專利名稱：半導(dǎo)體構(gòu)造及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體構(gòu)造以及所述半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法。
背景技術(shù)：
在組建半導(dǎo)體構(gòu)造時(shí)，芯片需要設(shè)置在基板上并與其導(dǎo)電性連接。一種將芯片設(shè) 置在基板上的方法是使芯片的主動(dòng)面朝下，利用凸塊(bump)使芯片附著于基板上，并與其 導(dǎo)電性連接，然后用底膠(underfill)將芯片與基板之間的空隙填滿。然而，由于芯片與基 板之間的空隙相當(dāng)小，且底膠的流動(dòng)性并不好，因此底膠要完全填滿空隙需要花費(fèi)很長(zhǎng)的 時(shí)間。為解決上述問題，有人提出了“預(yù)先涂布底膠(pre-applied underfill) ”的發(fā)明。 結(jié)合圖Ia至le，首先將凸塊120設(shè)置在晶圓110上(見圖la)，接著在晶圓110上涂布底膠 130，并加熱使底膠130達(dá)到B階段(B-stage)的半固化狀態(tài)(見圖lb)。然后將晶圓110 切割，使其成為一顆顆的芯片(die) 110 (見圖Ic)，并準(zhǔn)備將芯片110與基板140接合(見 圖Id)。接著再加熱使凸塊120熔化并固著在基板140的接墊150上，同時(shí)底膠130也因再 次加熱而完全固化(見圖Ie)。上述預(yù)先涂布底膠的方法雖可減少制造過程中所需花費(fèi)的時(shí)間，然而，為了使凸 塊120熔化需要加熱到很高的溫度，如此將會(huì)增加制造過程的難度，并可能導(dǎo)致芯片110以 及基板140的損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服使凸塊加熱到很高的溫度會(huì)增加制造過程的難度、并導(dǎo) 致芯片以及基板損壞的缺陷，提供一種可以以較低的溫度實(shí)施加熱壓合步驟從而降低制造 過程的難度和損壞芯片的風(fēng)險(xiǎn)的半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體構(gòu)造。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法，其中，所述制造方法包 括以下步驟提供芯片，所述芯片的表面上形成有以錫為主的焊料制成的多個(gè)凸塊以及半 固化狀態(tài)的底膠；提供基板，所述基板的表面上設(shè)置有多個(gè)連接墊，所述連接墊的熔點(diǎn)低于 所述凸塊的熔點(diǎn)；加熱至預(yù)定溫度以熔化所述連接墊，并使其與未熔化的所述凸塊接合； 以及使所述半固化狀態(tài)的底膠完全固化。本發(fā)明還提供了另一種半單體構(gòu)造的制造方法，其中，所述制造方法包括以下步 驟提供芯片，所述芯片的表面上形成有多個(gè)凸塊以及半固化狀態(tài)的底膠；提供基板，所述 基板的表面上設(shè)置有多個(gè)以錫為主的材料制成的連接墊，所述連接墊的熔點(diǎn)高于所述凸塊 的熔點(diǎn)；加熱至預(yù)定溫度以熔化所述凸塊，并使其與未熔化的所述連接墊接合；以及使所 述半固化狀態(tài)的底膠完全固化。本發(fā)明另提供一種以上述之制造方法所制得的半導(dǎo)體構(gòu)造。根據(jù)上述一種實(shí)施方式的半導(dǎo)體構(gòu)造包括基板；多個(gè)連接墊，所述連接墊設(shè)置于所述基板的表面上；芯片，所述芯片設(shè)置于所述基板的上方；以及多個(gè)凸塊，所述凸塊由 以錫為主的焊料制成，設(shè)置于所述芯片的下表面上，并與所述連接墊接合，所述凸塊的熔點(diǎn) 高于所述連接墊的熔點(diǎn)，且凸塊與連接墊之間存在連續(xù)的接口。根據(jù)上述實(shí)施方式的半導(dǎo)體構(gòu)造包括基板；多個(gè)連接墊，所述連接墊由以錫為 主的材料制成，設(shè)置于所述基板的表面上；芯片，所述芯片設(shè)置于所述基板的上方；以及多 個(gè)凸塊，所述凸塊設(shè)置于所述芯片的下表面上，并與所述連接墊接合，所述連接墊的熔點(diǎn)高 于所述凸塊的熔點(diǎn)，且凸塊與連接墊之間存在連續(xù)的接口。采用本發(fā)明的半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法可以以較低的溫度實(shí)施加熱壓合步驟從而 降低制造過程的難度和損壞芯片的風(fēng)險(xiǎn)。為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯，下文特舉本發(fā)明實(shí)施 例，并配合所附圖示，作詳細(xì)說明如下。


圖Ia至Ie表示現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)先涂布底膠的組裝過程的示意圖；圖2a至2e表示本發(fā)明的半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法的示意圖；圖3a和3b表示圖2e的半導(dǎo)體構(gòu)造的局部放大圖，其中，凸塊的熔點(diǎn)高于連接墊 的熔點(diǎn)。圖4a和4b表示圖2e的半導(dǎo)體構(gòu)造的局部放大圖，其中，連接墊的熔點(diǎn)高于凸塊 的熔點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式在圖2a至2e中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法的示意圖。首先， 在晶圓210的上表面212上形成多個(gè)金屬凸塊220，凸塊220由以錫(Sn)為主的無(wú)鉛焊料 (solder)制成(見圖2a)。然后，在晶圓210的上表面212上涂布底膠(underfill) 230，并 通過加熱使底膠230達(dá)到B階段(B-stage)的半固化狀態(tài)(見圖2b)。接下來，以背面切 割的方式，從晶圓210的下表面214上切下，使其成為一顆顆具有凸塊220與底膠230的芯 片210。其次，在基板240的上表面242上設(shè)置多個(gè)連接墊(pad) 250，連接墊250的熔點(diǎn)低 于凸塊220的熔點(diǎn)。之后利用熱壓機(jī)(heat bonder) 290或由環(huán)境加熱的外加載荷以將芯 片210與基板240壓合，其中加熱的溫度是僅使連接墊250熔化而凸塊220仍然保持未熔 化的狀態(tài)(圖2d)。當(dāng)芯片210冷卻后，凸塊220便與連接墊250接合，同時(shí)底膠230也因 再次加熱而完全固化，形成如圖2e所示的半導(dǎo)體構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法，由于連接墊250的熔點(diǎn)低于凸塊220的熔 點(diǎn)，且在芯片210與基板240壓合的過程中，加熱的溫度是僅使連接墊250熔化而凸塊220 仍然保持未熔化的狀態(tài)，而不需要加熱到使連接墊250與凸塊220兩者都熔化，因此可以 以較低的溫度來實(shí)施加熱壓合的步驟，如此可以降低制造過程的難度和損壞芯片220的風(fēng) 險(xiǎn)。為了獲得較好的效果，優(yōu)選凸塊220的熔點(diǎn)比連接墊250的熔點(diǎn)高至少50°C，例如連接 墊250可選用熔點(diǎn)約為198°C的錫鋅(SnZn)焊料或熔點(diǎn)約為138°C的錫鉍(SnBi)焊料，而 凸塊250是其它的高熔點(diǎn)的以錫(Sn)為主的無(wú)鉛焊料；或者是連接墊250選用錫鉍焊料而 凸塊250選用錫鋅焊料。此外，凸塊220的硬度大于熔化狀態(tài)的連接墊250的硬度，從而使
5得凸塊220在加熱壓合的過程中能夠被連接墊250包覆。在圖3a和3b中，顯示了圖2e的半導(dǎo)體構(gòu)造的局部放大圖。由于在加熱壓合的過 程中，連接墊250熔化而凸塊220未熔化，因此連接墊250與凸塊220間會(huì)形成有頸部(如 圖3a)，或者連接墊250至少部分包覆凸塊220 (如圖3b)，具體視加熱壓合的溫度和壓力的 大小以及連接墊250的厚度而定。由于連接墊250與凸塊220不會(huì)相互混合，因此連接墊 250與凸塊220之間始終存在連續(xù)的接口。此外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法，也可使用凸塊220的熔點(diǎn)低于連接 墊250的熔點(diǎn)的材料，也即在加熱壓合的過程中，加熱的溫度是僅使凸塊220熔化而連接墊 250仍然保持未熔化的狀態(tài)。同樣的，為了獲得較好的效果，優(yōu)選連接墊250的熔點(diǎn)比凸塊 220的熔點(diǎn)高至少50°C，例如凸塊220可選用錫鋅焊料或錫鉍焊料，而連接墊220選用其它 的高熔點(diǎn)的以錫(Sn)為主的無(wú)鉛焊料；或者是連接墊250選用錫鋅焊料而凸塊250選用錫 鉍焊料。另外，由于在加熱壓合的過程中，凸塊220熔化而連接墊250未熔化，同樣的，連接 墊250與凸塊220之間也會(huì)形成有頸部(如圖4a)，或者是凸塊220至少部分包覆連接墊 250 (如圖4b)，而連接墊250與凸塊220之間也存在連續(xù)的接口。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法，由于凸塊220與連接墊250選用熔點(diǎn)不同 的材料，因此，在加熱壓合的過程中，僅需加熱到使凸塊220和連接墊250中的一方熔化，而 另一方不需要熔化，從而可以降低加熱壓合的溫度，直接降低了制造過程的難度和損壞芯 片的風(fēng)險(xiǎn)。另外，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法，避免了凸塊220在回焊制造過程中 的橋接(solder bridge)效應(yīng)，因此可以應(yīng)用在微細(xì)間距球格數(shù)組(fine pitch BGA)的封 裝構(gòu)造上，也即凸塊間為微細(xì)間距。雖然本發(fā)明已通過上述優(yōu)選實(shí)施方式所公開，但是所述優(yōu)選實(shí)施方式并非用以限 定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可以作各種變更與 修改。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以所附權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步驟提供芯片，所述芯片的表面上形成有由以錫為主的焊料所制成的多個(gè)凸塊以及半固化狀態(tài)的底膠；提供基板，所述基板的表面上設(shè)置有多個(gè)連接墊，所述連接墊的熔點(diǎn)低于所述凸塊的熔點(diǎn)；加熱至預(yù)定溫度以熔化所述連接墊，并使其與未熔化的所述凸塊接合；以及使所述半固化狀態(tài)的底膠完全固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述提供芯片的方法包括 提供晶圓，所述晶圓的表面上形成有所述凸塊；在所述晶圓的表面上涂布底膠；加熱使得所述底膠成為半固化狀態(tài)的底膠；以及切割所述晶圓以得到該芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述凸塊由無(wú)鉛焊料或錫鋅焊料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其中，所述凸塊的熔點(diǎn)比所述連接墊的熔點(diǎn)高至 少 50 0C ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其中，所述連接墊由錫鋅焊料或錫鉍焊料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述連接墊由以錫為主的材料所制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，加熱熔化所述連接墊并使其與未熔化的所 述凸塊接合是通過熱壓機(jī)或由環(huán)境加熱的外加載荷來實(shí)現(xiàn)的。
8.一種半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步驟 提供芯片，所述芯片的表面上形成有多個(gè)凸塊以及半固化狀態(tài)的底膠；提供基板，所述基板的表面上設(shè)置有多個(gè)以錫為主的材料制成的連接墊，所述連接墊 的熔點(diǎn)高于所述凸塊的熔點(diǎn)；加熱至預(yù)定溫度以熔化所述凸塊，并使其與未熔化的所述連接墊接合；以及 使所述半固化狀態(tài)的底膠完全固化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其中，所述提供芯片的方法包括 提供晶圓，所述晶圓的表面上形成有所述凸塊；在所述晶圓的表面上涂布底膠；加熱使得所述底膠成為半固化狀態(tài)的底膠；以及切割所述晶圓以得到所述芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其中，所述連接墊由無(wú)鉛焊料或錫鋅焊料制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其中，所述連接墊的熔點(diǎn)比所述凸塊的熔點(diǎn)高至 少 50 0C ο
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其中，所述凸塊由錫鋅焊料或錫鉍焊料制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其中，所述凸塊由以錫為主的材料制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其中，加熱熔化所述連接墊并使其與未熔化的所 述凸塊接合是通過熱壓機(jī)或由環(huán)境加熱的外加載荷來實(shí)現(xiàn)的。
15.一種半導(dǎo)體構(gòu)造，其特征在于，所述半導(dǎo)體構(gòu)造包括 基板；多個(gè)連接墊，所述連接墊設(shè)置于所述基板的表面上； 芯片，所述芯片設(shè)置于所述基板的上方；以及多個(gè)凸塊，所述凸塊由以錫為主的焊料制成，設(shè)置于所述芯片的下表面上，并與所述連 接墊接合，所述凸塊的熔點(diǎn)高于所述連接墊的熔點(diǎn)，且凸塊與連接墊之間存在連續(xù)的接口。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述凸塊與連接墊之間形成有頸部。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述連接墊至少部分包覆所述凸塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述連接墊由以錫為主的材料制成。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述連接墊由錫鉍焊料或錫鋅焊料制成。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述凸塊由無(wú)鉛焊料或錫鋅焊料制成。
21.一種半導(dǎo)體構(gòu)造，其特征在于，所述半導(dǎo)體構(gòu)造包括 基板；多個(gè)連接墊，所述連接墊由以錫為主的材料制成，設(shè)置于所述基板的表面上； 芯片，所述芯片設(shè)置于所述基板的上方；以及多個(gè)凸塊，所述凸塊設(shè)置于所述芯片的下表面上，并與所述連接墊接合，所述連接墊的 熔點(diǎn)高于所述凸塊的熔點(diǎn)，且凸塊與連接墊之間存在連續(xù)的接口。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述凸塊與連接墊之間形成有頸部。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述凸塊至少部分包覆所述連接墊。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述凸塊由以錫為主的材料制成。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述凸塊由錫鋅焊料或錫鉍焊料制成。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體構(gòu)造，其中，所述連接墊由無(wú)鉛焊料或錫鋅焊料制
全文摘要
一種半導(dǎo)體構(gòu)造及其制造方法，所述半導(dǎo)體構(gòu)造包括基板；多個(gè)連接墊，所述連接墊由以錫為主的材料制成，設(shè)置于基板的表面上；芯片，所述芯片設(shè)置于基板的上方；以及多個(gè)凸塊，所述凸塊設(shè)置于芯片的下表面上，并與所述連接墊接合，所述連接墊的熔點(diǎn)高于所述凸塊的熔點(diǎn)，且凸塊與連接墊之間存在連續(xù)的接口。所述制造方法包括在芯片的表面上形成由以錫為主的焊料所制成的多個(gè)凸塊以及半固化狀態(tài)的底膠，接著加熱熔化基板上的多個(gè)連接墊，并使其與未熔化的凸塊接合，而在加熱壓合的過程中，同時(shí)加熱半固化狀態(tài)的底膠使其完全固化。采用本發(fā)明的半導(dǎo)體構(gòu)造的制造方法可以以較低的溫度實(shí)施加熱壓合步驟從而降低制造過程的難度和損壞芯片的風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)H01L21/50GK101894764SQ20091020294
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者張效銓, 蔡宗岳, 賴逸少 申請(qǐng)人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司