專利名稱：半導體芯片、半導體裝置、半導體裝置的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體芯片、半導體裝置、半導體裝置的制造方法及電子設備，特別適合于面朝下安裝(也稱為倒裝芯片安裝)的半導體芯片等。
背景技術：
近年來，伴隨著便攜電話機、筆記本型計算機等的小型化，迫切需要半導體裝置的小型化、高集成化。因此，作為半導體的安裝方法，開發(fā)出了高密度、可集成的面朝下安裝(也稱為倒裝芯片安裝)，使用于多種便攜型電子設備。
在現(xiàn)有使用倒裝芯片安裝的半導體裝置的連接方法中，半導體芯片的凸塊由鎳及金形成，通過各向異性導電性樹脂，構(gòu)成半導體芯片的凸塊和印刷配線板的電極端子的電氣連接(例如，參照特許文獻1)。
特許文獻1特開2000-286299號公報(圖1)。
但是，現(xiàn)有使用的倒裝芯片安裝半導體裝置的連接方法(例如參照特許文獻1)存在如下問題為了使各向異性導電性樹脂層中的導電性粒子充分滲入到覆蓋半導體芯片凸塊的表面的金中，必需加厚金的膜厚，使成本變高。另外，由于半導體芯片凸塊的內(nèi)部由硬度很高的鎳構(gòu)成，在金的膜厚很薄的情況下，導電性粒子不能充分滲入到凸塊中，會出現(xiàn)連接可靠性降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種低成本、連接可靠性高的半導體芯片及含有此種半導體芯片的半導體裝置，半導體裝置的制造方法及含有此種半導體裝置的電子設備。
本發(fā)明相關的半導體裝置具備含有凸塊的半導體芯片、具有連接盤的配線基板，凸塊和連接盤由被分散在絕緣性材料中的導電粒子來連接的半導體裝置。凸塊含有第1導電層、與該第1導電層接觸的第2導電層、與該第2導電層接觸的第3導電層，導電性粒子以滲入第3導電層的狀態(tài)進行電氣連接。
為使導電性粒子以滲入第3導電層的狀態(tài)進行電氣連接，在半導體芯片的凸塊與配線基板的連接盤間，導電性粒子被挾持，以保證穩(wěn)定的接觸狀態(tài)，從而廉價地提供一種電氣連接可靠性高的半導體裝置。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置中，上述第3導電層的厚度由導電性粒子的粒子直徑的1/4以上滲入到第3導電層的方式形成。
一般地，半導體芯片凸塊的表面和配線基板的連接盤的表面都不平坦，含有微小的凹凸。假設滲入第3導電層的量不足粒子直徑的1/4，根據(jù)凹凸的分布狀態(tài)，接觸面積就會不充分、電氣導通不充分。但是，當有導電性粒子的粒子直徑的1/4以上進入第3導電層時，就會吸收上述凹凸的影響，確保與配線基板連接盤間的良好的電氣連接，提高連接的可靠性。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置中，上述第3導電層的厚度由導電性粒子的粒子直徑的1/2以上滲入到第3導電層，以凸塊和連接盤直接接觸的方式形成。
為使第3導電層的厚度由導電性粒子的粒子直徑的1/2以上滲入到第3導電層，在凸塊和連接盤中直接接觸形成，導電性粒子被可靠挾持在第3導電層和配線基板的連接盤之間，保持接觸狀態(tài)，從而確保良好的電氣連接，提高可靠性。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置中，上述第1導電層和第2導電層，和/或第2導電層和第3導電層之間都含有催化劑。
通過材料的組合(例如，鎳和銅或銅和錫)，使第1導電層和第2導電層或第2導電層和第3導電層直接接觸時，粘合性會惡化、根據(jù)情況，會出現(xiàn)第2導電層和第3導電層剝離等的不適合現(xiàn)象。但是，如果第1導電層和第2導電層，和/或第2導電層和第3導電層間含有催化劑時，通過選擇適宜的催化劑材料，可使第1導電層和第2導電層，和/或第2導電層和第3導電層的粘合性提高。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置中，外部連接電極上含有具有開口部的鈍化膜，上述第1導電層形成在開口部的部分，以與鈍化膜側(cè)面以外的表面不接觸的方式形成。
假如第1導電層也形成在鈍化膜表面，第1導電層如果是硬性材料時，加壓半導體芯片安裝在配線基板上時，存在鈍化膜中應力集中有可能會出現(xiàn)裂紋。但是，如果第1導電層以不接觸鈍化膜側(cè)面以外的表面的方式形成，因鈍化膜上只形成第2導電層及第3導電層，加壓半導體芯片進行安裝時，加在鈍化膜上的應力就可通過第2導電層及第3導電層所具有的柔軟性而緩和。因此，可防止鈍化膜上出現(xiàn)裂紋產(chǎn)生的損傷，可實現(xiàn)連接可靠性高的半導體芯片。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置中，上述導電性粒子由比第3導電層硬度高的物質(zhì)組成。
因?qū)щ娦粤Ｗ佑杀鹊?導電層硬度高的物質(zhì)組成，導電性粒子能可靠地滲入到第3導電層，使電氣連接的可靠性提高。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置中，上述導電性粒子由鎳組成或至少含有鎳。
鎳的硬度比較高，例如由鎳組成的導電性粒子能可靠地滲入到第3導電層，從而可提高電氣連接的可靠性。另外使用由硬度高的鎳組成的導電性粒子，配線基板的連接盤中也可滲入導電性粒子，更加提高半導體裝置的連接可靠性。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置中，第1導電層的第2導電層側(cè)的一部分作為輔助導電層，該輔助導電層比起第1導電層的輔助導電層以外的部分，由硬度低的物質(zhì)組成。
因第1導電層的第2導電層側(cè)的一部分，由硬度低的物質(zhì)組成的輔助導電層，可有效地防止半導體芯片的硅部分發(fā)生裂紋。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置中，上述輔助導電層由金組成。
因金的硬度低，可有效地防止半導體芯片的硅部分發(fā)生裂紋。
本發(fā)明相關的半導體芯片上，具備基材、和基材上形成的外部連接電極，與外部連接電極進行電氣連接、和含有第1導電層及在該第1導電層上設置的第2導電層和在該第2導電層上設置的第3導電層的凸塊，和在外部連接電極上具有開口部的鈍化膜。第1導電層以在鈍化膜開口部的內(nèi)側(cè)，接觸外部連接電極的上面，不接觸鈍化膜側(cè)面以外的表面的方式設置。
假如第1導電層也形成在鈍化膜的表面，如果第1導電層是硬性材料，加壓半導體芯片安裝在配線基板上時，鈍化膜就會應力集中出現(xiàn)裂紋可能。但是，如果第1導電層以不接觸鈍化膜側(cè)面以外的表面的方式形成，因鈍化膜上只形成第2導電層及第3導電層，加壓半導體芯片進行安裝時，加在鈍化膜上的應力就可通過第2導電層及第3導電層所具有的柔軟性而緩和。因此，可防止鈍化膜上出現(xiàn)裂紋而產(chǎn)生的損傷，實現(xiàn)連接可靠性高的半導體芯片。
另外，本發(fā)明相關的半導體芯片上，上述第3導電層由錫組成。因錫硬度低，導電性粒子能充分滲入第3導電層，從而廉價地提供一種電氣連接可靠性高的半導體芯片。
另外，本發(fā)明相關的半導體芯片中，上述第2導電層由銅組成。因第2導電層由銅形成，使由錫組成的第3導電層可用無電解鍍覆法形成，從而廉價地提供一種電氣連接可靠性高的半導體芯片。
另外，本發(fā)明相關的半導體芯片，上述外部連接電極的厚度為0.2μm以上。
由鋁等金屬組成的外部連接電極的厚度為0.2μm以上時，例如將半導體芯片接合在配線基板上時，可防止半導體芯片的硅部分(基材)發(fā)生裂紋。
另外，本發(fā)明相關的半導體芯片中，上述第1導電層的第2導電層側(cè)的一部分為輔助導電層，該輔助導電層由比第1導電層的輔助導電層以外的部分硬度低的物質(zhì)組成。
因第1導電層的第2導電層側(cè)的一部分，由硬度低的物質(zhì)組成的輔助導電層，可更加有效地防止半導體芯片的硅部分發(fā)生裂紋。
另外，本發(fā)明相關的半導體芯片中，上述輔助導電層由金組成。
因金硬度低，可有效地防止半導體芯片的硅部分發(fā)生裂紋。
本發(fā)明相關的半導體裝置的制造方法是將含有凸塊的半導體芯片和含有連接盤的配線基板相連接的半導體裝置的制造方法，它含有以與凸塊的第1導電層相接觸的方式形成第2導電層的工序；以與該第2導電層相接觸的方式形成第3導電層的工序，還具有在配線基板或半導體芯片上配置分散了導電性粒子的絕緣性材料的工序；凸塊或連接盤上擠入絕緣性材料、使第3導電層滲入導電性粒子，使凸塊和連接盤電氣連接的工序。
用上述制造方法制造的半導體裝置，在凸塊和配線基板的連接盤間導電性粒子被挾持，可保持穩(wěn)定的電氣接觸狀態(tài)。這樣，用簡單的手法廉價地提供了電氣連接可靠性優(yōu)良的半導體裝置。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置的制造方法，含有在上述第1導電層和第2導電層，和/或第2導電層和第3導電層之間付與催化劑的工序。
通過催化劑材料的適宜選擇，可提高第1導電層和第2導電層和/或第2導電層和第3導電層的粘合性。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置的制造方法，上述第1導電層、第2導電層及第3導電層內(nèi)的至少一層可通過無電解鍍覆法形成。
使用無電解鍍覆法，可形成質(zhì)量很好的差異很小的穩(wěn)定的凸塊，從而提供廉價、可靠性高的半導體裝置。
另外，本發(fā)明相關的半導體裝置的制造方法，將第1導電層的第2導電層側(cè)的一部分作為輔助導電層而形成，該輔助導電層由比第1導電層的輔助導電層以外的部分硬度低的物質(zhì)組成。
因第1導電層的第2導電層側(cè)的一部分為由硬度低的物質(zhì)組成的輔助導電層，可更加有效地防止半導體芯片的硅部分發(fā)生裂紋。
本發(fā)明相關的電子設備，總含有上述的半導體裝置。因含有上述連接可靠性高的半導體裝置，因此可實現(xiàn)廉價、可靠性高的電子設備。


圖1是表示與本發(fā)明實施方式1相關的半導體裝置的縱剖視模式圖。
圖2是表示在圖1所示的半導體裝置中，配線基板上安裝半導體芯片之前狀態(tài)的縱剖視模式圖。
圖3是表示與本發(fā)明實施方式1相關的半導體裝置的制造工序的縱剖視模式圖。
圖4是表示繼續(xù)圖3的制造工序的縱剖視模式圖。
圖5是表示與實施方式2相關的半導體裝置中，配線基板上安裝半導體芯片之前狀態(tài)的縱剖視模式圖。
圖6是表示與實施方式3相關的半導體裝置中，配線基板上安裝半導體芯片之前狀態(tài)的縱剖視模式圖。
圖7是表示與本發(fā)明實施方式4相關的電子設備示例的立體模式圖。
圖中1-半導體裝置、2-半導體芯片、3-連接盤、4-配線基板、5-導電性粒子、6-各向異性導電性樹脂層、7-基材、8-外部連接電極、9-鈍化膜、10-凸塊、11-第1導電層、11a-輔助導電層、12-第2導電層、13-第3導電層、20-熱壓粘合裝置、100-電子設備。
具體實施例方式
下面，參照附圖，對本發(fā)明進行詳細說明。
(實施方式1)圖1是表示與本發(fā)明實施方式1相關的半導體裝置的縱剖視模式圖。圖1中表示了半導體裝置的一部分。
本發(fā)明實施方式1相關的半導體裝置1由半導體芯片2、設有1個或多個連接盤3的配線基板4、分散導電性粒子5的各向異性導電性樹脂層6構(gòu)成。另外，半導體芯片2由基材7、外部連接電極8、鈍化膜9和凸塊10構(gòu)成。這里凸塊10由第1導電層11、第2導電層12及第3導電層13構(gòu)成。另外，半導體裝置1上也可付加圖1所示的構(gòu)成要素以外的構(gòu)成要素。
圖2是表示在圖1所示的半導體裝置1中，在配線基板4上安裝半導體芯片2之前狀態(tài)的縱剖視模式圖。關于在配線基板4上安裝半導體芯片2的方法在后面說明。
半導體芯片2上，例如由形成集成電路(圖中未示出)的硅組成的基材7的一面，形成1個或多個外部連接電極8，在與這個外部連接電極8相接觸地形成凸塊10。凸塊10由第1導電層11、第2導電層12及第3導電層13構(gòu)成。第1導電層11，例如由鎳組成，其形成厚度約10μm。另外，第2導電層12，例如由銅組成，其形成厚度約為5μm。第3導電層13，例如由錫組成，其形成厚度約為5μm。本實施方式1中，第1導電層11由鎳、第2導電層12由銅、第3導電層13由錫組成。另外，外部連接電極8由鋁或銅等形成，在形成基材7的集成電路中進行電氣連接。
另外，形成基材7的外部連接電極8的面上，形成例如由硅氧化膜組成的鈍化膜9。這個鈍化膜9設有使外部連接電極8的一部分露出的開口部9a。此時，鈍化膜9達到外部連接電極8的端部狀態(tài)。一般地，開口部9a以在外部連接電極8的中央部分開口的方式形成，這樣，基材7的外部連接電極8的側(cè)面，除開口部9a部分以外，還有鈍化膜9形成。
第1導電層11在覆蓋開口部9a的狀態(tài)下，以與外部接觸電極8接觸的方式形成。第2導電層12，以覆蓋第1導電極11的狀態(tài)，并與第1導電層11接觸的方式形成。第3導電極13以覆蓋第2導電層12的狀態(tài)，并接觸第2導電層12的方式形成。另外，第2導電層12或第3導電層13未必需要覆蓋第1導電層11或第2導電層12的全部。
并且，第1導電層11和第2導電層12，和/或第2導電層12和第3導電層13之間，例如可涂敷鈀組成的催化劑(圖中未示出)。這種催化劑既可提高由鎳組成的第1導電層11和由銅組成的第2導電層12，和/或由銅組成的第2導電層12和由錫組成的第3導電層13的粘合性，又可提高連接可靠性。
配線基板4，例如由PET(Poly-ethlene Terephthalate)基板組成，其一方的面上形成的1個或多個連接盤3由銀、銅等金屬形成。另外配線基板4也可使用聚酰亞胺樹脂、聚酯薄膜等的軟性基板，玻璃環(huán)氧基板、陶瓷基板等的剛性基板。凸塊3也可由銀、銅以外的金屬形成。
各向異性導電性樹脂層6的導電性粒子5以外的部分，由具有熱硬化性的環(huán)氧樹脂等的絕緣材料組成。這里的各向異性導電性樹脂層6在半導體芯片2的凸塊10所形成的面、和配線基板4的連接盤3的所形成的面之間被挾持，密封接合在半導體芯片2和配線基板4之間。
另外，導電性粒子5由比第3導電層13硬度更高的物質(zhì)，例如鎳組成，其粒子直徑為0.2～5μm，一般約為4μm。導電性粒子5，例如在樹脂上鍍上鎳及金的粒子等至少含有鎳，也可以使用其他金屬。
如圖1所示的本實施方式1，半導體芯片2被安裝在配線基板4上形成半導體裝置1的狀態(tài)下，凸塊10的最外周的第3導電層13和連接盤3相接觸，夾在第3導電層13和連接盤3相接觸的部分的導電性粒子5滲入到第3導電層13中。這是因為例如由硬度很高的鎳組成的導電性粒子5很容易滲入由硬度低的第3導電層13中。另外，它還含有破壞由銀、銅等組成的連接盤3表面的氧化膜(圖中未示出)，提高連接可靠性的效果。
這里，希望導電性粒子5至少由其粒子直徑的1/4以上滲入到第3導電層13中。因半導體芯片的凸塊表面及配線基板的連接盤的表面不是很平坦，含有微小的凹凸，假如滲入第3導電板的量不足粒子直徑的1/4時，根據(jù)凹凸的分布狀態(tài)，接觸面積就會不充分、電氣導通不理想。另外，如本實施方式1所述，第3導電層13和連接盤13接觸的狀態(tài)下，可有導電性粒子5的粒子直徑的1/2以上滲入到第3導電層13中。這樣，導電性粒子可靠地被挾持在第3導電層13和配線基板3的連接盤之間，保持電氣的接觸狀態(tài)，確保良好的電氣連接。這樣，通過導電性粒子5，在凸塊10和連接盤3之間形成了電氣連接。
圖3及圖4是表示本發(fā)明實施方式1相關的半導體裝置的制造工序的縱剖視模式圖。在圖3及圖4中，將圖2所示的半導體芯片安裝到配線基板4上，表示制造圖1所示的半導體裝置1的工序。
首先，準備形成集成電路(圖中未示出)的硅等組成的基材7。在基材7的一方的面上，預先設置1個或多個外部連接電極8。這種外部連接電極8由鋁、銅等形成，在基材7形成的集成電路上進行電氣連接。
其次，在基材7的外部連接電極8的形成面上，形成鈍化膜9(圖3(a))。這種鈍化膜9可由氧化硅、氮化硅、聚酰亞胺樹脂等形成。如上所述，這種鈍化膜9上設有露出外部連接電極8一部分的開口部，形成鈍化膜9達到外部連接電極8端部的狀態(tài)。
在與外部連接電極8相接觸覆蓋開口部的狀態(tài)下，例如由鎳組成的第1導電層11可通過無電解鍍覆法形成(圖3(b))。外部連接電極8由鋁組成時，在形成第1導電層11之前，通過在外部連接電極8表面實施的鋅酸鹽處理，將鋁被鋅置換析出，從而形成由鋅組成的金屬覆膜(圖中未示出)。這種第1導電層11，是將實施過鋅酸鹽處理的外部連接電極8浸泡在無電解鍍鎳液中，利用鋅組成的金屬覆膜和鎳間的置換反應的無電解鍍覆法形成。第1導電層11的厚度，例如其形成約為10μm。本實施方式1中，可不使用抗蝕劑等的掩膜，形成蘑菇型的凸塊10(第1導電層11、第2導電層12及第3導電層13)，也可使用抗蝕劑等的掩膜形成直壁型的凸塊10。
然后，在第1導電層11的表面涂敷催化劑(圖中未示出)。這種催化劑，例如可使用鈀。另外，涂敷催化劑的方法可采用光敏活化法或催化劑加速法等。
在覆蓋第1導電層11狀態(tài)下，以與第1導電層11相接觸的方式，通過無電解鍍覆法形成由銅組成的第2導電層12(圖3(c))。第2導電層12是在鍍銅液中浸泡第1導電層，將第1導電層表面涂敷的鈀作為催化劑，通過析出銅的方式而形成。這樣，利用涂敷的催化劑可提高第1導電層11和第2導電層12的粘合性。第2導電層的厚度，例如其形成約為5μm。
接著，在覆蓋第2導電層12狀態(tài)下，以與第2導電層12相接觸的方式，通過無電解鍍覆法形成由錫組成的第3導電層13(圖3(d))。第3導電層13，因第2導電層由銅形成，所以也和第1導電層11、第2導電層12一樣，可通過無電解鍍覆法形成。為提高第2導電層12和第3導電層13的粘合性，也可在第2導電層12的表面預先涂敷催化劑。
通過以上圖3(a)～圖3(d)的工序，在外部連接電極8上，形成了由第1導電層11、第2導電層12及第3導電層13組成的凸塊10，完成了半導體芯片2。
另一方面，除了半導體芯片2之外，準備形成1個或多個連接盤3的配線基板4，在形成配線基板4的連接盤3的面上形成各向異性導電性樹脂層6(圖4(e))。配線基板4可使用PET基板，聚酰亞胺樹脂、聚酯薄膜等的軟性基板或玻璃環(huán)氧基板、陶瓷基板等的剛性基板。另外，連接盤3由銀、銅等金屬形成。如上所述，各向異性導電性樹脂層6中分散著導電性粒子5。
各向異性導電性樹脂層6的導電性粒子5以外的部分，由含有熱硬化性的環(huán)氧樹脂等的絕緣材料組成，采用篩除印刷法或分配法，在配線基板4的連接盤3形成面上形成。分散在各向異性導電性樹脂層6的導電性粒子5，粒子直徑約為0.2～5μm的鎳、或是在樹脂上鍍上鎳及金的粒子等。也可通過將導電性粒子5的分散薄膜粘貼在配線基板4的表面，形成各向異性導電性樹脂層6。
將圖3(d)所示的半導體芯片2的凸塊10形成的側(cè)面和配線基板4的各向異性導電性樹脂層6的形成面相對，以對準凸塊10和連接盤3的位置的方式，定位半導體芯片2和配線基板4的位置。即半導體芯片2上形成的凸塊10(外部連接電極8)和配線基板上形成的連接盤3以定位時位置對準的方式形成。
然后，將一方的面平坦的熱壓粘合裝置20對各向異性導電性樹脂層6加熱到的硬化溫度程度，將熱壓粘合裝置20的平坦面和半導體芯片2的凸塊10形成面的反面相接觸，把凸塊10壓進各向異性導電性樹脂層6中(圖4(f))。
另外，本實施方式1中，在配線基板4的側(cè)面形成各向異性導電性樹脂層6，可壓進凸塊10，也可在半導體芯片2的側(cè)面形成各向異性導電性樹脂層6，然后將連接盤3壓進各向異性導電性樹脂層中。
如圖4(f)所示，通過熱壓粘合裝置20，如果凸塊10壓進各向異性導電性樹脂層6時，凸塊10會壓進配線基板4表面的各向異性導電性樹脂層6，與連接盤3接觸。由此，凸塊10最外周的第3導電層13和連接盤13之間就會挾持分散在各向異性導電性樹脂層6中的導電性粒子5。此時，導電性粒子5因由比第3導電層13硬度高的鎳等組成，會滲入到第3導電層13中。導電性粒子5如上所述，至少有其粒子直徑1/4以上滲入到第3導電層13中。另外，在第3導電層13和連接盤3接觸狀態(tài)時，導電性粒子5將有粒子直徑的1/2以上滲入到第3導電層13中。因此，導電性粒子被確實挾持在第3導電層13和配線基板4的連接盤3之間，以確保良好的電氣連接。另外，還具有不易受振動、溫度變化難以受到的絕緣材料的膨脹收縮等的影響。
通過熱壓粘合裝置20使各向異性導電性樹脂層6熱硬化，在半導體芯片2和配線基板4之間密封接合，完成了半導體裝置1(圖4(g))。
本實施方式1的圖4(f)的工序中，在凸塊10壓進各向異性導電性樹脂層6時，也可加入超音波等微小振動。通過加入超音波等的微小振動，易破壞由錫組成的第3導電層13和連接盤3表面的氧化膜，提高連接可靠性。
本實施方式1中，以確保導電性粒子5滲入第3導電層13中方式，形成第3導電層13的電氣連接，因此導電性粒子5和第3導電層13不僅僅是接觸，而且導電性粒子5滲入到第3導電層13中擴大接觸面積，形成低阻抗的電氣連接。另外，第3導電層由硬度低的錫形成，不易受振動、溫度變化難以受到的絕緣材料的膨脹收縮等的影響，廉價地提供連接可靠性高的半導體芯片。
另外，第2導電層12由銅形成，這就可使由錫組成的第3導電層13用無電解鍍覆法形成，廉價地提供連接可靠性高的半導體芯片。
(實施方式2)圖5是表示在與本發(fā)明相關的實施方式2的半導體裝置中，配線基板4安裝半導體芯片2之前狀態(tài)的縱剖視模式圖。在圖5所示的半導體裝置中，第1導電層11形成在鈍化膜9的開口部9a的部分，不接觸鈍化膜9側(cè)面以外的表面。其他部分與實施方式1的圖2所示的半導體裝置一致，對于與實施方式1相同的部分采用同一符號，其他制造工序也與實施方式1的圖3及圖4所示幾乎一致。
本實施方式2中，在由第1導電層11、第2導電層12及第3導電層13組成的凸塊10上，第1導電層11只形成在鈍化膜9的開口部9a的部分，不接觸鈍化膜9的表面。如圖5所示，也可不接觸鈍化膜9的開口部9a的側(cè)面，也可將第1導電層11在鈍化膜9的膜壓以下形成。
本實施方式2中，因第1導電層11以不接觸鈍化膜9側(cè)面以外的表面的方式形成，所以鈍化膜9的表面只形成第2導電層12和第3導電層13，加壓半導體芯片2進行安裝時，加在鈍化膜9上的應力就可通過第2導電層12及第3導電層13所具有的柔軟性而緩和。因此，可防止鈍化膜上出現(xiàn)裂紋產(chǎn)生的的損傷，實現(xiàn)連接可靠性高的半導體芯片。
(實施方式3)圖6是表示在與本發(fā)明相關的實施方式2的半導體裝置中，配線基板4上安裝半導體芯片2之前狀態(tài)的縱剖視模式圖。圖6所示的半導體裝置與實施方式2相關的半導體裝置一致，第1導電層11在鈍化膜9的開口部9 a的部分形成，不接觸鈍化膜9側(cè)面以外的表面。另外，圖6所示的半導體裝置，第1導電層11的第2導電層12側(cè)的一部分成為輔助導電層11a，這個輔助導電層11a比起第1導電層11的輔助導電層11a以外的部分(鎳組成)，用硬度低的金形成。本實施方式3中，輔助導電層11a由金形成，例如也可由比鎳硬度低的其他金屬形成。這個輔助導電層11a，例如在形成第1導電層11的輔助導電層11a以外的部分后，通過置換鍍覆，形成金層鍍覆為0.1～3.0μm厚度(參照圖3(b))。輔助導電層11a的厚度形成優(yōu)選為0.2～1.0μm，如果要加厚輔助導電層11a時，在置換鍍覆后用化學還原鍍覆形成。
其他部分與實施方式2的圖5所示的半導體裝置一致，對于與實施方式2相同的部分用同一符號。
本實施方式3中，輔助導電層11a在不接觸除鈍化膜9側(cè)面以外的表面的方式形成。但因金的硬度低，鈍化膜9出現(xiàn)裂紋的可能性小，故可將由金組成的輔助導電層11a以接觸鈍化膜9的表面的形式形成。
本實施方式3中，外部連接電極8可形成0.2μm以上的厚度。通過外部連接電極8的厚度為0.2μm以上，例如半導體芯片2接合在配線基板4上，可防止半導體芯片2的基材7(硅組成)發(fā)生裂紋。
實施方式1及實施方式2中相關的半導體裝置，外部連接電極8的厚度為0.2μm以上的厚度時，可得到與上述同樣的效果。
本實施方式3中，第1導電層11的第2導電層12側(cè)的一部分為硬度低的由金組成的輔助導電層11a，故可有效地防止半導體芯片2的基材7發(fā)生裂紋。
另外，因由鋁等金屬組成的外部連接電極8的厚度為0.2μm以上的厚度，例如半導體芯片2接合在配線基板4上時，可再次有效地防止半導體芯片2的基材7(硅組成)發(fā)生裂紋。
(實施方式4)圖7是表示與本發(fā)明實施方式4相關的電子設備示例的立體模式圖。圖7所示的電子設備100是便攜電話機，它搭載了本發(fā)明實施方式1、實施方式2或?qū)嵤┓绞?中所示的半導體裝置。
本發(fā)明實施方式1、實施方式2或?qū)嵤┓绞?相關的半導體裝置不僅僅是在圖7所示的便攜電話機，還可使用在筆記本型個人計算機、電子筆記本、電子臺式計算機、液晶投影儀、打印機等種種的電子設備中。
權(quán)利要求
1.一種半導體裝置，是具備含有凸塊的半導體芯片、具有連接盤的配線基板，所述凸塊和所述連接盤由被分散在絕緣性材料中的導電性粒子連接的半導體裝置，其特征在于，所述凸塊含有第1導電層、與該第1導電層接觸的第2導電層、與該第2導電層接觸的第3導電層，所述導電性粒子以滲入所述第3導電層的狀態(tài)進行電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的半導體裝置，其特征在于，所述第3導電層的厚度以所述導電性粒子的粒子直徑的1/4以上滲入到所述第3導電層的方式形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的半導體裝置，其特征在于，所述第3導電層的厚度以所述導電性粒子的粒子直徑的1/2以上滲入到所述第3導電層，所述凸塊和所述連接盤將直接接觸的方式形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述第1導電層和所述第2導電層和/或所述第2導電層和所述第3導電層之間含有催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中的任一項所述的半導體裝置，其特征在于，在外部連接電極上含有具有開口部的鈍化膜，所述第1導電層在開口部部分，以不接觸除所述鈍化膜側(cè)面以外的表面的方式形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中的任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述導電性粒子是由比所述第3導電層硬度高的物質(zhì)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的半導體裝置，其特征在于，所述導電性粒子由鎳組成或至少含有鎳。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中的任一項所述的半導體裝置，其特征在于，所述第1導電層的所述第2導電層側(cè)的一部分為輔助導電層，該輔助導電層由比所述第11導電層的輔助導電層以外的部分硬度低的物質(zhì)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的半導體裝置，其特征在于，所述輔助導電層由金組成。
10.一種半導體芯片，其特征在于，具備基材，在該基材上形成的外部連接電極，與該外部連接電極進行電氣連接、含有第1導電層及在該第1導電層上設置的第2導電層和在該第2導電層上設置的第3導電層的凸塊，以及在所述外部連接電極上具有開口部的鈍化膜，所述第1導電層，在所述鈍化膜的開口部的內(nèi)側(cè)，以與所述外部連接電極的上面接觸，與除所述鈍化膜側(cè)面以外的表面不接觸的方式設置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的半導體芯片，其特征在于，所述第3導電層由錫組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的半導體芯片，其特征在于，所述第2導電層由銅組成。
13.根據(jù)權(quán)利要求10～12中的任一項所述的半導體芯片，其特征在于，所述外部連接電極的厚度為0.2μm以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10～13中的任一項所述的半導體芯片，其特征在于，所述第1導電層的所述第2導電層側(cè)的一部分為輔助導電層，該輔助導電層由比所述第1導電層的輔助導電層以外的部分硬度低的物質(zhì)組成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導體芯片，其特征在于，所述輔助導電層由金組成。
16.一種半導體裝置的制造方法，是將含有凸塊的半導體芯片和含有連接盤的配線基板連接的半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括以與所述凸塊的第1導電層相接觸方式形成第2導電層的工序；與該第2導電層相接觸的方式形成第3導電層的工序；在所述配線基板或所述半導體芯片上配置分散了導電性粒子的絕緣性材料的工序；將所述凸塊或所述連接盤上壓入絕緣性材料、使所述第3導電層滲入所述導電性粒子，從而使所述凸塊和所述連接盤保持電氣連接的工序。
17.根據(jù)權(quán)利要求16中所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，含有在所述第1導電層和所述第2導電層、和/或所述第2導電層和所述第3導電層之間付與催化劑的工序。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17中所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述第1導電層、所述第2導電層及所述第3導電層內(nèi)的至少一層可通過無電解鍍覆法形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求16～18中的任一項所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，所述第1導電層的所述第2導電層側(cè)的一部分作為輔助導電層而形成，該輔助導電層由比所述第1導電層的輔助導電層以外的部分硬度低的物質(zhì)組成。
20.一種電子設備，其特征在于，含有所述權(quán)利要求1～9中的任一項所述的半導體裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低成本、連接可靠性高的半導體芯片及含有此種半導體芯片的半導體裝置，半導體裝置的制造方法及含有此種半導體裝置的電子設備。半導體裝置(1)具備含有凸塊(10)的半導體芯片(2)、具有連接盤(3)的配線基板(4)，其中凸塊(10)和連接盤(3)由被分散在絕緣性材料中的導電性粒子(5)連接。凸塊(10)含有第1導電層(11)、與該第1導電層(11)接觸的第2導電層(12)、與該第2導電層(12)接觸的第3導電層(13)，導電性粒子(5)以滲入第3導電層(13)的狀態(tài)進行電氣連接。
文檔編號H01L23/48GK1674242SQ200510059068
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者今井英生 申請人:精工愛普生株式會社