專利名稱：半導(dǎo)體裝置和該半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種 半導(dǎo)體裝置和該半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別是涉及ー種對(duì)外部電極端子設(shè)置有底部阻擋金屬層(Under Barrier Metal :UBM),并具有通過倒裝芯片方式安裝在電路布線襯底上的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置和該半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨信息通信設(shè)備和辦公用電子設(shè)備等的小型化和高性能化的不斷發(fā)展，要求安裝在上述電子設(shè)備中的半導(dǎo)體裝置實(shí)現(xiàn)小型化并增加輸出入用外部端子的數(shù)量。另ー方面,伴隨半導(dǎo)體制造エ藝的顯著發(fā)展,半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)的細(xì)微化和高度集成化不斷發(fā)展，用相對(duì)介電常數(shù)較低的、所謂的Low-k(低介電常數(shù))膜作層間絕緣膜的情況越來越多。因?yàn)長(zhǎng)ow-k膜的物理強(qiáng)度比現(xiàn)有絕緣膜低多了，所以半導(dǎo)體芯片的有源區(qū)域容易因來自外部的應(yīng)カ等而損傷。為了防止該損傷的發(fā)生，在已達(dá)成細(xì)微化和高度集成化的半導(dǎo)體芯片中，特別是當(dāng)通過倒裝芯片方式使半導(dǎo)體芯片與外部電路連接時(shí)，使用焊錫凸塊的熔融連接備受注目。近年來不斷研發(fā)的半導(dǎo)體芯片的特征在于將電極墊形成在有源區(qū)域上而進(jìn)行的倒裝芯片安裝以及用Low-k材料形成的層間絕緣膜。然而，上述安裝方式和構(gòu)成材料具有半導(dǎo)體芯片的可靠性會(huì)下降的問題。當(dāng)半導(dǎo)體芯片的構(gòu)成材料和安裝半導(dǎo)體芯片的電路布線襯底的構(gòu)成材料互不相同時(shí)，在半導(dǎo)體裝置和電路布線襯底之間往往會(huì)產(chǎn)生因熱膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生的位移。已產(chǎn)生的位移在使半導(dǎo)體裝置和電路布線襯底連接的凸塊中產(chǎn)生應(yīng)變，該應(yīng)變會(huì)破壞用來進(jìn)行倒裝芯片安裝的凸塊和電極墊之間的接合面。對(duì)因熱膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)變所采取的對(duì)策為將底部填充(underfill)材或封裝樹脂材(以下，統(tǒng)稱為底部填充材)填充在電極墊的周邊區(qū)域。然而，底部填充材由填料和溶劑構(gòu)成，該填料具備用來讓因熱膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)變的影響緩和的強(qiáng)度。因此，若填充底部填充材的區(qū)域的形狀比較復(fù)雜，就會(huì)發(fā)生下述現(xiàn)象，即填料填充得不均勻，只有溶劑被填充。在該情況下，在通過加熱將底部填充材固化吋，已填充有填料的區(qū)域內(nèi)填料和凸塊的接觸面緊密接觸，能夠形成具備能夠耐住應(yīng)變等的強(qiáng)度的構(gòu)造體。另ー方面，在僅填充有溶劑的區(qū)域，若對(duì)該區(qū)域進(jìn)行加熱，溶劑就會(huì)揮發(fā)，因而會(huì)產(chǎn)生空隙(void)或氣泡(以下統(tǒng)稱為空隙。)。其結(jié)果是，形成在凸塊和電極墊之間的接合面上的空隙會(huì)成為起點(diǎn)，形成龜裂，半導(dǎo)體芯片即半導(dǎo)體裝置的可靠性會(huì)由于形成的龜裂而下降。作為讓半導(dǎo)體芯片所受到的負(fù)擔(dān)減輕的措施提出了下述方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)，即在焊錫凸塊形成區(qū)域的周圍形成呈環(huán)狀的抗蝕膜，以使由于焊錫凸塊和半導(dǎo)體芯片的熱膨脹差而在其連接面上發(fā)生的應(yīng)カ集中緩和，該焊錫凸塊讓半導(dǎo)體芯片和電路布線襯底物理連接。在形成焊錫凸塊后，在將底部填充材填充在焊錫凸塊的周圍時(shí)，電極墊的周圍被該環(huán)狀抗蝕膜保護(hù)，以免該底部填充材滲進(jìn)焊錫凸塊和電極墊的接合面處。如上所述，在有源區(qū)域上形成電極墊，并使該電極墊經(jīng)被稱為凸塊的外部連接端子與外部電路連接的倒裝芯片方式逐漸成為半導(dǎo)體芯片安裝方式的主流。并且，伴隨半導(dǎo)體制造エ藝的顯著發(fā)展，半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的細(xì)微化和高度集成化不斷發(fā)展，用相對(duì)介電常數(shù)較低的Low-k材料作層間絕緣膜的情況越來越多。因此，例如采取如專利文獻(xiàn)I所公開的措施，以使外部連接端子對(duì)電極墊產(chǎn)生的熱應(yīng)カ負(fù)擔(dān)減輕然而，伴隨半導(dǎo)體裝置的進(jìn)ー步的小型化、細(xì)微化和高度集成化，開始出現(xiàn)了不能夠再維持半導(dǎo)體芯片的可靠性的情況。于是，今后的緊急任務(wù)是確立下述技術(shù)，即能夠使形成凸塊的電極墊所受到的負(fù)擔(dān)減輕，特別是能夠應(yīng)對(duì)凸塊相互間的間距縮短化，例如能夠應(yīng)對(duì)50 y m 200 u m的間距。半導(dǎo)體裝置由硅(Si)或神化鎵(GaAs)等形成，電路布線襯底用玻璃、芳香族聚酰胺纖維或陶瓷等無機(jī)材料以及銅(Cu)等金屬材料形成，半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成材料和安裝半導(dǎo)體裝置的電路布線襯底的構(gòu)成材料互不相同，如上所述。在半導(dǎo)體裝置的制造エ藝中包括以250°C 300°C左右對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行加熱的エ序，以硅為主要成分的半導(dǎo)體芯片的熱膨脹系數(shù)為3ppm/°C左右，以玻璃纖維為主要成分的電路布線襯底的熱膨脹系數(shù)為10ppm/°C左右，因而在加熱時(shí)兩者的膨脹程度會(huì)產(chǎn)生差異。在此，半導(dǎo)體裝置和電路布線襯底因熱膨脹系數(shù)差而產(chǎn)生的位移在使兩者連接的凸塊中產(chǎn)生應(yīng)變。凸塊會(huì)由于產(chǎn)生的應(yīng)變而破壞，導(dǎo)致電連接不良。如圖8所示，在專利文獻(xiàn)I中，半導(dǎo)體芯片101具有電極墊102、底部阻擋金屬層(UBM) 110和焊錫凸塊106，該電極墊102選擇性地形成在該半導(dǎo)體芯片101上，該UBMllO覆蓋該電極墊102而形成在該電極墊102上，該焊錫凸塊106形成在該UBMllO上。在此，UBMl 10形成為該UBMl 10的周緣部分跨越到形成在電極墊102的周圍的絕緣膜109的周緣部分上。在絕緣膜109上形成有呈環(huán)狀的抗蝕膜126，該抗蝕膜126的內(nèi)側(cè)端面與UBMllO和焊錫凸塊106的端面彼此接觸。如上所述，環(huán)狀抗蝕膜126形成在焊錫凸塊106的外側(cè)，以防止UBMlO在倒裝芯片安裝后的加熱冷卻循環(huán)中由于在焊錫凸塊106和電極墊102的接合部分附近產(chǎn)生的應(yīng)カ而剝離。也就是說，通過在半導(dǎo)體芯片101上的電極墊102的外周區(qū)域形成呈環(huán)狀的抗蝕膜126，則能夠?qū)⒑稿a凸塊106固定，來提高焊錫凸塊106和UBMllO的連接性。專利文獻(xiàn)I :日本公開特許公報(bào)特開2005-268442號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
-發(fā)明要解決的技術(shù)問題-然而，在上述現(xiàn)有半導(dǎo)體裝置中，當(dāng)向焊錫凸塊106的周圍注入底部填充材118時(shí)會(huì)發(fā)生問題。底部填充材118填充在焊錫凸塊106的周圍，以提聞該焊錫凸塊106的接合強(qiáng)度。底部填充材118通過向溶劑中添加填料119而制成，該填料119作為具備用來讓因熱膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)變的影響緩和的強(qiáng)度的材料使用。填料119呈顆粒狀。底部填充材118在被填充后由于毛細(xì)管現(xiàn)象而沿焊錫凸塊106的外緣部分浸透。
在此，如圖8所示，當(dāng)?shù)撞刻畛洳?18的位于抗蝕膜126上的填充區(qū)域120的角度0 I為銳角吋，不能確保均勻地填充填料119的空間，填料119不被填充，使得僅有溶劑填充在該填充區(qū)域120內(nèi)。若在該狀態(tài)下通過加熱使底部填充材118固化，溶劑就會(huì)揮發(fā)，在溶劑揮發(fā)后的區(qū)域會(huì)形成空隙121。由于該形成在焊錫凸塊106和UBMllO之間的接合面附近的空隙121，出現(xiàn)焊錫凸塊106和底部填充材118不緊密接觸的部位。其結(jié)果是，焊錫凸塊106不能夠確保該焊錫凸塊106與底部填充材118緊密接觸所帯來的剛性，因此會(huì)由于之后的加熱冷卻應(yīng)カ而從位于焊錫凸塊106的外緣部分的空隙121開始形成龜裂122。本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的。其目的在于得到維持強(qiáng)度且能夠耐住凸塊相互間的間距縮短化的凸塊和UBM結(jié)構(gòu)。-用以解決技術(shù)問題的技術(shù)方案-為達(dá)成上述目的，在本發(fā)明中，將半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為能夠確保位于凸塊和底部阻 擋金屬層的接合部分附近的底部填充材填充區(qū)域較寬。具體而言，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片、電極墊、底部阻擋金屬層、凸塊以及底部填充材，該電極墊形成在半導(dǎo)體芯片上，該底部阻擋金屬層形成在電極墊上，該凸塊主要由金屬形成且形成在底部阻擋金屬層上，該底部填充材覆蓋底部阻擋金屬層和凸塊的周圍而形成，凸塊上與底部阻擋金屬層接合的界面形成在該底部阻擋金屬層的上表面上，底部填充材在凸塊的側(cè)面和底部阻擋金屬層的端面接合的部分上的角度為直角或鈍角。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，主要由金屬形成的凸塊上與底部阻擋金屬層接合的界面為該底部阻擋金屬層的上表面，并且，底部填充材在凸塊的側(cè)面和底部阻擋金屬層的端面接合的部分上的角度為直角或鈍角。因此，即使在凸塊和底部阻擋金屬層之間的間隙中，也能夠均勻地填充所需量的含有填料的底部填充材。其結(jié)果是，凸塊和填料之間的界面緊密接觸，能夠得到能夠耐住加熱冷卻應(yīng)カ和物理應(yīng)カ的電極結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，底部阻擋金屬層的端面可以呈該底部阻擋金屬層的厚 度方向的中央部分朝內(nèi)彎曲的圓弧狀。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，可以是這樣的，即底部填充材中含有填料，該填料的粒徑比底部阻擋金屬層的厚度小。本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括在形成于半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體集成電路上形成電極墊的エ序，在半導(dǎo)體集成電路上的電極墊的周圍選擇性地形成掩模部件的エ序，在從掩模部件露出的電極墊上形成底部阻擋金屬層的エ序，在從掩模部件露出的底部阻擋金屬層上形成主要由金屬形成的凸塊的エ序，對(duì)形成有凸塊的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行切割而形成半導(dǎo)體芯片，通過使已形成的半導(dǎo)體芯片的凸塊與布線襯底相向，從而將半導(dǎo)體芯片通過倒裝芯片方式安裝在布線襯底上的エ序，除去掩模部件的エ序，以及在除去掩模部件的エ序之后，向半導(dǎo)體芯片和布線襯底之間注入底部填充材的エ序。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，因?yàn)樵谶M(jìn)行倒裝芯片安裝的エ序和注入底部填充材的エ序之間包括除去形成在電極墊的周圍的掩模部件的エ序，所以能夠使主要由金屬形成的凸塊的側(cè)面和底部阻擋金屬層的端面接合的部分上的角度成為直角或比直角大的角度。其結(jié)果是，即使在凸塊和底部阻擋金屬層之間的間隙，也能夠均勻地填充所需量的含有填料的底部填充材。其結(jié)果是，凸塊和填料之間的界面緊密接觸，能夠得到能夠耐住加熱冷卻應(yīng)カ和物理應(yīng)カ的電極結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以是這樣的，即掩模部件的位于電極墊一側(cè)的端面呈掩模部件的厚度方向的中央部分朝向電極墊ー側(cè)彎曲的圓弧狀。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，掩模部件可以是抗蝕材、呈薄膜狀的抗蝕材或主要由抗蝕劑形成的0型環(huán)。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，可以是這樣的，即底部填充材中含有填料，填料的粒徑比底部阻擋金屬層的厚度小。 在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，在形成凸塊的エ序中可以利用電鍍法、焊球安裝法或絲網(wǎng)印刷法。-發(fā)明的效果_根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置和該半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠使凸塊接合部 分的應(yīng)變緩和，能夠得到維持接合強(qiáng)度且能夠耐住凸塊相互間的間距縮短化的凸塊和UBM結(jié)構(gòu)。


圖I是概略局部剖視圖，示出本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置中包括凸塊和UBM的區(qū)域。圖2是流程圖，示出本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法。圖3(a) 圖3(i)是按エ序的順序示出的剖視圖，示出本發(fā)明的ー實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法。圖4是概略局部剖視圖，示出本發(fā)明的ー實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置中包括凸塊和UBM的區(qū)域。圖5是ーエ序的局部剖視圖，示出本發(fā)明的ー實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置的第一制造方法。圖6是ーエ序的局部剖視圖，示出本發(fā)明的ー實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置的第二制造方法。圖7是ーエ序的局部剖視圖，示出本發(fā)明的ー實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置的第三制造方法。圖8是概略剖視圖，示出現(xiàn)有例所涉及的電極墊結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式(ー實(shí)施方式)參照?qǐng)DI說明本發(fā)明的ー實(shí)施方式。如圖I所示，本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置作為凸塊構(gòu)成體具有電極墊2、底部阻擋金屬層(UBM) 10和焊錫凸塊6，該電極墊2選擇性地形成在半導(dǎo)體芯片I上，該UBMlO覆蓋該電極墊2而形成在該電極墊2上，該焊錫凸塊6形成在該UBMlO上。在此，UBMlO形成為該UBMlO的周緣部分跨越到形成在電極墊2的周圍的絕緣膜9的周緣部分上。在絕緣膜9上以及焊錫凸塊6和UBMlO的側(cè)面上填充有添加有填料19的底部填充材18。
在此，本實(shí)施方式的特征在于焊錫凸塊6僅與UBMlO的上表面具有接合界面。而且，底部填充材18在焊錫凸塊6的側(cè)面和UBMlO的端面接合的部分上的角度為鈍角0 2。若如上所述構(gòu)成為僅在UBMlO的上表面上形成焊錫凸塊6的結(jié)構(gòu)，則焊錫凸塊6的形成位置變高，該變高的幅度與UBMlO的膜厚相等。因此，能夠充分確保底部填充材18的形成在焊錫凸塊6和UBMlO的接合部分附近以及UBMlO和絕緣膜9的連接部分附近的填充區(qū)域20。如上所述，位于絕緣膜9上且焊錫凸塊6和UBMlO的接合部分周圍的填充區(qū)域20所具有的角度不是像現(xiàn)有半導(dǎo)體裝置那樣為鋭角9 1，而是為鈍角9 2。也就是說，能夠使底部填充材18的填充區(qū)域20的形狀不成為尖端較細(xì)的形狀，其結(jié)果是能夠擴(kuò)大填充區(qū)域20的容積。若擴(kuò)大填充區(qū)域20的容積，則利用毛細(xì)管現(xiàn)象滲進(jìn)去的底部填充材18的滲透性進(jìn)ー步提高。若該底部填充材18的滲透性提高，則含在該底部填充材18中且呈顆粒狀的填料19的滲透性也會(huì)提高。因此，能夠向填充區(qū)域20內(nèi)均勻地填充所需量的填料19。也就是說，能夠?qū)⑻盍?9充分且均勻地填充在位于焊錫凸塊6和UBMlO的接合部分之外側(cè)的填充區(qū)域20內(nèi)，因而能夠提高填料19與焊錫凸塊6、UBMlO及絕緣膜9的相互緊貼性。應(yīng) 予說明，焊錫凸塊6的側(cè)面和UBMlO的端面接合的部分上的角度0 2只要不是銳角即可，也就是說還可以為直角。(ー實(shí)施方式的制造方法)以下，參照?qǐng)D2和圖3對(duì)本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法加以說明。首先，如圖2中的エ序STl和圖3(a)所示，按照已知的擴(kuò)散制造エ藝在半導(dǎo)體晶片IA的集成電路上形成多個(gè)由鋁(Al)、銅(Cu)或金(Au)等形成的電極墊2，以做到能夠使預(yù)先形成的半導(dǎo)體集成電路和外部連接端子電連接。之后，在半導(dǎo)體晶片IA上形成使各個(gè)電極墊2露出的保護(hù)絕緣膜7。接著，在保護(hù)絕緣膜7上形成使電極墊2以及保護(hù)絕緣膜7中位于電極墊2 —側(cè)的周緣部分露出的絕緣膜9。此時(shí)，作為一例將絕緣膜9上位于電極墊2 —側(cè)的端面形成為朝上擴(kuò)展的正向錐形狀。接著，如圖2中的エ序ST2和圖3(b)所示，利用例如旋涂法在半導(dǎo)體晶片IA的整個(gè)面上涂布形成抗蝕膜31?？刮g膜31中例如有通過紫外(UV)光照射成為不溶性的負(fù)性抗蝕膜以及與此相反通過紫外光照射成為可溶性的正性抗蝕膜，可以根據(jù)開ロ形狀和掩模的設(shè)計(jì)規(guī)格等而適當(dāng)?shù)剡x擇抗蝕膜31的種類。在此，用正性抗蝕膜作抗蝕膜31。接著，對(duì)在UBM形成區(qū)域具有開ロ部的UBM形成用掩模32和半導(dǎo)體晶片IA的相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，然后將該UBM形成用掩模32經(jīng)抗蝕膜31重合在該半導(dǎo)體晶片IA上。之后，從UBM形成用掩模32的上方照射紫外光。接著，如圖3(c)所示，若對(duì)已曝光的抗蝕膜31進(jìn)行顯影，抗蝕膜31中已照射紫外光的部分就溶解于顯影液中，因而即形成具有使UBM形成區(qū)域露出的開ロ圖案的抗蝕膜31。因此，電極墊2從抗蝕膜31的開ロ圖案露出。在此，抗蝕膜31的開ロ圖案的端面與半導(dǎo)體晶片IA的主面大致垂直。之后，如圖3(d)所示，除去UBM形成用掩模32。接著，如圖2中的エ序ST3和圖3(e)所示，利用電鍍法或化學(xué)鍍法在電極墊2上形成UBMlO，該UBMlO與在以后的エ序中形成的焊錫凸塊接合。要求UBMlO具有以下特性和功能與利用鍍金屬法等最后形成的金屬即凸塊之間的低電阻性、較高的防止焊料擴(kuò)散功能和位于最上層的金屬膜對(duì)焊料的潤(rùn)濕性等等。于是，UBMlO通過在電極墊2上層疊鈦(Ti)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、金(Au)或銅(Cu)等不同種類的金屬而形成。這么ー來，能夠?qū)崿F(xiàn)形成焊錫凸塊時(shí)的物理且電氣性連接功能。在此，UBMlO形成為其厚度以抗蝕膜31的上表面為上限。接著，如圖2中的エ序ST4和圖3(f)所示，利用電鍍法、焊球安裝法或絲網(wǎng)印刷法等在形成好的UBMlO上ー齊形成多個(gè)焊錫凸塊6。在此，電鍍法是下述方法，即在各個(gè)UBMlO上形成電鍍抗蝕圖案作為掩模，形成焊錫鍍層，然后除去電鍍抗蝕圖案，之后通過蝕刻除去不需要的金屬層，最后進(jìn)行熱處理，從而形成焊錫凸塊6。焊球安裝法是下述方法，即使用形成有助焊劑印刷用開ロ部的掩模，用助焊劑進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，之后用形成有焊球安裝用開ロ部的掩模安裝焊球，再用回流裝置或 烘爐裝置等進(jìn)行加熱，從而形成焊錫凸塊6。絲網(wǎng)印刷法是下述方法，即使用形成有焊膏印刷用開ロ部的掩模，用焊膏進(jìn)行印刷，之后與焊球安裝法一樣地進(jìn)行加熱，從而形成焊錫凸塊6。此時(shí)，因?yàn)閁BMlO的端面與抗蝕膜31的開ロ圖案的端面形狀一致，所以若將該抗蝕膜31的開ロ圖案的端面形成為與半導(dǎo)體晶片IA的主面垂直，則UBMlO的端面也會(huì)成為與該主面垂直的面。接著，如圖2中的エ序ST5、ST6和圖3(g)所示，利用已知的方法對(duì)半導(dǎo)體晶片IA的背面進(jìn)行研磨，再將經(jīng)研磨而薄膜化的半導(dǎo)體晶片IA切割成ー個(gè)個(gè)的芯片，來得到多個(gè)半導(dǎo)體芯片I。之后，通過倒裝芯片方式將已得到的半導(dǎo)體芯片I安裝在電路布線襯底(外部電路)4上。此時(shí)，進(jìn)行定位，以使焊錫凸塊6與電路布線襯底4的外部電路電極墊5連接。接著，進(jìn)行熱固化，用焊錫凸塊6將半導(dǎo)體芯片I和電路布線襯底4物理接合并電連接起來。接著，如圖2中的エ序SI7和圖3 (h)所示，通過清洗除去已在形成UBMlO時(shí)使用的抗蝕膜31?？刮g膜31所起到的作用是使焊錫凸塊6與UBMlO的端面不接合、決定UBMlO的端面形狀以及確保絕緣膜9與焊錫凸塊6之間的空間。因此，在倒裝芯片安裝エ序之后，抗蝕膜31的作用已經(jīng)都實(shí)現(xiàn)，因而不再需要該抗蝕膜31?？刮g膜31的清洗方法中，通過將半導(dǎo)體芯片I和電路布線襯底4的整個(gè)面浸潰在化學(xué)溶液中進(jìn)行清洗從而除去抗蝕膜的方法已成為主流。根據(jù)需要，可以還利用例如減壓室機(jī)構(gòu)、超聲波機(jī)構(gòu)、噴嘴機(jī)構(gòu)等提高清洗性的功能，該減壓室機(jī)構(gòu)用來除去殘存于焊錫凸塊6相互間的氣泡，來使清洗劑34滲進(jìn)該部分以代替氣泡；該超聲波機(jī)構(gòu)利用空化效應(yīng)進(jìn)行清洗，除去抗蝕膜；該噴嘴機(jī)構(gòu)能夠?qū)⑶逑磩?4集中于凸塊6相互間。接著，如圖2中的エ序ST8和圖3(i)所示，向半導(dǎo)體芯片I和電路布線襯底4之間填充底部填充材18。在本實(shí)施方式中，不僅能夠?qū)⑺枰牡撞刻畛洳?8和含在該底部填充材18中的填料19均勻地填充在焊錫凸塊6相互間的間隙中，也能夠?qū)⑺枰牡撞刻畛洳?8和含在該底部填充材18中的填料19均勻地填充在焊錫凸塊6和UBMlO之間的間隙中。因此，不會(huì)在底部填充材18上形成空隙，底部填充材18和焊錫凸塊6緊密接觸并固定起來，因而能夠形成能夠耐住加熱冷卻應(yīng)カ和物理應(yīng)カ的構(gòu)造體。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的制造方法，因?yàn)樵趫D3(f)所示的凸塊形成エ序中，已用抗蝕膜31覆蓋UBMlO周緣的端面，所以形成在UBMlO上的焊錫凸塊6不會(huì)形成在UBMlO的端面上。而且，因?yàn)樵趫D3(h)所示的抗蝕膜除去エ序中除去抗蝕膜31，所以焊錫凸塊6的側(cè)面和UBMlO的端面接合的部分所成的角度成為鈍角。其結(jié)果是，能夠?qū)⑺枇康牡撞刻畛洳?8和填料19均勻地填充在由焊錫凸塊6、UBMlO和絕緣膜9包圍的區(qū)域。
(ー實(shí)施方式的第一變形例)以下，參照?qǐng)D4對(duì)本發(fā)明的ー實(shí)施方式的第一變形例加以說明。如圖4所示，本變形例所涉及的UBMlO的特征在于該UBMlO的端面呈在該UBMlO的厚度方向的中央部分朝內(nèi)彎曲的圓弧狀。如上所述，為了使添加在底部填充材18中的顆粒狀填料19有效地起作用，需要提高填料19與焊錫凸塊6和UBMlO的貼緊性。于是，在本變形例中，使UBMlO的端面成為朝內(nèi)彎曲的圓弧形狀10a。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在焊錫凸塊6和UBMlO的接合部分的外側(cè)區(qū)域不形成尖端較細(xì)的形狀，因而能夠提高填料19的填充性。應(yīng)予說明，圓弧形狀I(lǐng)Oa的彎曲方向?yàn)槌騏BMlO的內(nèi)側(cè)的方向(中心方向)，也就是說，UBMlO在與半導(dǎo)體芯片I的主面平行的方向上的剖面面積是(底面的剖面面積SI) > (厚度方向中央部分的剖面面積S2)。在此，UBMlO的底面的剖面面積SI和UBMlO的厚度方向中央部分的剖面面積S2之差可以根據(jù)半導(dǎo)體裝置的目的等而在不影響電連接和接合強(qiáng)度的范圍內(nèi)加以調(diào)整。應(yīng)予說明，如圖4所示，當(dāng)?shù)撞刻畛洳?8含有比UBMlO的厚度大的焊料19A時(shí)，不能夠?qū)⑻盍?9A填充在底部填充材18的填充區(qū)域20內(nèi)。因此，在該情況下，僅有溶劑滲進(jìn)填充區(qū)域20內(nèi)，溶劑會(huì)在加熱時(shí)揮發(fā)，形成空隙。因此，使填料19的粒徑比UBMlO的厚度小，以讓填料19可靠地填充在焊錫凸塊6和UBMlO的接合部分附近的區(qū)域內(nèi)。因?yàn)榈撞刻畛洳?8利用毛細(xì)管現(xiàn)象滲進(jìn)間隙中，所以填料19的形狀雖然可以是多面體，但優(yōu)選為球狀。應(yīng)予說明，該填料19的粒徑和形狀也可以應(yīng)用于圖I和圖3所示的實(shí)施方式。以下，參照附圖對(duì)具有呈圓弧形狀I(lǐng)Oa的端面的UBMlO的形成方法加以說明。(第一變形例的第一制造方法)如圖5所示，第一變形例的第一制造方法如下。即，交替重復(fù)進(jìn)行抗蝕膜形成エ序和UBM形成エ序，例如重復(fù)5次。也就是說，做到UBMlO的厚度在重復(fù)5次上述兩種エ序后成為圖4所示的規(guī)定厚度。此時(shí)，從第一次抗蝕膜形成エ序到第三次抗蝕膜形成エ序?yàn)橹故箍刮g膜31的開ロ尺寸逐漸變小。而從第四次抗蝕膜形成エ序到第五次抗蝕膜形成エ序?yàn)橹故箍刮g膜31的開ロ尺寸逐漸變大。這么ー來，能夠形成具有呈近似圓弧狀的端面的UBMlO。之后，經(jīng)與圖3(f) 圖3(i)相同的エ序得到具有圖4所示的焊錫凸塊6和UBMlO的半導(dǎo)體裝置。(第一變形例的第二制造方法)接著，參照?qǐng)D6對(duì)第一變形例的第二制造方法加以說明。如圖6所示，第一變形例的第二制造方法使用呈薄膜狀的抗蝕膜31A，來代替疊層型抗蝕膜31。具體而言，準(zhǔn)備呈薄膜狀且開ロ端面呈厚度方向中央部分預(yù)先朝向開ロ圖案的中心方向彎曲的圓弧狀的抗蝕膜31A，使該抗蝕膜31A與絕緣膜9緊密接觸，做到電極墊2從開ロ圖案露出且氣泡未混入的狀態(tài)。應(yīng)予說明，呈薄膜狀的抗蝕膜31A的開ロ形狀可以根據(jù)UBMlO的形成條件而形成。再說，也可以在同一抗蝕膜31A上形成互不相同的開ロ形狀。之后，經(jīng)與圖3(e) 圖3(i)相同的エ序得到具有圖4所示的焊錫凸塊6和UBMlO、的半導(dǎo)體裝置。(第一變形例的第三制造方法)接著，參照?qǐng)D7對(duì)第一變形例的第三制造方法加以說明。如圖7所示，在第一變形例的第三制造方法中，使用0型環(huán)31B使UBMlO的端面形狀成為圓弧狀，該0型環(huán)31B由抗蝕劑形成，該0型環(huán)31B的開ロ端面呈厚度方向中央部分預(yù)先朝向開ロ圖案的中心方向彎曲的圓弧狀。 與呈薄膜狀的抗蝕膜31A —祥，上述端面呈圓弧狀的0型環(huán)31B可以根據(jù)UBMlO的形成條件形成。當(dāng)使開ロ具有互不相同的開ロ尺寸時(shí)，也可以使形狀互不相同的0型環(huán)31B彼此緊密接觸而形成開ロ。應(yīng)予說明，當(dāng)將0型環(huán)3IB貼在UBMlO形成區(qū)域的周圍時(shí)，預(yù)先在絕緣膜9上的UBM形成區(qū)域的周圍或0型環(huán)31B的表面上涂布粘接劑。之后，經(jīng)與圖3(e) 圖3(i)相同的エ序得到具有圖4所示的焊錫凸塊6和UBMlO的半導(dǎo)體裝置。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式及其變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置，利用毛細(xì)管現(xiàn)象向焊錫凸塊6相互間的間隙中注入底部填充材18，即使在焊錫凸塊6和UBMlO的接合部分附近的區(qū)域內(nèi)，也能夠均勻地填充所需要的含有填料19的底部填充材18。由此，焊錫凸塊6和填料19緊密接觸并固定起來，因而能夠使凸塊接合部分的應(yīng)變緩和，能夠維持能夠耐住加熱冷卻應(yīng)カ和物理應(yīng)カ的接合強(qiáng)度。其結(jié)果是，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠應(yīng)對(duì)間距縮短化的由焊錫凸塊6和UBMlO構(gòu)成的構(gòu)造體。應(yīng)予說明，焊錫凸塊6的構(gòu)成材料并不限于焊錫，也可以使用焊錫以外的適當(dāng)?shù)慕饘俨牧稀?產(chǎn)業(yè)實(shí)用性_根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置和該半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠使凸塊接合部分的應(yīng)變緩和，能夠得到維持接合強(qiáng)度而能夠耐住凸塊相互間的間距縮短化的凸塊和UBM結(jié)構(gòu)，因而本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置和該半導(dǎo)體裝置的制造方法特別是對(duì)針對(duì)外部電極端子設(shè)置有UBM且具有通過倒裝芯片方式安裝在電路布線襯底上的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置等很有用。-符號(hào)說明_I-半導(dǎo)體芯片；IA-半導(dǎo)體晶片；2_電極墊；4_電路布線襯底(外部電路)；5_外部電路電極墊；6_焊錫凸塊(金屬凸塊)；7_保護(hù)絕緣膜；9_絕緣膜；10_底部阻擋金屬層(UBM) ；10a-圓弧形狀；18_底部填充材；19_填料；19A_粒徑較大的填料；20_填充區(qū)域；
31-抗蝕膜；31A-呈薄膜狀的抗蝕膜；31B-0型環(huán)；32-UBM形成用掩模；34_清洗劑；S1_底面的剖面面積；S2-中央部分的剖面面積。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其包括半導(dǎo)體芯片、電極墊、底部阻擋金屬層、凸塊以及底部填充材，該電極墊形成在所述半導(dǎo)體芯片上，該底部阻擋金屬層形成在所述電極墊上，該凸塊主要由金屬形成且形成在所述底部阻擋金屬層上，該底部填充材覆蓋所述底部阻擋金屬層和所述凸塊的周圍而形成，其特征在于 所述凸塊上與所述底部阻擋金屬層接合的界面形成在該底部阻擋金屬層的上表面上； 所述底部填充材在所述凸塊的側(cè)面和所述底部阻擋金屬層的端面接合的部分上的角度為直角或鈍角。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 所述底部阻擋金屬層的端面呈該底部阻擋金屬層的厚度方向的中央部分朝內(nèi)彎曲的圓弧狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在干 所述底部填充材中含有填料； 所述填料的粒徑比所述底部阻擋金屬層的厚度小。
4.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在干 所述半導(dǎo)體裝置的制造方法包括 在形成于半導(dǎo)體襯底中的半導(dǎo)體集成電路上形成電極墊的エ序， 在所述半導(dǎo)體集成電路上的所述電極墊的周圍選擇性地形成掩模部件的エ序， 在從所述掩模部件露出的所述電極墊上形成底部阻擋金屬層的エ序， 在從所述掩模部件露出的所述底部阻擋金屬層上形成主要由金屬形成的凸塊的エ序，對(duì)形成有所述凸塊的所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行切割而形成半導(dǎo)體芯片，通過使已形成的所述半導(dǎo)體芯片的所述凸塊與布線襯底相向，從而將所述半導(dǎo)體芯片通過倒裝芯片方式安裝在所述布線襯底上的エ序， 除去所述掩模部件的エ序，以及 在除去所述掩模部件的エ序之后，向所述半導(dǎo)體芯片和所述布線襯底之間注入底部填充材的エ序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 所述掩模部件的位于所述電極墊一側(cè)的端面呈所述掩模部件的厚度方向的中央部分朝向所述電極墊ー側(cè)彎曲的圓弧狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 所述掩模部件是抗蝕材、呈薄膜狀的抗蝕材或主要由抗蝕劑形成的O型環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 所述底部填充材中含有填料； 所述填料的粒徑比所述底部阻擋金屬層的厚度小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 在形成所述凸塊的エ序中利用電鍍法、焊球安裝法或絲網(wǎng)印刷法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體裝置和該半導(dǎo)體裝置的制造方法。半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體芯片(1)、電極墊(2)、底部阻擋金屬層(10)、焊錫凸塊(6)以及底部填充材(18)，該電極墊(2)形成在半導(dǎo)體芯片(1)上，該底部阻擋金屬層(10)形成在電極墊(2)上，該焊錫凸塊(6)形成在底部阻擋金屬層(10)上，該底部填充材(18)覆蓋底部阻擋金屬層(10)和焊錫凸塊(6)的周圍而形成。焊錫凸塊(6)上與底部阻擋金屬層(10)接合的界面為該底部阻擋金屬層(10)的上表面，底部填充材(18)在凸塊(6)的側(cè)面和底部阻擋金屬層(10)的端面接合的部分上的角度為直角或鈍角。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102656677SQ20108005676
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者辻本晉也 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社