半導體設備、半導體設備的制造方法以及電子設備技術

本發明專利技術提供半導體設備、半導體設備的制造方法以及電子設備。該半導體設備包括：半導體部件；Cu柱形凸塊，形成在半導體部件上；以及焊料凸塊，構造為電連接到Cu柱形凸塊。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及構造為利用柱形凸塊而被連接的半導體設備，該半導體設備的制造方法以及電子設備。
技術介紹
作為半導體設備的倒裝芯片連接技術，存在將Au柱形凸塊連接到SnAg焊料凸塊的方法或者將Au柱形凸塊連接到涂布有Pd的Sn焊料凸塊的方法(日本專利特開第2009-218442 號及 2009-239278 號公報)。·存在用于將Au柱形凸塊連接到半導體芯片的Cu電極的倒裝芯片連接技術(日本專利特開第2001-60602號公報)或者用于將Au柱形凸塊連接到鍍覆Sn的Cu電極的倒裝芯片連接技術(日本專利特開第2005-179099號公報)。而且，已經提出了用Cu柱形凸塊代替Au柱形凸塊(日本專利特開第2011-23568號公報)。
技術實現思路
在采用上述柱形凸塊的倒裝芯片連接技術中，需要改善半導體設備的連接可靠性。本公開提供了具有高的連接可靠性的半導體設備和電子設備以及該半導體設備的制造方法。本公開中的半導體設備包括半導體部件；Cu柱形凸塊，形成在半導體部件上；以及焊料凸塊，電連接到Cu柱形凸塊。此外，本公開中的半導體設備的制造方法包括在半導體部件上形成Cu柱形凸塊；以及將Cu柱形凸塊倒裝芯片連接到焊料凸塊。此外，本公開中的電子設備包括半導體設備及構造為處理半導體設備的輸出信號的信號處理電路。根據半導體設備及半導體設備的制造方法，采用Cu柱形凸塊進行倒裝芯片連接，從而即使在低溫連接過程中也不會在Cu和焊料之間的連接部分處產生低強度的合金。因此，可以避免Cu柱形凸塊與焊料凸塊之間的連接部分處的連接缺陷，并且可以改善連接可靠性。根據本公開，可以提供具有高連接可靠性的半導體設備和電子設備。通過下面對附圖所示的本公開優選實施例的詳細描述，本公開的上述及其他目標、特征和優點將更加清楚明了。附圖說明圖IA是示出倒裝芯片連接之前的柱形凸塊和焊料凸塊的構造的示意圖，圖IB是示出倒裝芯片連接之后的柱形凸塊和焊料凸塊的構造的示意圖2A是示出倒裝芯片連接之前的柱形凸塊和焊料凸塊的構造的另一示意圖，圖2B是示出倒裝芯片連接之后的柱形凸塊和焊料凸塊的構造的另一示意圖；圖3是示出根據第一實施例的半導體設備的構造的截面圖；圖4是示出倒裝芯片連接之前Cu柱形凸塊的構造的示意圖；圖5是示出倒裝芯片連接之后Cu柱形凸塊和焊料凸塊的構造的示意圖；圖6是示出根據第一實施例的半導體設備的工藝流程的示意圖；圖7A至7C是Cu柱形凸塊的制造工藝示意圖； 圖8A至8D是焊料凸塊的制造工藝示意圖；圖9A至9C是采用Cu柱形凸塊和焊料凸塊的倒裝芯片連接的工藝示意圖；圖10是示出根據第一實施例的半導體設備的工藝流程的修改示例的示意圖；圖IlA至IlC是采用Cu柱形凸塊和焊料凸塊的倒裝芯片連接的工藝示意圖；圖12是示出根據第一實施例的半導體設備的修改示例的構造的示意圖；圖13是示出根據第二實施例的半導體設備的構造的截面圖；圖14是示出根據第二實施例的半導體設備的工藝流程的示意圖；圖15是示出根據第二實施例的半導體設備的工藝流程的修改示例的示意圖；以及圖16是示出電子設備的構造的示意圖。具體實施例方式下面，將描述實施本公開的實施例的示例。然而，本公開并不局限于下面的示例。應該注意的是，將按照下面的順序給出描述。I、半導體設備的概要2、半導體設備的第一實施例3、第一實施例的半導體設備的制造方法4、半導體設備的第二實施例5、第二實施例的半導體設備的制造方法6、電子設備I.半導體設備的概要將描述半導體設備的倒裝芯片連接的概要。圖I示出了采用現有技術的通用Au柱形凸塊的倒轉芯片連接的構造。圖IA是示出連接之前的Au柱形凸塊11和Sn凸塊12的構造的示意圖，而圖IB是示出連接之后的Au柱形凸塊11和Sn凸塊12的構造的示意圖。圖IA所示的Au柱形凸塊11是Au配線形成的Au凸塊。Au柱形凸塊11形成在電極14上，電極14形成在半導體部件13上。除了在其上形成有Au柱形凸塊11的電極14上之外，半導體部件13被保護層15涂覆。 此外，圖IA所示的Sn凸塊12包括Sn族焊料，諸如SnAg焊料凸塊。Sn凸塊12包括形成在配線基板16上的電極17以及形成在電極17上的凸塊下金屬(UBM, under bumpmetal) 18。除了在其上形成有UBM 18的電極上之外，配線基板16被保護層19涂覆。如圖IB所示，半導體部件13通過Au柱形凸塊11和Sn凸塊12被倒裝芯片連接到配線基板16上。此時，需要在300° C以上的溫度下連接Au柱形凸塊11和Sn凸塊12，以改善連接可靠性。如圖IB所示，在300 ° C以下的連接中，強度低的金屬間化合物GMC，intermetallic compound),諸如SnAu4合金，由于Au到Sn的擴散而在連接部分處產生。因此，裂縫24等的產生將降低連接性和可靠性。此外，由于Au柱形凸塊11被插入到Sn凸塊12中，所以難以防止Au到Sn的擴散。因此，難以防止在連接部分處產生MC 20。如上所述，在通過Au柱形凸塊11和Sn凸塊12進行的倒裝芯片連接中，需要在300° C以上的溫度下進行高溫連接，因此從連接可靠性的角度來看難以進行低溫連接。而且，代替采用Sn凸塊，如圖2所示，考慮了用低熔點的In族焊料凸塊來倒裝芯片連接Au柱形凸塊11。圖2A是示出連接之前的Au柱形凸塊21和In凸塊22的構造的示·意圖，而圖2B是示出連接之后的Au柱形凸塊21和In凸塊22的構造的示意圖。圖2A所示的Au柱形凸塊21具有與上述圖IA相同的構造。此外，In凸塊由In族焊料構成。在該方法中，不產生低強度的合金，諸如，SnAu4合金，從而可以在200° C以下進行低溫倒裝芯片連接。然而，在通過采用Au柱形凸塊21和In凸塊22進行的連接中，Au與In之間的擴散系數大，從而難以控制AuIn合金的生長。結果，如圖2B所示，In凸塊由于AuIn合金23的生長而被吸取(suck)。因此，在通過Au柱形凸塊21和In凸塊22進行的倒裝芯片連接中，難以保證連接性。如上所述，在采用柱形凸塊的倒裝芯片連接中，從連接可靠性的角度來看難以進行低溫加工。因此，在耐熱性低的材料安裝到半導體部件等的情況下，難以實施具有高的連接可靠性的倒裝芯片連接。因此，需要一種倒裝芯片連接方法，其在低溫下能夠穩定地連接采用耐熱性低的材料形成的半導體設備等并且具有高的連接可靠性。2.半導體設備的第一實施例下文，將描述半導體設備的第一實施例。圖3是示出根據第一實施例的半導體設備的構造的截面圖。在第一實施例中，將以圖像傳感器作為半導體設備的示例來進行描述。圖3是由安裝在玻璃基板上的圖像傳感器形成的半導體設備30的截面圖。半導體設備30包括含圖像傳感器的半導體部件31和玻璃基板32。半導體部件31包括形成在半導體部件31上的電極45和形成在電極45上的Cu柱形凸塊41。此外，玻璃基板32包括形成在玻璃基板32上的用于倒裝芯片連接的電極47、形成在電極47上的凸塊下金屬(UBM)48以及形成在UBM 48上的低熔點焊料凸塊44。此外，制備形成在玻璃基板32上的配線層34、涂覆配線層34的保護層49、連接到配線層34的用于外部連接的電極35以及形成在用于外部連接的電極35上的焊料球36。此外，密封Cu柱形凸塊41和本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體設備，包括：半導體部件；Cu柱形凸塊，形成在所述半導體部件上；以及焊料凸塊，構造為電連接到所述Cu柱形凸塊。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：脅山悟，尾崎裕司，
申請(專利權)人：索尼公司，
類型：發明
國別省市：