專利名稱：基板處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基板的表面上形成用于與外部進行電連接的微細凸塊的方法、半導(dǎo) 體器件及其制造方法、基板處理裝置和半導(dǎo)體制造裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，在半導(dǎo)體基板的表面上用于進行與外部電連接的微細金屬端子使用 了金(Au)凸塊等。該Au凸塊用電鍍形成，表面的粗糙度大。為了平整化這樣的金屬端子， 使用化學(xué)機械拋光(Chemical MechanicalPolishing=CMP)法。該方法是預(yù)先形成比較平 整的成為被加工面的金屬和樹脂，接觸平整的拋光焊盤后，使用料漿(化學(xué)拋光材料)化 學(xué)性地機械性地精致地平整加工表面。預(yù)先設(shè)置的硬樹脂或金屬面成為制止層，從而結(jié)束 CMP。CMP法是不依存于TTV (Total Thickness Variation)的方法，該TTV由半導(dǎo)體基板的 厚度偏差或半導(dǎo)體基板的最大厚度與最小厚度的差來定義。此外，要接合現(xiàn)有的表面粗糙度大的Au凸塊等，就需要利用載荷、熱或超聲波等 對凸塊賦予負荷直到其粗糙度消失的安裝方法。除了 CMP以外，還提出了使用例如切削工具的平整化方法(例如，參照日本專利特 開平7-326614號公報、特開平8-11049號公報、特開平9-82616號公報、特開2000-173954 號公報)。但是，都是以LSI上的部分區(qū)域的SOG膜的平整化為對象，是與CMP同樣地以被 切削面為基準進行切削的方法，不依存于半導(dǎo)體基板的TTV。此外，也有切削凸塊而使表面 露出的方法(參照日本專利特開2000-173954(特愿平10-345201號)號公報)，但這是以 形成在LSI上的凸塊部分的平整化為對象，以被切削面為基準進行切削的方法，不依存于 半導(dǎo)體基板的TTV。如上所述，微細的連接使用了 Au凸塊，但由于凸塊表面的粗糙度大，因此，接合這 些凸塊彼此之間很困難。此外，在使用CMP同時平整化Au等金屬和樹脂的情況下，由于金屬 和樹脂的拋光速度的差異而引起出現(xiàn)被稱作凹陷處(dishing)的坑洼。由于該凹進成形， 為了得到準確的凸塊接合，就需要對凸塊賦予載荷、熱或超聲波等的大的負荷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述課題而成，其目的在于提供一種能取代CMP，廉價且高速地對形成 在基板上的微細的凸塊的表面進行平整化，而不產(chǎn)生凹陷處等的不良情況，能夠容易且準 確地進行凸塊彼此之間的連接的凸塊形成方法和高可靠性的半導(dǎo)體器件、及其制造方法及 半導(dǎo)體制造裝置。本發(fā)明的凸塊形成方法，在基板的表面上形成用于進行與外部電連接的凸塊，其特征在于包括在上述基板的表面上，在多個上述凸塊和上述凸塊之間形成絕緣膜的工序； 通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述各凸塊的表面和上述絕緣膜的表面連 續(xù)且平整的工序；去除上述絕緣膜的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有一對半導(dǎo)體基板，其分別在表面上形成用于與外部進 行電連接的多個凸塊而構(gòu)成；在上述各半導(dǎo)體基板上連續(xù)且均一地平整化上述各凸塊的表 面；使上述各凸塊的被平整化的上述表面彼此對置而連接，并一體化而構(gòu)成上述各半導(dǎo)體基板。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括在一對半導(dǎo)體基板的各表面上以埋入到絕 緣膜內(nèi)的方式形成各凸塊的工序；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述各 凸塊的表面和上述絕緣膜的表面連續(xù)且平整的工序；去除上述絕緣膜的工序；使上述各凸 塊的被平整化的上述表面彼此對置并連接，將上述各半導(dǎo)體基板一體化的工序。本發(fā)明的凸塊形成方法，在基板的表面上形成用于與外部進行電連接的凸塊，包 括在上述基板的表面上形成多個上述凸塊的工序；通過使用刀具的切削加工進行平整化 處理，使得上述多個凸塊的表面連續(xù)且平整的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括在一對半導(dǎo)體基板的各表面上分別形成多 個上述凸塊的工序；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述多個凸塊的表面 連續(xù)且平整的工序；對上述多個凸塊的表面被平整化的上述一對半導(dǎo)體芯片，以上述各凸 塊彼此對置的方式，連接并一體化的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件具有一對半導(dǎo)體芯片，其分別在表面上形成用于與外部進 行電連接的多個凸塊而構(gòu)成；在上述各半導(dǎo)體芯片上連續(xù)且均一地平整化上述各凸塊的表 面；使上述各凸塊的被平整化的上述表面彼此對置而連接，并一體化而構(gòu)成上述各半導(dǎo)體-H-· I I心片。本發(fā)明的凸塊形成方法，在半導(dǎo)體基板的表面上形成使用引線接合法的柱狀凸 塊，該凸塊用于與外部進行電連接，包括使用接合引線，在上述半導(dǎo)體基板的表面的電連 接處形成多個突起部的工序；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述多個突 起部的上面連續(xù)且平整，形成上述柱狀凸塊的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，具有在表面上形成使用引線接合法的多個柱狀凸塊而構(gòu)成 的半導(dǎo)體芯片，該凸塊用于與外部進行電連接；在上述半導(dǎo)體芯片上使上述各柱狀凸塊的 上面連續(xù)均一地平整化。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括在半導(dǎo)體基板的表面上形成多個凸塊的工 序；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述多個凸塊的表面連續(xù)且平整的工 序；從上述多個凸塊的表面被平整化的上述半導(dǎo)體基板切出各半導(dǎo)體芯片的工序；連接上 述半導(dǎo)體芯片的上述凸塊和導(dǎo)線端子的一個端部的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括在半導(dǎo)體基板的表面的電連接處形成使用 引線接合法的多個突起部的工序；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述多 個突起部的上面連續(xù)且平整，形成柱狀凸塊的工序；從形成了多個柱狀凸塊的上述半導(dǎo)體 基板，切出各半導(dǎo)體芯片的工序；連接上述半導(dǎo)體芯片的上述柱狀凸塊和導(dǎo)線端子的一個 端部的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，具有在表面上形成多個用于與外部進行電連接的凸塊而構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片；在上述半導(dǎo)體芯片上使上述各凸塊的表面連續(xù)均一地平整化；連接上述 半導(dǎo)體芯片的上述凸塊和導(dǎo)線端子的一個端部且使其一體化。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，具有在表面上形成使用引線接合法的多個柱狀凸塊而構(gòu)成 的半導(dǎo)體芯片，該多個凸塊用于與外部進行電連接；在上述半導(dǎo)體芯片上使上述各柱狀凸 塊的上面連續(xù)均一地平整化；連接上述半導(dǎo)體芯片的上述柱狀凸塊和導(dǎo)線端子的一個端部 且使其一體化。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法包括向惰性環(huán)境內(nèi)導(dǎo)入表面上形成多個電極的 半導(dǎo)體芯片，通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述多個電極的表面連續(xù)且 平整的工序；在上述惰性環(huán)境內(nèi)清潔地保持被平整化的上述多個電極的表面的狀態(tài)下，連 接上述半導(dǎo)體芯片的上述多個電極和電路基板且進行一體化的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體制造裝置，包括具有刀具的切削加工裝置；使導(dǎo)入的一對基體 接合的接合裝置；將上述切削加工裝置和上述接合裝置的環(huán)境保持在惰性環(huán)境狀態(tài)中的惰 性環(huán)境裝置，其中上述切削加工裝置具有如下功能，即在上述惰性環(huán)境內(nèi)，對于表面上形 成多個電極的上述一對基體的至少一方，通過使用上述刀具的切削加工進行平整化處理， 使得上述多個電極的表面連續(xù)且平整；上述接合裝置具有如下功能，即在上述惰性環(huán)境內(nèi) 清潔地保持被平整化的上述多個電極的表面的狀態(tài)下，用上述多個電極連接上述一對基體 并進行一體化。本發(fā)明的基板處理裝置，其在基板的表面上形成用于與外部進行電連接的凸塊時 使用，包括基板支承臺，該基板支承臺具有平整的支承面，使基板用其一個面吸附在上述 支承面上，將上述一個面強制地作為平整的基準面來進行支承固定；切削加工上述基板的 其他面的刀具，其中在上述基板支承臺上支承固定基板，該基板在表面上，在多個上述凸 塊和在上述凸塊之間形成絕緣膜而構(gòu)成，通過使用上述刀具的切削加工進行平整化處理， 使得上述各凸塊的表面和上述絕緣膜的表面連續(xù)且平整。本發(fā)明的凸塊形成方法，在基板的表面上形成凸塊，該凸塊用于與外部進行電連 接，其特征在于包括以上述基板的表面為基準，利用機械加工對上述基板的背面進行平整 化處理的工序；在上述基板的表面上，形成多個上述凸塊、和上述凸塊之間的絕緣膜的工 序；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述各凸塊的表面和上述絕緣膜的表 面連續(xù)且平整的工序，在該工序中，以上述基板的上述背面為基準，對上述凸塊的表面和上 述絕緣膜的表面進行上述平整化處理；去除上述絕緣膜的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，其特征在于具有第一半導(dǎo)體基板，其在表面上具有多個第 一凸塊，該多個第一凸塊用于與外部進行電連接，并具有連續(xù)且均勻平整的各表面；第二 半導(dǎo)體基板，其在表面上具有多個第二凸塊，該多個第二凸塊用于與外部進行電連接，并具 有通過使用刀具的切削加工所得到的連續(xù)且均勻平整的各表面，使每一個上述第一以及第 二凸塊的平整的上述各表面彼此相對置并連接，從而將上述第一以及第二半導(dǎo)體基板一體 化。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于包括以上述基板的表面為基準，利 用機械加工對上述基板的背面進行平整化處理的工序；在一對半導(dǎo)體基板的各表面上以埋 入到絕緣膜內(nèi)的方式形成各凸塊的工序；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得 上述各凸塊的表面和上述絕緣膜的表面連續(xù)且平整的工序，在該工序中，以上述各半導(dǎo)體基板的上述背面為基準，對上述凸塊的表面和上述絕緣膜的表面進行上述平整化處理；去 除上述絕緣膜的工序；使上述各凸塊的平整的上述表面彼此相對置并連接，從而將上述各 半導(dǎo)體基板一體化的工序。本發(fā)明的凸塊形成方法，在基板的表面上形成凸塊，該凸塊用于與外部進行電連 接，其特征在于包括以上述基板的表面為基準，利用機械加工對上述基板的背面進行平整 化處理的工序；在上述基板的表面上形成多個上述凸塊的工序；通過使用刀具的切削加工 進行平整化處理，使得上述多個凸塊的表面連續(xù)且平整的工序，在該工序中，以上述基板的 上述背面為基準，對上述凸塊的表面進行上述平整化處理。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，具有第一半導(dǎo)體芯片，其在表面上具有多個第一凸塊，該 多個第一凸塊用于與外部進行電連接，并具有通過使用刀具的切削加工所得到的連續(xù)且均 勻平整的各表面；第二半導(dǎo)體芯片，其在表面上具有多個第二凸塊，該多個第二凸塊用于與 外部進行電連接，并具有通過使用刀具的切削加工所得到的連續(xù)且均勻平整的各表面，使 每一個上述第一以及第二凸塊的平整的上述各表面彼此相對置并連接，從而將上述第一以 及第二半導(dǎo)體芯片一體化。本發(fā)明的凸塊形成方法，在半導(dǎo)體基板的表面上形成使用引線接合法的柱狀凸 塊，該凸塊用于與外部進行電連接，其特征在于包括以上述基板的表面為基準，利用機械 加工對上述基板的背面進行平整化處理的工序；使用接合引線，在上述半導(dǎo)體基板的表面 的電連接處形成多個突起部的工序；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述 多個突起部的上面連續(xù)且平整，形成上述柱狀凸塊的工序，在該工序中，以上述基板的上述 背面為基準，對上述突起部的表面進行上述平整化處理。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，具有半導(dǎo)體芯片，其在表面上具有多個柱狀凸塊，該多個 柱狀凸塊用于與外部進行電連接，并通過使用刀具的切削加工，突起部分的上表面在上述 半導(dǎo)體芯片上變得連續(xù)且均勻平整；基板，其在表面上具有多個電極，上述各柱狀凸塊的平 坦的上述表面和上述各電極的表面相對置并連接，由此上述半導(dǎo)體芯片和上述基板構(gòu)成為一體。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括以上述半導(dǎo)體基板的表面為 基準，利用機械加工對背面進行平整化處理的工序；在半導(dǎo)體基板的表面上形成多個凸塊 的工序；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述多個凸塊的表面連續(xù)且平整 的工序，在該工序中，以上述背面為基準，利用上述切削加工對上述凸塊的表面進行上述平 整化處理；從上述多個凸塊的表面被平整化的上述半導(dǎo)體基板切出各半導(dǎo)體芯片的工序； 連接上述半導(dǎo)體芯片的上述凸塊和導(dǎo)線端子的一個端部的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括以上述半導(dǎo)體基板的表面為 基準，利用機械加工對背面進行平整化處理的工序；在半導(dǎo)體基板的表面的電連接處形成 使用引線接合法的多個突起部的工序，在該工序中，以上述背面為基準，利用上述切削加工 對上述凸塊的表面進行上述平整化處理；通過使用刀具的切削加工進行平整化處理，使得 上述多個突起部的上面連續(xù)且平整，形成柱狀凸塊的工序；從形成了多個柱狀凸塊的上述 半導(dǎo)體基板，切出各半導(dǎo)體芯片的工序；連接上述半導(dǎo)體芯片的上述柱狀凸塊和導(dǎo)線端子 的一個端部的工序。本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，其特征在于，具有半導(dǎo)體芯片，其在表面上具有多個凸塊，該多個凸塊用于與外部進行電連接，并具有通過使用刀具的切削加工所得到的連續(xù)且均勻 平整的各表面；導(dǎo)線端子，其以一個端部與上述半導(dǎo)體芯片的上述凸塊連接，由此該導(dǎo)線端 子與上述半導(dǎo)體芯片構(gòu)成為一體。


圖IA 圖ID是按照工序順序示出根據(jù)第一實施方式的凸塊形成方法的概略剖視 圖。圖2A、圖2B是按照工序順序示出根據(jù)第一實施方式的凸塊形成方法的概略剖視 圖。圖3A、圖;3B是示出利用切削加工進行平整化的結(jié)果的圖。圖4A、圖4B是示出利用切削加工進行平整化的具體例的概略剖視圖。圖5是示出利用切削加工進行平整化的具體例的概略剖視圖。圖6是示出切削加工裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是切削加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖8是切削加工工序的流程圖。圖9A 圖9C是按照工序順序示出根據(jù)第二實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的 概略剖視圖。圖IOA 圖IOF是按照工序順序示出根據(jù)第二實施方式的凸塊形成方法的概略剖 視圖。圖11A、圖IlB是按照工序順序示出根據(jù)第三實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法 的概略剖視圖。圖12A 圖12C是按照工序順序示出根據(jù)第三實施方式變形例1的半導(dǎo)體器件的 制造方法的概略剖視圖。圖13A 圖13C是按照工序順序示出根據(jù)第三實施方式變形例2的半導(dǎo)體器件的 制造方法的概略剖視圖。圖14A 圖14F是按照工序順序示出根據(jù)第四實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法 的概略剖視圖。圖15A 圖15D是示出根據(jù)第四實施方式的切削終點檢測方法的圖。圖16是示出第五實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的概略剖視圖。圖17是示出第五實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的概略剖視圖。圖18是示出根據(jù)第六實施方式的半導(dǎo)體制造裝置的模式圖。
具體實施例方式-本發(fā)明的基本要點-首先，關(guān)于本發(fā)明的基本要點進行說明。作為取代CMP法，廉價且高速地一齊平整化形成在基板上的多個微細凸塊的表面 的方法，本發(fā)明人想到了適用使用刀具的切削加工的方法。根據(jù)該切削加工，在半導(dǎo)體基板 上形成有埋入在絕緣膜內(nèi)的凸塊的情況中，不象CMP法那樣依存于金屬與絕緣物的拋光速 度等，能夠在基板上一齊地連續(xù)切削金屬和絕緣物，不產(chǎn)生凹陷處等，在整體上使兩者均一地平整化。銅、鋁、鎳等金屬和聚酰亞胺等絕緣材料是可容易用刀具切削的材料。在本發(fā)明 中，作為凸塊的金屬材料和絕緣材料，最好前者是延性金屬，后者是具有例如200Gpa或其 以上的剛性模量的樹脂等。該情況下，為了將上述的切削加工利用于凸塊表面的平整化，最好按基板的背面 (里面)基準進行切削。一般地，硅基板的TTV在1 μ m 5 μ m的范圍內(nèi)，在LSI的工藝中， 5μπι左右的TTV不會對光刻蝕產(chǎn)生影響，通常在考慮對象之外。但是，在切削加工的情況 中，對TTV的值有很大影響。切削的平整精度不在TTV的值或其以下。從而，在將切削加工 使用于半導(dǎo)體基板的平整化的情況下，首先必須要將基板的TTV控制在目標的切削精度以 下。本發(fā)明人鑒于上述事情，在將上述的切削加工利用于凸塊表面的平整化時，作為 準確地進行該平整化的具體作法，想到了以基板表面為基準磨削其背面，很小地抑制半導(dǎo) 體基板的TTV到目的切削精度以下。該情況下，比較理想的是TTV很小且使各個半導(dǎo)體基 板的厚度偏差抑制到切削精度以下。但是，若能使TTV很小，就能夠在切削時檢出各個半導(dǎo) 體基板的厚度?？梢酝ㄟ^檢出該各個半導(dǎo)體基板的厚度來控制切削量。作為凸塊，除了利用電鍍法形成之外，有利用引線接合法形成的凸塊(以下稱作 柱狀凸塊)，即，在電極焊盤上壓焊將接合引線尖端熔融而形成的球狀塊，并撕掉該引線，從 而形成凸塊。在形成柱狀凸塊的情況下，通過撕掉接合引線而形成銷狀的突起，因此必須要平 整化這樣的突起。在本發(fā)明中，將使用上述的切削加工的平整化法適用于柱狀凸塊。該情 況下，撕掉引線(按規(guī)格裁切)時各突起部的高度不同，就要與最低的凸塊一致地進行平整 化，而由于柱狀凸塊的高度越高越能緩和對設(shè)備的應(yīng)力，延長設(shè)備壽命，因此需要規(guī)定各突 起部的高度。在本發(fā)明中，規(guī)定按規(guī)格裁切時的突起部距電極焊盤的高度大于等于引線直 徑的2倍，作為切削加工的終點，設(shè)為全部的柱狀凸塊的切削面的直徑大于等于引線直徑 的時刻。這樣，與不規(guī)定引線直徑的情況相比，能夠使切削平整化后的柱狀凸塊的高度設(shè)在 1. 5倍或其以上，能緩和對半導(dǎo)體元件的應(yīng)力，能延長設(shè)備壽命。然后，如上所述地控制TTV，利用切削加工對微細凸塊的表面進行平整化之后，從 半導(dǎo)體基板(晶片)切出成為半導(dǎo)體部件的各個半導(dǎo)體芯片。這樣之后，使具有平整化后 的表面的半導(dǎo)體基板與半導(dǎo)體芯片或者在半導(dǎo)體芯片之間以凸塊相對置而電連接的方式 接合。這時，由于對置的凸塊的上面一起被高精度地平整化，因此，不需要現(xiàn)有技術(shù)那樣的 高溫高壓等而容易接合。在此，本發(fā)明人進一步摸索出了用于準確地實現(xiàn)對置的凸塊彼此接合的具體條件 和狀態(tài)。鑒于在上述接合中也將凸塊保持為剛剛結(jié)束切削加工后的平整化狀態(tài)較理想，為 了盡可能保持剛剛結(jié)束切削加工后的平整化狀態(tài)，想到了在凈化環(huán)境具體是惰性環(huán)境中進 行平整化工序和接合工序。通過在接合工序之前附加使用了 Ar等離子體等的凈化工序，就 能夠?qū)崿F(xiàn)這點，但存在導(dǎo)致工序數(shù)量增加的缺點。在本發(fā)明中，能夠不導(dǎo)致工序數(shù)量的增加 而比較容易地維持極接近于理想的平整化狀態(tài)，能實現(xiàn)凸塊的準確的接合。作為本發(fā)明的其他方式，本發(fā)明人以該半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)為著眼點。即，在晶片等 級中，如上所述地該半導(dǎo)體基板的TTV成為問題，但關(guān)于半導(dǎo)體芯片等的單片化，由于其尺 寸小，故芯片區(qū)域內(nèi)的TTV在切削時僅受幾乎可忽視的影響。
因此，本發(fā)明人想到了首先從半導(dǎo)體基板切出各半導(dǎo)體芯片之后，在該半導(dǎo)體芯 片的狀態(tài)下，通過使用上述凸塊的切削加工對微細的凸塊的表面進行平整化。然后，使凸塊 對置后電連接接合半導(dǎo)體芯片彼此之間。這樣，能夠省略控制TTV的工序，同時，能容易地 進行凸塊的接合。此外，在本發(fā)明中，將上述的切削加工技術(shù)也適用于由所謂的TAB接合法的半導(dǎo) 體器件中。通常，TAB連接在利用電鍍凸塊法的情況下，需要在鍍金凸塊上對位直接實施金的 表面處理的長方形的銅箔導(dǎo)線，并加熱到300°C或其以上，每一個凸塊加壓30g或其以上進 行壓接。另一方面，在利用柱狀凸塊的情況下，需要使預(yù)先形成了柱狀凸塊的半導(dǎo)體芯片與 玻璃板或金屬板接觸并加熱，平整地加工柱狀凸塊的前端后使用。電鍍終端面上有凹凸和表面上特有的金屬和有機污染。此外，芯片內(nèi)的電鍍高度 的偏差也有幾微米的程度。在這些電鍍終端面上進行TAB接合的情況下，需要高溫和高載 荷。接合時若為高溫，就在微細間距的導(dǎo)線的連接中，由于銅與硅的熱膨脹系數(shù)的差變大， 故容易發(fā)生位置偏移。另一方面，在柱狀凸塊中，由于高度中偏差大，形狀也不一定，因此更 需要高溫和高載荷，同樣地，微細間距的連接困難。為了使TAB接合時的位置偏移小，在需要降低溫度的同時，需要同時使銅的導(dǎo)線 端子與凸塊接觸。在本發(fā)明中，通過使用由刀具的切削技術(shù)，對電鍍凸塊和柱狀凸塊的表面 進行平整化并力求實現(xiàn)凈化，這樣，就能降低TAB接合時的溫度和載荷，無位置偏移地連接 微細間距的導(dǎo)線。-本發(fā)明的具體實施方式
-以下，基于上述的基本要點，使用附圖，關(guān)于本發(fā)明的具體實施方式
詳細地進行說 明。[第一實施方式]在此，作為基板，例示硅半導(dǎo)體基板，關(guān)于在該半導(dǎo)體基板上形成為了與外部進行 電氣性連接而設(shè)置的凸塊的方法和使用該方法的半導(dǎo)體器件及其制造方法。(凸塊形成方法)圖IA 圖1D、圖2A、圖2B是按照工序順序示出根據(jù)本實施方式的凸塊形成方法 的概略剖視圖。首先，準備硅半導(dǎo)體基板1，在基板表面Ia的元件形成部位上形成所希望的LSI半 導(dǎo)體元件(未圖示)。以下，關(guān)于這樣地在元件形成部位上形成LSI半導(dǎo)體元件等的半導(dǎo)體 基板1說明各工序。如圖IA所示，通常硅半導(dǎo)體基板如圖所示處于厚度不一樣且伴隨有起伏的狀態(tài)。 因此，作為用于對半導(dǎo)體基板1的表面Ia施行后述的使用刀具的切削加工的前工序，將其 背面Ib平整化。具體地說，準備支承面平整的基板支承臺(未圖示)，利用吸附例如真空吸附，使 表面Ia吸附在該支承面上，并將半導(dǎo)體基板1固定在基板支承臺上。這時，表面Ia為了向 支承面吸附而已被強制平整，這樣，表面Ia就成為背面Ib的平整化的基準面。在該狀態(tài) 下，機械加工背面lb，在此進行機械磨削，磨削去除背面Ib的凸部lc，進行平整化處理。該 情況下，最好利用距表面Ia的距離來控制背面Ib的切削量。這樣，如圖IB所示，半導(dǎo)體基板1的厚度就一定，具體地說，TTV(基板的最大厚度與最小厚度的差)就成為規(guī)定值或其 以下，具體地說控制成TTV在1 μ m或其以下。接著，如圖IC所示，從基板支承臺取下半導(dǎo)體基板1，在半導(dǎo)體基板1的表面Ia上 涂覆感光樹脂，例如光刻膠，利用光刻蝕加工該光刻膠，并形成具有規(guī)定的凸塊圖形1 的 抗蝕劑掩膜12。接著，使用抗蝕劑掩膜12作為掩膜，利用例如蒸鍍法形成金屬膜例如銅膜，形成 了電鍍電極(未圖示)之后，如圖ID所示，以電鍍電極作為種子(seed)，利用電鍍法以埋入 抗蝕劑掩膜12的各凸塊圖形12a的方式堆積金(Au)，從而形成Au突起2。再有，除了 Au 以外，也可以使用Cu、Ag、Ni、Sn或它們的合金等來形成突起。接著，對半導(dǎo)體基板1的表面Ia施行使用刀具的切削加工，進行平整化。具體地說，如圖2A所示，利用例如真空吸附，使背面Ib吸附在基板支承臺11的支 承面Ila上，將半導(dǎo)體基板1固定在基板支承臺11上。這時，由于對背面Ib的圖IB的平整 化處理，半導(dǎo)體基板1的厚度成為一定的狀態(tài)，另外，背面Ib由于向支承面Ila吸附而被強 制成為沒有起伏等的狀態(tài)，這樣，背面Ib就成為表面Ia的平整化的基準面。在該狀態(tài)下， 對表面Ia中的各Au突起2和光刻膠12的表層進行機械加工，在此使用由金剛石等構(gòu)成的 刀具10進行切削加工，進行平整化處理，使得各Au突起2和抗蝕劑掩膜12的表面連續(xù)且 平整。這樣，就使Au突起2的上面平整化成鏡面狀。在圖3A、圖;3B的顯微鏡照相圖和模式圖中示出了利用該切削加工的平整化的結(jié)^ ο在切削加工前，如圖3A所示，Au突起的表面是凹凸?fàn)?，與此相對，在切削加工后， 如圖:3B所示，可知Au突起的表面被高精度地平整化。接著，利用灰化處理等去除抗蝕劑掩膜12。這時，在半導(dǎo)體基板1的表面Ia上形 成凸塊3，該凸塊3高度均一，且切削加工各Au突起2后，如圖2B所示，上表面3a被同樣 地平整化。使用該半導(dǎo)體基板1，例如將其芯片化后，利用凸塊3與其他半導(dǎo)體基板4電連接。再有，在本實施方式中，關(guān)于一片半導(dǎo)體基板進行了說明，但適合于對構(gòu)成批量的 多個半導(dǎo)體基板執(zhí)行本實施方式的各工序，使各半導(dǎo)體基板的厚度均一化且相同。此外，在圖2A的平整化工序中，如圖4A、圖4B所示，以背面Ib為基準進行半導(dǎo)體 基板1的平行取出，同時，檢出表面Ia的位置，從檢出的表面Ia算出切削量進行控制。具體地說，如圖4A所示，在檢出表面Ia的位置時，向半導(dǎo)體基板1的表面Ia的周 邊部位的多處、在此是例如圖4B所示的3處地方A、B、C中的抗蝕劑掩膜12照射激光13， 使其加熱飛散，使表面Ia的一部分露出。此外，該情況下，也可以如圖5所示，在檢出表面Ia的位置時，將半導(dǎo)體基板1吸 附固定在形成開口 lib的基板支承臺11上，從開口 lib向背面Ib照射紅外激光，例如利用 紅外激光測定器14測定來自表面Ia的反射光。(切削加工裝置的結(jié)構(gòu))在此說明用于執(zhí)行上述切削加工工序的具體的裝置結(jié)構(gòu)。圖6是示出切削加工裝置的結(jié)構(gòu)的框圖，圖7是同樣的概略結(jié)構(gòu)圖。該切削加工 裝置的結(jié)構(gòu)具有存放半導(dǎo)體基板的存放部101、用于向各處理部搬運半導(dǎo)體基板1的手柄部102、進行半導(dǎo)體基板1的定位的傳感部103、夾緊切削時的半導(dǎo)體基板1的卡盤平臺部 104、進行半導(dǎo)體基板1的平整化切削的切削部105、進行切削后的清洗的清洗部106、然后 控制它們的控制部107而構(gòu)成?？ūP平臺部104如上所述地構(gòu)成了放置固定半導(dǎo)體基板1 的基板支承臺(卡盤平臺)11，切削部105具有由金剛石等構(gòu)成的切削工具即硬質(zhì)的刀具 10。下面，使用圖7和圖8，關(guān)于切削加工工序的流程進行說明。首先，手柄部102的搬運手從存放半導(dǎo)體基板1的存放部101的存放盒111取出 半導(dǎo)體基板1。在存放部101中有升降機構(gòu)，升降到搬運手取出半導(dǎo)體基板1的高度。接 著，搬運手真空吸附半導(dǎo)體基板，向傳感部103搬運。搬運手為Θ 3軸和Z軸的關(guān)節(jié)式機械 手，能夠容易地向各處理部搬運。機械手的機構(gòu)不限于此，也可以是XY軸直行型。在傳感部103中，利用旋轉(zhuǎn)平臺112使半導(dǎo)體基板1旋轉(zhuǎn)360°，用CXD照像機111 攝像該半導(dǎo)體基板1的外周，在控制部107的運算部中處理其結(jié)果，算出半導(dǎo)體基板1的中 心位置。接著，搬運手以該結(jié)果為基礎(chǔ)，修正位置后向卡盤平臺部104搬運半導(dǎo)體基板1， 卡盤平臺11利用真空將其固定。該卡盤平臺11就成為加工的基準面。從而，為了保證固定 時和加工時的平面精度，卡盤面最好是使用多孔質(zhì)的材料并整個面夾緊半導(dǎo)體基板1的結(jié) 構(gòu)。材質(zhì)使用金屬系、陶瓷系、樹脂系等。與被夾緊的半導(dǎo)體基板1對置而配置投光部114 即光傳感器部，與受光部115即照像機部共同測定和運算半導(dǎo)體基板1的尺寸，將其結(jié)果反 饋給切削部105的X軸驅(qū)動部，指令用于切削的移動量。在切削面是布線形成面的情況下，具體地說，如圖4所示，最好照射激光，使抗蝕 劑掩膜加熱飛散，使其露出表面。然后，如圖5所示，使用利用紅外激光的透過型傳感器來 計測位置。然后，以在此運算的結(jié)果為基礎(chǔ)，搭載了實際進行切削的刀具10的平臺向X方向 移動，開始切削。在此使用的刀具10由金剛石等構(gòu)成。這樣地完成直到設(shè)定尺寸的切削。接著，搬運手從卡盤平臺11取出半導(dǎo)體基板1，向清洗部搬運。在清洗部105中， 真空固定半導(dǎo)體基板1并使其旋轉(zhuǎn)，同時利用清洗水沖洗加工后的表面殘留異物。之后，邊 吹氣邊使其高速旋轉(zhuǎn)，吹掉清洗水使其干燥。干燥完了后，搬運手再次取出半導(dǎo)體基板1，最 后存放在存放部101的存放盒111中。以上的各工序首先以在凸塊和凸塊之間形成有絕緣膜的面為基準對背面進行切 削，之后，以背面為基準，進行所謂的切削各凸塊的表面和絕緣膜的表面的處理，完成平整 化處理。(半導(dǎo)體器件及其制造方法)下面，關(guān)于使用執(zhí)行上述凸塊形成方法的半導(dǎo)體制造裝置來制造半導(dǎo)體基板的方 法進行說明。再有，在此，與該制造方法一起記述半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。圖9Α 圖9C是按照工序順序示出根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的概 略俯視圖。首先，經(jīng)過圖1和圖2中說明的各工序，如圖9Α所示，從半導(dǎo)體基板1切出各半導(dǎo) 體芯片21，該半導(dǎo)體基板1搭載了 LSI元件等，并具有由使用刀具的切削加工使上面3a平 整化的凸塊3。接著，如圖9B所示，準備半導(dǎo)體基板22，該半導(dǎo)體基板22具有由使用刀具的切削加工使上表面平整化的凸塊3，在該半導(dǎo)體基板22上，用凸塊3的被平整化的上面3a彼此 將各半導(dǎo)體芯片21電連接。具體地說，使半導(dǎo)體基板22與半導(dǎo)體芯片21配置成上面3a 彼此對置，在室溫 350°C中，在此是170°C左右下進行壓焊連接。由于各上面3a都被高精 度地平整化，因此，不象現(xiàn)有技術(shù)那樣地需要高溫高壓等，而能夠容易地連接半導(dǎo)體基板22 和半導(dǎo)體芯片21。然后，如圖9C所示，從連接半導(dǎo)體芯片21的半導(dǎo)體基板22切出各個半導(dǎo)體芯片 23，經(jīng)過引線接合法(使用了引線25的連接)等的工序，在基板M上搭載半導(dǎo)體芯片23， 從而完成半導(dǎo)體器件。如以上說明地，根據(jù)本實施方式，可以取代CMP，廉價且高速地使形成在半導(dǎo)體基 板1上的微細的凸塊3的表面平整化，且不產(chǎn)生凹陷處等的不良情況，能容易且準確地進行 凸塊3的連接。這樣，就能進行凸塊3彼此的不需要高溫高壓等條件的連接，能夠成品率良 好地制造可靠性高的半導(dǎo)體器件。[第二實施方式]下面，關(guān)于第二實施方式進行說明。在第一實施方式中，作為凸塊材料，例示了 Au， 但在本實施方式中例示使用鎳(Ni)的情況。圖IOA 圖IOF是按照工序順序示出根據(jù)本實施方式的凸塊形成方法的概略剖視 圖。首先，經(jīng)過與第一實施方式的圖1A、B相同的工序，背面磨削半導(dǎo)體基板1，控制 TTL在規(guī)定值或其以下，具體的是1 μ m或其以下。使用該半導(dǎo)體基板1，如圖IOA所示，在半導(dǎo)體基板1的表面構(gòu)圖形成了由鋁系金 屬構(gòu)成的電極31之后，利用無電解電鍍法，在該電極31上形成膜厚5 μ m 10 μ m左右的 鎳磷電鍍膜32。利用通用的無電解電鍍法，使用鎳-磷、鎳-磷-硼、鎳-硼等形成鎳磷電鍍膜32。 例如，用次磷酸液(次磷酸鈉或次磷酸鉀)形成鎳-磷合金，用使用了氫化硼鈉液或二甲基 氨甲硼烷(dimethyl amino borane)形成鎳-硼合金，用中性液形成鎳-磷-硼合金。在此，在鎳磷系無電解電鍍中，即使選擇上述的任何合金系，都在鎳磷電鍍膜32 的表層形成機械性脆弱層即磷濃縮層33。在焊錫凸塊形成后，由于該磷濃縮層的原因，電鍍 與焊錫凸塊的界面強度下降。該磷濃縮層的厚度是20nm 40nm左右，電鍍液中的磷含有 率越高其厚度越厚。此外，該磷濃縮層的生成不取決于底層的材料(玻璃基板、鐵基板、鋁基板)，也不 取決于電鍍的厚度。此外，即使將如專利文獻6 (JP特開平2000-252313)中記載的鎳系無 電解電鍍進行焊錫熔點或其以上的退火處理，表層上也必定生成磷濃縮層。若不去除磷濃 縮層，就難以形成高可靠性的電鍍被膜和焊錫凸塊。關(guān)于這些問題，有這樣一種方法，通過在焊錫材料中添加銅來形成銅-鎳-錫系的 化合物層，利用它的屏障效果來抑制磷濃縮層的形成。但是，由于Au電鍍厚度在500nm或 其以上時，存在形成磷濃縮層等，Au電鍍厚度的制約和焊錫材料的選擇性窄的問題。因此在本例中，在鎳磷電鍍膜32利用切削加工進行平整化時，同時去除該磷濃縮層33ο具體地說，首先如圖IOB所示，被覆液狀保護層而作為保護膜34，使得覆蓋基板表12面，并作為后述的切削加工引起的物理沖擊的緩和層。通過用旋轉(zhuǎn)涂覆等涂覆成ΙΟμπι 15 μ m左右的厚度后固化來形成保護膜34。之后，與圖2A同樣，利用例如真空吸附，使背面吸附在基板支承臺的支承面上，將 半導(dǎo)體基板1固定在基板支承臺上。這時，由于對背面Ib的圖IB的平整化處理，已成為了 半導(dǎo)體基板1的厚度一定的狀態(tài)，另外，背面Ib由于向支承面Ila吸附而被強制成沒有起 伏等的狀態(tài)，這樣，背面Ib成為表面Ia的平整化的基準面。在該狀態(tài)下，如圖IOC所示，對 表面Ia中的各鎳磷電鍍膜32和保護膜34的表層進行機械加工，在此使用由金剛石等構(gòu)成 的刀具進行切削加工，在去除鎳磷電鍍膜32的磷濃縮層33的同時進行平整化處理，使得鎳 磷電鍍膜32和保護膜34的表面連續(xù)且平整。切削量設(shè)定為能夠準確地去除磷濃縮層33 白勺 1 μ m ~ 2 μ m IxM。接著，根據(jù)需要，如圖IOD所示，利用無電解電鍍法，在鎳磷電鍍膜32上形成鍍金 膜35。鍍金膜35的厚度最好是30nm 50nm左右。接著，如圖IOE所示，利用灰化處理等去除保護膜34。這時，就在半導(dǎo)體基板1的 表面Ia上形成了凸塊36，該凸塊36高度均一，且上面通過切削加工而同樣地平整化，并形 成鍍金膜35而構(gòu)成。然后，根據(jù)需要，如圖IOF所示，在凸塊36上形成焊錫凸塊37。利用絲網(wǎng)印刷、焊錫 球法、熔融等來形成該焊錫凸塊37。作為焊錫的材質(zhì)，最好使用不含鉛的錫-銀系、錫-鋅 系等的焊錫。之后，利用全切割(full cut dicing)分割半導(dǎo)體基板1，并切出半導(dǎo)體芯片，與第 一實施方式同樣地完成半導(dǎo)體器件。如以上說明地，根據(jù)本實施方式，可以取代CMP，廉價且高速地使形成在半導(dǎo)體基 板1上的鎳的凸塊36的表面平整化，且不產(chǎn)生凹陷處等的不良情況，這樣，就能進行凸塊36 彼此的不需要高溫高壓等條件的連接，能夠成品率良好地制造可靠性高的半導(dǎo)體器件。并 且，能夠低成本地完全去除使凸塊36與焊錫凸塊37的接合部位上的降低可靠性的磷濃縮 層34，因此，能在上面被平整化的凸塊36上準確地形成焊錫凸塊37。[第三實施方式]下面，關(guān)于第三實施方式進行說明。在第一實施方式中，關(guān)于與半導(dǎo)體基板接合多 個半導(dǎo)體芯片的情況進行了例示，但在本實施方式中公開了在半導(dǎo)體芯片的狀態(tài)下執(zhí)行上 述的平整化處理，接合該半導(dǎo)體芯片彼此的情況。圖11A、圖IlB是按照工序順序示出了根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法 的概略剖視圖。首先，如圖IlA所示，不需要進行第一實施方式的背面磨削，從半導(dǎo)體基板切出各 個半導(dǎo)體芯片41，該半導(dǎo)體基板搭載了 LSI元件等，并形成高度不同(高度仍有偏差)的多 個凸塊，在此為Au凸塊42。接著，機械加工半導(dǎo)體芯片41的表層，在此，與第一實施方式同樣地，使用由金剛 石等構(gòu)成的刀具進行切削加工，進行平整化處理，使得各Au凸塊42的表面連續(xù)且平整。這 樣，各Au凸塊42的高度被均一化，同時上面被平整化成鏡面狀。接著，如圖IlB所示，使一對半導(dǎo)體芯片41對置，利用Au凸塊42的被平整化的 上面彼此對兩者進行電連接。具體地說，使一對半導(dǎo)體芯片41配置成上面彼此對置，在室溫 350°C，在此是170°C左右下進行壓焊連接。由于各上面都被高精度地平整化，因此，不 象現(xiàn)有技術(shù)那樣地需要高溫高壓等，而能夠容易地連接一對半導(dǎo)體芯片41。這樣地，根據(jù)本實施方式，可以取代CMP，廉價且高速地使形成在半導(dǎo)體芯片41上 的微細的Au凸塊42的表面平整化，且不產(chǎn)生凹陷處的不良情況，能容易且準確地進行一對 半導(dǎo)體芯片41中的Au凸塊42的連接。這樣，就能進行Au凸塊42彼此的不需要高溫高壓 等條件的連接，能夠成品率良好地制造可靠性高的半導(dǎo)體器件。并且，由于在從半導(dǎo)體基板 切出各個半導(dǎo)體芯片41后執(zhí)行上述切削加工，因此，能夠省略控制TTV的工序，有助于削減 工序數(shù)量。[變形例1]在此，關(guān)于本實施方式的變形例1進行說明。圖12A 圖12C是按照工序順序示出根據(jù)變形例1的半導(dǎo)體器件的制造方法的概 略剖視圖。首先，如圖12A所示，不進行第一實施方式的背面磨削，從半導(dǎo)體基板切出各個半 導(dǎo)體芯片41，該半導(dǎo)體基板搭載了 LSI元件等，且形成高度不同(高度仍有偏差)的多個凸 塊而構(gòu)成，在此為Au凸塊42。接著，在半導(dǎo)體芯片41的表面上以埋入Au凸塊42的方式形成由絕緣材料構(gòu)成的 樹脂層43。再有，也可以在半導(dǎo)體基板的狀態(tài)下以埋入Au凸塊42的方式形成樹脂層43之 后，切出各個半導(dǎo)體芯片41。接著，如圖12B所示，對半導(dǎo)體芯片41的表層進行機械加工，在此，與第一實施方 式同樣地，使用由金剛石等構(gòu)成的刀具進行切削加工，進行平整化處理，使得各Au凸塊42 的表面和樹脂層43的表面連續(xù)且平整。這樣，各Au凸塊42的高度被均一化，同時，上面被 平整化成鏡面狀。接著，使一對半導(dǎo)體芯片41對置，用Au凸塊42和樹脂層43的被平整化的上面 彼此將兩者進行電連接。具體地說，使一對半導(dǎo)體芯片41配置成上表面彼此對置，在室 溫 350°C、在此是170°C左右下進行壓焊連接。由于各上面都被高精度地平整化，因此， 不象現(xiàn)有技術(shù)那樣地需要高溫高壓等，而能夠容易地連接一對半導(dǎo)體芯片41。另外，在使 樹脂膜43與一對半導(dǎo)體芯片41準確地接合的同時，也有助于作為保護電極42等的欠裝 (underfill)。這樣地，根據(jù)本變形例1，可以取代CMP，廉價且高速地使形成在半導(dǎo)體芯片41上 的微細的Au凸塊42的表面平整化，且不產(chǎn)生凹陷處等的不良情況，能容易且準確地進行一 對半導(dǎo)體芯片41中的Au凸塊42的連接。這樣，能進行Au凸塊42彼此的不需要高溫高壓 等條件的連接，能夠成品率良好地制造可靠性高的半導(dǎo)體器件。并且，由于在從半導(dǎo)體基板 切出各個半導(dǎo)體芯片41后執(zhí)行上述切削加工，因此，能夠省略控制TTV的工序，有助于削減 工序數(shù)量。[變形例2]在此，關(guān)于本實施方式的變形例2進行說明。圖13A 圖13C是按照工序順序示出根據(jù)變形例2的半導(dǎo)體器件的制造方法的概 略剖視圖。首先，如圖13A所示，不需要進行第一實施方式的背面磨削，從半導(dǎo)體基板切出各個半導(dǎo)體芯片41，該半導(dǎo)體基板搭載了 LSI元件等，且形成高度不同(高度仍有偏差)的多 個凸塊而構(gòu)成，在此為Au凸塊42。接著，對半導(dǎo)體芯片41的表層進行機械加工，在此，與第一實施方式同樣地，使用 由金剛石等構(gòu)成的刀具進行切削加工，進行平整化處理，使得各Au凸塊42的表面連續(xù)且平 整。這樣，各Au凸塊42的高度被均一化，同時，上面被平整化成鏡面狀。接著，如圖1 所示，兩個為一組地將平整化處理后的半導(dǎo)體芯片41作為一對半 導(dǎo)體芯片41，在一方的半導(dǎo)體芯片41的表面上形成樹脂層44，該樹脂層44在絕緣性的樹 脂中含有導(dǎo)電性微粒45，其厚度為可完全埋入Au凸塊42的厚度。接著，使一對半導(dǎo)體芯片41對置，用Au凸塊42的被平整化的上面彼此將兩者電 連接。具體地說，使一對半導(dǎo)體芯片41配置成上面彼此對置，在室溫 350°C，在此是170°C 左右下進行壓焊。在此，利用熱壓焊，使對置的Au凸塊42彼此通過導(dǎo)電性微粒45接觸，且 電連接。由于各上面都被高精度地平整化，因此，不象現(xiàn)有技術(shù)那樣地需要高溫高壓等，而 能夠容易地連接一對半導(dǎo)體芯片41。另外，在使樹脂層44的樹脂與一對半導(dǎo)體芯片41準 確地貼緊和電連接的同時，也有助于作為保護電極42等的欠裝(underfill)。這樣地，根據(jù)本變形例2，可以取代CMP，廉價且高速地使形成在半導(dǎo)體芯片41上 的微細的Au凸塊42的表面平整化，且不產(chǎn)生凹陷處等的不良情況，能容易且準確地進行一 對半導(dǎo)體芯片41中的Au凸塊42的連接。這樣，能進行Au凸塊42彼此的不需要高溫高壓 等條件的連接，能夠成品率良好地制造可靠性高的半導(dǎo)體器件。并且，由于在從半導(dǎo)體基板 切出各個半導(dǎo)體芯片41后執(zhí)行上述切削加工，因此，能夠省略控制TTV的工序，有助于削減 工序數(shù)量。[第四實施方式]下面，關(guān)于第四實施方式進行說明。在第一實施方式中，關(guān)于在半導(dǎo)體基板上形成 外部連接用的凸塊的情況進行了例示，但在本實施方式中，關(guān)于形成使用了引線接合法的 柱狀凸塊的情況進行公開。圖14A 圖14F是按照工序順序示出根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的 概略剖視圖。首先，如圖14A和圖14B所示，與圖IA同樣地磨削半導(dǎo)體基板51的背面，該半導(dǎo) 體基板51在元件形成部位上形成了 LSI半導(dǎo)體元件和電極焊盤等，控制半導(dǎo)體基板51的 厚度一定，具體地說控制TTV(基板的最大厚度與最小厚度的差)在Iym或其以下。在此，在上述磨削工序中，也可以在磨削了半導(dǎo)體基板51的背面之后，利用濺射 法，在半導(dǎo)體基板51上形成金屬膜例如Al膜，通過將它構(gòu)成圖形，在成為電連接處的部位 上形成電極焊盤52。接著，如圖14C所示，利用使用Au作為金屬的引線接合法，在電極焊盤52上壓焊 了熔融例如20 μ m直徑的Au接合引線的前端后形成的球狀的塊之后，撕掉(按規(guī)格裁切) 該引線，在電極焊盤52上形成Au突起53。這時，規(guī)定各Au突起53距電極焊盤52的高度 大于等于接合引線直徑的2倍，在此為60 μ m左右。該情況下，實際在Au突起53的高度中 有偏差，最好是50 μ m 60 μ m左右。接著，如圖14D所示，使用由金剛石等構(gòu)成的刀具10進行切削加工，進行平整化處 理，使得各Au突起53的上面連續(xù)且平整，而形成柱狀凸塊M。在此，設(shè)切削位置距電極焊盤52例如為50 μ m左右的高度。切削條件是，切削速度lOm/s，每一次的進給是20 μ m左 右，從最初的切削位置每次逼進2 μ m。這樣，如圖14E所示，使Au突起53的上面平整化成 鏡面狀，形成柱狀凸塊M。該切削加工的平整化方法與CMP相比，由于不需要料漿，切削工具的刀具在磨損 后經(jīng)過拋光能夠反復(fù)使用，因此成本低廉。由于使夾緊在卡盤平臺上的半導(dǎo)體基板高速旋 轉(zhuǎn)，使刀具在其上面按規(guī)定的速度移動，一次性地切削任意的進刀量，因此，每1片半導(dǎo)體 基板用1 2分鐘就可以完成，是一種生產(chǎn)率非常高的方法。在利用刀具的切削加工中，通 過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定切削條件，在使用了 Au的接合引線的柱狀凸塊的突起等的突起的前端部中 進行切削的情況中，都可以進行突起的沒有傾斜或彎曲的平面切制。但是，若是30Hv或其 以下的硬度，恐怕在切削時就產(chǎn)生突起的傾斜，因此，引線的硬度最好在30Hv或其以上。在本實施方式中，作為切削加工的終點，設(shè)為全部的柱狀凸塊的切削面的直徑大 于等于引線直徑的時刻。通常，柱狀凸塊在按規(guī)格裁切后的高度中偏差較大，在全部的柱狀 凸塊中很難確認切削面的直徑大于等于引線直徑的點。作為切削方法，最好從刀具與最高 的凸塊接觸的點每次逼進1 3μπι，而露出全部的刀具的切削面，但每次用放大的照像機 圖像等進行確認就效率太低。因此，在本實施方式中，如圖15Α所示，作為終點檢出方法，采用如下方法，即使用 具有激光發(fā)生器61和檢出器62的檢出裝置，向切削加工后的柱狀凸塊M的上面發(fā)射激光 束，用檢出器62檢出在該上面上反射的激光。然后，如圖15Β所示，反復(fù)進行加工，直到檢出的激光強度在全部的Au突起53上 達到規(guī)定強度。最好將該檢出裝置設(shè)置在切削工具的前進方向的后方，與切削工具同步地 前進。由于柱狀凸塊M的上面(切削面)大致成為鏡面，因此，激光等進行全反射。在與 切削工具同步的情況下，與切削工具的前進速度成比例地產(chǎn)生延遲，因此，嚴格來講并不能 說檢出全部的反射光，但由于切削速度快到十幾m/s，故可以看作大致可檢出。在本實施方式中，利用從刀具的后部開始與刀具的前進同步移動的激光發(fā)生器61 和檢出器62，一邊測定從平整化后的Au突起53的上面反射的激光強度，一邊逼進，例如在 46 μ m的高度上檢測到全部的Au突起53的上面露出，然后就結(jié)束切削。在此，如圖15C所示，在切削加工不充分的情況、或切削面的直徑小于等于引線直 徑的情況下，碰到切削面以外的地方上的激光進行漫反射，而不會被檢出器檢出。因此，如 圖15D所示，檢出的激光強度比切削到了與接合引線同徑的面上的強度弱。在一處中確認 到有這樣的柱狀凸塊的情況下，就自動地進一步逼進1 μ m 2 μ m左右，最終切削到在全部 的凸塊中檢出到一定量或其以上的激光強度。這樣，在能夠防止未切削或切削不足而引起 的連接不良的同時，能大幅度地縮短加工時間。然后，如圖14F所示，從半導(dǎo)體基板51切出各半導(dǎo)體芯片55，利用例如倒裝芯片 法，連接半導(dǎo)體芯片55和電路基板56。具體地說，使半導(dǎo)體芯片55的上面被平整化的柱狀 凸塊M與形成在電路基板56的表面上的電極57對置接觸，利用加壓和加熱來接合兩者。 再有，在該情況下，電路基板56的電極57也與柱狀凸塊M同樣地，也適合在利用上述切削 加工平整化之后，進行倒裝芯片連接。如以上說明地，根據(jù)本實施方式，可以取代CMP，廉價且高速地使形成在半導(dǎo)體基 板51上的微細的柱狀凸塊M的表面平整化，且不產(chǎn)生凹形坑等的不良情況，能容易且準確地進行柱狀凸塊M的連接。這樣，就能進行凸塊彼此的不需要高溫高壓等條件的連接，能 夠成品率良好地制造可靠性高的半導(dǎo)體器件。并且，與不規(guī)定引線直徑的情況相比，能夠使 切削平整化后的柱狀凸塊M的高度設(shè)在1. 5倍或其以上，能緩和對半導(dǎo)體元件的應(yīng)力，能 延長設(shè)備壽命。另外，由于切削中的平整面大于等于引線直徑，因此，即使相同的引線直徑， 也能夠得到2倍或其以上的接合強度。此外，在接合強度與現(xiàn)有的相同程度就足夠的情況 下，能夠使引線直徑較細，因此，能使凸塊間距縮小，能降低接合引線所需的成本。[第五實施方式]下面，關(guān)于第五實施方式進行說明。在此，例示利用所謂的TAB接合法的半導(dǎo)體器 件。圖16和圖17是示出根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體器件的制造方法的概略剖視圖。為制造該半導(dǎo)體器件，首先與第一實施方式同樣地，經(jīng)過圖1和圖2中示出的各工 序，在元件形成部位上形成了 LSI半導(dǎo)體元件等的半導(dǎo)體基板1的電極71上，通過基底金 屬膜72，形成高度均一的凸塊3，該凸塊3在切削加工各Au突起2后同樣地使上面3a平整 化而形成。在此，在半導(dǎo)體基板1的凸塊3的周圍形成有絕緣性的保護膜73。接著，通過使探針與凸塊3的上面接觸，來檢查半導(dǎo)體基板1的半導(dǎo)體元件等的電 特性。在此，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于在該檢查時使探針與凸塊的存在凹凸或污染的電鍍終端面 接觸，因此，得不到穩(wěn)定的接觸，有時產(chǎn)生探針的前端被該凹凸部位卡住而破損的故障。相 對與此，在本實施方式中，由于使探針與由上述的切削加工而高度地平整化和凈化后的凸 塊3的表面接觸，因此，能夠在極穩(wěn)定的狀態(tài)下進行檢查。接著，從該半導(dǎo)體基板1切出各個半導(dǎo)體芯片21之后，如圖16所示，利用TAB接 合法進行半導(dǎo)體芯片21的連接。具體地說，準備由銅箔75構(gòu)成的TAB導(dǎo)線74，該TAB導(dǎo)線74在施行Au的表面處 理后形成了 Au膜76，位于一端的地方是其連接部位，在另一端設(shè)置樹脂層77。然后，在接合 平臺80上放置固定半導(dǎo)體芯片21，使TAB導(dǎo)線74的連接部位的Au膜76與半導(dǎo)體芯片21 的平整化和凈化后的凸塊3的上面接觸，利用加熱器78 一邊加熱一邊加壓，接合兩者。在 此，加熱溫度最好是200°C的比較低的溫度，粘結(jié)載荷也可降低到現(xiàn)有的2/3左右的約20g。 作為結(jié)果，能無位置偏移地連接40 μ m間距或其以下的微細間距的TAB導(dǎo)線。這樣之后，如圖17所示，從接合平臺80取下半導(dǎo)體芯片21，形成封固樹脂79，使 得覆蓋包括凸塊3與TAB導(dǎo)線74的連接部位的半導(dǎo)體芯片21的表面，完成半導(dǎo)體器件。再有，在本實施方式中，作為凸塊例示了形成電鍍凸塊的情況，但也可以形成利用 引線接合法的柱狀凸塊。如以上說明地，根據(jù)本實施方式，可以取代CMP，廉價且高速地使形成在半導(dǎo)體基 板1上的微細的凸塊3的表面平整化，且不產(chǎn)生凹形坑等的不良情況，能容易且準確地進行 凸塊3的連接。這樣，能進行凸塊與導(dǎo)線端子之間的不需要高溫高壓等條件的連接，能夠成 品率良好地制造可靠性高的TAB接合型的半導(dǎo)體器件。[第六實施方式]下面，關(guān)于第六實施方式進行說明。在此公開了用于在執(zhí)行上述的各實施方式時， 關(guān)于一對基體(在此例示利用倒裝芯片法的半導(dǎo)體芯片和電路基板)執(zhí)行上述的切削加工 工序和接合工序的裝置結(jié)構(gòu)。
圖18是示出根據(jù)本實施方式的半導(dǎo)體制造裝置的模式圖。該半導(dǎo)體制造裝置具有用于導(dǎo)入表面上形成了凸塊的半導(dǎo)體芯片的芯片導(dǎo)入部 81、用于導(dǎo)入表面上形成了電極的電路基板的電路基板導(dǎo)入部82、利用上述使用刀具的切 削加工來執(zhí)行平整化半導(dǎo)體芯片的凸塊表面的工序的切削部83、執(zhí)行通過被平整化的凸塊 和電極對半導(dǎo)體芯片和電路基板進行接合的工序的接合部84、用于搬出接合而一體化的半 導(dǎo)體器件的搬出部85，進而，具有使切削部83和接合部84包含在惰性環(huán)境中的凈化保持 部86而構(gòu)成。在此，在切削部83中，不僅半導(dǎo)體芯片，電路基板的電極表面也同樣地利用 切削加工進行平整化。凈化保持部86具有將平整化工序和接合工序一起保持在凈化環(huán)境中的功能，具 體的是惰性環(huán)境內(nèi)，例如Ar和N2等的不包含氧的氣相中，或者包含氧的Iatm或其以下的 環(huán)境中。這樣，在接合工序之前，不需要附加使用了 Ar等離子體等的凈化工序，能夠比較容 易地維持極接近于理想的平整化狀態(tài)，能準確地接合凸塊和電極。再有，在本實施方式中，例示了倒裝芯片安裝，但本發(fā)明不限定于此，也可以適用 于半導(dǎo)體芯片與半導(dǎo)體晶片、半導(dǎo)體芯片彼此等的接合。根據(jù)本發(fā)明，能取代CMP，廉價且高速地使形成在基板上的微細的凸塊的表面平整 化，且不產(chǎn)生凹陷處等的不良情況，能容易且準確地進行凸塊彼此的連接。18
權(quán)利要求
1.一種基板處理裝置，其在基板的表面上形成用于與外部進行電連接的凸塊時使用， 其特征在于，包括基板支承臺，該基板支承臺具有平整的支承面，使基板用其一個面吸附在上述支承面 上，將上述一個面強制地作為平整的基準面來進行支承固定；切削加工上述基板的其他面的刀具，其中，在上述基板支承臺上支承固定基板，該基板在表面上，在多個上述凸塊和在上述凸塊 之間形成絕緣膜而構(gòu)成，通過使用上述刀具的切削加工進行平整化處理，使得上述各凸塊 的表面和上述絕緣膜的表面連續(xù)且平整。
2.如權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，利用上述基板支承臺，以上述基板 的表面為基準面，利用上述刀具對上述基板的背面進行切削加工之后，利用上述基板支承 臺，以上述基板的上述背面為基準面，利用上述刀具對上述基板的上述表面進行切削加工， 進行平整化處理，使得上述各凸塊的表面和絕緣膜的表面連續(xù)且平整。
3.如權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于，在以上述背面為基準進行上述半 導(dǎo)體基板的平行切制的同時，檢出上述布線形成面的位置，從檢出的上述布線形成面算出 切削量并進行控制。
4.如權(quán)利要求3所述的基板處理裝置，其特征在于，在檢出上述布線形成面的位置時， 向上述布線形成面的周邊部位的多處中的絕緣膜照射激光，使絕緣物加熱飛散，使上述布 線形成面的一部分露出。
5.如權(quán)利要求3所述的基板處理裝置，其特征在于，在檢出上述布線形成面的位置時， 向上述背面照射紅外激光，測定來自上述布線形成面的反射光。
全文摘要
本發(fā)明使半導(dǎo)體基板(1)的背面(1b)吸附在基板支承臺(11)的支承面(11a)上而使其固定。這時，由于對背面(1b)的平整化處理，成為半導(dǎo)體基板(1)的厚度一定的狀態(tài)，背面(1b)由于向支承面(11a)吸附而被強制性地成為沒有起伏的狀態(tài)，這樣，背面(1b)成為表面(1a)的平整化的基準面。在該狀態(tài)下，使用刀具(10)對表面(1a)中的各Au突起(2)和抗蝕劑掩膜(12)的表層進行切削加工，進行平整化處理，使得各Au突起(2)和抗蝕劑掩膜(12)的表面連續(xù)且平整。這樣，取代CMP，能夠廉價且高速地使形成在基板上的微細的凸塊的表面平整化。
文檔編號H01L21/00GK102044413SQ20101052608
公開日2011年5月4日 申請日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者中川香苗, 岡本圭史郎, 手代木和雄, 水越正孝, 石月義克, 酒井泰治 申請人:富士通株式會社