半导体元件的安装构造以及半导体元件与基板的组合制造技术

半导体元件的安装构造由具有元件电极的半导体元件与具有基板电极的基板经由所述元件电极与所述基板电极连接而成，该基板电极设于与所述半导体元件对置的一侧的面的与所述元件电极对置的位置，所述元件电极以及所述基板电极的一方是在前端部具有焊料层的第一突起电极，所述元件电极以及所述基板电极的另一方是在表面具有一个或两个以上的金属凸部的第一电极焊盘，所述第一电极焊盘所具有的所述金属凸部穿入所述第一突起电极所具有的所述焊料层，所述第一电极焊盘所具有的所述金属凸部的底部面积相对于所述第一电极焊盘的面积为70％以下、或者相对于在所述前端部具有焊料层的第一突起电极的所述焊料层的最大截面积为75％以下。

The installation structure of semiconductor components and the combination of semiconductor components and substrate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体元件的安装构造以及半导体元件与基板的组合
本专利技术涉及半导体元件的安装构造以及半导体元件与基板的组合。
技术介绍
以往，作为将半导体元件安装于基板的方法，已知有使用金线等金属细线的引线键合连接方式。另一方面，为了应对针对半导体装置的小型化、轻薄化、高功能化、高集成化、高速化等的要求，正在推广经由被称作凸块的导电性突起将半导体元件与基板连接的倒装芯片连接方式(FC连接方式)。FC连接方式为了连接半导体元件与基板，被广泛用于BGA(BallGridArray：球栅阵列)、CSP(ChipSizePackage：芯片尺寸封装)等。COB(ChipOnBoard：板上芯片封装)型的连接方式也相当于FC连接方式。另外，FC连接方式也被广泛用于连接半导体元件间的COC(ChipOnChip：芯片内建芯片)型的连接方式(例如参照专利文献1)。为了应对半导体装置的进一步的小型化、轻薄化以及高功能化的要求，正在普及通过上述连接方式进行了层叠化以及多级化的芯片堆叠型封装以及POP(PackageOnPackage：封装体叠层)。另外，TSV(Through-SiliconVia：硅通孔)方式也开始被广泛普及。这种层叠化以及多级化技术由于三维地配置半导体元件等，因此与二维地配置半导体元件等的方法相比，能够减小封装面积。特别是，TSV技术对于半导体的性能提高、噪声降低、安装面积的削减以及省电力化也是有效的，作为下一代的半导体布线技术而被关注。在包括凸块或布线的连接部中使用了导电材料。作为导电材料的具体例，可列举焊料、锡、金、银、铜、镍以及含有多种这些物质的金属材料。若在构成连接部的金属的表面生成氧化膜、或附着氧化物等杂质，则要连接的电路部件间的连接性以及绝缘可靠性降低，存在损害采用上述连接方式的优点的隐患。作为抑制这种不良情况的方法，可列举在连接前对基板表面以及半导体元件的表面的至少一方施以OSP(OrganicSolderabilityPreservatives：有机可焊性保护剂)处理中所使用的预焊剂、防锈处理剂等而进行预处理的方法。但是，在预处理后预焊剂、防锈处理剂等残留于连接部，也存在因残留的预焊剂、防锈处理剂等恶化而连接部的连接可靠性降低的情况。另一方面，通过用半导体用粘合剂密封半导体元件与基板的连接部的方法，能够一并进行电路部件间的电连接和连接部的密封。因此，可抑制连接部中所使用的金属的氧化、杂质向连接部的附着等，能够保护连接部免受外部环境的影响。因而，能够有效地提高连接性、绝缘可靠性、作业性、生产性等。另外，在用FC连接方式制造半导体装置时，有时源于半导体元件与基板的热膨胀系数之差或半导体元件彼此的热膨胀系数之差的热应力集中在连接部而引起连接不良。为了避免引发源于热膨胀系数之差的连接不良，用粘合剂组合物密封邻接的两个电路部件(半导体元件、基板等)的空隙是有效的。特别是，在半导体元件与基板中大多使用热膨胀系数不同的成分，因此要求利用粘合剂组合物密封半导体装置来提高耐热冲击性。使用了粘合剂组合物的FC连接方式能够大致分为Capillary-Flow方式和Pre-Applied方式(例如，参照专利文献2～6)。Capillary-Flow方式是在半导体元件以及基板的连接后，通过毛细管现象在半导体元件以及基板间的空隙注入液状的粘合剂组合物的方式。Pre-Applied方式是在半导体元件以及基板的连接前，在对半导体元件或基板上供给了糊状或膜状的粘合剂组合物之后连接半导体元件与基板的方式。另外，公开了一种半导体元件的安装构造，为了提高半导体元件的突起电极与安装用布线基板的电极焊盘的接合强度、使安装可靠性提高，将突起电极与金属凸部对位而将在元件面形成有所述突起电极的半导体元件接合于在绝缘基板的上表面的与所述突起电极对置的位置形成有设有所述金属凸部的电极焊盘的布线基板，其特征在于，所述金属凸部的顶部陷入所述突起电极，并且所述金属凸部的侧面与所述电极焊盘的上表面的所成的角度以及接合部中的所述金属凸部的侧面与所述突起电极的侧面的所成的角度为90°以上(例如，参照专利文献7)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008－294382号公报专利文献2：日本特开2001－223227号公报专利文献3：日本特开2002－283098号公报专利文献4：日本特开2005－272547号公报专利文献5：日本特开2006－169407号公报专利文献6：日本特开2006－188573号公报专利文献7：日本特开2003－45911号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题一般来说，在使用了粘合剂组合物(底部填充材料)的Pre-Applied方式的半导体装置的制造中，进行底部填充材料向半导体元件与基板之间的赋予以及底部填充材料的加热固化。目前，在该方式中，按每一个半导体装置进行底部填充材料向半导体元件与基板之间的赋予以及底部填充材料的加热固化。因此，使用了现行的Pre-Applied方式的底部填充材料的半导体装置的制造的生产效率差，生产效率的提高成为重要课题。另外，作为能够实现低成本化的FC连接方式，是使用了导电性糊剂的方式。该方式在半导体元件形成突起电极后，在突起电极的前端转印导电性糊剂，使基板电极与突起电极接触，从而获得电导通。该方式下的连接电阻取决于导电性糊剂的厚度、导电粒子的填充率等，通常与焊料连接相比连接电阻变高为课题。为了解决该状况，考虑如下方法：在没有粘合剂组合物的状态下将半导体元件临时搭载于基板后，进行基于回流的统一焊料连接，用Capillary-Flow方式进行底部填充材料的赋予以及底部填充材料的加热固化。然而，伴随着近年来的半导体装置的小型化的发展，以存储器以及逻辑为代表的半导体元件的包括凸块或布线的连接部也在进行窄间距化。因此，在没有粘合剂组合物的状态下将半导体元件临时搭载于基板后，若通过回流进行焊料连接，则存在因加热工序即回流时的振动以及基板的处理而产生连接部的位置偏移的情况。另外，关于用TSV方式使半导体元件多层化，在临时搭载后半导体元件非常不稳定，因此基于相同的理由，若进行基于回流的统一焊料连接，则存在在连接部产生位置偏移的情况。因在连接部产生位置偏移，半导体元件与基板的连接精度恶化。本专利技术的一方式是鉴于上述以往的情况而完成的，目的在于提供半导体元件与基板的连接精度优异的半导体元件的安装构造。另外，本专利技术的另一方式的目的在于提供不易产生半导体元件与基板的连接部中的位置偏移的半导体元件与基板的组合。用来解决课题的手段用于实现所述课题的具体方法如下所述。＜1＞一种半导体元件的安装构造，由具有元件电极的半导体元件与具有基板电极的基板经由所述元件电极与所述基板电极连接而成，该基板电极设于所述基板的与所述半导体元件对置的一侧的面的与所述元件电极对置的位置，所述元件电极以及所述基板电极的一方是在前端部具有焊料层的第一突起电极，所述元件电极以及所述基板电极的另一方是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体元件的安装构造，由具有元件电极的半导体元件与具有基板电极的基板经由所述元件电极与所述基板电极连接而成，该基板电极设于所述基板的与所述半导体元件对置的一侧的面的与所述元件电极对置的位置，/n所述元件电极以及所述基板电极的一方是在前端部具有焊料层的第一突起电极，/n所述元件电极以及所述基板电极的另一方是在表面具有一个或两个以上的金属凸部的第一电极焊盘，/n所述第一电极焊盘所具有的所述金属凸部穿入所述第一突起电极所具有的所述焊料层，/n所述第一电极焊盘所具有的所述金属凸部的底部面积相对于在所述前端部具有焊料层的第一突起电极的所述焊料层的最大截面积为75％以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170915 JP 2017-1774871.一种半导体元件的安装构造，由具有元件电极的半导体元件与具有基板电极的基板经由所述元件电极与所述基板电极连接而成，该基板电极设于所述基板的与所述半导体元件对置的一侧的面的与所述元件电极对置的位置，
所述元件电极以及所述基板电极的一方是在前端部具有焊料层的第一突起电极，
所述元件电极以及所述基板电极的另一方是在表面具有一个或两个以上的金属凸部的第一电极焊盘，
所述第一电极焊盘所具有的所述金属凸部穿入所述第一突起电极所具有的所述焊料层，
所述第一电极焊盘所具有的所述金属凸部的底部面积相对于在所述前端部具有焊料层的第一突起电极的所述焊料层的最大截面积为75％以下。


2.如权利要求1所述的半导体元件的安装构造，其中，
在所述半导体元件的和与所述基板对置的一侧相反的一侧，一个或两个以上的其他半导体元件以各半导体元件彼此经由元件电极连接的状态层叠，
在处于连接关系的两个半导体元件中，一个半导体元件所具有的元件电极以及另一个半导体元件所具有的元件电极的一方是在前端部具有焊料层的第二突起电极，
一个半导体元件所具有的元件电极以及另一个半导体元件所具有的元件电极的另一方是在表面具有一个或两个以上的金属凸部的第二电极焊盘，
所述第二电极焊盘所具有的所述金属凸部穿入所述第二突起电极所具有的所述焊料层，
所述第二电极焊盘所具有的所述金属凸部的底部面积相对于在所述前端部具有焊料层的第二突起电极的所述焊料层的最大截面积为75％以下。


3.如权利要求1或2所述的半导体元件的安装构造，其中，
所述金属凸部的形状为圆柱或立方体。


4.如权利要求1～3中任一项所述的半导体元件的安装构造，其中，
所述金属凸部形成为在高度方向上至少重叠有两个圆柱或立方体的形状。


5.如权利要求1～4中任一项所述的半导体元件的安装构造，其中，
所述金属凸部使用光刻法而形成。


6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体元件的安装构造，其中，
通过加压，以所述第一电极焊盘所具有的所述金属凸部的至少一部分穿入所述第一突起电极所具有的所述焊料层的状态，将所述半导体元件与所述基板临时固定，通过加热，使所述第一突起电极所具有的所述焊料层熔融而将所述元件电极与所述基板电极连接，从而获得所述半导体元件的安装构造。


7.一种半导体元件与基板的组合，包括：半导体元件，具有元件电极；以及基板，具有基板电极，该基板电极设于所述基板的与所述半导体元件对置一侧的面的与所述元件电极对置的位置，
所述元件电极以及所述基板电极的一方是在前端部具有焊料层的突起电极，
所述元件电极以及所述基板电极的另一方是在表面具有一个或两个以上的金属凸部的电极焊盘，
所述金属凸部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：小野关仁，福住志津，铃木直也，野中敏央，
申请(专利权)人：日立化成株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP