專利名稱：突起形成體及突起的形成方法
技術領域：
本發明涉及半導體芯片和半導體晶片上的電極、電路基片上的電極、和各種電子器件的電極上形成的突起形成體及其成形方法。
對于實現電子設備、系統的小型、輕便和高性能來說，半導體集成電路的高密度安裝是不可缺少的。在各種高密度安裝技術中，正在開發和實際應用在載體基板和電路基板上安裝裸片(裸露芯片)的芯片規模組裝(CSP)及多片微型組件(MCM)。在這些裸片的安裝技術中，通過突起把裸片連接到基片電極上的《倒裝片連接技術》產生的使片子找齊拉平和低成本，成為當前重要課題。
所謂倒裝片技術是使裸片背向通過突起安裝在電路基片上的技術。由于把連接區域限制在芯片區域內，所以是適合于高密度安裝的先進方法。在倒裝片連接技術中有關起重要作用的突起，其各種材料、結構、形成方法等得到研究。一部分成果已被實際應用。在突起形成方法中大致分為2種。以下對其進行說明。
第1種方法是《焊料突起法》，在半導體晶片上形成的各芯片的焊區電極上淀積阻擋層之后，再形成厚度為10-50μm的焊料層。這種情況下，焊料層用真空蒸鍍法(如參考特公昭63-4939號公報)，電解電鍍法(如參考特開昭63-6860號公報)，或者焊料球法(如參考特開昭64-22049號公報)等形成。
第2種方法是《球形接合法》，在焊區電極上如使用引線接合裝置和金線作球形接合，在焊區電極上形成高約50μm的金球。該方法特征在于，因無需上述第1法(焊料突起法)的阻擋金屬層，所以在一般的半導體芯片上也能形成突起。
然而，問題在于，當使用焊料突起法形成突起情況下，必需形成阻擋金屬層，該阻擋金屬層用真空蒸鍍法或濺射法層疊鈦、鎳、鉻等薄膜形成，因此成為成本高、形成時間長的一個原因。并且，作為突起的焊料層其膜厚必需在10μm以上，當由真空蒸鍍法形成此膜情況下，在其淀積中費時費工。并且問題還在于，用電解電鍍法形成支撐層情況下，根據電場分布鍍膜厚度不勻，電鍍時間長，為了事先對所有焊區電極作電連接，需要公共電極。此外問題在于，當利用支撐球法形成焊料層情況下，需要粒徑一致的焊料球，在全部焊區電極上無遺漏地配置焊料球等。
另一方面，球形接合法是在每個焊區電極上接合的技術，所以其形成速度即便在高速聯接情況下為每秒6-8焊區。因此，一旦焊區電極數量多，則僅此在突起形成中要費時，成本提高。從而，球形接合法不適于大批量生產。并且，在使用球形接合法形成突起情況下，因連接時的沖擊，往往會破壞層間絕緣層、有源層、多層布線等。所以在焊區電極下面不能配置所述各層，難以獲得芯片的高集成度。
本發明是為了解決已有技術中的問題，提供了一種突起形成體及其形成方法，電特性和連接可靠性能高，并且在焊區電極之下也能配置層間絕緣層、有源層和多層布線。
為實現所述目的，本發明的突起形成體的結構為在基片上設置的電極上形成由導電性材料組成的突起，其特征是突起至少由一層金屬噴鍍厚膜組成。根據該突起形成體的結構，可產生如下作用效果。即，由金屬噴鍍厚膜組成的突起，象用印刷法形成的突起不含有機粘合劑成份，純度高，突起本身的電阻也小，并且安裝后幾乎不從突起產生氣體，可靠性高。而且，在金屬噴鍍厚膜上內有氣孔或間隙，比起塊狀易于吸收應力。從而，如可降低由于形成突起的半導體芯片和電路基片熱膨脹而產生作用在突起上的應力，可使連接可靠性得以提高。而且，這樣在金屬噴鍍厚膜上因內有氣孔或間隙，如焊錫、導電性漿料等的連接材料通過氣孔或間隙易進入突起內部。其結果，因增加了突起和連接材料的接觸面積，所以減小了接觸電阻。由金屬噴鍍膜組成的突起與用球形接合法形成的突起不同，不用擔心層間絕緣層、有源層和多層布線等被破壞，所以在電極下可布置所述各層。其結果可求得高集成化。
并且，所述本發明突起形成體的構成中，突起由在電極上形成的底層和在所述底層上形成的表面層組成，所述底層材料最好是從由鋁、含有鋁的金屬、鋅及含有鋅的金屬組成組之中選擇其中一種；這時，表面層材料最好是銅或含有銅的金屬。
并且在所述本發明的突起形成體的構成中，突起由形成在電極上的底層、和形成在所述底層上的中間層、和形成在所述中間層上的表面層組成，所述底層材料最好是從由鋁、含有鋁的金屬、鋅及含有鋅的金屬形成的組中選擇其一。
在此情況下，中間層材料最好是銅或含銅的金屬。
在此情況下，表面層材料最好是焊料。
并且，在所述本發明的突起形成體結構中，還備有形成在電極上且具有開口部的抗蝕膜，在所述開口部內，最好形成以從所述抗蝕膜上面突出狀態由金屬噴鍍厚膜組成的突起。根據該最佳例子，如可防止形成突起的半導體芯片和電路基片連接工序發生的損傷。
并且，在該情況下，阻擋膜材料最好從由耐熱性樹脂及阻燃性樹脂形成的組中選其一。
在所述本發明的突起形成體構成中，突起最好由包括可吸收液狀物質的空隙的導電性材料組成，至少在所述空隙中填充防潮性物質。根據該最佳例子，抑制突起內部的氧化，可防止增加電阻。
并且在該情況下，防潮性物質最好從由環氧系列樹脂、硅石系列樹脂、丙烯系列樹脂及氟系列樹脂形成的組中選擇其一。在該情況下，突起的側面最好用防潮性物質覆蓋。根據該最佳例子，進一步抑制突起的氧化，可防止電阻的增加。從而，即便在高潮濕環境下經長時間使用，突起的電阻也不增加。
在該情況下，防潮性物質最好從由環氧系列樹脂、硅石系列樹脂、丙烯系列樹脂及氟系列樹脂形成的組中選擇其一。
在所述本發明突起形成體的結構中，突起最好形成二級突出形狀。在該最佳例中，例如當用導電性樹脂和焊料連接形成突起的半導體芯片和電路基片情況下，可在第1級突出上積存導電性樹脂和焊料。其結果，由于導電性樹脂和焊料不作多余性擴展，所以可作高精度安裝。
根據本發明的突起形成方法，在設置于基片上的電極之上淀積導電性材料粒子，形成突起，其特征是，在所述電極上淀積所述導電性材料粒子時，所述導電性材料粒子除去所述電極表面氧化層至少一部分，或所述導電性材料粒子要穿通所述電極表面氧化層。根據該突起的形成方法，設置在基片上的電極和突起的接觸電阻在實用上可充分地小。
根據本發明的突起形成方法，最好用噴鍍法在電極上淀積導電性材料粒子。
在該情況下，噴鍍法最好是等離子噴鍍法。在該情況下，至少導電性材料粒子沖撞的區域最好是非活性氣氛或還原性氣氛。根據該最佳實施例，由于可抑制氧化形成的突起，所以能得到電阻小，質地優良的突起。
在所述本發明的突起形成方法中，作為至少突起上層導電性材料使用超塑性金屬材料，在淀積所述超塑性金屬材料之后，在高于所述超塑性金屬材料的超塑性溫度下使基片加熱，從所述突起上擠壓具有所要求形狀的凹版型，按所要求的形狀形成所述突起為佳。根據該最佳例子，如能輕易得到2級突出的突起。
在該情況下，超塑性金屬材料最好從由鋅-鋁共析合金、鉍-錫共析合金、鎂-鋁共析合金及鋁-錫共析合金形成的組中選擇其一。
圖1是表示本發明第1實施例的突起形成體3個例子的剖面圖；圖2是表示本發明第1實施例的突起形成方法的工序剖面圖；圖3是表示本發明第2實施例的突起形成體的剖面圖；圖4是表示在本發明第2實施例的突起形成方法中使用的等離子噴鍍裝置的示意性結構圖；圖5是表示本發明第3實施例的突起形成體的剖面圖；圖6是表示本發明第3實施例的突起形成方法之噴涂工序剖面圖；圖7是表示本發明第4實施例的突起成形體之剖面圖；圖8是表示本發明第4實施例的突起成形方法的工序剖面圖。
下面通過實施例對本發明作進一步說明。
(實施例1)圖1是表示本發明第1實施例突起形成體的3個例子之剖面圖。圖1(a)表示單層結構的突起；圖1(b)表示2層結構的突起；圖1(c)表示3層結構的突起。下面分別予以說明。
如圖1(a)所示，在半導體芯片1的表面，形成在其周緣部作為電源、接地、信號輸入輸出端子使用的焊區電極2。并且，在最近，隨著半導體芯片輸入輸出端子的增加，為使焊區電極密度的增加，還開發著在芯片表面配置二維陣列狀排列的焊區電極的LSI。一般，作為焊區電極2用由電子束蒸鍍法和濺射法形成的鋁薄膜。在半導體芯片1之表面上，以蓋住焊區電極2周邊部的狀態形成鈍化膜3。在各焊區電極2上，也以蓋住鈍化膜3的周邊部的狀態形成作為突起狀連接電極的突起4。其中，突起4由膜厚約50μm的單層銅噴鍍厚膜構成。
如圖1(b)所示，在各焊區電極2上形成以蓋住鈍化膜3的周緣部狀態由膜厚約為20μm的鋁噴鍍膜組成的底層5a。這時，底層5a材料不僅限于鋁，其他比如可用含有重量60％鋁的金屬、鋅、含有重量60％鋅的金屬。這些金屬電阻小，并且作為底層5a的材料，若用這些金屬，則可使底層5a牢牢地粘結在焊區電極(鋁膜)2上。并且，這些金屬即便在金屬材料中也屬低熔點，所以在噴鍍時可最低限度地減少對半導體芯片1的損傷，是形成突起的最佳材料。在底層5a上，形成由膜厚約30μm銅噴鍍厚膜組成的表面層5b。以此，形成2層結構的突起6。其他結構與圖1(a)情況相同，所以說明從略。
如圖1(C)所示，在各焊區電極2上，形成也以蓋住鈍化膜3周緣部狀態由膜厚約20μm鋁噴鍍厚膜組成的底層7a。并且，在底層7a上，形成由膜厚約30μm銅噴鍍厚膜組成的中間層7b。這時，中間層7b的材料不僅限于銅，其他的如可用含有重量60％銅的金屬，鋅、含有重量60％鋅的金屬。這些金屬電阻小，且焊料的浸潤性也好。而且，底層7a的材料不僅限于鋁，其他的如含重量60％鋁的金屬、鋅、含重量60％鋅的金屬也可使用。這些金屬因延展性強，在其上作為形成中間層7b時的緩沖材料也能發揮作用。在中間層7b之上，形成由厚約60μm的焊料組成的表面層7c。借此，構成3層結構的突起8。底層7a和中間層7b和焊料表面層7c的3層結構的突起8，在形成上述2層結構的突起[圖1(b)]之后，使半導體芯片1通過焊料軟熔爐，在表面形成焊料可制成。而且，焊料表面層7c也可通過印刷焊料漿料形成。其他結構與圖1(a)的相同，說明從略。
下面參考附圖2，說明有關形成圖1(b)所示的2層結構的突起的方法。
首先如圖2(a)所示，在半導體芯片1表面周邊部，用電子束蒸鍍法或濺射法形成膜厚約1μm的鋁薄膜，制作焊區電極2。接著在半導體芯片1表面用濺射法淀積氮化硅，使蓋住焊區電極2周緣部，形成膜厚約為1μm的鈍化膜3。接著在作完上述晶片處理結束之后的半導體芯片1的全部表面上，粘貼感光性抗蝕劑材料的干燥膜，形成厚約50μm的感光性抗蝕劑膜10。
如圖2(b)所示，為露出焊區圖形部分，對感光性抗蝕劑膜10進行曝光、顯影，在焊區電極2上形成具有比焊區尺寸(沒有被鈍化膜3蓋住的焊區電極2的尺寸直徑約為100μm)還要大些的口徑的開口部11。
如圖2(c)所示，在半導體芯片1的整個表面，通過使用等離子噴鍍裝置噴鍍鋁，形成在開口部11內的焊區電極2上的表面厚約20μm鋁噴鍍厚膜組成的涂層5a。通常，若用噴鍍法，可高速大面積地形成純度較高的厚膜。因此，在形成高度必須為大于數10μm的突起方面，噴鍍法在生產性方面是先進的方法。并且，用噴鍍法形成膜時，因在具有象彈性感光性抗蝕劑膜10的塑料系列表面上，難以成膜，所以主要在開口部11的焊區電極2上有選擇性地淀積鋁。
如圖2(d)所示，以照舊形成半導體芯片1上的感光性抗蝕劑膜10的狀態，在半導體芯片1的整個表面，用等離子噴鍍裝置噴鍍銅，在開口部11內底層5a之上，形成約50μm的銅噴射厚膜12。
如圖2(e)所示，從半導體芯片1上方對平板(未圖示)推擠加壓，使銅噴鍍厚膜13[圖2(d)]上端整平，形成表面層5b。借此，獲得由底層5a、表面層5b2層組成的突起6。此外，作為使銅噴鍍厚膜12上端平整的方法有除加壓外如研削、研磨等。
最后，如圖2(f)所示，使用剝離液等除去感光性抗蝕劑膜10。根據以上工序，獲得具有圖1(b)所示的2層結構的突起的形成體。
并且，在本實施例中，在晶片工藝結束后的半導體芯片1的全表面上，加貼感光性抗蝕材料的干燥膜，使形成感光性抗蝕膜10，但未必僅限于該方法。例如也可事先在半導體芯片1的全表面上涂敷感光性抗蝕材料。
(實施例2)圖3是本發明第2實施例的突起形成體剖面圖。
如圖3所示，在半導體芯片13的表面，形成由在其周邊部作為電源、接地、信號輸入輸出端子使用的鋁薄組成的焊區電極14。并且，在半導體芯片13的表面，以蓋住焊區電極14周邊部的狀態形成鈍化膜15。在鈍化膜15之上，除了其周邊部分形成抗蝕劑膜16，這時，作為抗蝕劑膜16，使用感光性聚酰亞胺膜，該抗蝕膜16不剝離、除去，半永久性使用。抗蝕劑膜16是作為以后工序的半導體芯片13和基板的連接中不被損傷的保護膜使用。因此，若為有耐潮、耐熱的樹脂系列材料，除聚酰亞胺外，可用如PT、FE、PE或聚苯均四酰亞胺。在焊區電極14之上，也以蓋住鈍化膜15周邊部的狀態，形成由厚度約為20μm鋁噴鍍厚膜組成的底層17，在底層17上形成由厚約30μm的銅噴鍍厚膜組成的突起18。這種情況下，有必要使突起從抗蝕劑膜16的表面突出。當用噴鍍法成膜情況下，由于在如抗蝕膜16有彈性的塑料系列材料表面難以成膜，所以主要在底膜17上可有選擇地淀積銅噴射厚膜。因此，若用噴射法，可形成從抗蝕膜16表面突出的突起18。
以下參照附圖3說明有關本發明突起的形成方法。
本發明的突起形成方法，在突起和基片電極接合部分，其特征是與突起形成同時，至少除去電極表面氧化層一部分，或者使突起穿通電極表面氧化層一部分。具體來說，本發明特征是用噴鍍法形成構成突起的金屬厚膜和焊區電極的接合層。該情況下，尤其最好使用等離子噴鍍法。再最好至少使噴鍍粒子淀積的區域處于非活性氣氛或還原性氣氛中。
圖4是表示本發明突起形成方法中所用的等離子噴射裝置的示意性結構圖。在圖4，19是等離子噴射槍。在噴射槍19的前端部分位置圓筒狀防護噴頭20。這樣可抑制應使半導體芯片13上噴鍍粒子22沖擊的區域23成為氧化氣氛。因此，所形成的突起幾乎不被氧化，所以可得到電阻小質地優良的突起。在防護噴頭20上部壁上設置進氣口。借此，在噴鍍時，把氬氣等惰性氣體和氫等的還原性氣體供給防護噴頭20內部，可維護應使噴鍍粒子22沖擊的區域23的惰性氣氛或還原性氣氛中。因此，可得到電阻更小質地優良的突起。而且，為了通過半導體芯片13的整個面形成噴鍍厚度，與噴鍍同時可使噴射槍19或半導體芯片13的任一方在水平方向移動。
并且，利用噴鍍法若形成圖3所示的突起，則圖4所示的噴鍍粒子22沖破半導體芯片13焊區電極(鋁薄膜)14上的底層(鋁噴鍍厚膜)17的表面氧化層淀積，把焊區電極14和突起18的接觸電阻在每個焊區作成數mΩ。其結果，使突起18的電阻充分小至實用化。這認為是以下原因，在惰性氣氛或還原性氣氛中，從數μm至數10μm的噴鍍粒子22在粒子材料熔點附近，即數100℃的溫度下，并且以數10m/秒至數100m/秒的速度向焊區電極14沖擊，所以底層17的表面氧化層一部分被除去，或噴鍍粒子22穿通底層17，被淀積在焊區電極14上。
并且，用噴鍍法形成的突起，如由印刷法形成的突起不含有機粘合劑成分，因純度高，突起本身電阻也小，安裝后幾乎也不從突起產生氣體，所以可靠性也高。
再有，本發明還著眼于噴鍍膜結構及形狀特征。雖然也根據膜的材料和形成條件等，但在噴鍍厚膜上，通常內存氣孔或間隙。象這樣的膜比起突塊來要易于吸收應力，所以能降低由于電路基片和形成由噴射厚膜組成的突起的半導體芯片的熱膨脹差作用于突起的應力。其結果，能使半導體芯片和電路基片連接的可靠性提高。
象這樣因在噴鍍厚膜中內存氣孔和間隙，所以由噴鍍厚膜形成突起情況下，如焊料、導電性漿料等的連接材料通過氣孔或間隙易于進入突起內部。結果因使突起和連接材料接觸而增加，所以可降低接觸電阻。
(實施例3)圖5是表示本發明第3實施例的突起形成體剖面。
如圖5所示，在半導體芯片24表面，形成在其周邊部作為電源、接地、信號輸入輸出等用的焊區電極25。并且，在半導體芯片24的表面，以蓋住焊區電極25周邊部的狀態形成鈍化膜26。在各焊區電極25上面，也以蓋住鈍化膜26周邊部的狀態形成由厚約20μm鋁等離子噴鍍膜組成的底層27a，在底層27a上面，形成由厚約30μm銅等離子噴鍍膜組成的表面層27b。借此，構成2層結構的突起28。如所述第2實施例所述，雖然也取決于膜的材料和形成條件等，但在噴鍍膜上，比起用其他工序形成的膜，內存氣孔或間隙。在本實施例的突起28中，在鋁等離子噴鍍膜(底層27a)及銅等離子噴鍍膜(表面層27b)中存在氣孔或間隙29內浸潤環氧系列樹脂。并且在突起28側面，形成由環氧系列樹脂組成的涂層30，此外由鋁等離子噴鍍膜形成的底層27a及由銅等離子噴鍍膜形成的表面層27b用在所述第1實施例所示的方法(圖2)構成。
如圖6(a)所示，在形成由鋁等離子噴鍍膜組成的底層27a和由銅等離子噴鍍膜組成的表面層27b之后，利用噴涂易于使環氧系列樹脂浸入氣孔或間隙29中。即，在形成噴鍍突起的半導體芯片24之上，通過霧化噴咀32噴射粘度較低的環氧系列樹脂31。這時，半導體芯片24在水平面內旋轉或作2維移送，在含有突起28的半導體芯片24之上均勻地涂敷環氧系列樹脂31[圖6(b)]，同時，在噴鍍突起28上內存的氣孔或間隙中浸入環氧系列樹脂31。作為在氣孔或間隙29中浸入環氧系列樹脂31的方法，也可用旋轉涂覆等。
接著，在約100℃溫度下加熱半導體芯片24，使環氧系列樹脂31干燥固化。然而，在這種情況下在突起28上面也成為涂覆了環氧系列樹脂31的狀態。在該狀態下，由于得不到電路基片和半導體芯片24的電連接，所以如圖6(c)所示，如用研磨等工藝在突起28上除去數μm，使突起28上面露出金屬面。利用該研磨確保突起28的高精度。
金屬由于在高溫、高濕度環境下易于氧化，所以在由金屬材料組成的突起中，經長時間使用情況下，存在其電阻增加的可能性。并且，由于在噴鍍膜中內存氣孔或間隙，即便是由金屬噴鍍厚膜組成的突起中，也會在其內部漸漸氧化，也能增加電阻。但是在本實施例中，由于構成突起28的鋁等離子噴鍍膜(底層27a)及銅等離子噴鍍膜(表面層27b)上內存的氣孔或間隙29中浸入環氧系列樹脂，所以抑制突起28內部氧化、能防止電阻增加。并且由于在突起28側面也形成由環氧系列樹脂組成的涂覆層30，可進一步抑制突起28的氧化，能進一步防止電阻增加。其結果，在高溫、高濕環境下經長時間使用、也不會使突起28的電阻增加，可獲得電特性穩定的高可靠性突起28。
并且，通過在包括突起28的半導體芯片24上涂覆樹脂，因樹脂達到突起28和焊區電極25的界面，所以使突起28和焊區電極25的粘結力被強化。其結果，可謀求形成突起28后的操作性(濺射)提高，以及安裝在基片上后的使用狀態之可靠性提高。此外，由于樹脂富有彈性，所以在包括突起28的半導體芯片24上之涂覆樹脂不妨礙在所述第2實施例中所述的《具有噴鍍厚膜、可降低突起和電路基片上熱應力的效果》。
并且在本實施例中，盡管在包括突起28的半導體芯片24上作為涂覆的樹脂使用環氧系列樹脂，但未必僅限于此。若能滿足耐濕性，耐熱性條件，如也可用硅石系列樹脂、丙烯系列樹脂、氟系列樹脂。
(實施例4)圖7是表示本發明第4實施例的突起形成體的剖面。
如圖7所示，在半導體芯片33表面，形成在其周邊部作為電源、接地、信號輸入輸出端子等使用的焊區電極34。
并且，在半導體芯片33表面，以蓋住焊區電極34的周邊部狀態形成鈍化膜35。在各焊區電極34之上，也以蓋住鈍化膜35的周緣部狀態形成由約20μm的鋁等離子噴鍍膜組成的底層36a，在底層36a上形成由約30μm超塑性金屬材料的等離子噴鍍厚膜組成的表面層36b。借此形成2層突起結構37。其中，以2級突出狀形成表面層36b，若用如此2級突出的突起37，則在用導電性樹脂和焊料連接半導體芯片33和電路基片情況下，在第1級突出上面積存導電性樹脂和焊料。其結果導電性樹脂和焊料不會剩余擴展，所以可作高精度安裝。作為超塑性金屬材料，要考慮超塑性大小及超塑性溫度，使用含有鋁重量22％的鋅-鋁共析合金，該鋅-鋁共析合金的超塑性溫度約為250℃，很適合于在半導體芯片33上作表面層36b的成形處理。
圖8表示該情況的突起形成工序。
首先如圖8(a)所示，在半導體芯片33的表面周緣部分，用電子束蒸鍍法或濺射法形成1μm的鋁薄膜，制作焊區電極34。接著在半導體芯片33表面，用濺射法淀積氮化硅，蓋住焊區電極34的周邊，形成1μm的鈍化膜35。接著要在上述那樣，晶片處理結束后的半導體芯片33整個表面，經粘貼感光性抗蝕材料的干燥膜，形成約50μm的感光性抗蝕劑膜38。
然而，如圖8(b)所示，為使焊區圖形露出，對感光性抗蝕膜38作曝光、顯影，在焊區電極34上形成比焊區尺寸(沒有被鈍化膜35蓋住的焊區電極34的尺寸直徑約為100μm)還要大一些口徑的開口部39。
如圖8(c)所示，在半導體芯片33整個表面通過等離子噴鍍裝置噴鍍鋁，在開口部39內的焊區電極34上形成由約20μm的鋁噴鍍膜組成的底層36a。用噴鍍法形成膜時，困難地在具有象感光性抗蝕膜38的彈性的塑料系列材料表面上形成膜，所以主要在開口部39內的焊區電極2上有選擇性地可淀積鋁。
如圖8(d)所示，在半導體芯片33的整個表面，用同樣的等離子噴鍍裝置噴鍍鋅-鋁共析合金，在開口部39內底層36a上形成由約350μm的鋅-鋁共析合金噴鍍厚膜形成的表面層36b。這種情況下也和圖8(c)的情況一樣，主要在開口部39內底層36a上有選擇地可使鋅-鋁共析合金淀積。根據以上工序，獲得2層突起37的構成。
如圖8(e)所示，使用剝離液等除去感光性鈍化膜38。
如圖8(f)所示，以使半導體芯片33保持在作為鋅-鋁共析合金超塑性溫度的250℃環境中的狀態下，使成臺階狀雕刻進凹版型(未圖示)與焊區位置對準用一定壓力從表面層36b上面擠壓。根據超塑性材料的特征，因超塑性厚膜(表面層36b)通過所述凹版型易于發生塑性變形，所以可輕易地使表面層36b形成2級突出狀。利用以上工序，能獲得圖7所示的2層突起37形成體結構。
在本實施例中，作為超塑性金屬材料雖然使用了鋅-鋁共析合金，但未必僅限于此。如也可用鉍-錫共析合金，鎂-鋁共析合金、鉛-錫共析合金等。
并且，在本實施例中，借助用等離子噴鍍法噴鍍超塑性金屬材料，雖然形成由噴射厚膜組成的表面層36b，但作為表面層36b的形成方法，未必僅限于該方法。如象下面那樣也可形成表面層36b。首先，將超塑性金屬材料的原料粉末與粘合劑混合，成漿料狀。接著將此印在底層36a之上，再燒結。
在所述第1至第4實施例中，雖然舉例說明了在半導體芯片上的焊區電極上形成突起的情況，但是并不僅限于這種情況。例如在半導體晶片、電路基片，芯片規模組裝(CSP)用的載體基片等的電極上形成突起的情況下，也能適用于本發明。并且在傳感器、電阻、電容器、電感器等的各種電子元件的電極上形成突起情況下也適用于本發明。
如上所述，根據本發明突起形成體構成，可產生如下作用效果。即，由金屬噴鍍厚膜組成的突起如用印刷法形成的突起不含有機粘結劑成分，因是高純度，所以突起的電阻也小，并且安裝后幾乎不從突起產生氣體，提高了可靠性。因在金屬噴鍍厚膜上內存氣孔或間隙，比起實芯塊易于吸收應力。從而，例如可降低作用于突起的應力，應力來源于形成突起的半導體芯片和電路基片的熱膨脹差，提高了連接的可靠性。并且，這樣因在金屬噴鍍厚膜上內存氣孔或間隙，所以例如焊料、導電性漿料等的連接材料經氣孔或間隙易進入突起內部。其結果，因突起和連接材料的接觸面積增加，所以可減小接觸電阻。并且，由金屬噴鍍厚膜組成的突起與用球形接合法形成的不同，所以不用擔心層間絕緣層、有源層、多層布線等被破壞，在電極下可配置所述各層。結果可謀求高集層化。
根據本發明的突起形成方法，利用噴鍍粒子能量可除掉或破壞設置于基片上的電極表面氧化層，所以電極和突起的接觸電阻在實用中可作得充分的小。
權利要求
1一種突起形成體，在基片上設置的電極上形成由導電性材料組成的突起，其特征是突起至少由一層金屬噴鍍厚膜組成。
2如權利要求1的突起形成體，其特征是突起由在電極上形成的底層和在所述底層上形成的表面層組成，所述底層材料是從由鋁、含有鋁的金屬、鋅及含有鋅的金屬組成的組之中選擇其中一種。
3如權利要求2的突起形成體，其特征是表面層材料是銅或含有銅的金屬。
4如權利要求1的突起形成體，其特征是，突起由形成在電極上的底層，和形成在所述底層上的中間層，和形成在所述中間層上的表面層組成，所述底層材料是從由鋁，含有鋁的金屬、鋅及含有鋅的金屬形成的組中選擇其一。
5如權利要求4的突起形成體，其特征是中間層材料是銅或含有銅的金屬。
6如權利要求4的突起形成體，其特征是表面層材料是焊料。
7如權利要求1的突起形成體，其特征是，還備有形成在電極上且具有開口部的抗蝕膜，在所述開口部內，形成以從所述抗蝕劑膜上面突出狀態由金屬噴鍍厚膜組成的突起。
8如權利要求7的突起形成體，其特征是抗蝕膜材料從由耐熱性樹脂及阻燃性樹脂形成的組中選其一。
9如權利要求1的突起形成體，其特征是突起由包括可吸收液狀物質的空隙的導電性材料組成，至少在所述空隙中填充防潮性物質。
10如權利要求9的突起形成體，其特征是突起側面用防潮性物質蓋住。
11如權利要求9或10的突起形成體，其特征是防潮性物質從由環氧系列樹脂、硅石系列樹脂、丙烯系列樹脂及氟系列樹脂形成的組中選擇其一。
12如權利要求1的突起形成體，其特征是突起形成2級突出形狀。
13一種突起形成方法，在設置于基片上的電極之上淀積導電性材料粒子，形成突起，其特征是，在所述電極上淀積所述導電性材料粒子時，所述導電性材料粒子除去所述電極表面氧化層至少一部分，或所述導電性材料粒子要穿通所述電極表面氧化層。
14如權利要求13的方法，其特征是用噴鍍法在電極上淀積導電性材料粒子。
15如權利要求14的方法，其特征是噴鍍法是等離子噴鍍法。
16如權利要求15的方法，其特征是至少導電性材料粒子沖撞的區域是惰性氣氛或還原性氣氛。
17如權利要求13的方法，其特征是作為至少突起上層導電性材料使用超塑性金屬材料，在淀積所述超塑性金屬材料之后，在高于所述超塑性金屬材料的超塑性溫度下使基片加熱，從所述突起上擠壓具有所要求形狀的凹面型，按所要求的形狀形成所述突起。
18如權利要求17的方法，其特征是超塑性金屬材料從由鋅-鋁共析合金、鉍-錫共析合金、鎂-鋁共析合金及鉛-錫共析合金形成的組中選擇其一。
全文摘要
本發明提供了一種突起形成體及其形成方法，電特性、連接可靠性優良，且在焊區電極下也能配置層間絕緣層、有源層、多層布線等。在各焊區電極2上，也以蓋住鈍化膜3的周緣部的狀態，形成由約20μm鋁噴鍍厚膜組成的底層5a。在底層5a之上，形成由約30μm銅噴鍍厚膜形成的表面層5b。以此形成2層結構的突起6。
文檔編號H01L23/485GK1165398SQ97111688
公開日1997年11月19日 申請日期1997年3月21日 優先權日1996年3月21日
發明者山口和文, 三谷力, 淺辺光男 申請人:松下電器產業株式會社