其中，該樹脂膜通過貫穿該導(dǎo)電層而在該焊盤部分的至少一部分處與該絕緣膜接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中在該導(dǎo)電層的焊盤部分中形成有通孔，該樹脂膜貫穿所述通孔，所述通孔的數(shù)目為2至5個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中從水平分開的半導(dǎo)體襯底上方觀看，所述通孔的形狀和尺寸基本相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中該導(dǎo)電層的焊盤部分的至少一部分從該樹脂膜露出，所述通孔以與露出該導(dǎo)電層的樹脂膜的端部相距基本相等的距離配置，并且所述通孔以基本相等的距離隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該樹脂膜具有絕緣特性，并且該導(dǎo)電層由金屬制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其中該金屬為銅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該絕緣膜的材料為從聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯并噁唑樹脂和苯并環(huán)丁烯樹脂構(gòu)成的集合中選出的至少一種材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該樹脂膜的材料為從聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯并噁唑樹脂和苯并環(huán)丁烯樹脂構(gòu)成的集合中選出的至少一種材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中該絕緣膜由與該樹脂膜相同的材料制成。
10.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括如下步驟在半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜；在該半導(dǎo)體襯底上形成導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層由互連部分和將該互連部分連接到外部端子的焊盤部分形成；在該導(dǎo)電層的焊盤部分的至少一部分中形成通孔；以及在該導(dǎo)電層上以如下方式形成樹脂膜該樹脂膜貫穿所述通孔，從而使該絕緣層與該樹脂膜接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中所述通孔的數(shù)目為2至5個。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中從水平分開的半導(dǎo)體襯底上方觀看，所述通孔的形狀和尺寸基本相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該導(dǎo)電層的焊盤部分的至少一部分從該樹脂膜露出，所述通孔以與露出該導(dǎo)電層的樹脂膜的端部相距基本相等的距離配置，并且所述通孔以基本相等的距離隔開。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該樹脂膜具有絕緣特性，并且該導(dǎo)電層由金屬制成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該金屬為銅。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該絕緣膜的材料為從聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯并噁唑樹脂和苯并環(huán)丁烯樹脂構(gòu)成的集合中選出的至少一種材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該樹脂膜的材料為從聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、聚苯并噁唑樹脂和苯并環(huán)丁烯樹脂構(gòu)成的集合中選出的至少一種材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中該絕緣膜由與該樹脂膜相同的材料制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有高性能和高可靠性的半導(dǎo)體器件及其有效制造方法，該半導(dǎo)體器件中抑制了在焊盤部分處由于樹脂膜脫落而引起的互連層脫落，從而避免了電擊穿。該半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底(例如，硅晶片(10))；絕緣膜(12)，形成在半導(dǎo)體襯底(10)上；導(dǎo)電層(20)，形成在絕緣膜(12)上，導(dǎo)電層(20)由互連部分(22)和將互連部分(22)連接到外部端子(40)的焊盤部分(24)形成；以及樹脂膜(30)，覆蓋導(dǎo)電層(20)；其中，樹脂膜(30)通過貫穿導(dǎo)電層(20)而在焊盤部分24的至少一部分處與絕緣膜(12)接觸。
文檔編號H01L21/60GK101017804SQ20061009407
公開日2007年8月15日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月6日
發(fā)明者愛場喜孝 申請人:富士通株式會社