專利名稱：半導體器件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件及其制造方法。
背景技術：
對于半導體器件的凸塊，日本特開專利公布NO. 02-272737公開了一種樹脂芯凸 塊，其包括由樹脂制成的凸塊芯和涂覆到凸塊芯的表面上的導電膜，從而展現出良好的彈 性。同時，日本特開專利公布NO. 2003-037135公開了一種通過在絕緣襯底的表面上 提供導體圖案、在導體圖案上提供導電突起(凸塊芯)以及通過選擇性蝕刻在導電突起上 形成導體互連來形成凸塊的技術。根據日本特開專利公布No. 2003-037135中公開的技術，導電突起是利用鍍方法 由具有不同硬度的兩層金屬導體(第一突起組件和第二突起組件)形成的。樹脂芯凸塊利用其凸塊芯的彈性能夠穩(wěn)定地連接到安裝襯底的外部電極。因而， 用于凸塊芯的樹脂的彈性特性對于獲得樹脂芯凸塊和外部電極之間的良好連接性來說是
非常重要的。

發(fā)明內容
本發(fā)明人已經認識到了如下內容。根據在日本特開專利公布NO. 02-272737中公 開的技術，由于凸塊芯(樹脂芯)由單層樹脂形成，所以樹脂芯凸塊的彈性特性取決于單層 樹脂的固有硬度。樹脂芯和樹脂芯凸塊需要具有某種程度大小的排斥力。然而，如果由于強調該排 斥力而增加樹脂芯的硬度，那么消弱了樹脂芯和樹脂芯凸塊的可變形性。結果，不能獲得凸塊和外部電極之間的足夠的連接性。具體而言，存在這種可能 如果由于在外部電極或凸塊的頂表面上存在雜質等造成表面上的傾斜、翹曲、不平坦或突 出，則使得凸塊和外部電極之間的貼合不充分，這會導致凸塊和外部電極之間的不充分的 連接性。根據在日本特開專利公布NO. 2003-037135中公開的技術，凸塊芯由金屬導體制 成。相信這對于凸塊芯的優(yōu)異的強度是有幫助的。然而，由于金屬的可變形性顯著低于樹脂 的可變形性，所以即使凸塊芯具有層疊結構，由金屬導體制成的凸塊芯的變形量也非常小。 為此，即使用在日本特開專利公布NO. 2003-037135中公開的構造，有時也不能在凸塊和外 部電極之間獲得良好的貼合性和連接性。如上所述，凸塊很難具有足夠的貼合性和足夠的排斥力以提高凸塊和外部電極之 間的連接性。在一個實施例中，提供一種半導體器件，其包括電極焊盤；保護絕緣膜，其具有被構造成暴露電極焊盤的開口 ；凸塊，其包括形成在保護絕緣膜上的凸塊芯和形成在凸塊 芯上的導電層；以及連接導電層和電極焊盤的互連。凸塊芯具有彈性模量不同的多個樹脂
層的層 疊結構。根據本發(fā)明，凸塊的凸塊芯具有彈性模量不同的多個樹脂層的層疊結構。為此，基 于下面的⑴和⑵中任一個的原理，可以獲得凸塊和外部電極之間的良好的貼合性。(1)當具有相對小彈性模量(軟)的樹脂層位于層疊結構的最上層時，表面層的 樹脂層變形以適應穿過導電層的外部電極的形狀。由此，可以獲得凸塊和外部電極之間的 良好的貼合性。為此，即使由于在外部電極或凸塊的表面上存在雜質等造成表面上傾斜、翹 曲、不平坦或突出，也可以獲得凸塊和外部電極之間的良好的貼合性。(2)接下來，將描述具有相對小彈性模量(軟)的一個樹脂層位于層疊結構的下層 或中間層以及具有比前面的樹脂層的彈性模量大的彈性模量的另一個樹脂層位于層疊結 構的最上層的情況。在這種情況下，在前面的樹脂層變形時，后面的樹脂層和導電層傾斜以 順從于外部電極的形態(tài)。為此，可以獲得凸塊和外部電極之間的良好的貼合性。通過存在具有相對大的彈性模量的樹脂層，可以將凸塊芯構造成具有足夠的排斥 力。因此，凸塊可以被構造成具有足夠的貼合性和足夠的排斥力，并且可以提高凸塊 和外部電極之間的連接性。在另一實施例中，提供一種電子設備，其包括半導體器件和具有電極的安裝襯底。 凸塊連接到安裝襯底的電極。在又一實施例中，提供一種半導體器件的制造方法，其包括在形成電極焊盤的襯 底上形成具有被構造成暴露電極焊盤的開口的保護絕緣膜；在保護絕緣膜上，層壓多個固 化后具有不同彈性模量的光敏樹脂膜；曝光、顯影和固化多個光敏樹脂膜，以在保護絕緣膜 上形成具有不同彈性模量的多個樹脂層的層疊結構作為凸塊芯；以及形成導電層，該導電 層從凸塊芯的上部延伸到電極焊盤的上部。根據本發(fā)明，半導體器件的凸塊可以被構造成具有足夠的貼合性和足夠的排斥 力，并且可以提高凸塊和外部電極之間的連接性。


結合附圖，根據下面的某些優(yōu)選實施例的描述，本發(fā)明的上述和其它的目的、優(yōu)點 和特征將變得更明顯，其中圖1是示出根據實施例的半導體器件的平面圖；圖2是示出根據實施例的半導體器件的截面圖；圖3A至3E是示出根據實施例的半導體器件的制造方法的系列工藝的截面圖；圖4是示出根據實施例的電子設備的截面圖；圖5A至5C是示出安裝時的樹脂芯凸塊的表現的截面圖；圖6A和6B是示出在安裝襯底的電極中發(fā)生翹曲的情況下的安裝時的樹脂芯凸塊 的表現的截面圖；圖7A和7B是示出在安裝襯底的電極傾斜的情況下的安裝時的樹脂芯凸塊的表現 的截面圖8是示出多個樹脂層和樹脂芯的變形特性的示例的圖；圖9是示出多個樹脂層和樹脂芯的變形特性的另一示例的圖；圖IOA和IOB是示出根據第一修改的半導體器件的樹脂芯凸塊的表現的截面圖；圖11是根據第二修改的半導體器件的平面圖；圖12是根據第二修改的半導體器件的截面圖；圖13是根據第三修改的半導體器件的平面圖；以及圖14是根據第三修改的半導體器件的截面圖。
具體實施例方式現在在這里將參考示出實施例描述本發(fā)明。本領域的技術人員將認識到利用本 發(fā)明的教導可以實現許多替代實施例，并且本發(fā)明并不限于為說明目的而示出的實施例。為了便于理解本發(fā)明的實施例，在平面圖中附有陰影。參考附圖，下面將說明本發(fā) 明的實施例。注意，在所有圖中，任何相同的組件將賦予相同的附圖標記或符號，并因此將 不重復說明。首先，將描述根據該實施例的半導體器件100。圖1是根據實施例的半導體器件100的平面圖，并且圖2是沿著圖1的線A-A截 取的截面圖。根據該實施例的半導體器件100包括電極焊盤2和保護絕緣膜3，在保護絕緣膜3 中形成暴露電極焊盤2的開口 3a。半導體器件100進一步包括凸塊(樹脂芯凸塊6)，其包 括形成在保護絕緣膜3上的凸塊芯(樹脂芯4)和形成在凸塊芯上的導電層5a。半導體器 件100進一步包括互連5b，其連接導電層5a和電極焊盤2。凸塊芯具有彈性模量不同的多 個樹脂層(例如，第一和第二樹脂層11和12)的層疊結構。在下文中，將詳細描述構造。半導體器件100包括半導體襯底1。在該半導體襯底1中，與電極焊盤2 —起形成 諸如形成電路的晶體管的元件(在圖中未示出)。保護絕緣膜3形成在半導體襯底1上，并且樹脂芯凸塊6的樹脂芯4形成在保護 絕緣膜3上。半導體器件100包括互連5，其從樹脂芯4的上部延伸到電極焊盤2的上部。提 供在樹脂芯4上的互連5的部分形成導電層5a。導電層5a和樹脂芯4形成樹脂芯凸塊6。 同時，除了導電層5a之外的互連5的部分形成互連5b。樹脂芯凸塊6連接到將在下文中描述的安裝襯底151的電極152 (圖4)。在連接 時，由于樹脂芯凸塊6和電極152彼此壓靠，所以樹脂芯凸塊6的樹脂芯4被壓縮并變形。樹脂芯凸塊6的樹脂芯4具有彈性模量不同的多個樹脂層11和12的層疊結構。組成樹脂芯4的樹脂層11和12的數目是等于或大于2的任意數目。然而，在該 實施例中，使用兩層樹脂層11和12構造樹脂芯4。位于下層的第一樹脂層11的彈性模量或位于上層的第二樹脂層12的彈性模量 可以比另一個小(更軟)。然而，在該實施例中，上層的第二樹脂層12的彈性模量相對小 (軟)，且下層的樹脂層11的彈性模量相對大(硬)。能夠使用諸如酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、氨基樹脂、非飽和聚酯樹脂、硅樹脂
5或烯丙基樹脂的熱硬化樹脂構造第一和第二樹脂層11和12。第一和第二樹脂層11和12 中的每一個可以具有絕緣性質。樹脂芯4中的樹脂層11和12中的每一個的彈性模量的大小主要由材料確定，并 且通過適當選擇樹脂層11和12中的每一個的材料能夠調節(jié)樹脂層11和12中的每一個的
彈性模量。通過除了選擇諸如聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂的基本材料之外還選擇添加劑或溶劑的 類型和量，能夠調節(jié)樹脂層11和12的彈性模量。而且，通過將基本材料與無機粉末混合能 夠調節(jié)樹脂層11和12的彈性模量。而且，當樹脂層11和12由熱硬化材料制成時，通過調節(jié)固化時的溫度曲線能夠調 節(jié)樹脂層11和12的彈性模量。樹脂芯4中的樹脂層11和12中的每一個的變形量主要由樹脂層11和12中的每 一個的彈性模量和形狀決定。與形狀有關的變形量取決于安裝時按壓的面積，即樹脂層11 和12中的每一個的頂部的面積與由按壓引起樹脂變形的區(qū)域的面積，即由樹脂層11和12 中的每一個的側面限定的面積的比。換言之，樹脂層11和12中的每一個變形量隨著其頂 部面積的減小而增加。樹脂層11和12中的每一個的變形量通常隨著其側面的傾斜角的增 加而增加。樹脂層11和12中的每一個的變形量隨著其厚度的增加而增加。為此，通過調 節(jié)樹脂層11和12的厚度比能夠調節(jié)樹脂芯4的變形量。例如，樹脂芯4成形為向底部展開。即，樹脂芯4的截面積從樹脂芯4的頂部向底 部逐漸增加。例如，上側的第二樹脂層12的底部面積大約等于下側的第一樹脂層11的頂部面 積。例如，樹脂芯凸塊6直線排列。各樹脂芯凸塊6彼此分離地布置。接下來，將描述根據實施例的半導體器件的制造方法。圖3A至3E是示出根據實施例的半導體器件的制造方法的系列工藝的截面圖。根據該實施例的半導體器件的制造方法包括第一至第四工藝。在第一工藝中，在 其中形成電極焊盤2的襯底(半導體襯底1)上形成具有暴露電極焊盤2的開口 3a的保護 絕緣膜3。在第二工藝中，在保護絕緣膜3上固化后變成具有不同彈性模量的多個光敏樹脂 膜(例如，第一和第二光敏樹脂膜21和22)。在第三工藝中，在保護絕緣膜3上，曝光、顯影 并固化多個光敏樹脂膜以形成具有不同彈性模量的多個樹脂層(例如，第一和第二樹脂層 11和12)的層疊結構作為凸塊芯(樹脂芯4)。在第四工藝中，形成導電層(互連5)，使其 從凸塊芯的上部延伸到電極焊盤2的上部。在下文中，將更詳細地描述工藝。首先，在半導體襯底1上形成諸如形成電路的晶體管的元件(在圖中未示出)，并 且在半導體襯底1上形成多層互連層(圖中未示出)。多層互連層在其最上層上具有電極 焊盤2。接下來，在多層互連層上形成保護絕緣膜3。保護絕緣膜3能夠由氧化硅膜、氧化 硅膜和氮化硅膜的層壓膜、或氮化硅膜構成。接下來，通過選擇性移除保護絕緣膜3形成開口 3a。開口 3a被提供在電極焊盤2上，并且在開口 3a處通過保護絕緣膜3暴露電極焊盤2 (參見圖3A)。接下來，如圖3B所示，通過旋涂方法在保護絕緣膜3和電極焊盤2上形成第一光 敏樹脂膜21。接下來，通過旋涂方法，在第一光敏樹脂膜21上形成第二光敏樹脂膜22，第 二光敏樹脂膜22在固化后具有與第一光敏樹脂膜21的彈性模量不同的彈性模量(在該實 施例的情況下第二光敏樹脂膜22具有比第一光敏樹脂膜21的彈性模量更小的彈性模量)。接下來，如圖3C所示，通過在通過光掩模(圖中未示出)部分地曝光第一和第二 光敏樹脂膜21和22之后顯影第一和第二光敏樹脂膜21和22，在保護絕緣膜3上選擇性地 保留第一和第二光敏樹脂膜21和22。接下來，如圖3D所示，通過熱處理固化第一和第二光敏樹脂膜21和22。以該方式，在保護絕緣膜3上能夠形成樹脂芯4，該樹脂芯4具有由第一光敏樹脂 膜21構成的第一樹脂層11和由第二光敏樹脂膜22構成的第二樹脂層12的層疊結構。接下來，如圖3E所示，形成互連5，使其從樹脂芯4的上部延伸到電極焊盤2的上部。即，在利用濺射方法在樹脂芯4、保護絕緣膜3和電極焊盤2上形成導電膜(例如， Au膜(圖中未示出))之后，在導電膜上形成抗蝕劑圖案(圖中未示出)。接下來，利用該 抗蝕劑圖案作為掩模，通過蝕刻導電膜選擇性地移除導電膜，并且以互連5的形狀處理導 電膜。然后，移除抗蝕劑圖案。提供在樹脂芯4上的互連5的部分是與樹脂芯4 一起組成樹脂芯凸塊6的導電層 5a。除了導電層5a之外的互連5的部分組成連接導電層5a和電極焊盤2的互連5b。以該方式，能夠制造半導體器件100。接下來，將描述根據實施例的電子設備150。圖4是根據實施例的電子設備150的截面圖。根據該實施例的電子設備150包括根據該實施例的半導體器件100和具有電極 152的安裝襯底151。凸塊芯連接到安裝襯底151的電極152。通過如圖4所示地在安裝襯底151上安裝半導體器件100，能夠制造電子設備 150。即，通過將半導體器件100的樹脂芯凸塊6連接到安裝襯底151的電極1 52，并在 安裝襯底1 51上安裝半導體器件100，能夠電連接半導體器件100和安裝襯底151。電極 152例如是焊接區(qū)(land)。然而，電極152并不限于焊接區(qū)。在安裝襯底151上安裝半導體器件100之后，能夠將安裝密封樹脂(圖中未示出) 填充到安裝襯底151和半導體器件100之間的間隙中，然后能夠進行固化。在該情況下，當半導體器件100是用于液晶顯示裝置的驅動器時，半導體器件100 以玻璃上芯片(COG)的形式安裝在對應于玻璃襯底的安裝襯底151上。替代地，半導體器件100可以安裝在用作安裝襯底151的布線板上，或者以膜上芯 片(COF)的形式安裝在膜襯底上。通過安裝，樹脂芯凸塊6壓靠用作外部電極的電極152，使得樹脂芯凸塊6被壓縮 并變形。接下來，將參考圖5A至7B描述安裝時的樹脂芯凸塊6的表現。圖5A至7B示出了安裝時的樹脂芯凸塊6的表現，并且是沿著圖1的線B-B截取的截面圖。在圖5A至7B中，圖5A至5C示出了在安裝襯底151的電極152和樹脂芯凸塊6 彼此平行的情況下的表現，圖6A和6B示出了在安裝襯底151的電極152翹曲的情況下的 表現，并且圖7A和圖7B示出了在安裝襯底151的電極152傾斜的情況下的表現。首先，如圖5A所示，將描述電極152平行于樹脂芯凸塊6的頂表面的情況。在這 種情況下，如圖5B和5C所示，電極152的頂表面和樹脂芯凸塊6的頂表面彼此平行接觸， 并且彼此壓靠。圖5B和5C中的箭頭C和D示出樹脂芯凸塊6相對于安裝襯底151的電 極152的按壓方向。箭頭C和D的長度表示該壓力的大小(較長的箭頭代表較大的壓力大 小)。在該實施例中，具有相對小的彈性模量(軟)的第二樹脂層12布置在樹脂芯4的 最上層。為此，通過導電層5a，第二樹脂層12變形以適應電極152的形狀。由此，能夠獲得 樹脂芯凸塊6和電極152之間的良好貼合性。為此，即使由于電極152或樹脂芯凸塊6的頂表面上存在雜質等造成表面上的翹 曲、不平坦或突起，也能夠獲得樹脂芯凸塊6和電極152之間的良好貼合性。例如，如圖6A 所示，當電極152以凹形狀翹曲時，如圖6B所示，導電層5a變得具有反映電極152翹曲的 翹曲，并且第二樹脂層12變形以通過導電層5a順從于電極152的形態(tài)。由此，能夠獲得樹 脂芯凸塊6和電極152之間的良好貼合性。接下來，如圖7A所示，將描述電極152相對樹脂芯凸塊6的頂表面傾斜的情況。在 這種情況下，如圖7B所示，由于樹脂芯凸塊6壓靠傾斜的電極152，所以導電層5a傾斜以順 從于電極152的形態(tài)，并且第二樹脂層12變形以吸收導電層5a的傾斜。由此，能夠獲得樹 脂芯凸塊6和電極152之間的良好貼合性。即使在這種情況下，與圖6A和6B的情形類似，即使由于電極152或樹脂芯凸塊6 的頂表面上存在雜質等造成表面上翹曲、不平坦或突起，也能夠獲得樹脂芯凸塊6和電極 152之間的良好貼合性。如上所述，即使在圖5A至7B的任何一種情況下，由于能夠獲得樹脂芯凸塊6和電 極152之間的良好貼合性，所以能夠充分確保樹脂芯凸塊6和電極152的接觸面積，使得能 夠獲得良好的連接性。即使在圖5A至7B的任何一種情況下，樹脂芯4也沒有在所有方向的側面上均勻 膨脹。為此，即使與由一層樹脂制成樹脂芯4的情況相比，樹脂芯4沒有被構造成具有小的 尺寸，也能夠充分確保安裝密封樹脂(非導電膜(NCF)或非導電漿料(NCP))的流路。因而， 由于填充安裝密封樹脂時的流動性變得優(yōu)異，所以能夠抑制在安裝密封樹脂中產生空隙。 由此，能夠提高半導體器件100和安裝襯底151之間的貼合性。由于樹脂芯4和樹脂芯凸 塊6能夠形成為具有盡可能大的尺寸，所以能夠增加樹脂芯凸塊6和電極152之間的電氣 連接面積。接下來，將參考圖8和9描述多個樹脂層11和12與樹脂芯4的變形特性的示例。在圖8和9中，水平軸表示樹脂芯凸塊6相對于安裝襯底151的電極152的壓力 (方向是樹脂芯凸塊6的高度方向)，并且縱軸表示變形量。在圖8和9中，曲線Ll表示第一樹脂層11的變形特性，曲線L2表示第二樹脂層 12的變形特性，并且曲線L3表示樹脂芯4的變形特性。如圖8和9所示，在第一和第二樹脂層11和12中，變形量線性增加直到施加恒定壓力(直到變形量達到變形量的飽和點Pl和P2)。然而，在施加等于或大于恒定壓力的壓 力的范圍內，變形量飽和，使得即使壓力增加變形量也幾乎不變化。在這種情況下，如圖8所示，在第二樹脂層12達到變形量的飽和點P2之后，第一 樹脂層11優(yōu)選地達到變形量的飽和點P1。通過適當設定第一和第二樹脂層11和12的厚 度，能夠相互移位變形量的飽和點Pl和P2。如上所述，如果將變形量達到飽和點Pl的壓力設定為比變形量達到飽和點P2的 壓力強，如圖8所示，那么樹脂芯4具有在變形量達到飽和點P3之前的拐點P4的變形特性。由此，第二樹脂層12能夠變形為在樹脂芯4達到拐點P4期間(曲線L3中的區(qū)域 Rl)，樹脂芯凸塊6和電極152充分地彼此緊密貼合。如果在樹脂芯4達到拐點P4之后達 到飽和點P3期間(曲線L3中的區(qū)域R2)，通過壓力連接樹脂芯凸塊6和電極152，那么相 對于壓力的樹脂芯4的變形量能夠被限制在比樹脂層為一層的情況更窄的范圍內。因此， 通過足夠的且適當的排斥力，樹脂芯凸塊6能夠被連接到電極152。S卩，在圖8所示的變形特性的情況下，壓靠電極152時的樹脂芯凸塊6的排斥力主 要由第二樹脂層12的彈性特性和在安裝的初始步驟中擴展到側面的樹脂量確定(參見圖 5B)。如果樹脂芯凸塊6被強力地按壓，那么壓靠電極152時的樹脂芯凸塊6的排斥力主要 由第一樹脂層11的彈性特性和擴展到側面的樹脂量確定(參見圖5C、6B和7B)。為此，在 初始步驟中，樹脂芯凸塊6軟地緊密貼合到電極152。然后，在按壓步驟中，樹脂芯凸塊6變 成為硬凸塊。因此，使得元件中的凸塊的變形量均勻，并且凸塊的高度變化被吸收。結果， 在施加到導電層5a的應力減小時，也能夠穩(wěn)定地進行電氣連接。如圖9所示，在第一樹脂層11和第二樹脂層12中，變形量達到飽和點Pl和P2的 壓力可以彼此相等。然而，在該情況下，由于曲線L3不具有拐點P4(參見圖8)，曲線L3的 變形特性變得與樹脂層為一層的情形相同。為此，樹脂芯4對于壓力的變形量也變?yōu)榕c樹 脂層為一層的情況的變形量相同。然而，即使在這種情形下，與圖6B和7B相類似，第二樹脂層12能夠變形為樹脂芯 凸塊6和電極152彼此充分緊密貼合。并且，通過足夠的適當的排斥力，樹脂芯凸塊6能夠 連接到電極152。在上述實施例中，樹脂芯凸塊6的樹脂芯4具有多個具有不同彈性模量的樹脂層 11和12的層疊結構。上側的第二樹脂層12的彈性模量比下側的第一樹脂層11的彈性模 量小。為此，第二樹脂層12變形以通過導電層5a適合電極152的形狀。由此，能夠獲得樹 脂芯凸塊6和電極152之間的良好貼合性。為此，即使由于電極152的頂表面或樹脂芯凸 塊6上存在雜質等造成表面上的翹曲、不平坦或突起，也能夠獲得樹脂芯凸塊6和電極152 之間的良好貼合性。通過具有相對大的彈性模量的第一樹脂層11的存在，樹脂芯4能夠被構造成具有 充分的排斥力。因此，樹脂芯凸塊6能夠被構造成具有充分的貼合性和排斥力，并且能夠提高樹 脂芯凸塊6和電極152之間的連接性。如果適當設定多個樹脂層11和12的厚度比和平面尺寸比，那么能夠容易實現針 對每個產品具有不同變形量的樹脂芯凸塊6。因此，與樹脂層為一層的情況相比，即使減少 了生產線中處理的樹脂的種類，也能夠實現具有不同變形量的樹脂芯凸塊6。
在多個樹脂層11和12當中，具有相對小彈性模量的第二樹脂層12的變形量達到 飽和點P2的壓力被設定為比具有相對大彈性模量的第一樹脂層11的變形量達到飽和點Pl 的壓力弱。換句話說，在具有相對小彈性模量的第二樹脂層12的變形量飽和時施加在樹脂 芯凸塊6的壓力比具有相對大彈性模量的第一樹脂層11的變形量飽和時施加到樹脂芯凸 塊6的壓力弱。由此，能夠實現具有響應外部壓力的拐點P4(參見圖8)的樹脂芯4。能夠 容易實現具有對于安裝時需要的壓力的變形特性的樹脂芯4。因此，能夠實現具有良好連接性的樹脂芯凸塊6，并且能夠容易實現具有適合安裝 時需要的壓力接觸條件的彈性特性的樹脂芯凸塊6。由于僅通過將具有不同彈性模量的多個樹脂層11和12構造成具有層壓結構能夠 形成樹脂芯4，所以通過通常的光刻技術能夠容易地形成樹脂芯4。例如，由于能夠通過一 次光刻處理形成樹脂芯4，所以能夠減少工藝數目。在該實施例中，如果多個樹脂芯凸塊6彼此分離地形成，則能夠獲得下面的效果。首先，即使在樹脂芯凸塊6通過安裝而按壓變形的狀態(tài)下，也能夠充分確保安裝 密封樹脂(NCF或NCP)的流路。因此，由于填充安裝密封樹脂時的流動性變?yōu)閮?yōu)異，所以能 夠抑制在安裝密封樹脂中產生空隙。由此，能夠提高半導體器件100和安裝襯底151之間 的貼合性。由于樹脂芯凸塊6的裾部(hem)周圍不存在樹脂，所以能夠充分確保樹脂芯凸塊 6被按壓變形時的變形量。因此，能夠穩(wěn)定地執(zhí)行用作外部電極的電極152和樹脂芯凸塊6 的電氣連接?！吹谝桓倪M例〉圖IOA和IOB是示出根據第一修改的半導體器件的樹脂芯凸塊6的表現的截面圖。在上述實施例中，示例了樹脂芯4中的上側的樹脂層的彈性模量小于下側的樹脂 層的彈性模量的情況。然而，在第一修改中，樹脂芯4中的下側的樹脂層11的彈性模量可 以比上側的樹脂層12的彈性模量小。在這種情況下，如圖IOA所示，將描述在電極152相對于樹脂芯凸塊6的頂表面傾 斜的情況下的表現。例如，如圖IOB所示，由于樹脂芯凸塊6壓靠傾斜的電極152，因此導電層5a傾斜， 以順從于電極152的形態(tài)。由于第二樹脂層12比第一樹脂層11硬，所以第二樹脂層12也 以與導電層5a相同的方式傾斜。第一樹脂層11變形以吸收導電層5a和第二樹脂層12的 傾斜。由此，能夠獲得樹脂芯凸塊6和電極152之間的良好的貼合性。在這種情況下，如果上側的樹脂層12的面積小于下側的樹脂層11的面積一定程 度，那么在按壓時的上側的樹脂層12被埋入下側的樹脂層11時，第一和第二樹脂層11和 12會變形。在第一修改中，當下側的樹脂層11的彈性模量小于與樹脂層11的上側相鄰的樹 脂層12的彈性模量時，優(yōu)選的是，樹脂芯4中的上側的樹脂層12的底部面積近似等于或大 于下側的樹脂層11的頂部面積。由此，能夠抑制上側的樹脂層12被掩埋在下側的樹脂層 11中，使得與上述實施例一樣，能夠獲得減小樹脂芯凸塊6的高度變化的效果和緩和施加 到導電層5a的應力的效果。
〈第二修改〉圖11是根據第二修改的半導體器件200的平面圖，而圖12是沿著圖11中的線 A-A截取的截面圖。在上述實施例中，示例了組成樹脂芯4的樹脂層為兩層的情況。然而，如圖11和 12所示，樹脂芯4可以利用三層或更多層的樹脂層(例如，三層樹脂層11、12和13)來構造。即使在這種情況下，上側的樹脂層的彈性模量優(yōu)選小于下側的樹脂層的彈性模 量。也就是，優(yōu)選的是，位于第一樹脂層11的上側的第二樹脂層12的彈性模量小于第一樹 脂層11的彈性模量，并且位于第二樹脂層12的上側的第三樹脂層13的彈性模量小于第二 樹脂層12的彈性模量。然而，組成樹脂芯4的樹脂層的彈性模量的大小并不限于上面的示例。樹脂層的 彈性模量可以依賴于溫度。為此，彈性模量的溫度依賴性相對大的樹脂層優(yōu)選地被布置在 中央位置，以抑制由于溫度變化造成的彈性模量變化。在這種情況下，構造了下述夾層結 構，其中具有相對小彈性模量和相對大的彈性模量的溫度依賴性的樹脂層被布置在中央位 置且通過具有相對大的彈性模量和相對小的彈性模量的溫度依賴性的樹脂層插入。由此， 能夠針對溫度變化保護具有相對大的彈性模量的溫度依賴性的樹脂層，并且能夠大大減小 整個樹脂芯4中的彈性模量的溫度依賴性。〈第三修改〉圖13是根據第三修改的半導體器件300的平面圖，并且圖14是沿著圖13中的線 A-A截取的截面圖。在上述實施例中，示例了上側的樹脂層12的底部面積大約等于下側的樹脂層11 的頂部面積的情況。然而，在該第三修改中，如圖13和14所示，至少上側的第二樹脂層12 形成為向底部擴展，并且上側的第二樹脂層12的底部面積比下側的第一樹脂層11的頂部 面積小。如上所述，樹脂層11和12的變形量隨著其頂部的面積的減小而增加。為此，通過 利用第三修改的構造，能夠獲得想要的樹脂層12的變形量。通過這種構造，由于能夠減小在第二樹脂層被按壓、變形并橫向膨脹時的第二樹 脂層12的占用面積，所以能夠容易地確保填充安裝密封樹脂時的流動性。作為通過一次曝光和顯影僅減小第二樹脂層12的頂部面積的方法，示例了利用 提高光刻中的顯影速率的添加劑的方法。即，添加劑與第二光敏樹脂膜22的材料混合，并 且沒有與第一光敏樹脂膜21的材料混合，或以相對第二光敏樹脂膜22的混合濃度小的濃 度進行混合。作為減小第二樹脂層12的頂部面積的另一個方法，示例了調節(jié)與第一和第二光 敏樹脂膜21和22的材料混合的感光劑并使第二樹脂層12的側面的傾斜比第一樹脂層11 的傾斜更緩和(moderated)的方法。第一和第二樹脂層11和12形成為向底部擴展。這在 圖中沒有示出。然而，與第一和第二樹脂層11和12的傾斜彼此相等的情況相比，減少了第 二樹脂層12的頂部面積，并且該側面的傾斜變得緩和。結果，增加了第二樹脂層12的變形 量。在上述實施例和修改中，示例了彼此分離地形成多個樹脂芯凸塊6的情況。然而，多個樹脂芯凸塊6可以一體地形成。即，樹脂芯4可以在其裾部彼此連接。在這種情況下，制造方法能夠通過暴露第一和第二光敏樹脂膜21和22以使樹脂 芯4的布置變得密集來實現。例如，如果在圖3C的步驟中剩余的第一和第二光敏樹脂膜21 和22的布置是密集的，那么顯影時在第一和第二光敏樹脂膜21和22的邊緣部分產生顯影 的殘留物。結果，能夠實現多個樹脂芯4和多個樹脂芯凸塊6在其裾部彼此連接的結構。每個樹脂層的變形特性不限于圖8或9中示出的示例。例如，彈性模量相對小的 樹脂層可以比彈性模量相對大的樹脂層更早達到變形量的飽和點。即使在這種情況下，與 組成樹脂芯4的樹脂層為一層的情況相比，能夠提高樹脂芯凸塊6和電極152之間的貼合 性和連接性。顯然的是，本發(fā)明并不限于上述實施例，并且在沒有偏離本發(fā)明的范圍和精神的 情況下，可以進行修改和變化。
權利要求
1.一種半導體器件，包括 電極焊盤；保護絕緣膜，其具有構造成暴露所述電極焊盤的開口 ；凸塊，其包括形成在所述保護絕緣膜上的凸塊芯和形成在所述凸塊芯上的導電層；以及互連，其連接所述導電層和所述電極焊盤，其中所述凸塊芯具有彈性模量不同的多個樹脂層的層疊結構。
2.根據權利要求1的半導體器件，其中所述凸塊芯包括第一樹脂層和第二樹脂層，所述第二樹脂層具有比所述第一樹脂 層的彈性模量小的彈性模量并且位于所述第一樹脂層上方。
3.根據權利要求2的半導體器件，其中所述第二樹脂層形成為向底部擴展，并且所述第二樹脂層的底部面積小于所述第 一樹脂層的頂部面積。
4.根據權利要求2的半導體器件，其中所述第一和第二樹脂層中的每一個形成為向底部擴展，并且所述第二樹脂層的側 面的傾斜比所述第一樹脂層的側面的傾斜緩和。
5.根據權利要求1的半導體器件，其中所述凸塊芯包括第一樹脂層和第二樹脂層，所述第二樹脂層具有比所述第一樹脂 層的彈性模量大的彈性模量并且位于所述第一樹脂層下方。
6.根據權利要求5的半導體器件，其中所述第二樹脂層與所述第一樹脂層的上層相鄰，以及所述第二樹脂層的底部面積近似等于或大于所述第一樹脂層的頂部面積。
7.根據權利要求1的半導體器件，其中所述多個樹脂層中具有相對小的彈性模量的所述樹脂層的變形量飽和時施加到 所述凸塊的壓力，比所述多個樹脂層中具有相對大的彈性模量的所述樹脂層的變形量飽和 時施加到所述凸塊的壓力弱。
8.一種電子設備，包括根據權利要求1所述的半導體器件；以及 具有電極的安裝襯底，其中所述凸塊連接到所述安裝襯底的所述電極。
9.一種半導體器件的制造方法，包括在形成有電極焊盤的襯底上形成具有被構造成暴露電極焊盤的開口的保護絕緣膜； 在所述保護絕緣膜上層壓固化后具有不同彈性模量的多個光敏樹脂膜； 曝光、顯影和固化所述多個光敏樹脂膜，以在所述保護絕緣膜上形成彈性模量不同的 多個樹脂層的層疊結構作為凸塊芯；以及形成導電層，所述導電層從所述凸塊芯的上部延伸到所述電極焊盤的上部。
全文摘要
一種半導體器件及其制造方法。該半導體器件包括電極焊盤和具有暴露電極焊盤的開口的保護絕緣膜。該半導體器件進一步包括凸塊，即樹脂芯凸塊，其包括形成在保護絕緣膜上的凸塊芯，即樹脂芯，和形成在該凸塊芯上的導電層。半導體器件進一步包括連接導電層和電極焊盤的互連。凸塊芯為具有不同彈性模量的例如第一和第二樹脂層的多個樹脂層的層疊形式。
文檔編號H01L23/488GK102097394SQ201010592979
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權日2009年12月15日
發(fā)明者別宮史浩 申請人:瑞薩電子株式會社