電路板、半導(dǎo)體元件、半導(dǎo)體裝置及其制造方法

專利名稱：電路板、半導(dǎo)體元件、半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路板和半導(dǎo)體元件(其中，均通過倒裝方法形成焊料凸塊)以及包括電路板和半導(dǎo)體元件等的半導(dǎo)體裝置的技木。
背景技術(shù)：
近年來，倒裝安裝方法作為安裝技術(shù)引人注目，這種倒裝安裝方法是ー種將諸如半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體元件以面朝下的狀態(tài)安裝在基板上或?qū)雽?dǎo)體元件以面朝下的狀態(tài)安裝在半導(dǎo)體元件上(所謂的“芯片 嵌合(chip-on-chip)”)的技木。在倒裝安裝方法中，例如，在半導(dǎo)體元件上形成被稱作凸塊的端電極，并且在基板上與半導(dǎo)體元件上的凸塊對應(yīng)的位置形成電極。在基板上的電極上形成焊料凸塊。另外，將半導(dǎo)體上的凸塊和基板上的電極布置為彼此面對并且通過其間設(shè)置的焊料凸塊而彼此熔接。通常，作為在電極上形成焊料凸塊的方法，例如，可以使用焊錫球安裝方法或焊膏印刷方法。另外，作為在電極上形成焊料凸塊的方法，例如，可以提及在日本未審查專利申請公開第2000-77471號(段落
和
以及圖5和圖6)所公開的技術(shù)。日本未審查專利申請公開第2000-77471號中公開的電路板具有導(dǎo)線分布圖(conductor pattern),該導(dǎo)線分布圖具有配線圖案和連接墊(connection pad)。連接墊的寬度被形成為大于配線圖案的寬度。當(dāng)形成焊料凸塊時，將焊錫粉末與焊劑一起涂敷在導(dǎo)線分布圖的表面上，然后通過加熱將其熔化。當(dāng)熔化焊錫粉末時，會產(chǎn)生在寬連接墊上聚集焊料的現(xiàn)象，并且在連接墊上形成焊料凸塊。如上所述，焊料凸塊形成在與半導(dǎo)體元件上的凸塊的位置精確對應(yīng)的位置處。

發(fā)明內(nèi)容
近年來，伴隨著諸如半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體元件的密度的増大，設(shè)置在半導(dǎo)體元件上的凸塊之間的節(jié)距趨于減小。響應(yīng)于凸塊之間的節(jié)距減小，需要減小電極間的節(jié)距或者需要在基板側(cè)的每一電極上形成微小焊料凸塊。然而，根據(jù)日本未審查專利申請公開第2000-77471號所公開的技木，由于導(dǎo)線分布圖的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，所以難以形成具有較小節(jié)距的導(dǎo)線分布圖。另ー方面，在微小焊料凸塊形成在電極上的情況下，例如，當(dāng)使用焊錫球安裝方法時，焊錫球的尺寸減小，并因此不利地變得難以將該微小焊錫球放置在電極的位置處?？紤]到如上所述的情形，期望提供一種電路基板等的技術(shù)，其中，可以容易地減小電極之間的節(jié)距和/或可以在電極上容易地形成微小焊料凸塊。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的電路板包括電極部和焊料凸塊。電極部具有銅層、形成在銅層上的氧化銅層以及通過部分地去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露銅層而形成的去除部分。
焊料凸塊為形成在通過去除部暴露的銅層上的倒裝安裝的焊料凸塊。在本發(fā)明中，氧化銅層形成在銅層上，并且氧化銅層被部分地去除使得從氧化銅層部分地暴露銅層，從而形成去除部。焊料凸塊形成在通過去除部暴露的銅層上。當(dāng)形成該焊料凸塊時，首先，例如，將焊膏等涂敷在通過去除部暴露的銅層上和位于沿著去除部的外圍的氧化銅層上。隨后，加熱該焊膏。在該情況下，焊料可能被粘附至銅而不可能粘附至氧化銅。在本發(fā)明中利用了這種關(guān)系。也就是，當(dāng)加熱焊膏時，焊料凸塊形成在可能粘附焊料的銅層(由去除部暴露)上而不形成在位于沿著去除部的外圍的氧化銅層上。如上所述，在本發(fā)明中，由于焊料凸塊可以形成在與去除部對應(yīng)的位置處，所以可以通過調(diào)節(jié)去除部的尺寸而在電極部上容易地形成微小焊料凸塊。另外，由于不需要使電極部的形狀復(fù)雜化，所以可以容易地減小電極部之間的節(jié)距。在上述電路板中，氧化銅層可以形成在銅層上使得預(yù)定的十點平均粗糙度Rz被賦予氧化銅層的表面。如上所述，通過將預(yù)定的十點平均粗糙度Rz賦予氧化銅層的表面，當(dāng)通過后面步驟中的底層填料將電路板固定至諸如半導(dǎo)體元件的其他部件時，可以提高底層填料和氧化銅層之間的粘合力。在上述電路板中，十點平均粗糙度Rz可以在20nm至200nm的范圍內(nèi)。因此，可以有效地提高底層填料和氧化銅層之間的粘合力。在上述電路板中，通過在銅層上執(zhí)行濕處理而在銅層上形成氧化銅層，并且當(dāng)通過濕處理形成氧化銅層時，十點平均粗糙度Rz可以被賦予氧化銅層的表面。如上所述，當(dāng)通過濕處理形成氧化銅層時，可以同時將十點平均粗糙度Rz賦予氧化銅層的表面。在上述電路板中，焊料凸塊可以通過在電極部上涂敷焊膏而形成在電極部上，焊膏具有被控制為使得去除不利地形成在通過去除部暴露的銅層上的氧化銅膜，而不去除被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的活性力。因此，在適當(dāng)?shù)厝コ焕匦纬稍谕ㄟ^去除部暴露的銅層上的不必要氧化銅膜的同時，可以防止被賦予十點平均粗糙度并用作與底層填料緊密接觸的部分的氧化銅層被去除。根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的半導(dǎo)體元件包括電極部和焊料凸塊。電極部具有銅層、形成在銅層上的氧化銅層以及通過部分去除氧化銅層使得將從氧化銅層部分地暴露銅層而形成的去除部。焊料凸塊為形成在通過去除部暴露的銅層上的倒裝安裝的焊料凸塊。根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的半導(dǎo)體裝置包括電路板和半導(dǎo)體元件。
電路板包括電極部和焊料凸塊。電極部具有銅層、形成在銅層上的氧化銅層以及通過部分去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露的銅層而形成的去除部。焊料凸塊為形成在通過去除部暴露的銅層上的倒裝安裝的焊料凸塊。半導(dǎo)體元件具有通過設(shè)置在其間的焊料凸塊而熔接至通過去除部暴露的銅層的接合部，并且被倒裝安裝至電路板。在上述半導(dǎo)體裝置中，氧化銅層可以形成在銅層上，使得預(yù)定的十點平均粗糙度Rz被賦予氧化銅層的表面。在該情況下，半導(dǎo)體裝置還可以包括底層填料，其填充在電路板和半導(dǎo)體元件之間，并被放置為與被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的表面緊密接觸，同時將電路板固定至半導(dǎo)體元件。在該半導(dǎo)體裝置中，由于底層填料與被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的表面緊密接觸，所以可以提高底層填料和氧化銅層之間的粘合力。在上述半導(dǎo)體裝置中，在將具有被控制為使得去除形成在焊料凸塊表面上的氧化膜而不去除被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的活性力的焊劑涂敷在焊料凸塊和氧化 銅層上的狀態(tài)下，通過去除部所暴露的銅層和接合部通過設(shè)置在其間的焊料凸塊彼此熔接。如上所述，通過控制焊劑的活性力，當(dāng)適當(dāng)?shù)厝コ纬稍诤噶贤箟K的表面上的氧化膜時，可以防止被賦予十點平均粗糙度并用作與底層填料緊密接觸的部分的氧化銅層被焊劑去除。根據(jù)本發(fā)明另ー實施方式的半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體元件和電路板。半導(dǎo)體元件包括電極部，其具有銅層、形成在銅層上的氧化銅層以及通過部分去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露的銅層而形成的去除部；以及形成在通過去除部暴露的銅層上的倒裝安裝的焊料凸塊。電路板具有通過設(shè)置在其間的焊料凸塊而熔接至通過去除部暴露的銅層的接合部，并且半導(dǎo)體元件被倒裝安裝至電路板。根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的制造電路板的方法包括在電路板的電極部的銅層上形成氧化銅層。部分地去除氧化銅層，使得從氧化銅層部分地暴露銅層，從而形成去除部。在通過去除部暴露的銅層上形成倒裝安裝的焊料凸塊。在上述電路板制造方法中，在氧化銅層的形成中，氧化銅層可以被形成為將預(yù)定的十點平均粗糙度Rz賦予其表面。在上述電路板制造方法中，十點平均粗糙度Rz可以在20nm至200nm的范圍中。在上述電路板制造方法中，在氧化銅層的形成中，可以通過濕處理而在銅層上形成氧化銅層，并且當(dāng)通過濕處理形成氧化銅層時，可以將十點平均粗糙度Rz賦予氧化銅層的表面。在電路板制造方法中，可以以通過在電極部上涂敷焊膏而在電極部上形成焊料凸塊的方式執(zhí)行焊料凸塊的形成，該焊膏具有被控制為使得去除在通過去除部暴露的銅層上不利地形成的氧化膜而不去除被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的活性力。根據(jù)本發(fā)明另ー實施方式的制造半導(dǎo)體元件的方法包括在半導(dǎo)體元件的電極部的銅層上形成氧化銅層。通過部分去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露銅層來形成去除部。在通過去除部暴露的銅層上形成倒裝安裝的焊料凸塊。根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的半導(dǎo)體裝置制造方法包括在電路板的電極部的銅層上形成氧化銅層。部分去除氧化銅層，使得從氧化銅層部分地暴露銅層，從而形成去除部。
在通過去除部暴露的銅層上形成倒裝安裝的焊料凸塊。
通過去除部暴露的銅層與半導(dǎo)體元件的接合部通過設(shè)置在其間的焊料凸塊彼此熔接。在上述半導(dǎo)體裝置制造方法中，可以以氧化銅層被形成為使得將預(yù)定的十點平均粗糙度Rz賦予其表面的方式執(zhí)行氧化銅層的形成。在該情況下，在上述半導(dǎo)體裝置制造方法中，還可以在電路板和半導(dǎo)體元件之間填充底層填料，以固定在其間，同時該底層填料被放置在與被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的表面緊密接觸。在上述半導(dǎo)體裝置制造方法中，可以執(zhí)行如下所述的熔接。即，將具有被控制為使得去除形成在焊料凸塊表面上的氧化膜而不去除被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的活性力的焊劑涂敷在焊料凸塊和氧化銅層上，并且在焊劑被涂敷在焊料凸塊和氧化銅層上的狀態(tài)下，通過所述去除部暴露的銅層和半導(dǎo)體元件的接合部通過設(shè)置在其間的焊料凸塊彼此熔接。根據(jù)本發(fā)明另ー實施方式的半導(dǎo)體裝置制造方法包括在半導(dǎo)體元件的電極部的銅層上形成氧化銅層。部分去除氧化銅層，使得從氧化銅層部分地暴露銅層，從而形成去除部。在通過去除部暴露的銅層上形成倒裝安裝的焊料凸塊。通過去除部暴露的銅層與電路板的結(jié)合部通過設(shè)置在其間的焊料凸塊彼此熔接。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供電路板等的技術(shù)，其中，可以容易地減小電極部之間的節(jié)距和/或可以在電極部上容易地形成微小焊料凸塊。


圖I為示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的電路板的平面圖；圖2為示出了沿圖I中所示的線II-II截取的截面圖；圖3A和圖3B為均示出了電路板制造方法的示意圖；圖4A和圖4B為均示出了電路板制造方法的示意圖；圖5A和圖5B為均示出了電路板制造方法的示意圖；圖6A和圖6B為均示出了電路板制造方法的示意圖；圖7A和圖7B為均示出了電路板制造方法的示意圖；圖8為示出了通過濕處理形成賦有十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的狀態(tài)的示意圖；圖9A和圖9B為均示出了將焊膏分開涂敷至各個電極部的情況的ー個實施例的示意圖；圖IOA和圖IOB為均示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的半導(dǎo)體裝置制造方法的示意圖；圖IlA和圖IlB為均示出了半導(dǎo)體裝置制造方法的示意圖；圖12A和圖12B為均示出了半導(dǎo)體裝置制造方法的示意圖；圖13A和圖13B為均示出了半導(dǎo)體裝置制造方法的示意圖；以及圖14A和圖14B為均示出了半導(dǎo)體裝置制造方法的示意圖。具體實 施方式下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實施方式。[電路板的結(jié)構(gòu)]圖I為示出了根據(jù)該實施方式的電路板的平面圖。圖2為示出了沿圖I中所示的線II-II截取的截面圖。如圖I和圖2中所示的電路板10，例如，可以提及內(nèi)插件(interposer)或母板。另外，在圖I和圖2中，為了便于理解，簡化了電路板10的結(jié)構(gòu)。如圖I所示，例如，電路板10包括由硅等形成的基板11、設(shè)置在基板11上的多個配線部20、以及在基板11和配線部20上由環(huán)氧樹脂等形成的阻焊層12。阻焊層12具有開ロ 13，并且基板11和配線部20通過該開ロ 13部分地暴露在電路板10的上側(cè)處。形成在基板11上的配線部20的數(shù)目在該實施例中為五個。配線部20均具有在ー個方向上為長邊的矩形形狀并且均被配置為彼此平行。配線部20具有電極部21。該電極部21為電連接至后文將描述的半導(dǎo)體元件60的凸塊61 (參見圖12B和圖14B)的部分。由于電極部21電連接至凸塊61，配線部20被形成為使得從阻焊層12部分地暴露。電極部21 (配線部20)的寬度被設(shè)定為例如大約20 μ m至100 μ m，并且電極部21之間(配線部20之間)的節(jié)距P被設(shè)定為例如大約40 μ m至200 μ m。電極部21包括銅層22和形成在銅層上的氧化銅層23。氧化銅層23的厚度通常被設(shè)定在20 A至80 A的范圍內(nèi)。氧化銅層23的厚度τ的上限被設(shè)定為大約80 A的原因在于如果其厚度太大，當(dāng)穿過氧化銅層23的孔24 (去除部)由如下所述的激光形成時(參見圖5A和圖5B)，孔24不能容易地形成。氧化銅層23在其表面上具有預(yù)定的十點平均粗糙度Rz。該十點平均粗糙度Rz被賦予在氧化銅層23的表面上，以提高其表面和后文所述的底層填料(Underfill)7之間的粘合力(參見圖14A和圖14B)。該十點平均粗糙度Rz通常被設(shè)定在20nm至200nm的范圍內(nèi)。在該情況下，可以有效地提高底層填料7和氧化銅層23之間的粘合力?？?4靠近電極部21的中央部而形成在氧化銅層23中。孔24被形成為穿透氧化銅層23，使得銅層22從氧化銅層23部分地暴露。孔24的直徑Φ被設(shè)置為例如大約20 μ m至 100 μ m。倒裝安裝的焊料凸塊I形成在通過孔24暴露的銅層22上。下文中，通過孔24部分地暴露的銅層22被稱作銅層暴露部25。也就是，焊料凸塊I形成在銅層暴露部25上以覆蓋其整個表面。銅層暴露部25的直徑Φ與孔24的直徑Φ相同，并被設(shè)置為例如大約20 μ m至100 μ m。如在上文所述的情況，焊料凸塊I的直徑Φ例如被設(shè)定為大約20 μ m至100 μ m。焊料凸塊I的高度H被設(shè)定為例如10 μ m至50 μ m。[電路板的制造方法]接下來，將描述電路板10的制造方法。圖3A至圖7B是均示出了電路板10的制造方法的示意圖。圖3A、圖4A、圖5A、圖6A以及圖7A為均示出了電路板10在每ー步驟中的平面圖。圖3B、圖4B、圖5B、圖6B和圖7B 是分別沿圖 3A、圖 4A、圖 5A、圖 6A 以及圖 7A 的線 IIIB-IIIB、IVB-IVB、VB-VB, VIB-VIB以及VIIB-VIIB截取的截面圖。
如圖3A和圖3B所示，制備包括基板11、設(shè)置在基板上的配線部20以及設(shè)置在基板11和配線20上的阻焊層12的電路板10。阻焊層12具有開ロ 13，并且基板11和配線部20通過該開ロ 13部分地暴露在上側(cè)。在該實施例中，配線部20 (電極部21)的寬度W被設(shè)定為30 μ m,并且配線部20之間(電極部21之間)的節(jié)距P被設(shè)定為60 μ m。如圖4A和圖4B 所示，接下來，通過在通過阻焊層12的開ロ 13暴露的銅層22上執(zhí)行濕處理來形成氧化銅層23。在該實施例中，氧化銅層23的厚度T被設(shè)定為40 A。根據(jù)該實施方式，當(dāng)通過濕處理形成氧化銅層23吋，十點平均粗糙度Rz同時被賦予氧化銅層23。在該實施例中，十點平均粗糙度被設(shè)定為30nm。圖8為示出了通過濕處理形成賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層23的狀態(tài)的示意圖。在用于形成氧化銅層23的濕處理化學(xué)制品中，例如，可以包含諸如亞氯酸鈉(NaClO2),亞氯酸鉀(KClO2)以及氫氧化鈉(NaOH)的氧化劑。諸如亞氯酸鈉、亞氯酸鉀的氧化劑被用于產(chǎn)生氧化銅層23，并且氫氧化鈉被用于生長氧化銅層23。下面的公式⑴至(3)表示當(dāng)用亞氯酸鈉產(chǎn)生氧化銅時的化學(xué)反應(yīng)。4Cu+NaC102 — 2Cu20+NaCl. . . (I)Cu2CHH2O — Cu (OH) 2+Cu. . . (2)Cu (OH) 2 — CuCHH2O (60°C< ). . . (3)另外，下面的公式⑷和(5)表示當(dāng)通過亞氯酸鈉生長氧化銅時的化學(xué)反應(yīng)。Cu (OH) 2+2Na0H — Na2Cu02+2H20. . . (4)Na2Cu02+H20 — Cu0+2Na0H. . . (5)通過使用如上所述的至少ー種濕處理化學(xué)制品的濕處理，當(dāng)形成氧化銅層23吋，可以同時在其上容易地賦予十點平均粗糙度Rz。如圖5A和圖5B所示，通過在氧化銅層23上執(zhí)行的UV (紫外線)激光照射而部分地去除氧化銅層23，形成穿透氧化銅層23的孔24。作為UV激光，例如，使用了具有366nm波長的UV激光。另外，代替UV激光，還可以使用諸如準(zhǔn)分子激光的其他激光。在該實施例中，孔24的直徑Φ被設(shè)定為30 μ m。由于孔24被形成在氧化銅層23中，所以銅層22被部分地暴露，形成了銅層暴露部25。通過上述的步驟，形成了具有銅層22的電極部21、設(shè)置在銅層上的氧化銅層23以及形成在氧化銅層23中的孔24。如圖6A和圖6B所示，將焊膏3涂敷在電極部21上。在該步驟中，將焊膏3涂敷在沿設(shè)置電極部21的方向(Y軸方向)對應(yīng)于阻焊層12的開ロ 13的位置處。因此，同時將焊膏3涂敷至所有電極部21。將焊膏3涂敷在通過孔24部分暴露的銅層22上(銅層暴露部25上)以及位于沿著孔24的外圍的氧化銅層23上。在該實施例中，焊膏3的寬度W'被設(shè)定為50 μ m，并且其厚度T'被設(shè)定為40 μ m0焊劑包含在焊膏3中。焊劑的活性力被控制為使得去除當(dāng)接觸空氣時將自然地形成在銅層暴露部25上的氧化銅膜(厚度小于10 A)。另外，焊劑的活性力還被控制為使得不去除有意形成在銅層22上的氧化銅層23(厚度T約為20 A至80 A)。結(jié)果，在適當(dāng)?shù)厝コ瞬焕匦纬稍阢~層氧化層23上的不需要的氧化銅膜的同時，可以防止被賦予十點平均粗糙度的并用作與底層填料7 (參見圖14A和14B)緊密接觸的部分的氧化銅層23被去除。作為焊膏3，例如，當(dāng)將熱施加至焊膏3以形成焊料凸塊I時，可以使用能夠任意調(diào)整這種焊料凸塊I的尺寸(高度H)的特殊焊膏3。該特殊焊膏3被形成為當(dāng)焊料凸塊I達(dá)到特定尺寸(高度H)時而停止生長。即使焊膏3等的厚度T'的印刷精度沒有那么高度，通過使用如上所述的特殊焊膏3，也可以形成具有任意尺寸(高度H)的焊料凸塊I。當(dāng)將焊膏3涂敷在電極部21上時，然后，將270°C等的熱量施加至焊膏3。順便提及，焊料容易粘附至銅，不容易粘附至氧化銅，在本發(fā)明中使用了該關(guān)系。也就是，當(dāng)加熱焊膏3時，在容易粘附焊料的銅層暴露部25上生長焊料，從而，在銅層暴露部25上形成焊料凸塊I。另ー方面，由于在不容易粘附焊料的氧化銅上不生長焊料，所以在氧化銅層23上不形成焊料凸塊I。 在加熱完成之后，清洗電路板10，去除不必要的焊膏3。圖7A和圖7B為示出了在加熱和清洗之后的電路板10的示圖。如圖7A和圖7B所示，在銅層暴露部25上形成焊料凸塊I (SnO. 7Cu)。在該實施例中，焊料凸塊I的直徑Φ被設(shè)定為30 μ m,焊料凸塊I的高度H被設(shè)定為15 μ m。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于焊料凸塊I可以形成在與穿透氧化銅層23的孔24對應(yīng)的銅層暴露部25上，因此通過調(diào)節(jié)孔24的尺寸可以容易地在電極部21上形成微小焊料凸塊。另外，根據(jù)本發(fā)明，配線部20可以部分地用作電極部21，并且電極部21的形狀不需要很復(fù)雜。因此，在降低成本的同時可以容易地減小電極部21之間的節(jié)距。如上所述，根據(jù)該實施方式的電路板10能夠適當(dāng)?shù)仨憫?yīng)該請求減小例如半導(dǎo)體元件60的凸塊61之間的節(jié)距。參考圖6A和圖6B，以實施例的方式描述在所有電極部21上同時形成焊膏3的情況。然而，也可以分別將焊膏3涂敷至各個電極部21。圖9A和圖9B為均示出了以實施例的方式將焊膏3分別涂敷至各個電極部21的情況的示意圖。圖9A為電路板10的平面圖，以及圖9B為沿圖9A中線IXB-IXB截取的截面圖。[半導(dǎo)體裝置的制造方法]接下來，將描述通過在電路板10上執(zhí)行半導(dǎo)體元件60(諸如IC (集成電路)芯片)的倒裝安裝制造半導(dǎo)體裝置100的方法。圖IOA至圖14B為均示出了半導(dǎo)體裝置100的制造方法的示意圖。圖10A、圖11A、圖12A、圖13A和圖14A為示出了電路板10 (和半導(dǎo)體元件60)在每ー步驟中的平面圖。圖10B、圖11B、圖12B、圖13B和圖14B分別為沿圖10A、圖11A、圖12A、圖13A和圖14A中的線XB-XB, ΧΙΒ-ΧΙΒ、XIIB-XIIB、XIIIB-XIIIB 以及 XIVB-XIVB 截取的截面圖。將以實施例的方式描述內(nèi)插件50被用作電路板10的情況。如圖IOA和圖IOB所示，內(nèi)插件50包括基板31、設(shè)置在基板上的多個配線部40以及形成在基板31和配線部40上的阻焊層32。阻焊層32在其中央部具有開ロ 33?；?1的中央部和配線部40的一部分通過該開ロ 33而被暴露在內(nèi)插件50的上側(cè)。在該實施例中，五個配線部40形成在位于垂直方向和水平方向上的基板31的四個區(qū)域的每ー個中，使得形成總共20個的配線部40。配線部40具有配線部分42、設(shè)置在其一端的電極部41以及設(shè)置在配線部分42另一端的通孔43。各個配線部40的五個電極部41沿著位于垂直方向和水平方向的阻焊層32的開ロ 33的四個側(cè)面中的每ー個形成。電極部41形成在遠(yuǎn)離開ロ 33的四個側(cè)面的中央側(cè)，并在內(nèi)插件50的上側(cè)暴露。在20個配線部40中，將注意力集中在形成一個組的五個配線部40上。五個配線部40中的四個配線部40均形成為使得配線部42和通孔43均從電極部41朝外部形成并被覆蓋有阻焊層32。另ー方面，五個配線部40中剰余的一個配線部40均被形成為使得配線部42和通孔43均從電極部41朝中央側(cè)形成，并且該配線部40整體地暴露在內(nèi)插件50的上側(cè)。電極部41具有銅層22、氧化銅層23以及孔24，并且焊料凸塊I被形成在通過孔24暴露的銅層暴露部25上。電極部41和焊料凸塊I的結(jié)構(gòu)及其制造方法通常與參考圖I至圖9B所描述的電極部21和焊料凸塊I的結(jié)構(gòu)和方法相同。參考圖IIA和圖11B，將焊劑5涂敷在電極部41上。涂敷焊劑5覆蓋所有的20個電極部41。當(dāng)涂敷焊劑5時，焊料凸塊I的表面 和氧化銅層23的表面覆蓋有焊劑5。該焊劑5的活性力被控制為去除形成在焊料凸塊I表面上的氧化膜而不去除被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層23。因此，在適當(dāng)?shù)厝コ纬稍诤噶贤箟KI表面上的氧化膜的同時，可以防止用作與底層填料7緊密接觸的部分以及被賦予十點平均粗糙度的氧化銅層23被焊齊U 5去除。參考圖12A和圖12B，在涂敷焊劑5的狀態(tài)下，設(shè)置在半導(dǎo)體元件60 (諸如IC芯片)的底表面上的凸塊61 (接合部)在焊料凸塊I上對齊。隨后，執(zhí)行熱處理，將半導(dǎo)體元件60上的凸塊61和內(nèi)插件50的電極部41 (銅層暴露部25)通過設(shè)置在其間的焊料凸塊I而彼此熔接。因此，凸塊61和電極部41 (銅層暴露部25)彼此電連接。另外，焊劑5的活性力可以被控制為使得能夠去除形成在半導(dǎo)體元件60上的凸塊61表面上的氧化膜(和焊料凸塊I的氧化膜)，而不能夠去除氧化銅層23。參考圖13A和圖13B，在熱處理之后執(zhí)行清洗處理，從而去除焊劑5。接下來，參考圖14A和圖14B，在半導(dǎo)體元件60和內(nèi)插件50之間填充底層填料7劑，然后執(zhí)行熱處理。因此，在其間形成了將半導(dǎo)體元件60固定至內(nèi)插件50的底層填料7。因此，半導(dǎo)體元件60被倒裝安裝至內(nèi)插件50，使得半導(dǎo)體裝置100制成。如上所述,氧化銅層23在其表面上具有約20nm至200nm的十點平均粗糙度Rz。因此，在該實施方式中，可以提高底層填料7和氧化銅層23之間的粘合力。在該情況下，氧化銅層23沿著焊料凸塊I的外圍與底層填料7緊密接觸。例如，在將半導(dǎo)體裝置100安裝在母板等上的情況下，將熱量再次施加至半導(dǎo)體裝置100時，焊料凸塊I可以在ー些情況下重新熔化。在如上所述的情況下，由于在該實施方式中氧化銅層23沿著焊料凸塊I的外圍與底層填料7緊密地接觸，所以可以防止重新熔化的焊料凸塊I流入氧化銅層23的表面和底層填料7之間的現(xiàn)象。因此，可以提高凸塊61和電極部41(銅層暴露部25)之間的接合的可靠性，即，半導(dǎo)體元件60和內(nèi)插件50(電路板10)之間的安裝的可靠性60。參考圖IlA至圖12B，作為去除焊料凸塊I表面上的氧化膜的方法，描述了使用焊劑5的情況。然而，作為去除焊料凸塊I表面上的氧化膜的方法，不一定使用利用焊劑5的方法。在該情況下，例如，可以使用利用合成氣體(N2 = 95%，H2 = 5% )的氣體還原(reduction)方法,并且可以使用利用甲酸(HCOOH)的濕還原方法。另外,還可以使用MW(微波)等離子還原方法。
因此，盡管已經(jīng)描述了電極部21 (電極部41)和焊料凸塊I設(shè)置在電路板10 (內(nèi)插件50)側(cè)以及接合部(凸塊61)設(shè)置在半導(dǎo)體元件60側(cè)的情況，但也可以使用結(jié)構(gòu)與以上所述的結(jié)構(gòu)相反的情況。也就是，電極部21和焊料凸塊I可以設(shè)置在半導(dǎo)體元件60側(cè)以及電路板10(內(nèi)插件50)側(cè)，可以設(shè)置接合部。另外，盡管已經(jīng)描述了半導(dǎo)體元件60和電路板10(內(nèi)插件50)之間的倒裝安裝，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明還可以應(yīng)用于半導(dǎo)體元件60之間的倒裝安裝(諸如IC芯片與IC芯片之間的倒裝安裝)以及電路板10 之間的倒裝安裝(諸如內(nèi)插件50與母板之間的倒裝安裝)。另外，本發(fā)明還可以具有下面的結(jié)構(gòu)。(I)提供了一種電路板，包括電極部，其具有銅層、形成在銅層上的氧化銅層以及通過部分去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露銅層而形成的去除部；以及形成在通過去除部而暴露的銅層上的用于倒裝安裝的焊料凸塊。(2)在根據(jù)上述(I)的電路板中，氧化銅層形成在銅層上，使得預(yù)定的十點平均粗糙度Rz被賦予氧化銅層的表面。(3)在根據(jù)上述⑵的電路板中，十點平均粗糙度Rz在20nm至200nm的范圍內(nèi)。(4)在根據(jù)上述(2)或(3)的電路板中，當(dāng)在銅層上執(zhí)行濕處理時在銅層上形成氧化銅層，以及當(dāng)通過濕處理形成氧化銅層時，十點平均粗糙度Rz被賦予氧化銅層的表面。(5)在根據(jù)上述(2)至(4)中的ー個的電路板中，當(dāng)焊膏的活性力被控制為使得去除不利地形成在通過所述去除部暴露的所述銅層上的氧化銅膜而不去除被賦予所述十點平均粗糙度Rz的所述氧化銅層形成焊料凸塊時，焊料凸塊形成在電極部上。(6)提供了一種半導(dǎo)體元件，包括電極部，具有銅層、形成在銅層上的氧化銅層、通過部分去除氧化銅層使得將從氧化銅層部分地暴露銅層而形成的去除部；以及形成在通過去除部暴露的銅層上的用于倒裝安裝的焊料凸塊。(7)提供了ー種包括電路板和半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置，該電路板具有電極部，具有銅層、形成在銅層上的氧化銅層、通過部分地去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露銅層而形成的去除部；以及形成在通過去除部而暴露的銅層上的用于倒裝安裝的焊料凸塊，該半導(dǎo)體元件具有通過設(shè)置在其間的焊料凸塊而熔接至通過去除部暴露的銅層的接合部，并且被倒裝安裝至電路板。(8)在根據(jù)上述(7)的半導(dǎo)體裝置中，氧化銅層形成在銅層上，使得預(yù)定的十點平均粗糙度Rz被賦予氧化銅層的表面，并且半導(dǎo)體裝置還包括底層填料，其填充在電路板和半導(dǎo)體元件之間，并被放置為與被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的表面緊密接觸，同時將電路板固定至半導(dǎo)體元件。(9)在根據(jù)上述(8)的半導(dǎo)體裝置中，在將具有被控制為使得去除形成在焊料凸塊表面上的氧化膜而不去除被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的活性力的焊劑涂敷在焊料凸塊和氧化銅層上的狀態(tài)下，通過去除部所暴露的銅層和接合部通過設(shè)置在其間的焊料凸塊彼此熔接。(10)提供ー種包括電路板和半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體元件具有電極部，其具有銅層、形成在銅層上的氧化銅層、通過部分去除氧化銅層使得將銅層從氧化銅層部分地暴露而形成的去除部；以及形成在由去除部暴露的銅層上的用于倒裝安裝的焊料凸塊，電路板具有通過設(shè)置在其間的焊料凸塊而熔接至通過去除部暴露的銅層的接合部，并且該扁導(dǎo)體元件被倒裝安裝至電路板。(11)提供了一種電路板制造方法，該方法包括在電路板的電極部的銅層上形成氧化銅層；通過部分地去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露銅層來形成去除部；以及在通過去除部暴露的銅層上形成用于倒裝安裝的焊料凸塊。(12)在根據(jù)上述(11)的電路板制造方法中，形成氧化銅層是形成氧化銅層使得將預(yù)定的十點平均粗糙度Rz賦予氧化銅層的表面。(13)在根據(jù)上述(12)的電路板制造方法中，十點平均粗糙度Rz在20nm至200nm的范圍中。(14)在根據(jù)上述(12)或(13)的電路板制造方法中，形成氧化銅層是通過濕處理在銅層上形成氧化銅層，以及當(dāng)通過濕處理形成氧化銅層時，將十點平均粗糙度Rz賦予氧化銅層的表面。(15)在根據(jù)上述(12)至(14)中的電路板制造方法中，形成焊料凸塊是通過在電極部上涂敷焊膏來形成所述焊料凸塊，控制所述焊膏的活性力使得去除不利地形成在通過所述去除部暴露的所述銅層上的氧化銅膜而不去除被賦予所述十點平均粗糙度Rz的所述
氧化銅層。(16)提供了一種半導(dǎo)體元件制造方法，該方法包括在半導(dǎo)體元件的電極部的銅層上形成氧化銅層；通過部分去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露銅層來形成去除部；以及在通過去除部暴露的銅層上形成用于倒裝安裝的焊料凸塊。(17)提供了一種半導(dǎo)體裝置制造方法，該方法包括在電路板的電極部的銅層上形成氧化銅層；通過部分地去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露銅層來形成去除部；在通過去除部暴露的銅層上形成用于倒裝安裝的焊料凸塊；以及進(jìn)行通過去除部暴露的銅層與半導(dǎo)體元件的接合部之間的熔接。(18)在根據(jù)上述(17)的半導(dǎo)體裝置制造方法中，形成氧化銅層是形成氧化銅層使得預(yù)定的十點平均粗糙度Rz被賦予氧化銅層的表面，并且上述半導(dǎo)體裝置制造方法還包括在電路板和半導(dǎo)體元件之間填充底層填料；以及將底層填料放置為與被賦予十點平均粗糙度Rz的氧化銅層的表面緊密接觸，同時通過底層填料將電路板固定至半導(dǎo)體元件。(19)在根據(jù)上述(18)的半導(dǎo)體裝置制造方法中，進(jìn)行熔接接合，使得將具有被控制為使得去除形成在所述焊料凸塊表面上的氧化膜而不去除被賦予所述十點平均粗糙度Rz的所述氧化銅層的活性力的焊劑涂敷在所述焊料凸塊和所述氧化銅層上，并且在所述焊劑被涂敷在所述焊料凸塊和所述氧化銅層上的狀態(tài)下，通過所述去除部暴露的所述銅層和所述半導(dǎo)體元件的所述接合部通過設(shè)置在其間的所述焊料凸塊彼此熔接。(20)提供了一種半導(dǎo)體裝置制造方法，該方法包括在半導(dǎo)體元件的電極部的銅層上形成氧化銅層；通過部分去除氧化銅層使得部分地暴露銅層來形成去除部；在通過去除部暴露的銅層上形成用于倒裝安裝的焊料凸塊；以及在通過去除部暴露的銅層與電路板的接合部之間通過設(shè)置在其間的焊料凸塊進(jìn)行熔接。本發(fā)明包含于2011年I月31日向日本專利局提交的日本優(yōu)先專利申請JP2011-017407所涉及的主題，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)設(shè)計要求和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、組合、子組合以及 變形，只要它們在所附權(quán)利要求或其等價物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電路板,包括電極部，包括銅層，氧化銅層，形成在所述銅層上，以及去除部，通過部分去除所述氧化銅層使得從所述氧化銅層部分地暴露所述銅層而形成；以及用于倒裝安裝的焊料凸塊，形成在通過所述去除部暴露的所述銅層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路板，其中，所述氧化銅層形成在所述銅層上，使得預(yù)定的十點平均粗糙度Rz被賦予所述氧化銅層的表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板，其中，所述十點平均粗糙度Rz在20nm至200nm的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板，其中，通過對所述銅層執(zhí)行濕處理而在所述銅層上形成所述氧化銅層，以及當(dāng)通過所述濕處理形成所述氧化銅層時，所述十點平均粗糙度Rz被賦予所述氧化銅層的所述表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板，其中，所述焊料凸塊是通過在所述電極部上涂敷焊膏而形成的，所述焊膏的活性力被控制為使得去除形成在通過所述去除部暴露的所述銅層上的氧化銅膜而不去除被賦予所述十點平均粗糙度Rz的所述氧化銅層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路板，其中，所述焊料凸塊不形成在所述氧化銅層上。
7.一種半導(dǎo)體元件，包括電極部，包括銅層，氧化銅層，形成在所述銅層上，以及去除部，通過部分去除所述氧化銅層使得從所述氧化銅層部分地暴露所述銅層而形成；以及用于倒裝安裝的焊料凸塊，形成在通過所述去除部暴露的所述銅層上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的導(dǎo)體元件，其中，其中，所述氧化銅層形成在所述銅層上，使得預(yù)定的十點平均粗糙度Rz被賦予所述氧化銅層的表面。
9.一種半導(dǎo)體裝置，包括電路板，包括電極部，具有銅層，氧化銅層，形成在所述銅層上，以及去除部，通過部分去除所述氧化銅層使得從所述氧化銅層部分地暴露所述銅層而形成；以及用于倒裝安裝的焊料凸塊，形成在通過所述去除部暴露的所述銅層上；以及半導(dǎo)體元件，具有通過設(shè)置在其間的所述焊料凸塊而熔接至通過所述去除部暴露的所述銅層的接合部，并且被倒裝安裝至所述電路板。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，所述氧化銅層形成在所述銅層上，使得預(yù)定的十點平均粗糙度Rz被賦予所述氧化銅層的表面，所述半導(dǎo)體裝置還包括 底層填料，填充在所述電路板和所述半導(dǎo)體元件之間，并被放置為與被賦予所述十點平均粗糙度Rz的所述氧化銅層的表面緊密接觸，同時將所述電路板固定至所述半導(dǎo)體元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置， 其中，在將具有被控制為使得去除形成在所述焊料凸塊表面上的氧化膜而不去除被賦予所述十點平均粗糙度Rz的所述氧化銅層的活性力的焊劑涂敷在所述焊料凸塊和所述氧化銅層上的狀態(tài)下，通過所述去除部所暴露的所述銅層和所述接合部通過設(shè)置在其間的所述焊料凸塊而彼此熔接。
12.—種半導(dǎo)體裝置，包括 半導(dǎo)體元件，包括 電極部，具有 銅層， 氧化銅層，形成在所述銅層上，以及 去除部，通過部分去除所述氧化銅層使得從所述氧化銅層部分地暴露所述銅層而形成；以及 用于倒裝安裝的焊料凸塊，形成在通過所述去除部暴露的所述銅層上；以及電路板，具有通過設(shè)置在其間的所述焊料凸塊而熔接至通過所述去除部暴露的所述銅層的接合部，并且所述半導(dǎo)體元件被倒裝安裝至所述電路板。
13.一種電路板制造方法，包括 在電路板的電極部的銅層上形成氧化銅層； 通過部分去除所述氧化銅層使得從所述氧化銅層部分地暴露所述銅層來形成去除部；以及 在通過所述去除部暴露的所述銅層上形成用于倒裝安裝的焊料凸塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路板制造方法， 其中，所述形成氧化銅層是形成所述氧化銅層使得將預(yù)定的十點平均粗糙度Rz賦予所述氧化銅層的表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路板制造方法， 其中，所述十點平均粗糙度Rz在20nm至200nm的范圍中。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路板制造方法， 其中，所述形成氧化銅層是通過濕處理在所述銅層上形成所述氧化銅層，以及當(dāng)通過所述濕處理形成所述氧化銅層時，將所述十點平均粗糙度Rz賦予所述氧化銅層的表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路板制造方法， 其中，形成所述焊料凸塊是通過在所述電極部上涂敷焊膏來形成所述焊料凸塊，控制所述焊膏的活性力使得去除形成在通過所述去除部暴露的所述銅層上的氧化銅膜而不去除被賦予所述十點平均粗糙度Rz的所述氧化銅層。
18.一種半導(dǎo)體元件制造方法，包括 在半導(dǎo)體元件的電極部的銅層上形成氧化銅層； 通過部分去除所述氧化銅層使得從所述氧化銅層部分地暴露所述銅層來形成去除部；以及 在通過所述去除部暴露的所述銅層上形成用于倒裝安裝的焊料凸塊。
19.一種半導(dǎo)體裝置制造方法， 在電路板的電極部的銅層上形成氧化銅層； 通過部分去除所述氧化銅層使得從所述氧化銅層部分地暴露所述銅層來形成去除部; 在通過所述去除部暴露的所述銅層上形成用于倒裝安裝的焊料凸塊；以及 進(jìn)行通過所述去除部暴露的所述銅層與所述半導(dǎo)體元件的接合部之間的熔接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置制造方法， 其中，所述形成氧化銅層是形成所述氧化銅層使得預(yù)定的十點平均粗糙度Rz被賦予所述氧化銅層的表面，所述半導(dǎo)體裝置制造方法還包括 在所述電路板和所述半導(dǎo)體元件之間填充底層填料；以及 將所述底層填料放置為與被賦予所述十點平均粗糙度Rz的所述氧化銅層的表面緊密接觸，同時通過所述底層填料將所述電路板固定至所述半導(dǎo)體元件。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體裝置制造方法， 其中，在進(jìn)行所述熔接中，將具有被控制為使得去除形成在所述焊料凸塊表面上的氧化膜而不去除被賦予所述十點平均粗糙度Rz的所述氧化銅層的活性力的焊劑涂敷在所述焊料凸塊和所述氧化銅層上，并且在所述焊劑被涂敷在所述焊料凸塊和所述氧化銅層上的狀態(tài)下，通過所述去除部暴露的所述銅層和所述半導(dǎo)體元件的所述接合部通過設(shè)置在其間的所述焊料凸塊彼此熔接。
22.—種半導(dǎo)體裝置制造方法，包括 在半導(dǎo)體元件的電極部的銅層上形成氧化銅層； 通過部分去除所述氧化銅層使得部分地暴露所述銅層來形成所述去除部； 在通過所述去除部暴露的所述銅層上形成用于倒裝安裝的焊料凸塊；以及在通過所述去除部暴露的所述銅層與所述電路板的接合部之間通過設(shè)置在其間的所述焊料凸塊進(jìn)行熔接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電路板、半導(dǎo)體元件、半導(dǎo)體裝置及其制造方法，該電路板包括電極部，具有銅層、形成在銅層上的氧化銅層以及通過部分地去除氧化銅層使得從氧化銅層部分地暴露銅層所形成的去除部；以及形成在由去除部暴露的銅層上的倒裝安裝的焊料凸塊。
文檔編號H05K1/11GK102625575SQ20121001934
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月31日
發(fā)明者淺見博 申請人:索尼公司