專利名稱：半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體晶片、半導(dǎo)體組件及半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有用于高密度安裝組件、多芯片組件等的芯片尺寸封裝的半導(dǎo)體器件及其制造方法，并涉及制造半導(dǎo)體器件使用的半導(dǎo)體晶片。
目前，為與制造小而高性能的電子器件相適應(yīng)，其中使用的半導(dǎo)體器件需要高集成度、高密度以及處理速度更快。
為適應(yīng)要求，半導(dǎo)體器件的實(shí)現(xiàn)(implementing)方法已由管卻插入型改變?yōu)樵黾訉?shí)現(xiàn)密度的表面實(shí)現(xiàn)方法，為適應(yīng)管腳數(shù)量的增加，已開發(fā)了例如從DIP(雙列直插式封裝)到QFP(方形扁平封裝)、PGA(網(wǎng)格插針陣列)等的封裝。
然而，由于實(shí)現(xiàn)基板的連接引線集中在封裝的周邊，引線自身很薄且容易變形，因此隨著管腳數(shù)量的增加，QFP的實(shí)現(xiàn)變得很困難。PGA的不足在于不能實(shí)現(xiàn)高密度，由于電學(xué)上增加處理速度很困難，與實(shí)現(xiàn)基板連接的PGA的端子很纖細(xì)，并且相互之間非常集中，并且由于PGA為管腳插入型，因此不可能進(jìn)行表面實(shí)現(xiàn)。
近來，為了解決以上問題并實(shí)現(xiàn)與增加處理速度相適應(yīng)的半導(dǎo)體器件，已開發(fā)出了BGA(球柵陣列)。BGA包括半導(dǎo)體芯片和電路形成其上的基板之間的應(yīng)力緩沖層，以及位于其上形成有電路的基板的實(shí)現(xiàn)基板面為外部端子的突點(diǎn)電極(US專利5,148,265)。具有BGA結(jié)構(gòu)的封裝容易在表面上實(shí)現(xiàn)，是由于不會(huì)發(fā)生如QFP等的引線變形，因?yàn)榕c實(shí)現(xiàn)基板相連的端子為球形焊料，由于端子分散在整個(gè)實(shí)現(xiàn)平面上，所以端子之間的間距可以很寬。此外，由于與PGA相比，突點(diǎn)電極，即外部端子的長(zhǎng)度很短，因此電感部件很小，信號(hào)速度很快，可以根據(jù)要求增加處理速度。
另一方面，JP-A-8-172,159(1996)公開了一種LOC(芯片上引線)封裝，包括密封材料/芯片/保護(hù)膜/密封材料的剖面組合的復(fù)合物，是由于芯片提供有保護(hù)膜。保護(hù)膜增加了芯片與密封材料的粘附力，并同時(shí)保護(hù)芯片免受拾取針的損傷。
JP-A-7-135189(1995)公開的發(fā)明涉及制造LOC結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件使用的晶片粘結(jié)板。晶片粘附板用做保護(hù)膜，直到在半導(dǎo)體的制造工藝中芯片安裝在封裝中。
近來，隨著便攜信息終端的廣泛使用，需要尺寸小且安裝密度高的半導(dǎo)體器件。因此現(xiàn)已開發(fā)了封裝尺寸幾乎與芯片相同的CSP(芯片規(guī)模封裝)。各種類型的CSP公開在“Nikkei Micro Device”38-64頁，Nikkei BP Co.出版(1998年二月)。這些CSP通過以下步驟制造將已切割為各片的半導(dǎo)體芯片粘貼到電路層形成在其上的聚酰亞胺基板或陶瓷基板上；通過例如線鍵合、單點(diǎn)鍵合、壓緊鍵合、突點(diǎn)鍵合等方法將電路層與半導(dǎo)體芯片電連接；用樹脂密封連接部分；以及形成如焊料突點(diǎn)等的外部端子。JP-A-9-232256(1997)和JP-A-10-27827(1998)公開了CSP的大規(guī)模生產(chǎn)方法。根據(jù)這些方法，半導(dǎo)體器件通過以下步驟制造在半導(dǎo)體晶片上形成突點(diǎn)；借助突點(diǎn)電連接電路基板；用樹脂密封連接部分；在電路基板上形成外部電極；以及將晶片切為各片?！癗ikkei Micro Device”164-167頁，Nikkei BP Co.出版(1998年四月)公開了CSP的另一大規(guī)模生產(chǎn)方法。根據(jù)公開的方法，半導(dǎo)體器件通過以下步驟制造通過焊接在半導(dǎo)體晶片上形成突點(diǎn)；用樹脂密封除突點(diǎn)以外的部分；在突點(diǎn)部分處形成外部電極；以及將晶片切為各片。
以上的CSP通過以下方式組裝將切為各片的半導(dǎo)體芯片粘貼到聚酰亞胺基板或陶瓷基板上，電路層通過引線鍵合連接到芯片，由于電路層的鍵合區(qū)域位于芯片的外部，CSP自然變得大于芯片尺寸。當(dāng)通過突點(diǎn)鍵合連接CSP時(shí)，由于鍵合之后芯片和基板之間的間隔由樹脂密封，由此基板比芯片大以防止灌注時(shí)樹脂流出。因此由于所述問題這些CSP的尺寸大于芯片的尺寸。
使用切為各芯片的CSP存在以下問題在半導(dǎo)體器件的制造中，CSP需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，是由于切割芯片之后，每個(gè)芯片必須準(zhǔn)確地位于基板上、粘貼其上、電連接并密封。
使用如聚酰亞胺等樹脂基板作為電路層的CSP存在以下問題當(dāng)封裝提供到安裝基板上時(shí)，由于芯片用粘合劑粘結(jié)，在回流時(shí)封裝中吸收的水膨脹，產(chǎn)生如形成氣泡和剝離等故障。
通過在半導(dǎo)體晶片上形成突點(diǎn)；將半導(dǎo)體晶片與基板連接；用樹脂密封基板和半導(dǎo)體晶片之間的間隔；形成外部電極；以及將半導(dǎo)體晶片切為各片的步驟制造的CSP存在由于固化收縮半導(dǎo)體晶片和半導(dǎo)體器件翹曲的問題，是因?yàn)闃渲瑢觾H形成在晶片的一面。
此外，除了線鍵合型CSP，許多CSP在其上形成有電路的芯片平面的背面有露出的平面。因此，存在芯片的邊緣產(chǎn)生如龜裂等的故障，以及在封裝的運(yùn)輸期間落下和安裝期間如拾取等操作損傷背面的問題。
鑒于以上情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體晶片及其制造方法；其中封裝的尺寸與芯片尺寸相同，幾乎不會(huì)產(chǎn)生如翹曲和損傷等外觀故障。
本發(fā)明另一目的是提供半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體晶片及其制造方法；其中封裝的尺寸與芯片尺寸相同，安裝可靠性和大規(guī)模生產(chǎn)性優(yōu)異，幾乎不會(huì)產(chǎn)生如翹曲和損傷等外觀故障。
本發(fā)明的要點(diǎn)是通過以下特征的半導(dǎo)體器件達(dá)到以上目的，所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體芯片，提供在半導(dǎo)體芯片其上形成有電路和電極的平面上的應(yīng)力釋放層，電路層形成在應(yīng)力釋放層上并連接到電極，以及提供在電路層上的外部端子；還包括提供在與半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力釋放層相反面上的有機(jī)保護(hù)膜。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)在于以下半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體芯片，提供在半導(dǎo)體芯片其上形成有電路和電極的平面上的多孔應(yīng)力釋放層，形成在應(yīng)力釋放層上并連接到電極，以及提供在電路層上的外部端子的電路層；還包括提供在與半導(dǎo)體芯片的應(yīng)力釋放層相反面上的有機(jī)保護(hù)膜，應(yīng)力釋放層、半導(dǎo)體芯片、以及有機(jī)保護(hù)膜的各側(cè)面暴露在相同的平面上。
本發(fā)明的再一特點(diǎn)在于以下半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體芯片，提供在半導(dǎo)體芯片其上形成有電路和電極的平面上的多孔應(yīng)力釋放層，電路層形成在應(yīng)力釋放層上并連接到電極，提供在半導(dǎo)體芯片上的電極和電路層之間用于電連接的各向異性導(dǎo)體，外部端子以柵格陣列形提供在電路層上的指定位置；以及提供在與電路和電極安裝其上的平面相反面上的有機(jī)保護(hù)膜；其中應(yīng)力釋放層、半導(dǎo)體芯片以及有機(jī)保護(hù)膜的各側(cè)面暴露在相同的平面上。
本發(fā)明的又一特點(diǎn)在于以下半導(dǎo)體晶片中，所述半導(dǎo)體晶片包括多個(gè)芯片區(qū)域，每個(gè)芯片區(qū)域包括電路和電極；應(yīng)力釋放層提供在其上形成有芯片區(qū)域中的電路和電極的平面上；電路層形成在應(yīng)力釋放層上并連接到電極；以及提供在電路層上的外部端子；還包括提供在與芯片區(qū)域中的應(yīng)力釋放層相反面上的有機(jī)保護(hù)膜。
本發(fā)明的還一特點(diǎn)在于半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體晶片的各芯片區(qū)域的形成有電路和電極的平面上形成應(yīng)力釋放層；在各芯片區(qū)域的形成有電極的平面的相反平面上形成有機(jī)保護(hù)膜；在芯片區(qū)域上的應(yīng)力釋放層中形成通孔；在通孔中形成導(dǎo)體；在應(yīng)力釋放層上形成電路；在電路層上形成外部端子；以及在相同平面上切割芯片區(qū)域、具有電路的基板、以及有機(jī)保護(hù)摸，由此得到操作切割得到的半導(dǎo)體器件的最小單元。
在本發(fā)明公開的半導(dǎo)體晶片上，有規(guī)則地排列多個(gè)芯片區(qū)域；芯片區(qū)域?yàn)椴僮靼雽?dǎo)體器件的最小單元電路，包括如邏輯、存儲(chǔ)器、柵陣列等的半導(dǎo)體電路以及用于與半導(dǎo)體晶片外的輸入/輸出電信號(hào)的電極。半導(dǎo)體器件的電極以

圖11所示的方式排列。
根據(jù)本發(fā)明，提供有電路層的基板由多孔應(yīng)力釋放層和其上形成有電路的電路層組成。多孔體由包括內(nèi)部有許多小孔的連續(xù)氣泡的結(jié)構(gòu)、或具有透氣性的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成的體組成。多孔體通過以下的一種方法形成跟蹤腐蝕法，其中構(gòu)件用中子照射并用化學(xué)劑腐蝕；拉制法，其中加熱或用可塑劑塑化晶體聚合物，隨后拉制晶體聚合物；分解層分離法，其中根據(jù)溫度使用具有不同溶解度的溶劑；萃取法，其中聚合物均勻地混合無機(jī)鹽、硅石等，形成膜之后，僅萃取無機(jī)鹽和硅石；層轉(zhuǎn)移法，其中聚合物、優(yōu)良溶劑和不良溶劑混合在一起，形成膜之后，僅蒸發(fā)優(yōu)良的溶劑；等等。此外，還包括無紡纖維，其中無紡纖維板是使用以纖維態(tài)聚合在溶劑中的聚合物通過造紙機(jī)形成的。透氣性質(zhì)是指如蒸汽、空氣等的氣體借助多孔體中存在的微孔穿過多孔體的現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選保護(hù)膜的線性膨脹系數(shù)接近將應(yīng)力釋放層與半導(dǎo)體芯片粘結(jié)在一起的粘結(jié)層的線性膨脹系數(shù)。通過使有機(jī)保護(hù)膜的線性膨脹系數(shù)與應(yīng)力釋放層和粘結(jié)層的線性膨脹系數(shù)的差異變小可以防止由于熱應(yīng)力造成的半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體晶片的翹曲。保護(hù)膜的厚度比如PIQ等形成在平面上的鈍化膜的厚度厚，比芯片的厚度薄。研磨晶片背面之后，可以通過將保護(hù)膜的薄板粘貼到半導(dǎo)體晶片的背面、或與通過旋轉(zhuǎn)涂敷法由保護(hù)膜材料制成的清漆涂敷平面形成保護(hù)膜。保護(hù)膜緊緊地粘貼到晶片上。保護(hù)膜需要著成黑色以屏蔽光。
根據(jù)本發(fā)明，多孔釋放層可以由以下材料制成聚碳酸酯、聚酯、芳香聚酯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、醋酸纖維素、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺、芳香族聚酰胺聚酰亞胺、芳香族聚酰亞胺、以及它們的化合物。部分釋放層可以由光敏材料形成。釋放層比保護(hù)膜孔更多。
電路層可以由金、銅、鋁和其它導(dǎo)體形成，外表面鍍金。這些電路層可以為絕緣基板，其上有這些導(dǎo)體中的一個(gè)形成的電路。絕緣基板需要由耐熱性和機(jī)械特性優(yōu)異的工程塑料制成，例如聚酰亞胺等。
電路層如下制造通過汽相淀積或電鍍等直接在釋放層上形成導(dǎo)體層，隨后通過腐蝕導(dǎo)體層形成電路。此外，可以通過將由導(dǎo)體形成的電路于其上的絕緣基板粘貼到應(yīng)力釋放層上形成電路層。粘合劑由環(huán)氧樹脂、馬來酰亞胺、苯酚、氰酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚酯、聚烯烴、聚氨酯、等任何樹脂以及這些樹脂與如硅橡膠、丁腈橡膠等的橡膠成分的混合物。此外，可以使用通過加熱、干燥、加壓、光照射等施加粘貼力的任何作用劑可以作為附著劑。除了以上化合物以外，附著劑可以為通過將以上任何化合物浸漬在如多孔體、玻璃布等的芯材料內(nèi)形成的板。其上形成有電路的基板用以上的粘合劑粘貼到半導(dǎo)體晶片。
電路層通過以下步驟形成在半導(dǎo)體晶片的電極側(cè)面上形成多孔釋放層；以及通過粘貼、電鍍、汽相淀積等方法在釋放層上形成導(dǎo)體層。有時(shí)，通過用設(shè)計(jì)的工藝通過構(gòu)圖腐蝕導(dǎo)體層形成電路層。
通過如He-Ne激光、Ar激光、YAG激光、二氧化碳?xì)怏w激光等的激光在電路層和半導(dǎo)體晶片之間形成通孔。此外，在一些情況中，與半導(dǎo)體晶片的電極和電路層相對(duì)應(yīng)的部分釋放層由光敏材料形成，通過曝光、顯影和腐蝕光敏材料形成通孔。
電連接半導(dǎo)體晶片和電路層的導(dǎo)體部分由導(dǎo)電樹脂形成，導(dǎo)電樹脂通過將如碳、石墨粉、金、銀、銅、鎳、用銀鍍的銅、用銀鍍的玻璃等的導(dǎo)電細(xì)粉混合到如環(huán)氧族樹脂、硅酮族樹脂、聚酰亞胺族樹脂等的樹脂族粘合劑中制成。在通孔中用如銅等的金屬通過電鍍法形成電鍍膜獲得電導(dǎo)通。此外，通過用如金、銅等的金屬通過在真空中加熱淀積或?yàn)R射淀積在通孔的內(nèi)壁上形成淀積膜制造導(dǎo)電部分。除了以上方法之外，在一些情況中，通過在半導(dǎo)體晶片和電路層的端子之間厚度的方向內(nèi)設(shè)置各向異性導(dǎo)電的材料將晶片與電路層電連接。各向異性導(dǎo)電的材料如下制造通過在如聚酰亞胺等的絕緣膜中形成20-30μm間距的通孔，并用如銅等的導(dǎo)電材料填充通孔。材料只有在電極位于厚度方向中的相同位置時(shí)才導(dǎo)電，在XY方向中不導(dǎo)電。
要形成在形成有電路層的基板上的外部電極為通過加熱熔化電連接半導(dǎo)體器件的導(dǎo)體。實(shí)際上，含有錫、鋅和鉛、銀、銅或金的焊料合金、或形成球形并涂敷有金的這些金屬可以通過加熱和熔化或接觸和振動(dòng)不熔化連接半導(dǎo)體器件。除了這些材料之外，鉬、鎳、銅、鉑、鈦等中的任何一個(gè)或這些元素的至少兩個(gè)組成的合金、或這些元素的至少兩個(gè)形成的雙膜結(jié)構(gòu)，可以用做端子。
用于半導(dǎo)體組件的安裝基板由導(dǎo)電層和絕緣層組成。絕緣層由如環(huán)氧樹脂、馬來酰亞胺、苯酚、氰酸酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酰胺-酰亞胺、聚四氟乙烯等的樹脂、這些樹脂的共聚合物、或如硅橡膠、丁腈橡膠等的橡膠組分構(gòu)成。特別優(yōu)選添加具有感光性的以上樹脂中的一個(gè)，可以通過如曝光和顯影等的工藝構(gòu)圖制成。此外，除了以上樹脂自身以外，可以通過將以上任何化合物浸漬在如多孔體、玻璃布等的芯材料內(nèi)形成絕緣層。
導(dǎo)電層由如金、銅、鋁等的金屬組成?？紤]到電特性，安裝基板希望為其上提供有接地層和電源層的基板。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供封裝尺寸與芯片尺寸相同的CSP。使用多孔應(yīng)力釋放層。當(dāng)切割半導(dǎo)體晶片時(shí)，同時(shí)切割多孔體。它的端面不可避免地暴露在封裝的側(cè)面。因此，安裝中回流時(shí)吸收的潮氣穿過多孔體釋放到外部。因此，可以防止水的蒸汽壓造成的如剝離等的故障，還可以提供具有高可靠性的CSP。由于在晶片級(jí)別裝配之后晶片被切成各單元片，可以提供具有較好的可大規(guī)模生產(chǎn)性的CSP。此外，可以提供一種CSP，其中通過形成在半導(dǎo)體晶片背面上的保護(hù)膜使熱應(yīng)力產(chǎn)生的翹曲很小，幾乎不產(chǎn)生如運(yùn)輸?shù)妊b運(yùn)封裝期間半導(dǎo)體芯片如龜裂和損傷等的外表故障。
圖1為一組剖面圖，示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造步驟，圖2為通過圖1所示的制造步驟得到的基于本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片的透視圖，圖3為一組示意剖面圖，示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造步驟，圖4示出了在本發(fā)明的再一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的一個(gè)例子，(a)為示意性剖面圖，(b)為透視圖，圖5示出了在本發(fā)明的又一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的一個(gè)例子，(a)為示意性剖面圖，(b)為透視圖，圖6為一組透視圖，示出了本發(fā)明的還一個(gè)實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的部分制造步驟，圖7示出了基于本發(fā)明的半導(dǎo)體組件的一個(gè)例子，(a)為示意性剖面圖，(b)為透視圖，圖8為對(duì)比例的半導(dǎo)體器件的一個(gè)例子的示意性剖面圖，圖9為對(duì)比例的半導(dǎo)體器件的一個(gè)例子的示意性剖面圖，圖10為對(duì)比例的半導(dǎo)體器件的一個(gè)例子的示意性剖面圖，圖11示意性地示出了在本發(fā)明中使用的半導(dǎo)體芯片上的電極布局。
這里，參考附圖詳細(xì)地介紹本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造步驟，以及通過制造步驟得到的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)制造步驟(a)～(i)，制備本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片和半導(dǎo)體器件。
(a)對(duì)于絕緣基板1，使用50μm厚的聚酰亞胺膜(UB rex S由Ube KosanCo.制造)，其上施加有環(huán)氧樹脂族粘合劑。通過將絕緣基板1沖孔形成器件孔。通過在150℃下加熱并用滾軋機(jī)加壓將18μm厚的電解銅箔粘貼到聚酰亞胺膜。將光敏抗蝕劑(P-RS300S由Tokyo Ohka Co.制造)施加到電解銅箔上，在90℃烘焙30分鐘，通過曝光和顯影圖形制備腐蝕掩模。
然后，用40℃的氯化鐵水溶液(氯化鐵濃度為40°，波度具體的重力；約1.38)，通過剝離抗蝕劑制備銅電路。通過用電解金電鍍電路部分制備電路2。如上所述，制備對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體晶片上各芯片區(qū)域的電路2。
(b)增加含有30％不易揮發(fā)成分的粘合劑清漆(雙酚A型環(huán)氧樹脂(EP1010由Yuka Shell Co.制造)溶解到溶劑中，即添加甲乙酮、鄰甲酚酚醛樹脂清漆型苯酚硬化劑(H-1由Meiwa Kasei Co.制造)，混合催化劑(三苯基膦由Wako JyunyakuCo.制造)施加到多孔體3的一個(gè)表面上；多孔體3由具有150μm三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺無紡布組成；以及干燥清漆。借助粘合劑通過在120℃加熱和加壓5秒鐘，通過將制造步驟(a)制備的電路層2粘貼到多孔體3，制備包括電路層的基板。
(c)其上形成有電路層的基板、粘合劑4、半導(dǎo)體晶片6以及晶片保護(hù)膜7，如圖1所示排列。調(diào)節(jié)其上形成有電路層的基板1與晶片上的電極5的位置以相互匹配。對(duì)于半導(dǎo)體晶片6，使用4英寸525μm厚的半導(dǎo)體晶片。
粘合劑4和晶片保護(hù)膜7如下制造將含有35％不易揮發(fā)成分的粘合劑清漆(聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂(XY-4000由Yuka Shell Co.制造)溶解到溶劑中，即添加甲乙酮、鄰甲酚酚醛樹脂清漆型苯酚硬化劑(H-1由Meiwa Kasei Co.制造)，混合具有12nm的初始粒子尺寸的微粒填充劑(R974由Nippon Aero sol Co.制造)和催化劑(三苯基膦由Wako Jyunyaku Co.制造))浸漬到30μm的聚酰亞胺無紡布內(nèi)；并干燥清漆。
(d)背研磨半導(dǎo)體晶片6的背面露出硅之后，通過在120℃下加熱和加壓5秒鐘，以上構(gòu)件粘附到晶片的背面。此外，通過在170℃加熱60分鐘固化構(gòu)件。
(e)通過YAG激光(由ESI Co.制造，波長(zhǎng)355nm，峰值功率4kW，能量200μj，脈沖寬度50ns)形成直徑為50μm的通孔8。
(f)通過印刷方法將導(dǎo)電膏(GP913由Asahi Kasei Co.制造)注入到通孔8內(nèi)形成導(dǎo)體部分9，并在170℃下加熱和固化40分鐘。
(g)如下形成外部電極10在其上形成有電路層的基板1的焊料球連接部分施加助熔劑，將直徑為0.6mm的共晶焊料球(Pb63Sn37)放置其上，并通過紅外回流在240℃下加熱5秒鐘加熱焊料球。最后，用墨噴印刷機(jī)在晶片保護(hù)膜7上作標(biāo)記。
根據(jù)以上的制造步驟，制備其上形成有圖2所示的多個(gè)芯片區(qū)域的半導(dǎo)體晶片6。膜厚度測(cè)量顯微光波干涉儀(dectac由ULVAC Co.制造)評(píng)估半導(dǎo)體晶片6的翹曲量。
(h)為了切割半導(dǎo)體晶片6，切割帶(UE-111AJ由Nitto Denko Co.制造)粘貼到晶片保護(hù)膜7的背面。然后，200μm厚的切割鋸固定到切塊機(jī)(DAD520由Disco Co.制造)，在相同的平面同時(shí)切割其上形成有電路層的基板1、粘合劑4、半導(dǎo)體晶片6以及晶片保護(hù)膜7，通過切割半導(dǎo)體晶片6得到半導(dǎo)體器件17將是可操作的最小單元，即芯片64。切割之后，從晶片保護(hù)膜上剝離切割帶。
(i)如上所述制備本發(fā)明的半導(dǎo)體器件17。半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，進(jìn)行從-55℃到-125℃范圍內(nèi)的溫度循環(huán)試驗(yàn)?？梢允褂勉~復(fù)合玻璃布基環(huán)氧層疊的的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在以下表1中。
表1
1在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)1000次循環(huán)之后斷裂故障的數(shù)量。
*2放在85℃、85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中166小時(shí)之后，紅外回流試驗(yàn)期間如剝離、氣泡等的故障數(shù)量。
*3芯片/電路基板之間的斷裂故障。
*4當(dāng)從1米高處落到5cm厚的玻璃基板時(shí)，芯片中產(chǎn)生斷裂或龜裂確定為故障。
表1(續(xù))
*1在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)1000次循環(huán)之后斷裂故障的數(shù)量。
*2放在85℃、85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中166小時(shí)之后，紅外回流試驗(yàn)期間如剝離、氣泡等的故障數(shù)量。
*3芯片/電路基板之間的斷裂故障。
*4當(dāng)從1米高處落到5cm厚的玻璃基板時(shí)，芯片中產(chǎn)生斷裂或龜裂確定為故障。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體器件17翹曲很小。導(dǎo)體部分可以由低彈性系數(shù)的材料制成，用導(dǎo)電樹脂將芯片64連接到電路層2，除了應(yīng)力釋放層的作用之外，半導(dǎo)體器件在耐熱循環(huán)方面特別優(yōu)異。由于存在多孔應(yīng)力釋放層，安裝中沒有產(chǎn)生回流故障。在下降試驗(yàn)中沒有產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。封裝尺寸可以制得與芯片的尺寸相同。根據(jù)本實(shí)施例的工藝，僅通過切割就可以制成封裝，它的大規(guī)模生產(chǎn)性很優(yōu)異。
(實(shí)施例2)圖3示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的制造步驟，以及通過制造步驟得到的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)制造步驟(a)～(i)，制備本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片6和半導(dǎo)器體器件17。
(a)通過拉制法制備的由具有150μm的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚四氟乙烯制成的多孔體3、粘合劑4、半導(dǎo)體晶片8以及晶片保護(hù)膜7如圖3所示排列。使用直徑為4英寸525μm厚的半導(dǎo)體晶片8。粘合劑4和晶片保護(hù)膜7如下制造將含有35％不易揮發(fā)成分的粘合劑清漆(聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂(XY-4000由Yuka Shell Co.制造)溶解到溶劑中，即添加甲乙酮、鄰甲酚酚醛樹脂清漆型苯酚硬化劑(H-1由MeiwaKasei Co.制造)，混合具有12nm初始粒子尺寸的微粒填充劑(R974由Nippon Aerosol Co.制造)和催化劑(三苯基膦由Wako Jyunyaku Co.制造)浸漬到具有30μm的三維結(jié)構(gòu)的聚四氟乙烯板內(nèi)；并干燥清漆。背研磨半導(dǎo)體晶片6的背面，以除去SiO2并露出硅，通過在120℃加熱和加壓5秒鐘粘結(jié)以上構(gòu)件。此外，通過在170℃加熱60分鐘固化構(gòu)件。
(b)通過YAG激光(由ESI Co.制造，波長(zhǎng)355nm，峰值功率4kW，能量200μj，脈沖寬度50ns)形成直徑為50μm的通孔8。
(c)如下形成電鍍板12通過將晶片保護(hù)膜背部支撐的半導(dǎo)體晶片浸入70℃的電鍍?nèi)芤褐羞M(jìn)行化學(xué)鍍銅，其中在多孔體中形成通孔。電鍍之前，將半導(dǎo)體晶片浸入到感光劑(HS101B由Hitachi Kasei Co.制造)的酸性溶液內(nèi)，處理催化化學(xué)鍍銅的催化劑。使用的電鍍?nèi)芤河幸韵陆M分硫酸銅七水化物；0.04摩爾/升，乙二胺四乙酸二水合物；0.1摩爾/升，水合乙醛酸；0.03摩爾/升，氫氧化鈉；0.1摩爾/升，2，2’吡啶基；0.0002摩爾/升，以及聚氧乙二醇；0.03摩爾/升。
(d)通過將光敏抗蝕劑(P-RS300S由Tokyo Ohka Co.制造)施加到鍍銅膜上，在90℃烘焙30分鐘，曝光和顯影圖形制備腐蝕掩模。然后，用40℃的氯化鐵水溶液(氯化鐵濃度為40°，波度具體的重力；約1.38)腐蝕銅，通過剝離抗蝕劑制備銅電路。通過用電解金電鍍電路部分制備電路2。
(e)使用光敏焊料抗蝕劑(PSR4000由Taiyo Ink Co.制造)在電路2上制備其上形成有用于外部端子的島的焊料抗蝕劑膜13。通過旋涂法將焊料抗蝕劑施加到晶片的電路面上，并在80℃干燥20分鐘，曝光并顯影形成島。此外，在150℃下固化60分鐘。
(f)如下形成外部電極10在島部分施加助熔劑，將直徑為0.6mm的共晶焊料球(Pb63Sn37)放置其上，并通過紅外回流在240℃下加熱5秒鐘加熱焊料球。最后，用墨噴印刷機(jī)在形成在半導(dǎo)體晶片背面的晶片保護(hù)膜7上作標(biāo)記。
根據(jù)以上的制造步驟，制備其上形成有圖2所示的多個(gè)芯片區(qū)域62的半導(dǎo)體晶片6。用膜厚度測(cè)量顯微光波干涉儀(dectac由ULVAC Co.制造)評(píng)估半導(dǎo)體晶片6的翹曲量。
(g)為了切割半導(dǎo)體晶片6，切割帶120粘貼到晶片保護(hù)膜7上。200μm厚的切割鋸11固定到切塊機(jī)(DAD520由Disco Co.制造)，在相同的平面上同時(shí)切割其上形成有電路層的基板1、粘合劑4、半導(dǎo)體晶片6以及晶片保護(hù)膜7，由此通過切割半導(dǎo)體晶片6得到的半導(dǎo)體器件17將是可操作的最小單元，即芯片64。切割之后，從晶片保護(hù)膜上剝離切割帶。
(h)如上所述制備本發(fā)明的半導(dǎo)體器件17。半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，進(jìn)行從-55℃到-125℃范圍內(nèi)的溫度循環(huán)試驗(yàn)?？梢允褂勉~復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi Kasei Co.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上之后，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。由于應(yīng)力釋放層由低彈性系數(shù)的多孔聚四氟乙烯制成，并且半導(dǎo)體器件的耐熱循環(huán)特別優(yōu)異，因此在本實(shí)施例17中制備的半導(dǎo)體器件翹曲很小。由于為低濕氣吸收體，所以安裝操作時(shí)半導(dǎo)體器件中不會(huì)產(chǎn)生回流故障。由于可以通過在通孔部分形成同時(shí)電鍍電路層使芯片與電路層電連接，所以本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的大規(guī)模生產(chǎn)性非常優(yōu)異。
在下降試驗(yàn)中沒有產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。封裝尺寸可以與芯片尺寸相同。根據(jù)本實(shí)施例的工藝，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝，它在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)異。根據(jù)本實(shí)施例的工藝，不需要調(diào)節(jié)電路層和芯片上焊盤的位置，因此可以簡(jiǎn)化制造工藝。
(實(shí)施例3)圖4(a)和圖4(b)分別示出了在本發(fā)明的另一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的剖面圖和透視圖。通過以下制造步驟得到半導(dǎo)體器件。
用和實(shí)施例2相同的工藝形成通孔之后，通過真空淀積法在通孔的內(nèi)壁和多孔體的表面上形成銅膜。和前一實(shí)施例相同進(jìn)行隨后的工藝制造半導(dǎo)體晶片6和半導(dǎo)體器件17。
半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。由于應(yīng)力釋放層由多孔的低彈性系數(shù)的聚四氟乙烯制成，在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體器件17翹曲很小，并且半導(dǎo)體器件在耐熱循環(huán)方面很優(yōu)越。由于半導(dǎo)體器件為低潮氣吸收體，因此在安裝操作中不會(huì)產(chǎn)生回流故障。由于導(dǎo)體部分由汽相淀積形成，所以可以形成高純度的導(dǎo)體層，電阻減小。因此半導(dǎo)體可以相應(yīng)地增加電信號(hào)的速度。在下落試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。此外，封裝的尺寸可以制得與芯片的尺寸相同，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝。因此，工藝在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)越。
(實(shí)施例4)圖5(a)和圖5(b)分別示出了在本發(fā)明的另一實(shí)施例中半導(dǎo)體器件的剖面圖和透視圖。通過以下制造步驟得到半導(dǎo)體器件17。
使用通過層轉(zhuǎn)移法制備的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)120μm厚的多孔聚酰亞胺作為多孔體3。使用30μm厚的熱塑性聚酰亞胺(TP-D由Kaneka Co.制造)作為粘合劑和晶片保護(hù)膜，通過與實(shí)施例1相同的方法制備半導(dǎo)體晶片和半導(dǎo)體器件。然而，在260℃加熱和加壓1秒鐘以粘貼各層。
半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體器件17翹曲很小。除了應(yīng)力釋放層的作用之外，導(dǎo)電部分為用導(dǎo)電樹脂將芯片連接到電路層的低彈性系數(shù)材料，因此半導(dǎo)體器件在耐熱循環(huán)方面很優(yōu)越。由于多孔應(yīng)力釋放層，所以在安裝操作中半導(dǎo)體器件不會(huì)產(chǎn)生回流故障。在下落試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。此外，封裝的尺寸可以制得與芯片的尺寸相同，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝。因此，工藝在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)越。
(實(shí)施例5)通過以下制造步驟制備與圖4所示相同類型的半導(dǎo)體器件17。
使用通過層轉(zhuǎn)移法制備的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)120μm厚的多孔聚酰亞胺作為多孔體3。使用30μm厚的熱塑性聚酰亞胺(TP-D由Kaneka Co.制造)作為粘合劑和晶片保護(hù)膜，通過與實(shí)施例2相同的方法制備半導(dǎo)體晶片6和半導(dǎo)體器件17。
半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體器件17翹曲很小，有優(yōu)異的耐熱循環(huán)性，安裝操作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生回流故障。由于通過在通孔部分形成導(dǎo)體同時(shí)電鍍電路層芯片電連接電路層，因此本發(fā)明在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)異。
在下落試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。此外，封裝的尺寸可以制得與芯片的尺寸相同。根據(jù)本實(shí)施例的工藝，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝。因此，工藝在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)越。
(實(shí)施例6)通過以下制造步驟制備與圖4所示相同類型的半導(dǎo)體器件17。
使用通過層轉(zhuǎn)移法制備的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)120μm厚的多孔聚酰亞胺作為多孔體3。使用30μm厚的熱塑性聚酰亞胺(TP-D由Kaneka Co.制造)作為粘合劑和晶片保護(hù)膜，通過與實(shí)施例3相同的方法制備半導(dǎo)體晶片6和半導(dǎo)體器件17。
半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體器件17翹曲很小，有優(yōu)異的耐熱循環(huán)性，在安裝操作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生回流故障。由于導(dǎo)體部分由汽相淀積形成，所以可以形成高純度的導(dǎo)體層，并且電阻減小。因此半導(dǎo)體可以相應(yīng)地增加電信號(hào)的速度。在下落試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。此外，封裝的尺寸可以制得與芯片的尺寸相同，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝。因此，工藝在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)越。
(實(shí)施例7)通過以下制造步驟制備與圖5所示相同類型的半導(dǎo)體器件17。
使用100μm厚的alamide無紡布(thermountDu Pont Co.制造)作為多孔體3；以及由30μm厚橡膠改型的環(huán)氧樹脂制成的板作為粘合劑和晶片保護(hù)膜，通過與實(shí)施例1相同的方法制備半導(dǎo)體晶片和半導(dǎo)體器件。通過將清漆(聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂(XY-4000由Yuka Shell Co.制造)溶解到溶劑中，即添加甲乙酮、鄰甲酚酚醛樹脂清漆型苯酚硬化劑(H-1由Meiwa Kasei Co.制造)，混合具有12nm初始粒子尺寸的微粒填充劑(R974由Nippon Aero sol Co.制造)、腈聚丁橡膠(XER-91由Nihon Gosei Rubber Co.制造)以及催化劑(三苯基膦由WakoJyunyaku Co.制造))施加到底膜上并干燥清漆制備粘結(jié)板。
半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體器件17翹曲很小。除了應(yīng)力釋放層的作用之外，導(dǎo)電部分為用導(dǎo)電樹脂將芯片連接到電路層的低彈性系數(shù)材料，因此半導(dǎo)體器件在耐熱循環(huán)方面很優(yōu)越。由于多孔應(yīng)力釋放層，所以在安裝操作中半導(dǎo)體器件不會(huì)產(chǎn)生回流故障。在下落試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。此外，封裝的尺寸可以制得與芯片的尺寸相同，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝。因此，工藝在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)越。
(實(shí)施例8)通過以下制造步驟制備與圖4所示相同類型的半導(dǎo)體器件17。
使用100μm厚的alamide無紡布(thermountDu Pont Co.制造)；以及由30μm厚橡膠改型的環(huán)氧樹脂制成的板作為粘合劑和晶片保護(hù)膜，通過與實(shí)施例2相同的方法制備半導(dǎo)體晶片和半導(dǎo)體器件。通過將清漆(聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂(XY-4000由Yuka Shell Co.制造)溶解到溶劑中，即添加甲乙酮、鄰甲酚酚醛樹脂清漆型苯酚硬化劑(H-1由Meiwa Kasei Co.制造)，混合具有12nm初始粒子尺寸的微粒填充劑(R974由Nippon Aero sol Co.制造)、腈聚丁橡膠(XER-91由Nihon GoseiRubber Co.制造)以及催化劑(三苯基膦由Wako JyunyakuCo.制造))施加到底膜上并干燥清漆制備粘結(jié)板。
半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體器件17翹曲很小，有優(yōu)異的耐熱循環(huán)性，在安裝操作中不會(huì)產(chǎn)生回流故障。在下落試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。此外，封裝的尺寸可以制得與芯片的尺寸相同，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝。因此，工藝在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)越。
(實(shí)施例9)
通過以下制造步驟制備與圖4所示相同類型的半導(dǎo)體器件17。
使用100μm厚的alamide無紡布(thermountDu Pont Co.制造)；以及由30μm厚橡膠改型的環(huán)氧樹脂制成的板作為粘合劑和晶片保護(hù)膜，通過與實(shí)施例3相同的方法制備半導(dǎo)體晶片和半導(dǎo)體器件。通過將清漆(聯(lián)苯型環(huán)氧樹脂(XY-4000由Yuka Shell Co.制造)溶解到溶劑中，即添加甲乙酮、鄰甲酚酚醛樹脂清漆型苯酚硬化劑(H-1由Meiwa Kasei Co.制造)，混合具有12nm初始粒子尺寸的微粒填充劑(R974由Nippon Aero sol Co.制造)、腈聚丁橡膠(XER-91由Nihon GoseiRubber Co.制造)以及催化劑(三苯基膦由Wako Jyunyaku Co.制造))施加到底膜上并干燥清漆制備粘結(jié)板。
半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體器件17翹曲很小，有優(yōu)異的耐熱循環(huán)性。在安裝操作中不會(huì)產(chǎn)生回流故障。由于導(dǎo)體部分由汽相淀積形成，所以可以形成高純度的導(dǎo)體層，電阻減小。因此半導(dǎo)體可以相應(yīng)地增加電信號(hào)的速度。在下落試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。此外，封裝的尺寸可以制得與芯片的尺寸相同，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝。因此，工藝在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)越。
(實(shí)施例10)通過以下制造步驟制備與圖4所示相同類型的半導(dǎo)體器件17。
在120℃加熱和加壓5秒鐘將由多孔聚四氟乙烯制成的多孔體部分15粘貼到半導(dǎo)體晶片6不存在電極的部分。同時(shí)，與實(shí)施例1中保護(hù)膜相同的晶片保護(hù)膜7粘貼到晶片的背面。隨后，使用光敏樹脂(BL-9500由Hitachi Kasei Co.制造)將光敏材料部分14絲網(wǎng)印刷到晶片上的電極5，并在80℃下干燥10分鐘制備半導(dǎo)體晶片。
通過曝光和顯影光敏部分形成通孔之后，在180℃下進(jìn)行2小時(shí)的固化。隨后，通過和實(shí)施例2相同的工藝制備半導(dǎo)體晶片6和半導(dǎo)體器件17。
半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。由于應(yīng)力釋放層由多孔的低彈性系數(shù)的聚四氟乙烯制成，半導(dǎo)體器件的耐熱循環(huán)性很優(yōu)越，由于低潮氣吸收率，所以在安裝操作中不會(huì)產(chǎn)生回流故障。在下落試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。此外，封裝的尺寸可以制得與芯片的尺寸相同，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝。因此，工藝在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)越。
(實(shí)施例11)通過以下制造步驟制備與圖4所示相同類型的半導(dǎo)體器件17。
通過以下步驟制備半導(dǎo)體晶片將由其上形成有粘貼到半導(dǎo)體晶片的熱塑性聚酰亞胺粘貼層、具有150μm厚的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔聚酰亞胺制成的多孔體部分設(shè)置在晶片上不存在電極的那部分半導(dǎo)體晶片6上；使用各向異性導(dǎo)電膜(ASMAT由Nitto Denko Co.制造)將各向異性導(dǎo)電部分16設(shè)置在晶片上的電極上；以及加熱和加壓。同時(shí)，由熱塑性聚酰亞胺制成的晶片保護(hù)膜7粘貼到晶片的背面。隨后，通過和實(shí)施例2相同的工藝制備半導(dǎo)體晶片6和半導(dǎo)體器件17。
半導(dǎo)體器件17安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)作為安裝基板。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生晶片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體晶片6的翹曲小于或等于5μm。在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體器件17翹曲很小。由于通過用導(dǎo)電材料在芯片和電路層之間形成導(dǎo)電部分使導(dǎo)電部分具有低彈性系數(shù)成為可能，通過與應(yīng)力釋放層的合成效應(yīng)，半導(dǎo)體器件的耐熱循環(huán)性很優(yōu)異。在下落試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生如芯片損傷等的故障。此外，封裝的尺寸可以制得與芯片的尺寸相同，僅通過切割本實(shí)施例的半導(dǎo)體晶片就可以制成封裝。因此，工藝在大規(guī)模生產(chǎn)方面很優(yōu)越。
(實(shí)施例12)圖7(a)和圖7(b)分別示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體組件的剖面圖和透視圖。本發(fā)明的半導(dǎo)體組件通過以下工藝制造。
在實(shí)施例1和實(shí)施例2中制備的半導(dǎo)體器件17借助助焊劑安裝在具有四層電路的疊置安裝基板的設(shè)計(jì)部分上，并在240℃下處理進(jìn)行回流3秒鐘。
在本實(shí)施例中制備的半導(dǎo)體組件在安裝操作的回流工藝中不會(huì)產(chǎn)生任何故障。在溫度循環(huán)試驗(yàn)中不會(huì)產(chǎn)生任何故障。
(對(duì)比例1)通過以下工藝制備圖8所示的半導(dǎo)體器件并評(píng)估。
用和實(shí)施例1相同的方法形成電路層之后，半導(dǎo)體芯片20用管芯粘結(jié)劑19粘貼到電路層。然后，使用超聲波用金線21將電路層電連接到芯片。使用環(huán)氧族密封劑通過傳遞模塑法樹脂密封芯片和電路層的連接部分。最后，通過形成外部端子完成半導(dǎo)體器件。
半導(dǎo)體器件安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本對(duì)比例中，由于密封部分僅在基板的一面上，因此封裝的翹曲很大。由于不存在應(yīng)力釋放層，因此在溫度循環(huán)試驗(yàn)中產(chǎn)生斷裂故障。由于不存在釋放蒸汽的多孔結(jié)構(gòu)，因此產(chǎn)生回流故障。由于芯片通過線鍵合連接到電路，因此封裝的尺寸大于芯片的尺寸。
(對(duì)比例2)通過以下工藝制備圖9所示的半導(dǎo)體器件并評(píng)估。
用和實(shí)施例1相同的方法形成電路層之后，使用聚硅氧烷族橡膠通過印刷法在電路層上形成釋放層。將聚硅氧烷族粘合劑施加到釋放層23，粘貼半導(dǎo)體芯片。數(shù)字26表示鍍金的引線。通過超聲波鍵合芯片和電路層之后，用聚硅氧烷族密封劑22密封鍵合部分。最后，通過形成外部端子完成半導(dǎo)體器件。
半導(dǎo)體器件安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生芯片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本對(duì)比例中，由于使用聚硅氧烷族材料作為應(yīng)力釋放層，在溫度循環(huán)試驗(yàn)期間，由于彈性層變形使應(yīng)力集中到連接芯片和電路層的引線部分，在溫度循環(huán)試驗(yàn)中產(chǎn)生斷裂故障。由于芯片的背面沒有保護(hù)膜，因此通過下落試驗(yàn)產(chǎn)生如芯片龜裂等的故障。由于引線密封部分大于芯片，因此封裝尺寸大于芯片的尺寸。
(對(duì)比例3)通過以下工藝制備圖10所示的半導(dǎo)體器件并評(píng)估。
在半導(dǎo)體晶片的電極部分5處形成電鍍突點(diǎn)24。調(diào)節(jié)半導(dǎo)體晶片的位置與和半導(dǎo)體晶片相同尺寸的環(huán)氧族電路基板25匹配，半導(dǎo)體晶片借助電鍍突點(diǎn)24電連接到電路基板。液體的環(huán)氧族密封劑22填充到電路基板和半導(dǎo)體晶片之間的間隙內(nèi)并固化。在電路基板25上形成外電極10之后，通過切割半導(dǎo)體晶片制備半導(dǎo)體器件。
半導(dǎo)體器件安裝在安裝基板上，在-55℃到-125℃的范圍內(nèi)進(jìn)行溫度循環(huán)試驗(yàn)。使用銅復(fù)合玻璃布為基礎(chǔ)的環(huán)氧樹脂層疊的FR-4(MC-E-67由Hitachi KaseiCo.制造)。此外，在85℃和85％的相對(duì)濕度的環(huán)境中吸收濕氣48小時(shí)之后，在240℃進(jìn)行5秒鐘的回流試驗(yàn)。將半導(dǎo)體器件從1米高處落在5mm厚的玻璃板上，進(jìn)行如產(chǎn)生晶片龜裂等的外觀檢查。此外，評(píng)估封裝面積與芯片面積。也評(píng)估封裝的翹曲量。結(jié)果顯示在表1中。
在本對(duì)比例中，由于保護(hù)膜沒有提供在芯片的背面上，因此晶片和封裝的翹曲很大，通過下落試驗(yàn)產(chǎn)生如芯片龜裂等的故障。由于沒有應(yīng)力釋放層，因此在溫度循環(huán)試驗(yàn)中產(chǎn)生斷裂故障。由于密封部分沒有釋放壓力的多孔結(jié)構(gòu)，因此在回流操作中產(chǎn)生故障。
根據(jù)以上各實(shí)施例中介紹的本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，由于存在應(yīng)力釋放層，在外部端子中產(chǎn)生的應(yīng)力很小，與對(duì)比例1和3的半導(dǎo)體器件相比，1000次循環(huán)的故障產(chǎn)生率很低。由于使用多孔體作為應(yīng)力釋放層，因此安裝回流時(shí)沒有產(chǎn)生故障。由于半導(dǎo)體芯片的背面存在保護(hù)膜，因此與對(duì)比例1和3相比封裝的翹曲很小。此外，與對(duì)比例1和3相比，在下落試驗(yàn)中通過損傷、龜裂等造成的故障產(chǎn)生率很小。由于沿與各單元的相同平面同時(shí)切割半導(dǎo)體晶片、應(yīng)力釋放層以及電路層，與對(duì)比例1和2相比，封裝面積和芯片面積的比值很小。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括外端子和芯片之間的應(yīng)力釋放層以及形成在芯片背面上的有機(jī)保護(hù)膜。因此，半導(dǎo)體器件的翹曲很小，在下落試驗(yàn)中幾乎沒有產(chǎn)生芯片邊緣部分損傷和龜裂。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件包括外部端子和芯片之間的多孔應(yīng)力釋放層。因此，幾乎不產(chǎn)生安裝之后溫度循環(huán)試驗(yàn)造成的外部端子斷裂。
由于應(yīng)力釋放層包括三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，安裝回流時(shí)產(chǎn)生的蒸汽通過芯層釋放到半導(dǎo)體器件的外部，安裝回流操作時(shí)其上形成有電路的基板幾乎不產(chǎn)生膨脹和斷裂。
根據(jù)本發(fā)明的制造步驟，由于裝配操作在晶片單元上同時(shí)進(jìn)行，所以封裝的尺寸與芯片的尺寸相同。因此，本發(fā)明的制造方法在大規(guī)模生產(chǎn)方面很有力。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片，通過大規(guī)模生產(chǎn)可以制造高可靠性的半導(dǎo)體器件。由于安裝了本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，所以本發(fā)明的半導(dǎo)體組件具有高可靠性。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體芯片，提供在所述半導(dǎo)體芯片形成有電路和電極的平面上的多孔應(yīng)力釋放層，提供在所述應(yīng)力釋放層上并連接到所述電極的電路層，提供在所述電路層上的外部端子，以及提供在與所述半導(dǎo)體芯片的所述應(yīng)力釋放層相反面上的有機(jī)保護(hù)膜。
2.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體芯片，提供在所述半導(dǎo)體芯片形成有電路和電極的平面上的多孔應(yīng)力釋放層，提供在所述應(yīng)力釋放層上并連接到所述電極的電路層，以及提供在所述電路層上的外部端子，其中有機(jī)保護(hù)膜提供在與所述半導(dǎo)體芯片的所述應(yīng)力釋放層相對(duì)平面上，所述應(yīng)力釋放層、所述半導(dǎo)體芯片以及所述有機(jī)保護(hù)膜的各側(cè)面在相同的平面上露出。
3.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體芯片，提供在所述半導(dǎo)體芯片形成有所述半導(dǎo)體芯片的電路和電極的平面上的多孔應(yīng)力釋放層，提供在所述應(yīng)力釋放層上的電路層，提供在所述半導(dǎo)體芯片上的電極和所述電路層之間的通孔，在所述通孔內(nèi)電連接所述電路層和所述電極的導(dǎo)電部分，以柵格陣列圖形提供在所述電路上的指定部分的外部端子，以及提供在與形成有所述半導(dǎo)體芯片的電路和電極的平面相反面上的有機(jī)保護(hù)膜，其中所述應(yīng)力釋放層、所述半導(dǎo)體芯片以及所述有機(jī)保護(hù)膜的各側(cè)面在相同的平面上露出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)的半導(dǎo)體器件，其中所述有機(jī)保護(hù)膜的線性膨脹系數(shù)等于所述應(yīng)力釋放層的線性膨長(zhǎng)系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述應(yīng)力釋放層由多孔聚四氟乙烯組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述通孔中的所述導(dǎo)電部分由導(dǎo)電樹脂組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述通孔中的所述導(dǎo)電部分由電鍍形成的導(dǎo)體組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體器件，其中所述通孔中的所述導(dǎo)電部分由汽相淀積形成的導(dǎo)體組成。
9.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體芯片，提供在所述半導(dǎo)體芯片形成有所述半導(dǎo)體芯片的電路和電極的平面上的多孔應(yīng)力釋放層，形成在所述應(yīng)力釋放層上的電路層，電連接所述半導(dǎo)體芯片上所述電路層和所述電極的各向異性導(dǎo)電材料，以柵格陣列圖形提供在所述電路上的指定部分的外部端子，提供在形成有所述半導(dǎo)體芯片的電路和電極的平面的相反面上的有機(jī)保護(hù)膜，其中所述應(yīng)力釋放層、所述半導(dǎo)體芯片以及所述有機(jī)保護(hù)膜的各側(cè)面在相同的平面上露出。
10.一種半導(dǎo)體晶片，包括分另包括電路和電極的多個(gè)芯片區(qū)域，提供在形成有所述芯片區(qū)域的電路和電極的平面上的應(yīng)力釋放層，形成在所述應(yīng)力釋放層上的電路層；以及提供在所述電路層上的外部端子，其中有機(jī)保護(hù)膜提供在與所述芯片區(qū)域提供有所述應(yīng)力釋放層的平面相對(duì)的平面上。
11.一種半導(dǎo)體晶片，包括分另包括電路和電極的多個(gè)芯片區(qū)域，提供在形成有所述芯片區(qū)域的電路和電極的平面上的多孔應(yīng)力釋放層，在所述應(yīng)力釋放層上的電路層，提供在所述電極和所述電路層之間的通孔，所述通孔中電連接所述電路層和所述電極的導(dǎo)電部分，以柵格陣列圖形提供在所述電路上的指定部分的外部端子，以及提供在與所述芯片區(qū)域的應(yīng)力釋放層相反面上的有機(jī)保護(hù)膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11中任何一個(gè)半導(dǎo)體晶片，其中所述有機(jī)保護(hù)膜的線性膨脹系數(shù)等于所述應(yīng)力釋放層的線性膨脹系數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10和11中任何一個(gè)半導(dǎo)體晶片，其中所述應(yīng)力釋放層由多孔聚四氟乙烯組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體晶片，其中所述通孔中的所述導(dǎo)電部分由導(dǎo)電樹脂組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體晶片，其中所述通孔中的所述導(dǎo)電部分由電鍍形成的導(dǎo)體組成。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的半導(dǎo)體晶片，其中所述通孔中的所述導(dǎo)電部分由汽相淀積形成的導(dǎo)體組成。
17.一種半導(dǎo)體晶片，包括分別包括電路和電極的多個(gè)芯片區(qū)域，提供在形成有所述芯片區(qū)域的電路和電極的平面上的多孔應(yīng)力釋放層，提供在所述應(yīng)力釋放層上的電路層，電連接所述半導(dǎo)體芯片上所述電極和所述電路層的各向異性導(dǎo)電材料，以柵格陣列圖形提供在所述電路上的指定部分的外部端子，提供在所述芯片區(qū)域形成有所述電路和電極的平面的相反面上的有機(jī)保護(hù)膜。
18.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在半導(dǎo)體晶片形成有各芯片區(qū)域電路和電極的平面上形成應(yīng)力釋放層，在形成有所述各芯片區(qū)域電極的平面的相反平面上形成有機(jī)保護(hù)膜，在所述芯片區(qū)域上的所述應(yīng)力釋放層中形成通孔，在所述通孔中形成導(dǎo)體，在所述應(yīng)力釋放層上形成電路，在所述電路層上形成外部端子，以及在相同平面上切割所述芯片區(qū)域、具有所述電路的基板、以及所述有機(jī)保護(hù)膜，由此通過切割得到的半導(dǎo)體器件成為最小操作單元。
19.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在多孔應(yīng)力釋放層上形成電路層，將包括電路層的所述應(yīng)力釋放層粘貼到芯片區(qū)域形成有電極的平面，在與包括所述芯片區(qū)域的平面的相對(duì)平面上形成有機(jī)保護(hù)膜，在所述應(yīng)力釋放層中形成通孔，在所述通孔中形成導(dǎo)體部分，在所述電路層上形成外部端子，以及在相同平面上切割所述芯片區(qū)域、具有所述電路的基板、以及所述有機(jī)保護(hù)膜，由此通過切割得到的半導(dǎo)體器件成為最小操作單元。
20.安裝有多個(gè)權(quán)利要求1到9中任何一個(gè)要求保護(hù)的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體組件。
全文摘要
提供半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體晶片以及半導(dǎo)體組件:其中半導(dǎo)體器件翹曲很小;在下落試驗(yàn)中幾乎不產(chǎn)生芯片邊緣的損傷和龜裂;半導(dǎo)體器件在安裝可靠性和大規(guī)模生產(chǎn)性很優(yōu)異。半導(dǎo)體器件17包括:半導(dǎo)體芯片64;提供在半導(dǎo)體芯片形成有電路和電極的平面上的多孔應(yīng)力釋放層3;提供在應(yīng)力釋放層上并連接到電極的電路層2;以及提供在所述電路層上的外部端子10;其中有機(jī)保護(hù)膜7形成在半導(dǎo)體芯片與應(yīng)力釋放層相反的平面上,應(yīng)力釋放層、半導(dǎo)體芯片6以及有機(jī)保護(hù)膜7的各側(cè)面在相同的平面上露出。
文檔編號(hào)H01L23/31GK1260590SQ9912738
公開日2000年7月19日 申請(qǐng)日期1999年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月28日
發(fā)明者荻野雅彥, 上野巧, 江口州志, 永井晃, 佐藤俊也, 石井利昭, 小角博義, 瀨川正則, 露野丹丈, 西村朝雄, 安生一郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所