製造半導體組件的方法
2023-10-08 00:33:44
專利名稱：製造半導體組件的方法
技術領域：
本發明涉及半導體組件製造的方法，特別涉及當基片被層疊成多層時使用有機基片能夠省略機械加工操作或掩模操作的半導體組件的製造方法。
背景技術：
用於諸如PPGA PKG(塑料引線網格驗定包裝)、PBGA PKG(塑料球網格陣列包裝)、PLGA PKG(塑料引線連接盤網格陣列包裝)等之類半導體組件的多層基片是這樣形成的，它使帶有特定電路圖案的基片被層疊成絕緣狀態的多層，且層疊的基片通過一通孔在每個基片的電路圖案之間電氣連接。
比如，在日本專利公開第10-223800號(美國專利第6,074,567)中披露了為了製造PPGA PKG的製造層疊的多層基片的方法。
在該方法中，在中央部分形成了帶開口的內部電路板，在開口附近形成鍵合部分以與連接半導體晶片的金線相連。在由通過定住內部電路板的開口形成了空腔之後，在最外層層疊外部電路板以密封層疊的內部電路板的空腔。
在其後，在以上述方法製造的層疊體中間形成了通膛，在通膛的內側形成了非電鍍的銅塗層膜和電解電鍍銅塗層膜，還形成了第一電鍍鎳塗層膜。此時，由於內部電路板的鍵合部分被外部電路板覆蓋，所以在其上未完成電鍍。
在該狀態下，形成電路圖案的工藝通過蝕刻層疊體來完成，塗覆阻焊劑，通過諸如路由器之類的設備除去對應於內部電路板開口的外部電路板的某個部分，以裸露空腔和連接部分。隨後，在鍵合部分和通膛處形成電鍍鎳/金的塗層膜，由此形成通孔。
然而，這種製造方法有難以機械處理外部電路板的問題，且由於在處理過程中發生的衝擊和其它影響使先前產生的電路圖案被破壞了。
另外，在通孔處不必要地形成了電鍍的鎳/金塗層。
在解決這種問題的努力中，層疊每個基片以通過向上打開半導體組件而形成空腔，有機的基片被裝入到空腔內，形成通孔，在其上形成圖案，除去有機的基片，且隨後處理最底層的基片，由此形成通孔，同時在空腔內的鍵合片受到保護。
然而，同樣在該方法中，最底層的基片應該通過機械方法進行處理，而且將裝在空腔內的有機基片完整地除去是不容易的。因此，由於殘留在空腔內的有機基片，當在鍵合部分形成鎳/金塗層的時候起到外部材料的作用，所以該有機基片破壞了半導體組件的質量。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種用於製造半導體組件的方法，該方法不需要對基片進行機械加工或有機基片的除去處理，該基片通過使用最終在鍵合片上形成作為在電鍍銅上掩模的鎳/金塗層而被用作掩模。
為了實現本發明的這些和其它優點，並根據本發明的目的，如這裡包含並廣泛描述的，提供一種製造半導體組件的方法，它包括下列步驟在絕緣基片上/下表面形成的電鍍銅上形成圖案，並通過去除在其上形成電鍍銅圖案的絕緣基片的中央部分形成開口，從而製造多個形成圖案的板；在至少一個形成圖案的板的開口周圍形成鍵合墊片圖案，並在鍵合片圖案上用非銅的金屬材料形成第一塗層；層疊多個形成圖案的板以形成層疊體；在該層疊體上形成一通鏜並在通鏜上和第一塗層上完成銅塗層，從而形成一銅塗層；除去在第一塗層上形成的銅塗層，且在第一塗層上用非銅的金屬材料形成第二塗層，從而形成鍵合片。
當結合附圖，本發明的上述的和其它的目的、特徵、方面和優點從以下的詳細描述中變得更加明顯。
為了進一步理解本發明被包含在內並且構成本說明書一部分的附圖，描繪了本發明的實施例，並且與說明書一起起到解釋本發明原理的作用。
在圖中圖1是顯示根據本發明的銅塗層圖案形成板的製造工藝的圖；圖2是顯示根據本發明的內部電路圖案形成板的製造工藝的圖；圖3是顯示在圖2的內部電路圖案形成板上第一電鍍鎳/金的製造工藝的圖；
圖4是顯示根據本發明下層電路圖案形成板的製造工藝的圖；圖5是顯示根據本發明形成層疊體工藝的圖；圖6是顯示根據本發明在層疊體中形成通孔的工藝的圖；圖7是顯示在圖6的層疊體上塗覆阻焊劑的工藝的圖；圖8是顯示根據本發明除去銅塗層工藝的圖；圖9是顯示根據本發明形成窗口工藝的圖；圖10是顯示根據本發明的第二鎳/金塗層工藝的圖；圖兒是顯示根據本發明形成球墊片工藝的圖；圖12是顯示根據本發明的塗覆阻焊劑工藝以及加上散熱片工藝的圖；圖13是根據本發明製造工藝所完成的半導體組件的橫截面圖。
具體實施例方式
現在將詳細說明在附圖中所描述的本發明的較佳實施例。
根據本發明製造半導體組件的方法，其特徵在於，在製造高集成包裝中層疊基片的工藝中，在鍵合片上形成第一Ni-Au鍍層以連接半導體晶片，不需要機械操作或使用有機基片的掩模操作，在通孔和鍵合片上同時形成了銅鍍層，在鍵合片上形成的銅電鍍層被選擇性地除去，並隨後在鍵合片和球狀片上形成第二Ni-Au鍍層。通過這樣的工藝，如同在傳統工藝中一樣在先前的掩模加工中出現的工藝上的困難或由於產生外部材料而帶來的缺陷可被減小。
現在將參考附圖對根據本發明較佳實施例製造半導體組件的方法進行描述。
圖1是顯示根據本發明的銅塗層圖案形成板的製造工藝的圖。
如圖1所示，首先，在絕緣基片1的表面形成銅鍍層2。此時，可使用粘附在絕緣基片1上表面和下表面上的覆蓋銅的銅箔層(CCL)。
此後，為了形成空腔，加工絕緣基片1的中央部分以形成開口1A，且通過形成銅鍍層圖案3的普通蝕刻操作在絕緣基片1下表面形成的銅鍍層上形成圖案，從而製造了銅鍍層圖案形成板4。
可通過在除去鍍銅層2之後加工絕緣基片1來除去開口1A，或者鍍銅層2和絕緣基片1可被同時加工和除去。
另外，絕緣基片1由帶電絕緣特性的樹脂材料製成，諸如玻璃、玻璃環氧樹脂、玻璃聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺三嗪樹脂等。
銅鍍層圖案形成板4的上表面電路圖案被稱為第一層電路圖案，而下表面電路圖案則被稱為第二層電路圖案。
圖2是顯示根據本發明的內部電路圖案形成板的製造工藝的圖。內部電路圖案形成板10與銅鍍層圖案形成板4分開製造。
如圖2所示，在製造內部電路圖案形成板10的工藝中，在絕緣基片11的表面塗覆電鍍銅，且其上塗覆電鍍銅的絕緣基片11的中央部分被加工以形成開口11A。另外，在銅鍍層的表面形成銅鍍層之後，通過普通蝕刻工藝形成圖案，從而形成內部電路圖案14，在該圖案中，在鍍銅層圖案13上形成銅電鍍層13。
內部電路圖案形成板10的上表面電路被稱為第三層電路圖案，而下表面電路圖案被稱為第四層電路圖案。
圖3是顯示在圖2的內部電路圖案形成板上第一鎳/金電鍍製造工藝的圖。
如圖3所示，在內部電路圖案板10的開口11A的內圓周表面以及內部電路圖案形成板10的上下表面，除形成鍵合片23的開口11A附近區域外塗覆電鍍防護阻焊劑21。
為了提高隨後工藝中的粘合力，可在內部電路圖案形成板10的上表面塗覆熱固性阻焊劑，在內部電路圖案形成板10的下表面塗層可光致阻焊劑。
此後，在還未塗覆阻焊劑的部分形成第一Ni-Au鍍層22，從而形成鍵合片23。
通過非電學沉積Ni-Au鍍層來形成第一Ni-Au鍍層22。此時，只在裸露的鍍層銅上形成了Ni-Au鍍層，而在裸露的絕緣材料的表面和還未塗覆阻焊劑的表面上未形成Ni-Au鍍層。
另外，由於Ni-Au鍍層的形成是為了保護銅鍍層，所以Ni-Au鍍層22應儘量薄。
較佳地，形成厚度為0.3～0.7um的Ni-Au鍍層，且形成厚度低於0.3um的金鍍層，從而可完成總厚度低於1um的非電沉積Ni-Au鍍層。
在本發明的較佳實施例中，形成的是Ni-Au鍍層，但不僅限於此。也就是說，可使用任何金屬材料，只要在其表面能完成銅鍍層以及當在銅鍍上形成蝕刻時它不會被除去即可。
此後，備置另一基片且通過與內部電路圖案形成板10相同的工藝來製造。而且，如圖4所示，除去在內部電路圖案形成板10的下側塗層的阻焊劑21，從而製造下電路圖案形成板30。
在此時，可使用這樣的方法，其中，在下電路圖案形成板30的上表面塗覆了熱固性阻焊劑且在其下表面塗覆了光致固化阻焊劑之後，只除去了光致固化阻焊劑。在這一方法中，下電路圖案形成板30的上表面電路圖案被稱為第五層電路圖案，而其下表面電路圖案被稱為第六層電路圖案。
隨後，鍍銅圖案形成板4、內部電路圖案形成板10以及下電路圖案形成板30被依次層疊，使每個開口1A、10A和30A的中心都對準的狀態。當對其加熱時受壓的板之間插入預浸處理片31。隨後，當預浸處理片熔化的時候，每一個片被粘合以形成在其內部形成空腔(C)的層疊體40。
在該實施例中，位於板4、10和30之間的阻焊劑21被層疊，而不是被完整地除去。但預浸處理可以在除去阻焊劑21之後被插入以層疊。另外，為了層疊板4、10和30，可使用膠帶來代替預浸處理。
在層疊體40中，形成的鍍銅圖案形成板4、內部電路圖案形成板10以及下電路圖案形成板30的開口1A、11A和30A的大小是不同的形成的位於上側的鍍銅圖案形成板4的開口最大，而形成的位於最下面的下電路圖案形成板30的開口30A最小。
通過使用鑽子可機械地形成垂直的通鏜41。在此時，穿過形成板4、10和30的內電路圖案形成了通鏜41。
當用形成於其中的通鏜41在層疊體40上形成銅極板時，在鍍銅圖案形成板4的上表面、下電路圖案形成板30的下表面以及通孔41的內圓周表面上形成銅鍍層42。以這種方法，形成通孔43以與內部電路圖案14實現電連接。
也就是說，在第一層電路圖案、第六層電路圖案、空腔(C)內絕緣材料1的表面、Ni-Au鍍層22的表面以及通孔43內形成銅層42。
隨後，通孔43被充入諸如導電膠或樹脂之類的填料。此後，相對第一層電路圖案伸出的填料44用刷子除去。
圖7是顯示在圖6的層疊體上塗覆阻焊劑工藝的圖。
如圖7所示，在層疊體40上表面的第一層電路圖案以及層疊體40下表面的第六層電路圖案塗覆阻焊劑51。此時，為了除去在隨後蝕刻工藝中在空腔(C)內的銅鍍層42，在空腔(C)內不塗覆阻焊劑51。
從層疊體40的下表面(第六層電路圖案)除去部分的阻焊劑51，並且在其上形成窗口52。在該狀態下，層疊體40被浸入蝕刻溶劑中。過了一段時間，在還未塗覆阻焊劑51的地方銅鍍層42被統統除去。
此後，如圖8所示，當除去阻焊劑51時，在層疊體40的上表面和下表面都形成了連接於通孔43的外部電路圖案51，且鎳/金鍍層22裸露在空腔(C)內。
下一步，如圖9所示，在形成於層疊體40上表面的外部電路圖案61上塗覆金電鍍抗蝕劑63，且形成窗口62使外電路圖案61的一部分裸露出來。此時，窗口62被轉變成球形焊片以便後面形成連接單獨印刷電路板的焊接球。
在層疊體40的下表面塗覆熱固性抗蝕劑64。當粘附散熱片時(在隨後的工藝中將描述)熱固性抗蝕劑64可改進粘附特性。
如圖10所示，形成鎳/金鍍層以便在層疊體40上表面形成的窗口62的位置以及在與空腔(C)內圓周表面上第一鎳/金電鍍層22一起形成的鍵合片23的表面上，形成第二鎳/金鍍層65。
隨後，如圖11所示，當除去塗覆在層疊體40表面上的金電鍍抗蝕劑63時，形成了在隨後工藝中與焊球粘附的球形焊片71，從而形成多層基片80。
第二鎳/金鍍層65可厚於第一鎳/金電鍍層22，或者可以根據半導體組件中對鎳/金鍍層所需要的厚度適當調節。
關於這樣製造如圖12所示的多層基片80，如圖12所示，為了根據情況滿足購買者的需要，塗覆光致阻焊劑66以保護在多層基片80上表面的電路，在球形焊片71的上表面形成起到與外部連接終端作用的焊球81，且通過使用粘合劑82在多層基片80的下表面粘合金屬板鏈散熱片83，從而被裝配成多層基片100作為裝配組件的子組件。
隨著多層基片100如圖13所示地作為子組件供應給購買者，在空腔(C)內散熱片83的上表面粘合半導體晶片101，半導體晶片101與鍵合片23通過金線102連接，而空腔(C)被裝入填料，從而完成半導體組件(P)。
至今所描述的本發明的製造半導體組件的方法具有以下的優點。
這就是，最終在鍵合片上形成鎳/金鍍層被用作銅鍍層中的掩模，因此在這種如傳統工藝中的用作掩模的基片上的機械加工和除去有機基片的工藝就不是必須的了。因此，在形成掩模工藝時發生的工藝困難或由於產生外部材料而引起的缺陷都可被解決。
因為本發明可在不脫離其精神和本質特徵的前提下可以以多種形式實施，所以應該理解，上述的實施例，除非有特別說明，否則不受任何上述描述中細節的限制，而應該在由所附權利要求定義的精神和範圍內被廣泛地解釋，並因此，處於權利要求的要求和範圍以及這種要求和範圍的等效形式內的所有變化和修改都可被所附的權利要求所包含。
權利要求
1.一種製造半導體組件的方法，該半導體組件包含具有空腔的多個絕緣基片，該空腔可容納半導體元件，其特徵在於，所述的方法包括步驟在絕緣基片上/下表面形成的銅鍍層上形成圖案，並通過除去在其上形成銅鍍層圖案的絕緣基片的中央部分來形成開口，從而製造多個圖案形成板；在至少一個圖案形成板的開口周圍形成鍵合片圖案，並用非銅的金屬材料在鍵合片圖案上形成第一塗層；層疊多個圖案形成板以形成層疊體；在層疊體上形成通鏜並在通鏜和第一塗層上形成銅鍍層，從而形成銅鍍層；以及除去形成在第一塗層上的銅塗層，並用非銅的金屬材料形成第二塗層，作為它與第一塗層上半導體層連接的連接線，從而形成鍵合片。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的絕緣基片是由玻璃環氧樹脂、玻璃聚醯亞胺以及BT樹脂中的一種製成。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，多個圖案形成板分別具有不同尺寸的開口。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，第一塗層是鎳/金鍍層。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，形成的鎳/金鍍層的厚度低於1um。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，層疊體的形成是各個形成板的開口隨著它向上而越來越大。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的通孔被裝入導電膠或樹脂材料。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，第二塗層是由鎳/金鍍層製成的。
全文摘要
揭示了一種製造半導體組件的方法，其中，在鍵合片上形成第一Ni－Au鍍層以便與半導體晶片進行連接，不需要機械加工或使用有機基片的掩模操作，在通孔和鍵合片上同時製成銅鍍層，形成於鍵合片上的銅鍍層被選擇性地除去，隨後在鍵合片和球狀焊片上形成了第二Ni－Au電鍍。這樣，如傳統工藝中進行掩模加工而發生的困難或由於產生外部材料而引起的缺陷都可減少。
文檔編號H01L23/12GK1428829SQ0215749
公開日2003年7月9日 申請日期2002年12月18日 優先權日2001年12月18日
發明者金容一, 李聖揆, 梁有皙 申請人:Lg電子株式會社