專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，尤其涉及以低成本穩(wěn)定生產(chǎn)薄型半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
制造諸如IC卡一類的各種卡都要使用非常薄的半導(dǎo)體器件。由于撓曲應(yīng)力容易使其破損，因此至今為止，很難得到能用于實(shí)際應(yīng)用中的這種卡。
在例如“LSI Handbook”(由Electronic Communication Society編輯及Ohom Corporation于1984年11月30日出版，406-416頁(yè))中描述了薄半導(dǎo)體器件的常規(guī)裝配工藝。在這種常規(guī)半導(dǎo)體器件的裝配工藝中，使用的半導(dǎo)體晶片厚約200微米或略多，直接對(duì)其進(jìn)行處理不大會(huì)使其破損。
一般都知道，技術(shù)上廣泛使用拋光方法來減薄半導(dǎo)體晶片。為了均勻地加工半導(dǎo)體晶片，例如加工精度為5％的拋光方法，必須使半導(dǎo)體晶片以高精度及高重復(fù)性地平行于拋光裝置。為了達(dá)到這種高度的平行，需要非常昂貴的裝置，因此很難得到實(shí)際應(yīng)用。
曾嘗試在監(jiān)控半導(dǎo)體晶片的厚度時(shí)進(jìn)行拋光的方法。如果用這種方法來拋光一個(gè)大面積的區(qū)域，則需要很長(zhǎng)時(shí)間，造成生產(chǎn)率低下。
另外，當(dāng)半導(dǎo)體晶片被拋光到非常薄，例如0.1微米左右時(shí)，會(huì)產(chǎn)生問題，由拋光產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)使作在半導(dǎo)體晶片表面上的各種半導(dǎo)體器件(例如晶體管)損壞。
此外，當(dāng)直接處理用現(xiàn)有技術(shù)的工藝減薄的半導(dǎo)體芯片時(shí)，會(huì)發(fā)生半導(dǎo)體芯片損壞的問題。因此，很難以高成品率及低成本制造半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能解決現(xiàn)有技術(shù)工藝問題的半導(dǎo)體器件，它不大會(huì)被施加在其上的撓曲應(yīng)力損壞，能用作各種類型的卡。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，這種方法能把半導(dǎo)體芯片減薄到0.1-110微米左右，并且這種非常薄的芯片可以不會(huì)發(fā)生任何破裂地進(jìn)行處理。
為了達(dá)到上述目的，提供一種半導(dǎo)體器件，包括利用包含眾多導(dǎo)電顆粒的有機(jī)粘接劑層面對(duì)面粘結(jié)的薄半導(dǎo)體芯片和基片，半導(dǎo)體芯片基片一側(cè)的表面上由導(dǎo)電薄膜形成的壓焊塊與基片芯片一側(cè)的表面上的基片電極，使得壓焊塊和基片電極通過導(dǎo)電顆粒相互電連接。
該薄型半導(dǎo)體芯片和由彈性材料制成的基片相互面對(duì)面放置，通過有機(jī)粘接劑層結(jié)合并固定在一起，這樣當(dāng)從外界施加撓曲應(yīng)力時(shí)，它們不大會(huì)被損壞。
有機(jī)粘接劑中的導(dǎo)電顆粒確保了半導(dǎo)體芯片和基片間的電連接。通過對(duì)相互面對(duì)面放置的半導(dǎo)體芯片的壓焊塊及基片的電極施加壓力使導(dǎo)電顆粒變形。這種變形的導(dǎo)電顆粒用來相互電連接半導(dǎo)體芯片和基片，因此，壓焊塊和電極間的電連接非常可靠。
在半導(dǎo)體芯片上形成具有給定圖形的鈍化薄膜，壓焊塊形成在沒有鈍化薄膜的區(qū)域。壓焊塊的厚度小于鈍化薄膜的厚度，因此有效地抑制了在面對(duì)面的壓焊塊和電極間的導(dǎo)電顆粒遷移到外面。在這種方法中，導(dǎo)電顆粒使壓焊塊和電極可靠地電連接在一起。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟制備完全分離的多個(gè)IC芯片的工序，多個(gè)IC芯片在保持為晶片的狀態(tài)下粘結(jié)于帶上且厚度為0.1微米～110微米；制備形成有布線的基片的工序；使多個(gè)IC芯片中的一個(gè)IC芯片在保持粘結(jié)于帶的狀態(tài)下面對(duì)基片的工序；用具有平坦頭表面的加熱頭通過帶把與基片面對(duì)的IC芯片壓接到基片上，頭表面的面積與面對(duì)基片的IC芯片的表面面積大致相同；通過在IC芯片與基片面對(duì)的表面上方設(shè)置的粘結(jié)劑層將IC芯片固定于基片上的工序；將帶從固定于基片上的IC芯片剝離的工序。
當(dāng)以高速在晶片面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)晶片或使其作橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使該半導(dǎo)體芯片與刻蝕劑接觸，這樣使晶片非常均勻地減薄，因此得到非常薄的基本上沒有如何不平整和畸變的半導(dǎo)體晶片(0.1-110微米)。
通過把非常薄的半導(dǎo)體晶片切割成小尺寸的芯片得到的眾多薄半導(dǎo)體芯片分別從作為第一基片的帶上取下，在第二基片上被加熱并用壓力焊接。這樣，盡管這些半導(dǎo)體芯片非常薄，也可以把它們粘結(jié)固定到第二基片上去，而不會(huì)發(fā)生任何不希望的破碎。尤其當(dāng)使用不硬的帶作為第一基片時(shí)，只有期望的芯片向上推并選擇性地加熱，這樣很容易把期望的芯片粘結(jié)到第二基片。從實(shí)際應(yīng)用的觀點(diǎn)，最好通過切割把晶片完全分割成單獨(dú)的芯片來把晶片劃分成芯片。
通過導(dǎo)電粘接劑在第二基片和半導(dǎo)體芯片間進(jìn)行粘結(jié)，因此任何引線鍵合都成為不必要的，這樣非常有效地簡(jiǎn)化了生產(chǎn)步驟并降低了成本。


圖1說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式；圖2說明現(xiàn)有技術(shù)方法；圖3的平面圖說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式；圖4(1)的平面圖說明芯片和基片之間的連接；圖4(2)的截面圖說明該芯片和該基片之間的連接；圖4(3)的截面圖說明該芯片和該基片之間連接部分；圖5(1)-圖5(3)的簡(jiǎn)圖分別說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的實(shí)施步驟；圖6(1)-圖6(5)的簡(jiǎn)圖分別說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的實(shí)施步驟；圖7(1)-圖7(6)的簡(jiǎn)圖分別說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的實(shí)施步驟。
具體實(shí)施例方式
例1如圖1所示，薄半導(dǎo)體晶片105放在用框架101固定的帶107(Hitachi Chemical Ltd.的HA-1506)上。劃片槽104把該晶片105完全切開，分割成眾多芯片105’。
利用加熱頭106從帶107的背面向上推已被分割開的芯片105’，推向已預(yù)先涂了粘接劑103的基片102，因而使芯片熱粘結(jié)到基片102上。粘接劑103是由有機(jī)材料和導(dǎo)電顆粒的化合物材料組成的各向異性導(dǎo)電粘接劑，因此通過加壓和加熱，由粘接劑103中所含的導(dǎo)電顆粒把作在基片102上的電極(未表示出來)和薄芯片105的電極(即壓焊塊，未表示出來)相互電連接。
應(yīng)該注意到芯片105’的厚度薄至0.1-110微米，是可彎曲的。如果其厚度薄于0.1微米，就很難在芯片105’上制作各種類型的半導(dǎo)體器件。如果厚度大于110微米，彎曲芯片時(shí)可能會(huì)發(fā)生碎裂。芯片105’的厚度最好應(yīng)該在0.1-110微米的范圍內(nèi)。
帶107的性質(zhì)不硬。當(dāng)加熱帶107的同時(shí)用加熱頭106向上推帶107時(shí)，帶107上的薄芯片105’也向上推，因此保證了芯片105’和其上方的基片102均勻和穩(wěn)定的粘結(jié)。
圖3表示圖1所示的平面結(jié)構(gòu)，其中用環(huán)形框架101把帶107固定，劃片槽104把晶片105分割成眾多芯片105’。晶片105的圓周304在框架101內(nèi)側(cè)之內(nèi)，與帶107呈平面粘結(jié)?？蚣?01由不銹鋼或塑料材料制成。雖然晶片105有0.1-110微米那么薄，利用壓感粘接劑可以把其牢固地粘結(jié)到帶107上。在這種情況下，當(dāng)晶片105被粘結(jié)到帶107上時(shí)，對(duì)晶片105進(jìn)行劃片，劃開的芯片105’不會(huì)從帶107上單獨(dú)剝離開。
圖4表示薄芯片105’被粘結(jié)到基片102后的情況。圖4(1)是平面圖，圖4(2)是截面圖。薄芯片105’粘結(jié)到基片102的給定位置。作在薄芯片105’上的電極(壓焊塊)面向下與作在基片102上的電極(基片電極)相互連接?；蛘咚鼈円部梢酝ㄟ^引線鍵合或?qū)щ姾龢嗷ミB接。
如上所述薄芯片的安裝很簡(jiǎn)單，很容易實(shí)現(xiàn)，所以半導(dǎo)體器件可以以較低成本高性能地被減薄及劃分，因此使其應(yīng)用范圍可以擴(kuò)大到許多新的領(lǐng)域。
應(yīng)該注意到，圖4(3)表示圖4(1)和圖4(2)所示的薄芯片105’和基片102之間的連接部分的放大截面簡(jiǎn)圖。如圖4(3)所示，由導(dǎo)電薄膜組成的壓焊塊(即半導(dǎo)體芯片上的電極)405做在薄芯片105’的表面上沒有任何鈍化薄膜408的區(qū)域，由導(dǎo)電顆粒406把它和做在基片102表面上的基片電極412連接在一起。有機(jī)薄膜(有機(jī)粘接劑薄膜)409填充在基片102和芯片105’之間。有機(jī)薄膜409中包含導(dǎo)電顆粒410，確保壓焊塊405和基片電極412間的電連接。如圖4(3)所示，在這種情況下，鈍化薄膜409的厚度大于壓焊塊405的厚度。這樣有效地抑制了壓焊塊405和基片電極412之間的導(dǎo)電顆粒406向外遷移。結(jié)果，壓焊塊405和基片電極412非?？煽康叵嗷ル娺B接在一起。
在現(xiàn)有技術(shù)方法中，如圖2所示，用真空吸盤201吸住放在帶203上的芯片202，把其移到另一個(gè)基片(未表示出)上去。特別是，帶203上的芯片202是從晶片上切割下來的單個(gè)芯片。用真空吸盤201的吸針204吸住芯片202，一個(gè)接一個(gè)地移動(dòng)。
帶203涂有壓感粘接劑，受到紫外光(UV)照射或受熱后其粘性降低，但仍留有少量黏性。因此利用與真空吸盤201同步工作的吸針204可以把芯片202從帶203上分開。
然而，在已知的用吸針204吸芯片的方法中，當(dāng)芯片202的厚度很薄，薄至0.1-110微米時(shí)，芯片202很容易破碎。因此生產(chǎn)率降低，使該方法很難在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。
例2本例說明減薄半導(dǎo)體晶片的方法。
如圖5(1)所示，用壓感粘接劑把硅晶片105粘結(jié)在連接于框架101的帶107上，然后硅晶片105以每分鐘1000轉(zhuǎn)或更高的速度旋轉(zhuǎn)，刻蝕劑502從刻蝕噴嘴501灑到硅晶片105，刻蝕硅晶片的表面。本例中所用的刻蝕劑502由氫氧化鉀水溶液組成(濃度40％)。也可以使用氫氧化鉀以外的其它刻蝕劑。
由于當(dāng)硅晶片105以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)刻蝕劑502灑下，落到硅晶片105表面的刻蝕劑502相對(duì)于硅晶片105的表面以高速橫向運(yùn)動(dòng)，如圖5(2)所示。這使硅晶片105的表面均勻刻蝕，使硅晶片105被減薄，并且沒有任何高度差和損傷。
如圖5(3)所示，當(dāng)硅晶片105以每分鐘1000轉(zhuǎn)或更高的高速作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，刻蝕劑502灑下，刻蝕劑502同樣沿著硅晶片105的表面以高速橫向運(yùn)動(dòng)。這使硅晶片105的表面均勻刻蝕，使硅晶片105被減薄，并且沒有任何高度差和損傷。
例3圖6表示本發(fā)明的又一實(shí)施方式的流程圖。
如圖6(1)所示，硅晶片105固定在連接于框架101上的帶107上，然后根據(jù)例2所示方法刻蝕并減薄硅晶片105，由此形成如圖6(2)所示的截面結(jié)構(gòu)。如圖6(3)所示，進(jìn)一步用劃片槽104把硅晶片105分割開，形成眾多芯片105’。
然后如圖6(4)所示，把給定的芯片105’放在基片102的相應(yīng)位置處，隨后從下面推動(dòng)加熱頭106，向著基片102熱壓芯片105’，使薄芯片105’移到基片102上，如圖6(5)所示，因而通過粘接劑103把它們固定在一起。在晶片被分開前每一個(gè)芯片105’的特性都初步測(cè)量過，因此可以單獨(dú)確認(rèn)有缺陷的芯片和沒有缺陷的芯片。因此，把沒有缺陷的芯片單獨(dú)選出來，放在適當(dāng)?shù)奈恢?，移開并固定到基片102上。
應(yīng)注意到，在例2和例3中所用的帶107和例1中所用的是同一種類型，也可以使用其它類型的帶。
例4本例說明芯片的主表面和基片的主表面相對(duì)將薄芯片和基片面向下粘結(jié)固定的例子。
開始時(shí)如圖7(1)所示，利用一個(gè)壓敏帶把硅晶片105固定到連接在第一框架101上的第一帶107。此后如圖7(2)所示，用和例2相同的方法減薄硅晶片。
下一步如圖7(3)所示，硅晶片105的表面翻轉(zhuǎn)向下與連接在第二框架101’上的第二帶107’的表面面對(duì)面地放置，粘結(jié)在一起。
第一帶107從硅晶片105上去除，形成做在第二帶107’的表面上的硅晶片105的結(jié)構(gòu)。隨后如圖7(4)所示，在硅晶片105上刻出劃片槽104，把硅晶片分割成眾多芯片105’。
如圖7(5)所示，給定的芯片105’放在基片102的適當(dāng)位置上，然后從下面推動(dòng)加熱頭106，進(jìn)行熱壓，通過各向異性的導(dǎo)電粘接劑103把薄芯片105’粘結(jié)到基片102上，如圖7(6)所示。
根據(jù)這個(gè)例子，第二帶107’移走后，芯片105’移到基片102上。與例1的情況相比，改變了上表面和底面。尤其是硅晶片105被固定到基片102上后，其初始上表面仍然保持。因此在此例中，如果硅晶片105被減薄以后，要求的半導(dǎo)體器件做在硅晶片105的表面，則把該半導(dǎo)體器件做在形成于基片102表面的芯片105’的表面。
從前面的描述中可以很清楚的看出，根據(jù)本發(fā)明可以得到下述的效果和優(yōu)點(diǎn)。
(1)利用粘接劑把薄半導(dǎo)體芯片粘結(jié)到基片上，做在半導(dǎo)體芯片表面上的壓焊塊與基片表面的基片電極通過粘接劑中的導(dǎo)電顆粒相互電連接在一起，因此降低了由于彎曲造成破壞的可能性，并確保了電連接的高可靠性。
(2)由于減薄半導(dǎo)體晶片利用了刻蝕劑，其沿著晶片的主表面以高速運(yùn)動(dòng)，可以很容易得到厚度均勻的薄半導(dǎo)體，在其中不會(huì)產(chǎn)生任何變形或缺陷。
(3)薄半導(dǎo)體芯片離開帶與粘結(jié)到基片上是在同一步中完成，這樣薄半導(dǎo)體芯片可以粘結(jié)到基片上而不發(fā)生碎裂。
(4)對(duì)選定的芯片加熱并加壓，將其轉(zhuǎn)移到基片上，因而確保很容易以較低成本把薄芯片安裝到基片上。
(5)利用各向異性的導(dǎo)電粘接劑可以把每個(gè)半導(dǎo)體芯片粘結(jié)到基片上，因此不用引線鍵合就可以把芯片與基片電連接在一起。
(6)半導(dǎo)體芯片的厚度薄至0.1-110微米，在這個(gè)范圍內(nèi)芯片可以彎曲，因此可以實(shí)現(xiàn)能抵御彎曲的薄半導(dǎo)體器件。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟制備完全分離的多個(gè)IC芯片的工序，所述多個(gè)IC芯片在保持為晶片的狀態(tài)下粘結(jié)于帶上且厚度為0.1微米～110微米；制備形成有布線的基片的工序；使所述多個(gè)IC芯片中的一個(gè)IC芯片在保持粘結(jié)于所述帶的狀態(tài)下面對(duì)所述基片的工序；用具有平坦頭表面的加熱頭通過所述帶把與所述基片面對(duì)的所述IC芯片壓接到所述基片上，所述頭表面的面積與面對(duì)所述基片的所述IC芯片的表面面積大致相同；通過在所述IC芯片與所述基片面對(duì)的表面上方設(shè)置的粘結(jié)劑層將所述IC芯片固定于所述基片上的工序；將所述帶從固定于所述基片上的所述IC芯片剝離的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述帶粘結(jié)于所述支持框。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述支持框配置成與粘結(jié)有所述IC芯片的所述帶的表面相反的所述帶的另一側(cè)表面面對(duì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述多個(gè)IC芯片明確區(qū)分為合格品和次品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，固定于所述基片上的所述IC芯片在所述基片上是通過面朝下鍵合法加以固定的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑層由各向異性導(dǎo)電粘結(jié)劑構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述各向異性導(dǎo)電粘結(jié)劑是包含有機(jī)材料和導(dǎo)電顆粒的粘結(jié)劑。
全文摘要
用包含導(dǎo)電顆粒的有機(jī)粘接劑層把半導(dǎo)體芯片和基片粘結(jié)在一起，通過導(dǎo)電顆粒將壓焊塊和電極相互電連接在一起。通過使附著在帶上的半導(dǎo)體晶片與刻蝕劑相接觸形成該半導(dǎo)體芯片，與刻蝕劑相接觸的同時(shí)在半導(dǎo)體晶片的面內(nèi)方向高速旋轉(zhuǎn)該半導(dǎo)體晶片或使該半導(dǎo)體晶片作橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，均勻刻蝕該半導(dǎo)體晶片，從而減薄其厚度并把減薄后的晶片切割開。用加熱頭熱壓分割開的薄芯片，使其粘結(jié)到基片。用這種方法可以低成本穩(wěn)定制造薄半導(dǎo)體芯片，并把它粘結(jié)到基片上，不使其破碎，這樣得到的半導(dǎo)體器件不大會(huì)由于來自外界的撓曲應(yīng)力而破損。
文檔編號(hào)H01L21/58GK1514479SQ0212324
公開日2004年7月21日 申請(qǐng)日期1996年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月18日
發(fā)明者宇佐美光雄, 坪崎邦宏, 宏, 西邦彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所