JP2016006812A - 端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法 - Google Patents
端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016006812A JP2016006812A JP2014126887A JP2014126887A JP2016006812A JP 2016006812 A JP2016006812 A JP 2016006812A JP 2014126887 A JP2014126887 A JP 2014126887A JP 2014126887 A JP2014126887 A JP 2014126887A JP 2016006812 A JP2016006812 A JP 2016006812A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pillar
- terminal
- layer
- cover layer
- solder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L24/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/11—Manufacturing methods
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/03—Manufacturing methods
- H01L2224/036—Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material
- H01L2224/0361—Physical or chemical etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/1012—Auxiliary members for bump connectors, e.g. spacers
- H01L2224/10122—Auxiliary members for bump connectors, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body to be connected
- H01L2224/10145—Flow barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/1012—Auxiliary members for bump connectors, e.g. spacers
- H01L2224/10152—Auxiliary members for bump connectors, e.g. spacers being formed on an item to be connected not being a semiconductor or solid-state body
- H01L2224/10175—Flow barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/114—Manufacturing methods by blanket deposition of the material of the bump connector
- H01L2224/1146—Plating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/1147—Manufacturing methods using a lift-off mask
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/116—Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material
- H01L2224/1161—Physical or chemical etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/118—Post-treatment of the bump connector
- H01L2224/1182—Applying permanent coating, e.g. in-situ coating
- H01L2224/11825—Plating, e.g. electroplating, electroless plating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/118—Post-treatment of the bump connector
- H01L2224/1182—Applying permanent coating, e.g. in-situ coating
- H01L2224/11826—Physical vapour deposition [PVD], e.g. evaporation, or sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/118—Post-treatment of the bump connector
- H01L2224/11848—Thermal treatments, e.g. annealing, controlled cooling
- H01L2224/11849—Reflowing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/119—Methods of manufacturing bump connectors involving a specific sequence of method steps
- H01L2224/11901—Methods of manufacturing bump connectors involving a specific sequence of method steps with repetition of the same manufacturing step
- H01L2224/11902—Multiple masking steps
- H01L2224/11903—Multiple masking steps using different masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/119—Methods of manufacturing bump connectors involving a specific sequence of method steps
- H01L2224/11901—Methods of manufacturing bump connectors involving a specific sequence of method steps with repetition of the same manufacturing step
- H01L2224/11902—Multiple masking steps
- H01L2224/11906—Multiple masking steps with modification of the same mask
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13005—Structure
- H01L2224/13007—Bump connector smaller than the underlying bonding area, e.g. than the under bump metallisation [UBM]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/1301—Shape
- H01L2224/13016—Shape in side view
- H01L2224/13017—Shape in side view being non uniform along the bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13075—Plural core members
- H01L2224/13076—Plural core members being mutually engaged together, e.g. through inserts
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13075—Plural core members
- H01L2224/1308—Plural core members being stacked
- H01L2224/13082—Two-layer arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13075—Plural core members
- H01L2224/1308—Plural core members being stacked
- H01L2224/13083—Three-layer arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13075—Plural core members
- H01L2224/1308—Plural core members being stacked
- H01L2224/13084—Four-layer arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/13124—Aluminium [Al] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13155—Nickel [Ni] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/1356—Disposition
- H01L2224/13563—Only on parts of the surface of the core, i.e. partial coating
- H01L2224/13565—Only outside the bonding interface of the bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/1357—Single coating layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13575—Plural coating layers
- H01L2224/1358—Plural coating layers being stacked
- H01L2224/13582—Two-layer coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13599—Material
- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13617—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/13624—Aluminium [Al] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13599—Material
- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13663—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/13666—Titanium [Ti] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13599—Material
- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13663—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/13671—Chromium [Cr] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13599—Material
- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13663—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/1368—Molybdenum [Mo] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13599—Material
- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13663—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/13681—Tantalum [Ta] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13599—Material
- H01L2224/136—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13663—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/13684—Tungsten [W] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/1354—Coating
- H01L2224/13599—Material
- H01L2224/13686—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73207—Bump and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/81009—Pre-treatment of the bump connector or the bonding area
- H01L2224/8101—Cleaning the bump connector, e.g. oxide removal step, desmearing
- H01L2224/81011—Chemical cleaning, e.g. etching, flux
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/81053—Bonding environment
- H01L2224/81054—Composition of the atmosphere
- H01L2224/81075—Composition of the atmosphere being inert
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/81053—Bonding environment
- H01L2224/81095—Temperature settings
- H01L2224/81096—Transient conditions
- H01L2224/81097—Heating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
- H01L2224/81193—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed on both the semiconductor or solid-state body and another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/812—Applying energy for connecting
- H01L2224/8121—Applying energy for connecting using a reflow oven
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/818—Bonding techniques
- H01L2224/81801—Soldering or alloying
- H01L2224/81815—Reflow soldering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/81909—Post-treatment of the bump connector or bonding area
- H01L2224/8192—Applying permanent coating, e.g. protective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/81909—Post-treatment of the bump connector or bonding area
- H01L2224/81951—Forming additional members, e.g. for reinforcing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/921—Connecting a surface with connectors of different types
- H01L2224/9212—Sequential connecting processes
- H01L2224/92122—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
- H01L2224/92127—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92222—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector
- H01L2224/92225—Sequential connecting processes the first connecting process involving a bump connector the second connecting process involving a layer connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/35—Mechanical effects
- H01L2924/351—Thermal stress
- H01L2924/3512—Cracking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/38—Effects and problems related to the device integration
- H01L2924/384—Bump effects
- H01L2924/3841—Solder bridging
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
【課題】はんだ接合後の金属材料を含むピラーの側面へのはんだ材料の拡散を抑制し、接合信頼性を向上させた端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法を提供する。
【解決手段】端子構造を、第1金属材料であるCuを含むピラー1と、第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料であるNiを含み、ピラー1の上面及び側面を覆うカバー層2とを備える。カバー層2により、はんだ接合後のピラー1の側面へのはんだ材料の拡散を確実に抑制する。
【選択図】図1
【解決手段】端子構造を、第1金属材料であるCuを含むピラー1と、第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料であるNiを含み、ピラー1の上面及び側面を覆うカバー層2とを備える。カバー層2により、はんだ接合後のピラー1の側面へのはんだ材料の拡散を確実に抑制する。
【選択図】図1
Description
本発明は、端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法に関する。
電子装置(電子機器)は、小型化、低消費電力化とともに、より一層の高機能化(高速、大容量)が求められている。
従来、半導体チップ同士又は半導体チップと基板の接続には、半導体チップの外周部に端子を配置し、ワイヤボンディングで接続する方法が用いられてきた。
近年、端子数の増大に伴い、半導体チップや基板の表面上に端子を形成し、これらの端子を対向させてフリップチップボンディングで接続する方法が用いられている。この方法によって、従来よりも多数の端子を接続することが可能となり、性能の向上を実現している。
従来、半導体チップ同士又は半導体チップと基板の接続には、半導体チップの外周部に端子を配置し、ワイヤボンディングで接続する方法が用いられてきた。
近年、端子数の増大に伴い、半導体チップや基板の表面上に端子を形成し、これらの端子を対向させてフリップチップボンディングで接続する方法が用いられている。この方法によって、従来よりも多数の端子を接続することが可能となり、性能の向上を実現している。
例えば、半導体チップや基板の表面上に端子として銅柱を形成し、これらの銅柱を対向させてはんだ接合することでフリップチップ実装することが行なわれている。
また、例えば、銅柱からはんだに拡散する銅をブロックするために、銅柱の上部に拡散バリア層を設けることも提案されている。
また、例えば、銅柱からはんだに拡散する銅をブロックするために、銅柱の上部に拡散バリア層を設けることも提案されている。
ところで、フリップチップ実装の際に金属ピラーを対向させてはんだ接合する場合、ピラーを構成する金属材料中へのはんだ材料の拡散が進行し、接合部にピラーを構成する金属材料とはんだ材料の化合物が多くできてしまい、例えば強度低下などの接合信頼性の低下を招くおそれがある。
これを防ぐために、上述のように、金属ピラーの上部に拡散バリア層を設けることが考えられる。
これを防ぐために、上述のように、金属ピラーの上部に拡散バリア層を設けることが考えられる。
しかしながら、はんだ接合後の高温放置試験などで温度負荷がかかると、はんだ材料が表面固相拡散によって金属ピラーの側面へ移動してしまい、接合部のはんだ材料が欠乏して破断に至るなど、接合不良が起こり、接合信頼性の低下を招くおそれがあることがわかった。
そこで、はんだ接合後の金属材料を含むピラーの側面へのはんだ材料の拡散を抑制し、接合信頼性を向上させたい。
そこで、はんだ接合後の金属材料を含むピラーの側面へのはんだ材料の拡散を抑制し、接合信頼性を向上させたい。
本端子構造は、第1金属材料を含むピラーと、第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含み、ピラーの上面及び側面を覆うカバー層とを備える。
本半導体装置は、上述の端子構造を備える半導体チップ同士、又は、上述の端子構造を備える半導体チップと上述の端子構造を備える基板がはんだ接合されて、半導体チップ同士又は半導体チップと基板が電気的に接続されている。
本半導体装置は、上述の端子構造を備える半導体チップ同士、又は、上述の端子構造を備える半導体チップと上述の端子構造を備える基板がはんだ接合されて、半導体チップ同士又は半導体チップと基板が電気的に接続されている。
本電子装置は、上述の半導体装置を備える。
本端子の形成方法は、第1金属材料を含むピラーを形成し、ピラーの上面及び側面が覆われるように、第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含むカバー層を形成する。
本端子の形成方法は、第1金属材料を含むピラーを形成し、ピラーの上面及び側面が覆われるように、第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含むカバー層を形成する。
したがって、本端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法によれば、はんだ接合後の金属材料を含むピラーの側面へのはんだ材料の拡散を抑制し、接合信頼性を向上させることができるという利点がある。
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法について、図1〜図20を参照しながら説明する。
本実施形態の端子構造は、半導体チップ(例えばLSIチップ)や半導体ウェハなどの半導体素子、あるいは、回路基板、配線基板、パッケージ基板、ビルドアップ基板などの基板の表面上に形成される端子の構造であって、フリップチップボンディングで接続するのに用いられる端子の構造である。
本実施形態の端子構造は、半導体チップ(例えばLSIチップ)や半導体ウェハなどの半導体素子、あるいは、回路基板、配線基板、パッケージ基板、ビルドアップ基板などの基板の表面上に形成される端子の構造であって、フリップチップボンディングで接続するのに用いられる端子の構造である。
本端子構造は、例えばCMOS LSI、メモリーデバイス、センサーデバイス、MEMSなどの半導体部品を製造する際に、半導体素子の表面上に形成され、半導体素子同士を接続するのに用いられる端子の構造に適用するのが好ましい。
なお、端子を、突起状端子、柱状端子、接続端子、電極、電極端子、突起状電極、柱状電極、突起電極又は柱状バンプともいう。また、端子構造を、接続端子構造、電極構造又は電極端子構造ともいう。また、半導体チップや半導体ウェハなどの半導体素子、半導体素子同士を接続した半導体部品を、半導体装置ともいう。
なお、端子を、突起状端子、柱状端子、接続端子、電極、電極端子、突起状電極、柱状電極、突起電極又は柱状バンプともいう。また、端子構造を、接続端子構造、電極構造又は電極端子構造ともいう。また、半導体チップや半導体ウェハなどの半導体素子、半導体素子同士を接続した半導体部品を、半導体装置ともいう。
本端子構造は、図1〜図4に示すように、第1金属材料を含むピラー1と、第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含み、ピラー1の上面及び側面を覆うカバー層2とを備える。これにより、はんだ接合後のピラー1の側面へのはんだ材料の拡散を抑制し、接合信頼性を向上させることが可能となる(図7参照)。また、図1、図2(C)、図4(C)、図4(D)に示すように、カバー層2の上方にはんだ層4を備えるものとしても良い。
例えば、ピラー1は、第1金属材料としてCuを含むものとするのが好ましい。例えば、ピラー1は、Cu又はCu合金からなるものとするのが好ましい。なお、ピラー1を、ピラーバンプ又は金属ピラーともいう。また、第1金属材料を、ピラー材料、端子材料、電極材料又は電極端子材料ともいう。
また、はんだ材料は、Snを含むはんだ材料とするのが好ましい。なお、カバー層2の上方にはんだ層4を備えるものとする場合[図1、図2(C)、図4(C)、図4(D)参照]には、このはんだ層4を構成するはんだ材料が、Snを含むはんだ材料とするのが好ましい。
また、はんだ材料は、Snを含むはんだ材料とするのが好ましい。なお、カバー層2の上方にはんだ層4を備えるものとする場合[図1、図2(C)、図4(C)、図4(D)参照]には、このはんだ層4を構成するはんだ材料が、Snを含むはんだ材料とするのが好ましい。
例えば、はんだ材料は、例えばSn−3.5Ag(Ag濃度約0.5〜約4.5)などのSnAg系、例えばSn−0.7CuなどのSnCu系、例えばSn−3Ag−0.5Cu、Sn−1.0Ag−0.7Cu、Sn−0.3Ag−0.7Cu、Sn−0.1Ag−0.7CuなどのSnAgCu系、例えばSn−5SbなどのSnSb系、例えばSn−37PbなどのSnPb系、例えばSn−8ZnなどのSnZn系、例えばIn−48SnなどのIn系、Sn−58Bi、Sn−57Bi−1AgなどのBi系などを用いるのが好ましい。
また、カバー層2は、第2金属材料としてTi、Cr、Ta、Al、W及びMoからなる群の中から選ばれるいずれか1つを含むものとするのが好ましい。例えば、カバー層2は、Ti、Cr、Ta、Al、W、Mo又はこれらのいずれかを含む合金(例えばこれらを主成分とする合金)からなるものとするのが好ましい。これらのカバー層2を構成する金属材料は、はんだ材料と合金を作らない材料である。なお、第2金属材料を、カバー材料ともいう。
この場合、図1、図2(B)、図3、図4(B)、図4(C)に示すように、カバー層2上に、はんだ接合可能な金属材料を含む接合層3を備えるものとするのが好ましい。つまり、カバー層2のピラー1の上面を覆っている部分の上に、接合層3を設けるのが好ましい。また、図1、図4(C)に示すように、この接合層3上にはんだ層4を備えるものとするのが好ましい。このように、はんだ接合可能な金属材料を含む接合層3を設ける場合、接合層3の膜厚を制御することで、接合後のはんだ材料との合金組成も制御することが可能となる。
この接合層3を設ける場合、カバー層2のピラー1の上面を覆っている部分は、ピラー1と接合層3に挟まれた状態となる。例えば、端子は、ピラー1の上方に、カバー層2、接合層3、はんだ層4を積層させた構造となる。このため、カバー層2のピラー1の上面を覆っている部分は、端子の内部に設けられていることになる。この場合、カバー層2は、端子の内部に設けられ、端子の側面も部分的に覆うように設けられていることになる。
なお、これに限られるものではなく、例えば、カバー層2は、第2金属材料としてNiを含むものとしても良い。この場合、図2(C)、図4(D)に示すように、上述の接合層3を設けないで、このカバー層2上にはんだ層4を備えるものとしても良い。但し、上述のカバー層2を構成する金属材料、即ち、Ti、Cr、Ta、Al、W、Mo又はこれらのいずれかを含む合金は、Niよりもはんだ材料の拡散(拡散速度)が遅い。このため、上述のカバー層2を構成する金属材料、即ち、Ti、Cr、Ta、Al、W、Mo又はこれらのいずれかを含む合金をカバー層2に用いることで、より確実に、はんだ接合後のピラー1の側面へのはんだ材料の拡散を抑制することが可能となる。
また、上述の接合層3を設ける場合、図3に示すように、接合層3の側面を覆うカバー層5を設けても良い。
また、図4(A)〜図4(D)に示すように、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面を覆う酸化膜6(不動態膜)を備えるものとしても良い。この酸化膜6として、例えば、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面に、カバー層2を構成する金属材料が酸化された金属酸化膜を備えるものとしても良い。なお、図4(B)、図4(C)に示すように、カバー層2上に接合層3を設ける場合、この酸化膜6によって、接合層3の側面も覆われるようにしても良い。この酸化膜6として、例えば、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面に、カバー層2を構成する金属材料が酸化された金属酸化膜を備え、かつ、接合層3の側面に、接合層3を構成する金属材料が酸化された金属酸化膜を備えるものとしても良い。このように、外気と接触する端子の表面(金属表面)が、酸化膜6によって覆われるようにするのが好ましい。これにより、より確実に、はんだ接合後のピラー1の側面へのはんだ材料の拡散を抑制することが可能となる。また、酸化膜6の表面でははんだは濡れがより悪くなるため、はんだ接合時にはんだを溶融させた際にも、はんだが側面へ流れ出してしまうのを抑制することが可能となる。
また、図4(A)〜図4(D)に示すように、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面を覆う酸化膜6(不動態膜)を備えるものとしても良い。この酸化膜6として、例えば、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面に、カバー層2を構成する金属材料が酸化された金属酸化膜を備えるものとしても良い。なお、図4(B)、図4(C)に示すように、カバー層2上に接合層3を設ける場合、この酸化膜6によって、接合層3の側面も覆われるようにしても良い。この酸化膜6として、例えば、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面に、カバー層2を構成する金属材料が酸化された金属酸化膜を備え、かつ、接合層3の側面に、接合層3を構成する金属材料が酸化された金属酸化膜を備えるものとしても良い。このように、外気と接触する端子の表面(金属表面)が、酸化膜6によって覆われるようにするのが好ましい。これにより、より確実に、はんだ接合後のピラー1の側面へのはんだ材料の拡散を抑制することが可能となる。また、酸化膜6の表面でははんだは濡れがより悪くなるため、はんだ接合時にはんだを溶融させた際にも、はんだが側面へ流れ出してしまうのを抑制することが可能となる。
このような構造を有する端子は、以下のようにして形成することができる。
つまり、本実施形態の端子の形成方法は、第1金属材料を含むピラー1を形成し、ピラー1の上面及び側面が覆われるように、第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含むカバー層2を形成する、各工程を含む(図11、図12、図15〜図20参照)。
つまり、本実施形態の端子の形成方法は、第1金属材料を含むピラー1を形成し、ピラー1の上面及び側面が覆われるように、第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含むカバー層2を形成する、各工程を含む(図11、図12、図15〜図20参照)。
ここで、ピラー1は、第1金属材料としてCuを含むものとするのが好ましく、はんだ材料は、Snを含むものとするのが好ましい。
また、端子構造をはんだ層4を含むものとする場合[図1、図2(C)、図4(C)、図4(D)参照]には、カバー層2の上方にはんだ層4を形成する工程を含むものとすれば良い。
また、端子構造をはんだ層4を含むものとする場合[図1、図2(C)、図4(C)、図4(D)参照]には、カバー層2の上方にはんだ層4を形成する工程を含むものとすれば良い。
また、カバー層2を、第2金属材料としてTi、Cr、Ta、Al、W及びMoからなる群の中から選ばれるいずれか1つを含むものとする場合には、カバー層2上にはんだ接合可能な金属材料を含む接合層3を形成する工程を含むものとするのが好ましい[図1、図2(B)、図3、図4(B)、図4(C)参照]。また、この接合層3上にはんだ層4を形成する工程を含むものとするのも好ましい[図1、図4(C)参照]。
なお、カバー層2を、第2金属材料としてNiを含むものとする場合には、このカバー層2上にはんだ層4を形成する工程を含むものとしても良い[図2(C)、図4(D)参照]。つまり、接合層3を形成する工程を含まずに、はんだ層4を形成する工程を含むものとしても良い。
また、端子構造を、酸化膜6を備えるものとする場合[図4(A)〜図4(D)参照]には、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面が覆われるように酸化膜6を形成する工程を含むものとすれば良い。例えば、カバー層2を形成する工程の後に、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面に、カバー層2を構成する金属材料が酸化された金属酸化膜6を形成する工程を含むものとすれば良い。この金属酸化膜6を形成する工程は、例えば、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面(外側表面)のカバー層2を構成する金属材料が酸化されて金属酸化膜6が形成されるように、大気雰囲気下で加熱を行なう工程とすれば良い。
また、端子構造を、酸化膜6を備えるものとする場合[図4(A)〜図4(D)参照]には、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面が覆われるように酸化膜6を形成する工程を含むものとすれば良い。例えば、カバー層2を形成する工程の後に、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面に、カバー層2を構成する金属材料が酸化された金属酸化膜6を形成する工程を含むものとすれば良い。この金属酸化膜6を形成する工程は、例えば、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面(外側表面)のカバー層2を構成する金属材料が酸化されて金属酸化膜6が形成されるように、大気雰囲気下で加熱を行なう工程とすれば良い。
ところで、本実施形態の半導体装置は、上述のような構造を有する端子を用いて、半導体チップ同士又は半導体チップと基板を電気的に接続した半導体部品20である[図13(D)参照]。なお、半導体部品を半導体パッケージともいう。
つまり、本半導体装置は、上述のような構造を有する端子を備える半導体チップ同士、又は、上述のような構造を有する端子を備える半導体チップと上述のような構造を有する端子を備える基板がはんだ接合されて、半導体チップ同士又は半導体チップと基板が電気的に接続されている半導体部品である。
つまり、本半導体装置は、上述のような構造を有する端子を備える半導体チップ同士、又は、上述のような構造を有する端子を備える半導体チップと上述のような構造を有する端子を備える基板がはんだ接合されて、半導体チップ同士又は半導体チップと基板が電気的に接続されている半導体部品である。
このように、本半導体装置は、第1金属材料を含む第1ピラーと、第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含み、第1ピラーの上面及び側面を覆う第1カバー層とを含む第1端子を備える第1半導体チップと、第3金属材料を含む第2ピラーと、第3金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第4金属材料を含み、第2ピラーの上面及び側面を覆う第2カバー層とを含む第2端子を備える第2半導体チップ又は基板とを備え、第1カバー層と第2カバー層との間に設けられたはんだ層によって、第1端子と第2端子とがはんだ接合されて、第1半導体チップと第2半導体チップ又は基板とが電気的に接続されている半導体部品である。
なお、端子構造を、酸化膜6を備えないものとした場合、このような半導体部品を製造する際に、はんだ接合した後に、例えば図5に示すように、はんだ接合された端子の側面、即ち、両端子の側面及びはんだ層(及びはんだと金属材料の化合物層)の側面の表面全体が覆われるように酸化膜6Aを形成するようにしても良い。例えば、半導体部品を製造する際に、はんだ接合した後に、はんだ接合された端子の側面の表面側の金属材料が酸化されて金属酸化膜6Aが形成されるように、大気雰囲気下で加熱を行なうようにすれば良い。これにより、より確実に、はんだ接合後のピラー1の側面へのはんだ材料の拡散を抑制することが可能となる。なお、図5中、符号34は接合層3を構成する金属材料とはんだ材料の化合物を示している。また、図5では、接合層3を備える端子構造を例に挙げて説明しているが、上述の図1〜図3に示したいずれの端子構造にも適用可能である。但し、接合層3を備えない場合には、例えばNiなどのカバー層2とはんだ層4との間にカバー層2を構成する金属材料とはんだ材料の化合物が形成されることになる。
また、本実施形態の電子装置は、図14(A)〜図14(G)に示すように、このような半導体部品20(半導体装置)を備えるものである。なお、電子装置を電子機器ともいう。例えば、本電子装置は、このような半導体部品20を備えるサーバ24(サーバシステム)である。このようなサーバは、例えば、以下のようにして実現することができる。つまり、まず、図14(A)に示すように、上述のような構造を有する端子を用い、これらの端子同士をはんだ接合して、半導体チップ同士を電気的に接続した半導体部品20を製造する。次に、図14(B)に示すように、この半導体部品20を、例えばパッケージ基板などの基板21に搭載し、図14(C)に示すように、ワイヤボンディングによって基板21と電気的に接続し、図14(D)に示すように、樹脂封止を行なって、図14(E)に示すような電子部品22とする。そして、図14(F)に示すように、この電子部品22をシステムボード23上に搭載し、筐体の中に収納する。このようにして、図14(G)に示すように、上述のような半導体部品20を備えるサーバ24を実現することができる。このようなサーバ24は、例えば、高信頼性が求められる次世代交通システムのように、それぞれの移動体(この場合は車)から得られる多くの情報をサーバ24で解析し、的確な指示、交通制御などを行う場合に用いられる。
したがって、本実施形態にかかる端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法によれば、金属材料を含むピラー1の側面へのはんだ材料の拡散を抑制し、接合信頼性を向上させることができるという利点がある。
以下、半導体素子の回路面に設けられた電極パッドの上方に設けられる端子の構造を例に挙げて具体的に説明する。
以下、半導体素子の回路面に設けられた電極パッドの上方に設けられる端子の構造を例に挙げて具体的に説明する。
本端子構造は、図6に示すように、Cuピラー1と、CuよりもSnの拡散が遅いTi、Cr、Ta、Al、W又はMoを含み、Cuピラー1の上面及び側面を覆うカバー層2と、カバー層2上に設けられたCu接合層3と、Cu接合層3上に設けられたSnを含むはんだ層4とを備える。
つまり、本半導体素子は、Cuピラー1と、CuよりもSnの拡散が遅いTi、Cr、Ta、Al、W又はMoを含み、Cuピラーの上面及び側面を覆うカバー層2と、カバー層2上に設けられたCu接合層3と、Cu接合層3上に設けられたSnを含むはんだ層4とを有する端子7を備える。
つまり、本半導体素子は、Cuピラー1と、CuよりもSnの拡散が遅いTi、Cr、Ta、Al、W又はMoを含み、Cuピラーの上面及び側面を覆うカバー層2と、カバー層2上に設けられたCu接合層3と、Cu接合層3上に設けられたSnを含むはんだ層4とを有する端子7を備える。
これにより、図7に示すように、はんだ接合後のCuピラー1の側面へのSnの拡散を抑制し、接合信頼性を向上させることが可能となる。なお、図7中、符号34は接合層3を構成する金属材料であるCuとはんだ材料であるSnの化合物(CuSn化合物)を示している。
つまり、例えば、半導体チップ同士又は半導体チップと基板をフリップチップ接合するのに、はんだバンプに代えて、図8(A)〜図8(C)に示すように、Cuピラー100(Cuピラーバンプ)を用い、これらを対向させてSnを含むはんだ材料400を用いてはんだ接合すると、Cuピラー100へのSnの拡散が進行する。そして、接合部にCuとSnの化合物(Cu/Sn化合物)140が多くできてしまう。この結果、例えば強度低下などの接合信頼性の低下を招くおそれがある。なお、図8(A)では、簡略化のため、Cu/Sn化合物140を省略している。
つまり、例えば、半導体チップ同士又は半導体チップと基板をフリップチップ接合するのに、はんだバンプに代えて、図8(A)〜図8(C)に示すように、Cuピラー100(Cuピラーバンプ)を用い、これらを対向させてSnを含むはんだ材料400を用いてはんだ接合すると、Cuピラー100へのSnの拡散が進行する。そして、接合部にCuとSnの化合物(Cu/Sn化合物)140が多くできてしまう。この結果、例えば強度低下などの接合信頼性の低下を招くおそれがある。なお、図8(A)では、簡略化のため、Cu/Sn化合物140を省略している。
これを防ぐために、図9(A)〜図9(C)に示すように、Cuピラー100の上部に、即ち、Cuピラー100とSnを含むはんだ層400の間に、バリアメタル層として、CuよりもSnの拡散(拡散速度)が遅いNi層200を設けることで、SnのCuへの拡散を抑制することが考えられる。
しかしながら、はんだ接合後の高温放置試験などで温度負荷がかかると、図10(A)〜図10(D)に示すように、Snが表面固相拡散によって、Ni層200の表面を伝わってCuピラー100の側面へ移動(拡散)してしまい、接合部のSnが欠乏して破断に至るなど、接合不良が起こり、接合信頼性の低下を招くおそれがあることがわかった。この場合、Cuピラー100の側面にはCu/Sn化合物140が形成されることになる。
しかしながら、はんだ接合後の高温放置試験などで温度負荷がかかると、図10(A)〜図10(D)に示すように、Snが表面固相拡散によって、Ni層200の表面を伝わってCuピラー100の側面へ移動(拡散)してしまい、接合部のSnが欠乏して破断に至るなど、接合不良が起こり、接合信頼性の低下を招くおそれがあることがわかった。この場合、Cuピラー100の側面にはCu/Sn化合物140が形成されることになる。
このため、本実施形態では、上述のように、Cuピラー1の上面だけでなくCuピラー1の側面も、CuよりもSnの拡散が遅いTi、Cr、Ta、Al、W又はMoを含むカバー層2で覆うようにしている(図6参照)。
これにより、はんだ接合後のCuピラー1の側面へのSnの拡散(流れ出し)を抑制し、接合部の破断などの接合不良を防止して、接合信頼性を向上させることが可能となる(図7参照)。
これにより、はんだ接合後のCuピラー1の側面へのSnの拡散(流れ出し)を抑制し、接合部の破断などの接合不良を防止して、接合信頼性を向上させることが可能となる(図7参照)。
また、上述のように、カバー層2とSnを含むはんだ層4の間に、Cu接合層3を設ける場合、Cu接合層3の膜厚を制御することで、接合後のCuとSnとの合金組成も制御することが可能となる。
このような構造を有する端子7は、以下のようにして形成することができる。これを、第1の端子形成方法という。
このような構造を有する端子7は、以下のようにして形成することができる。これを、第1の端子形成方法という。
つまり、まず、図11(A)に示すように、半導体素子の回路面上に、めっきシード層11を形成する。ここでは、半導体ウェハ10の回路面上に、スパッタによって、Ti/Cu(100nm/500nm)からなるめっきシード層11を形成する。
次に、図11(B)に示すように、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方のCuピラー1を形成する領域に開口を有するレジストマスク13を形成する。ここでは、レジストを形成し、フォトリソグラフィーによって、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方のCuピラー1を形成する領域を露光・現像によって開口して、Cuピラー1を形成する領域に開口を有するレジストマスク13を形成する。
次に、図11(B)に示すように、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方のCuピラー1を形成する領域に開口を有するレジストマスク13を形成する。ここでは、レジストを形成し、フォトリソグラフィーによって、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方のCuピラー1を形成する領域を露光・現像によって開口して、Cuピラー1を形成する領域に開口を有するレジストマスク13を形成する。
次に、図11(C)に示すように、このレジストマスク13を用いて、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12上に形成されためっきシード層11上に、Cuピラー1を形成する。ここでは、Cuピラー1を形成する領域に開口を有するレジストマスク13を用いて、電解めっきによって、めっきシード層11上に柱状にCuを成長させて、Cuピラー1を形成する。
次に、図11(D)に示すように、レジストを剥離し、図11(E)に示すように、再度、Cuピラー1及びCuピラー1の側方のカバー層2を形成する空間を含む領域に開口を有するレジストマスク14を形成する。ここでは、レジストを形成し、フォトリソグラフィーによって、Cuピラー1を含み、それよりも側方へ大きい領域を露光・現像によって開口して、Cuピラー1の側方のカバー層を形成する空間を含む領域に開口を有するレジストマスク14を形成する。
次に、図11(F)に示すように、このレジストマスク14を用いて、Cuピラー1の上面及び側面が覆われるように、カバー層2を形成する。ここでは、Cuピラー1の側方のカバー層2を形成する空間を含む領域に開口を有するレジストマスク14を用いて、電解めっきによって、めっきシード層11上及びCuピラー1の上面及び側面上にCrを成長させて、Crカバー層2を形成する。なお、ここでは、カバー層2をCrからなるカバー層としているが、これに限られるものではなく、例えば、Ti、Ta、Al、W又はMoからなるカバー層としても良い。
次に、図12(A)に示すように、レジストマスク14を用いて、カバー層2上に接合層3を形成する。ここでは、レジストマスク14を用いて、電解めっきによって、Crカバー層2の上面上にCuを成長させて、Cu接合層3(Cuめっき層)を形成する。
次に、図12(B)に示すように、接合層3上にはんだ層4を形成する。ここでは、電解めっきによって、Cu接合層3の上面上にSnAgはんだを成長させて、SnAgはんだ層4(SnAgはんだめっき層)を形成する。
次に、図12(B)に示すように、接合層3上にはんだ層4を形成する。ここでは、電解めっきによって、Cu接合層3の上面上にSnAgはんだを成長させて、SnAgはんだ層4(SnAgはんだめっき層)を形成する。
次に、図12(C)に示すように、レジストを剥離し、図12(D)に示すように、めっきシード層11の不要な部分をエッチングによって除去する。
最後に、図12(E)に示すように、めっき層であるはんだ層4を、リフローによって溶融・凝固させて、その形状を安定化させる。ここでは、めっき層であるSnAgはんだ層4を、リフローによるウェットバックによって溶融・凝固させて、その形状を安定化させる。
最後に、図12(E)に示すように、めっき層であるはんだ層4を、リフローによって溶融・凝固させて、その形状を安定化させる。ここでは、めっき層であるSnAgはんだ層4を、リフローによるウェットバックによって溶融・凝固させて、その形状を安定化させる。
なお、端子構造を、酸化膜6を備えるものとする場合[図4(A)〜図4(D)参照]には、カバー層2を形成した後に、例えば上述のようにして端子7を形成した後に、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面が覆われるように酸化膜6を形成すれば良い。例えば、大気炉中で例えば約150℃〜約200℃で加熱を行なうことで、カバー層2のピラー1の側面を覆っている部分の表面に、カバー層2を構成する金属材料が酸化された金属酸化膜を形成すれば良い。
このようにして、図12(E)に示すように、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を形成することができる。
ここでは、上述のようにして、回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を製造することができる。
その後、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を個片化して、上述のような構造を有する端子7を備える半導体チップ15、16[図13(A)、図13(B)参照]を製造することができる。
ここでは、上述のようにして、回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を製造することができる。
その後、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を個片化して、上述のような構造を有する端子7を備える半導体チップ15、16[図13(A)、図13(B)参照]を製造することができる。
そして、半導体チップ同士を電気的に接続した半導体部品20を製造する場合[図13(D)参照]には、接続される半導体チップとして、上述のようにして、上述のような構造を有する端子7を備える半導体チップ15、16を製造し[図13(A)、図13(B)参照]、上述のような構造を有する端子同士をはんだ接合すれば良い[図13(C)、図13(D)参照]。なお、このような半導体部品20を接合体ともいう。
なお、ここでは、半導体ウェハ10や半導体チップ15、16などの半導体素子の表面上に、上述のようにして、上述のような構造を有する端子7を形成する場合を例に挙げて説明しているが、回路基板、配線基板、パッケージ基板、ビルドアップ基板などの基板の表面上に形成される端子についても、同様の方法で形成することができる。また、半導体チップと基板を電気的に接続した半導体部品を製造する場合には、接続される半導体チップ及び基板として、上述のようにして、上述のような構造を有する端子を備える半導体チップ及び基板を製造し、上述のような構造を有する端子同士をはんだ接合すれば良い。
例えば、以下のようにして、半導体チップ同士を電気的に接続した半導体部品20を製造することができる。
まず、図13(A)に示すように、下側の半導体チップ15に、フラックス17(例えばロジン系フラックス)を塗布した後、図13(B)に示すように、フリップチップボンダ17によって、上下の半導体チップ15、16に備えられる端子7の位置合わせを行ない、室温で、下側の半導体チップ15上に上側の半導体チップ16を仮搭載する。その後、図13(C)に示すように、約220℃以上(ピーク温度約260℃)、約60秒の条件で、窒素雰囲気のリフロー炉で、リフローを行なって加熱し、上述のような構造を有する端子同士をはんだ接合する。その後、図13(D)に示すように、フラックスを洗浄して、上下の半導体チップ同士を電気的に接続した半導体部品20を製造することができる。
まず、図13(A)に示すように、下側の半導体チップ15に、フラックス17(例えばロジン系フラックス)を塗布した後、図13(B)に示すように、フリップチップボンダ17によって、上下の半導体チップ15、16に備えられる端子7の位置合わせを行ない、室温で、下側の半導体チップ15上に上側の半導体チップ16を仮搭載する。その後、図13(C)に示すように、約220℃以上(ピーク温度約260℃)、約60秒の条件で、窒素雰囲気のリフロー炉で、リフローを行なって加熱し、上述のような構造を有する端子同士をはんだ接合する。その後、図13(D)に示すように、フラックスを洗浄して、上下の半導体チップ同士を電気的に接続した半導体部品20を製造することができる。
なお、端子構造を、酸化膜6を備えないものとした場合、このような半導体部品20を製造する際に、はんだ接合した後に、はんだ接合された端子の側面が覆われるように酸化膜6Aを形成するようにしても良い(図5参照)。例えば、半導体部品20を製造する際に、はんだ接合した後に、大気炉中で例えば約150℃〜約200℃で加熱を行なうことで、はんだ接合された端子の側面の表面側の金属材料が酸化された金属酸化膜を形成するようにしても良い。
実際に、このようにして製造した半導体部品20を、約150℃の恒温槽で高温放置試験を行ない、電気的導通を確認することで、端子7の接合評価を行なったところ、以下のような結果が得られた。なお、ここでは、比較のために、従来のCuピラーバンプ[図8(A)〜図8(C)参照]を用いてはんだ接合した半導体部品についても、同様の試験及び評価を行なった。
従来のCuピラーバンプ[図8(A)〜図8(C)参照]を用いてはんだ接合した半導体部品では、約1000時間後に、10個のサンプルのうち9個のサンプルが導通不良となり、接合不良となった。
これに対し、上述のような構造を有する端子7を用いてはんだ接合した本実施形態の半導体部品20では、10個のサンプルのうち10個のサンプルで試験後も導通を確認でき、接合不良を防止し、接合信頼性を向上させることができるという効果を確認することができた。
これに対し、上述のような構造を有する端子7を用いてはんだ接合した本実施形態の半導体部品20では、10個のサンプルのうち10個のサンプルで試験後も導通を確認でき、接合不良を防止し、接合信頼性を向上させることができるという効果を確認することができた。
なお、上述のような構造を有する端子7の形成方法は、上述の第1の端子形成方法に限られるものではなく、以下の第2〜第4の端子形成方法によっても、上述のような構造を有する端子7を形成することができる。
まず、第2の端子形成方法について、図15、図16を参照しながら説明する。
つまり、第2の端子形成方法では、まず、上述の第1の端子形成方法と同様に、図15(A)に示すようにめっきシード層11を形成し、図15(B)に示すようにレジストマスク13を形成し、図15(C)に示すようにCuピラー1を形成する。
まず、第2の端子形成方法について、図15、図16を参照しながら説明する。
つまり、第2の端子形成方法では、まず、上述の第1の端子形成方法と同様に、図15(A)に示すようにめっきシード層11を形成し、図15(B)に示すようにレジストマスク13を形成し、図15(C)に示すようにCuピラー1を形成する。
次に、図15(D)に示すように、レジストを剥離し、図15(E)に示すように、全面に、スパッタによって、Cuピラー1の上面及び側面を覆うカバー層2となるTi層2X(Ti膜)を形成した後、図15(F)に示すように、再度、Cuピラー1及びCuピラー1の上面及び側面に形成されているTi層2Xを含む領域に開口を有するレジストマスク18を形成する。ここでは、レジストを形成し、フォトリソグラフィーによって、Cuピラー1及びCuピラー1の上面及び側面に形成されているTi層2Xを含む領域を露光・現像によって開口して、Cuピラー1及びCuピラー1の上面及び側面に形成されているTi層2Xを含む領域に開口を有するレジストマスク18を形成する。
次に、図16(A)に示すように、このレジストマスク18を用いて、カバー層2となるTi層2X上に接合層3を形成する。ここでは、レジストマスク18を用いて、電解めっきによって、Ti層2の上面上にCuを成長させて、Cu接合層3(Cuめっき層)を形成する。
次に、図16(B)に示すように、接合層3上にはんだ層4を形成する。ここでは、電解めっきによって、Cu接合層3の上面上にSnAgはんだを成長させて、SnAgはんだ層4(SnAgはんだめっき層)を形成する。
次に、図16(B)に示すように、接合層3上にはんだ層4を形成する。ここでは、電解めっきによって、Cu接合層3の上面上にSnAgはんだを成長させて、SnAgはんだ層4(SnAgはんだめっき層)を形成する。
次に、図16(C)に示すように、レジストを剥離し、図16(D)に示すように、Ti層2Xの不要な部分をエッチング(例えばドライエッチング)によって除去する。これにより、Ti層2Xの残された部分によって、Cuピラー1の上面及び側面を覆うカバー層2が形成される。つまり、めっきシード層11上及びCuピラー1の上面及び側面上にTiカバー層2が形成される。なお、ここでは、カバー層2をTiからなるカバー層としているが、これに限られるものではなく、例えば、Cr、Ta、Al、W又はMoからなるカバー層としても良い。
次いで、上述の第1の端子形成方法と同様に、図16(E)に示すように、めっきシード層11の不要な部分をエッチングによって除去する。
最後に、上述の第1の端子形成方法と同様に、図16(F)に示すように、めっき層であるはんだ層4を、リフローによって溶融・凝固させて、その形状を安定化させる。
このようにして、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を形成することができる。
最後に、上述の第1の端子形成方法と同様に、図16(F)に示すように、めっき層であるはんだ層4を、リフローによって溶融・凝固させて、その形状を安定化させる。
このようにして、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を形成することができる。
ここでは、上述のようにして、回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を製造することができる。
このため、その後、上述の第1の端子形成方法によって上述のような構造を有する端子7を形成した場合と同様に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を個片化して、上述のような構造を有する端子7を備える半導体チップ15、16[図13(A)、図13(B)参照]を製造することができる。
このため、その後、上述の第1の端子形成方法によって上述のような構造を有する端子7を形成した場合と同様に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を個片化して、上述のような構造を有する端子7を備える半導体チップ15、16[図13(A)、図13(B)参照]を製造することができる。
また、上述の第1の端子形成方法によって上述のような構造を有する端子7を形成した場合と同様に、半導体チップ同士を電気的に接続した半導体部品20[図13(D)参照]を製造することができる。
そして、実際に、このようにして製造した半導体部品20を、約150℃の恒温槽で高温放置試験を行ない、電気的導通を確認することで、端子の接合評価を行なったところ、10個のサンプルのうち10個のサンプルで試験後も導通を確認でき、接合不良を防止し、接合信頼性を向上させることができるという効果を確認することができた。
そして、実際に、このようにして製造した半導体部品20を、約150℃の恒温槽で高温放置試験を行ない、電気的導通を確認することで、端子の接合評価を行なったところ、10個のサンプルのうち10個のサンプルで試験後も導通を確認でき、接合不良を防止し、接合信頼性を向上させることができるという効果を確認することができた。
次に、第3の端子形成方法について、図17、図18を参照しながら説明する。
つまり、第3の端子形成方法では、まず、上述の第1の端子形成方法と同様に、図17(A)に示すようにめっきシード層11を形成し、図17(B)に示すようにレジストマスク13を形成し、図17(C)に示すようにCuピラー1を形成する。
次に、図17(D)に示すように、レジストを剥離し、図17(E)に示すように、Cuピラー1の上面及び側面が覆われるように、カバー層2を形成する。ここでは、選択性CVD(Chemical Vapor Deposition)によって、めっきシード層11上及びCuピラー1の上面及び側面上にWを成長させて、Wカバー層2を形成する。なお、ここでは、カバー層2をWからなるカバー層としているが、これに限られるものではなく、例えば、Cr、Ti、Ta、Al又はMoからなるカバー層としても良い。
つまり、第3の端子形成方法では、まず、上述の第1の端子形成方法と同様に、図17(A)に示すようにめっきシード層11を形成し、図17(B)に示すようにレジストマスク13を形成し、図17(C)に示すようにCuピラー1を形成する。
次に、図17(D)に示すように、レジストを剥離し、図17(E)に示すように、Cuピラー1の上面及び側面が覆われるように、カバー層2を形成する。ここでは、選択性CVD(Chemical Vapor Deposition)によって、めっきシード層11上及びCuピラー1の上面及び側面上にWを成長させて、Wカバー層2を形成する。なお、ここでは、カバー層2をWからなるカバー層としているが、これに限られるものではなく、例えば、Cr、Ti、Ta、Al又はMoからなるカバー層としても良い。
次に、図17(F)に示すように、再度、Cuピラー1及びCuピラー1の上面及び側面に形成されているWカバー層2を含む領域に開口を有するレジストマスク18を形成する。ここでは、レジストを形成し、フォトリソグラフィーによって、Cuピラー1及びCuピラーの上面及び側面に形成されているWカバー層2を含む領域を露光・現像によって開口して、Cuピラー1及びCuピラー1の上面及び側面に形成されているWカバー層2を含む領域に開口を有するレジストマスク18を形成する。
その後、上述の第1の端子形成方法と同様に、図18(A)に示すように接合層3を形成し、図18(B)に示すようにはんだ層4を形成し、図18(C)に示すようにレジストを剥離し、図18(D)に示すようにめっきシード層11の不要な部分を除去し、図18(E)に示すように、めっき層であるはんだ層4の形状を安定化させる。
このようにして、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を形成することができる。
このようにして、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を形成することができる。
ここでは、上述のようにして、回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を製造することができる。
このため、その後、上述の第1の端子形成方法によって上述のような構造を有する端子7を形成した場合と同様に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を個片化して、上述のような構造を有する端子7を備える半導体チップ15、16[図13(A)、図13(B)参照]を製造することができる。
このため、その後、上述の第1の端子形成方法によって上述のような構造を有する端子7を形成した場合と同様に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を個片化して、上述のような構造を有する端子7を備える半導体チップ15、16[図13(A)、図13(B)参照]を製造することができる。
また、上述の第1の端子形成方法によって上述のような構造を有する端子7を形成した場合と同様に、半導体チップ同士を電気的に接続した半導体部品20[図13(D)参照]を製造することができる。
そして、実際に、このようにして製造した半導体部品20を、約150℃の恒温槽で高温放置試験を行ない、電気的導通を確認することで、端子の接合評価を行なったところ、10個のサンプルのうち10個のサンプルで試験後も導通を確認でき、接合不良を防止し、接合信頼性を向上させることができるという効果を確認することができた。
そして、実際に、このようにして製造した半導体部品20を、約150℃の恒温槽で高温放置試験を行ない、電気的導通を確認することで、端子の接合評価を行なったところ、10個のサンプルのうち10個のサンプルで試験後も導通を確認でき、接合不良を防止し、接合信頼性を向上させることができるという効果を確認することができた。
第4の端子形成方法について、図19、図20を参照しながら説明する。
つまり、第4の端子形成方法では、まず、上述の第1の端子形成方法と同様に、図19(A)に示すようにめっきシード層11を形成し、図19(B)に示すようにレジストマスク13を形成し、図19(C)に示すようにCuピラー1を形成し、図19(D)に示すようにレジストを剥離する。
つまり、第4の端子形成方法では、まず、上述の第1の端子形成方法と同様に、図19(A)に示すようにめっきシード層11を形成し、図19(B)に示すようにレジストマスク13を形成し、図19(C)に示すようにCuピラー1を形成し、図19(D)に示すようにレジストを剥離する。
次に、図19(E)に示すように、再度、Cuピラー1及びCuピラー1の側方のカバー層2を形成する空間を含む領域に開口を有するレジストマスク19を形成する。ここでは、レジストを形成し、フォトリソグラフィーによって、Cuピラー1を含み、それよりも側方へ大きい領域を露光・現像によって開口して、Cuピラー1の側方のカバー層2を形成する空間を含む領域に開口を有するレジストマスク19を形成する。
次に、図19(F)に示すように、全面に、スパッタによって、Cuピラー1の上面及び側面を覆うカバー層2となるTi層2Y(Ti膜)を形成した後、図20(A)に示すように、レジストを剥離する(リフトオフ)。これにより、Ti層2Yの不要な部分が除去され、めっきシード層11上及びCuピラー1の上面及び側面上にTiカバー層2が形成される。このようにして、Cuピラー1の上面及び側面を覆うカバー層2が形成される。なお、ここでは、カバー層2をTiからなるカバー層としているが、これに限られるものではなく、例えば、Cr、Ta、Al、W又はMoからなるカバー層としても良い。
次に、図20(B)に示すように、再度、Cuピラー1及びCuピラー1の上面及び側面に形成されているTiカバー層2を含む領域に開口を有するレジストマスク25を形成する。ここでは、レジストを形成し、フォトリソグラフィーによって、Cuピラー1及びCuピラー1の上面及び側面に形成されているTiカバー層2を含む領域を露光・現像によって開口して、Cuピラー1及びCuピラー1の上面及び側面に形成されているTiカバー層2を含む領域に開口を有するレジストマスク25を形成する。
その後、上述の第1の端子形成方法と同様に、図20(C)に示すように接合層3を形成し、図20(D)に示すようにはんだ層4を形成し、図20(E)に示すようにレジストを剥離し、図20(F)に示すようにめっきシード層11の不要な部分を除去し、図20(G)に示すように、めっき層であるはんだ層4の形状を安定化させる。
このようにして、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を形成することができる。
このようにして、半導体素子の回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を形成することができる。
ここでは、上述のようにして、回路面に備えられる電極パッド12の上方に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を製造することができる。
このため、その後、上述の第1の端子形成方法によって上述のような構造を有する端子7を形成した場合と同様に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を個片化して、上述のような構造を有する端子7を備える半導体チップ15、16[図13(A)、図13(B)参照]を製造することができる。
このため、その後、上述の第1の端子形成方法によって上述のような構造を有する端子7を形成した場合と同様に、上述のような構造を有する端子7を備える半導体ウェハ10を個片化して、上述のような構造を有する端子7を備える半導体チップ15、16[図13(A)、図13(B)参照]を製造することができる。
また、上述の第1の端子形成方法によって上述のような構造を有する端子7を形成した場合と同様に、半導体チップ同士を電気的に接続した半導体部品20[図13(D)参照]を製造することができる。
そして、実際に、このようにして製造した半導体部品20を、約150℃の恒温槽で高温放置試験を行ない、電気的導通を確認することで、端子の接合評価を行なったところ、10個のサンプルのうち10個のサンプルで試験後も導通を確認でき、接合不良を防止し、接合信頼性を向上させることができるという効果を確認することができた。
そして、実際に、このようにして製造した半導体部品20を、約150℃の恒温槽で高温放置試験を行ない、電気的導通を確認することで、端子の接合評価を行なったところ、10個のサンプルのうち10個のサンプルで試験後も導通を確認でき、接合不良を防止し、接合信頼性を向上させることができるという効果を確認することができた。
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
第1金属材料を含むピラーと、
前記第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含み、前記ピラーの上面及び側面を覆うカバー層とを備えることを特徴とする端子構造。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
第1金属材料を含むピラーと、
前記第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含み、前記ピラーの上面及び側面を覆うカバー層とを備えることを特徴とする端子構造。
(付記2)
前記カバー層の上方に設けられたはんだ層を備えることを特徴とする、付記1に記載の端子構造。
(付記3)
前記カバー層は、前記第2金属材料としてTi、Cr、Ta、Al、W及びMoからなる群の中から選ばれるいずれか1つを含み、
前記カバー層上に設けられ、はんだ接合可能な金属材料を含む接合層を備えることを特徴とする、付記1に記載の端子構造。
前記カバー層の上方に設けられたはんだ層を備えることを特徴とする、付記1に記載の端子構造。
(付記3)
前記カバー層は、前記第2金属材料としてTi、Cr、Ta、Al、W及びMoからなる群の中から選ばれるいずれか1つを含み、
前記カバー層上に設けられ、はんだ接合可能な金属材料を含む接合層を備えることを特徴とする、付記1に記載の端子構造。
(付記4)
前記接合層上に設けられたはんだ層を備えることを特徴とする、付記3に記載の端子構造。
(付記5)
前記カバー層は、前記第2金属材料としてNiを含むことを特徴とする、付記1に記載の端子構造。
前記接合層上に設けられたはんだ層を備えることを特徴とする、付記3に記載の端子構造。
(付記5)
前記カバー層は、前記第2金属材料としてNiを含むことを特徴とする、付記1に記載の端子構造。
(付記6)
前記カバー層上に設けられたはんだ層を備えることを特徴とする、付記5に記載の端子構造。
(付記7)
前記カバー層の前記ピラーの側面を覆っている部分の表面を覆う酸化膜を備えることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項に記載の端子構造。
前記カバー層上に設けられたはんだ層を備えることを特徴とする、付記5に記載の端子構造。
(付記7)
前記カバー層の前記ピラーの側面を覆っている部分の表面を覆う酸化膜を備えることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項に記載の端子構造。
(付記8)
前記ピラーは、前記第1金属材料としてCuを含み、
前記はんだ材料は、Snを含むことを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の端子構造。
(付記9)
付記1〜8のいずれか1項に記載された端子構造を備える半導体チップ同士、又は、付記1〜8のいずれか1項に記載された端子構造を備える半導体チップと付記1〜8のいずれか1項に記載された端子構造を備える基板がはんだ接合されて、前記半導体チップ同士又は前記半導体チップと前記基板が電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
前記ピラーは、前記第1金属材料としてCuを含み、
前記はんだ材料は、Snを含むことを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の端子構造。
(付記9)
付記1〜8のいずれか1項に記載された端子構造を備える半導体チップ同士、又は、付記1〜8のいずれか1項に記載された端子構造を備える半導体チップと付記1〜8のいずれか1項に記載された端子構造を備える基板がはんだ接合されて、前記半導体チップ同士又は前記半導体チップと前記基板が電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
(付記10)
はんだ接合された端子の側面を覆う酸化膜を備えることを特徴とする、付記9に記載の半導体装置。
(付記11)
付記9又は10に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子装置。
はんだ接合された端子の側面を覆う酸化膜を備えることを特徴とする、付記9に記載の半導体装置。
(付記11)
付記9又は10に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子装置。
(付記12)
第1金属材料を含むピラーを形成し、
前記ピラーの上面及び側面が覆われるように、前記第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含むカバー層を形成することを特徴とする端子の形成方法。
(付記13)
前記カバー層の上方にはんだ層を形成することを特徴とする、付記12に記載の端子の形成方法。
第1金属材料を含むピラーを形成し、
前記ピラーの上面及び側面が覆われるように、前記第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含むカバー層を形成することを特徴とする端子の形成方法。
(付記13)
前記カバー層の上方にはんだ層を形成することを特徴とする、付記12に記載の端子の形成方法。
(付記14)
前記カバー層は、前記第2金属材料としてTi、Cr、Ta、Al、W及びMoからなる群の中から選ばれるいずれか1つを含み、
前記カバー層上にはんだ接合可能な金属材料を含む接合層を形成することを特徴とする、付記12に記載の端子の形成方法。
前記カバー層は、前記第2金属材料としてTi、Cr、Ta、Al、W及びMoからなる群の中から選ばれるいずれか1つを含み、
前記カバー層上にはんだ接合可能な金属材料を含む接合層を形成することを特徴とする、付記12に記載の端子の形成方法。
(付記15)
前記接合層上にはんだ層を形成することを特徴とする、付記14に記載の端子の形成方法。
(付記16)
前記カバー層は、前記第2金属材料としてNiを含むことを特徴とする、付記12に記載の端子の形成方法。
前記接合層上にはんだ層を形成することを特徴とする、付記14に記載の端子の形成方法。
(付記16)
前記カバー層は、前記第2金属材料としてNiを含むことを特徴とする、付記12に記載の端子の形成方法。
(付記17)
前記カバー層上にはんだ層を形成することを特徴とする、付記16に記載の端子の形成方法。
(付記18)
前記カバー層の前記ピラーの側面を覆っている部分の表面が覆われるように酸化膜を形成することを特徴とする、付記12〜17のいずれか1項に記載の端子の形成方法。
前記カバー層上にはんだ層を形成することを特徴とする、付記16に記載の端子の形成方法。
(付記18)
前記カバー層の前記ピラーの側面を覆っている部分の表面が覆われるように酸化膜を形成することを特徴とする、付記12〜17のいずれか1項に記載の端子の形成方法。
(付記19)
前記ピラーは、前記第1金属材料としてCuを含み、
前記はんだ材料は、Snを含むことを特徴とする、付記12〜18のいずれか1項に記載の端子の形成方法。
前記ピラーは、前記第1金属材料としてCuを含み、
前記はんだ材料は、Snを含むことを特徴とする、付記12〜18のいずれか1項に記載の端子の形成方法。
1 ピラー(Cuピラー)
2 カバー層
2X、2Y Ti層
3 接合層(Cu接合層)
4 はんだ層(SnAgはんだ層)
5 カバー層
6、6A 酸化膜
7 端子
10 半導体ウェハ
11 めっきシード層
12 電極パッド
13、14、18、19、25 レジストマスク
15、16 半導体チップ
17 フラックス
20 半導体部品(半導体装置)
21 基板
22 電子部品
23 システムボード
24 サーバ(サーバシステム)
34 CuSn化合物
2 カバー層
2X、2Y Ti層
3 接合層(Cu接合層)
4 はんだ層(SnAgはんだ層)
5 カバー層
6、6A 酸化膜
7 端子
10 半導体ウェハ
11 めっきシード層
12 電極パッド
13、14、18、19、25 レジストマスク
15、16 半導体チップ
17 フラックス
20 半導体部品(半導体装置)
21 基板
22 電子部品
23 システムボード
24 サーバ(サーバシステム)
34 CuSn化合物
Claims (10)
- 第1金属材料を含むピラーと、
前記第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含み、前記ピラーの上面及び側面を覆うカバー層とを備えることを特徴とする端子構造。 - 前記カバー層は、前記第2金属材料としてTi、Cr、Ta、Al、W及びMoからなる群の中から選ばれるいずれか1つを含み、
前記カバー層上に設けられ、はんだ接合可能な金属材料を含む接合層を備えることを特徴とする、請求項1に記載の端子構造。 - 前記接合層上に設けられたはんだ層を備えることを特徴とする、請求項2に記載の端子構造。
- 前記カバー層は、前記第2金属材料としてNiを含むことを特徴とする、請求項1に記載の端子構造。
- 前記カバー層上に設けられたはんだ層を備えることを特徴とする、請求項4に記載の端子構造。
- 前記カバー層の前記ピラーの側面を覆っている部分の表面を覆う酸化膜を備えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の端子構造。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載された端子構造を備える半導体チップ同士、又は、請求項1〜6のいずれか1項に記載された端子構造を備える半導体チップと請求項1〜6のいずれか1項に記載された端子構造を備える基板がはんだ接合されて、前記半導体チップ同士又は前記半導体チップと前記基板が電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
- はんだ接合された端子の側面を覆う酸化膜を備えることを特徴とする、請求項7に記載の半導体装置。
- 請求項7又は8に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子装置。
- 第1金属材料を含むピラーを形成し、
前記ピラーの上面及び側面が覆われるように、前記第1金属材料よりもはんだ材料の拡散が遅い第2金属材料を含むカバー層を形成することを特徴とする端子の形成方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014126887A JP2016006812A (ja) | 2014-06-20 | 2014-06-20 | 端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法 |
US14/734,267 US20150371962A1 (en) | 2014-06-20 | 2015-06-09 | Terminal structure, semiconductor device, and terminal forming method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014126887A JP2016006812A (ja) | 2014-06-20 | 2014-06-20 | 端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016006812A true JP2016006812A (ja) | 2016-01-14 |
Family
ID=54870346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014126887A Withdrawn JP2016006812A (ja) | 2014-06-20 | 2014-06-20 | 端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150371962A1 (ja) |
JP (1) | JP2016006812A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017221587A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | ソニー株式会社 | 基板装置、電子機器及び基板装置の製造方法 |
JP2018046148A (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 富士通株式会社 | 端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法 |
JP2021501472A (ja) * | 2017-10-31 | 2021-01-14 | ザイリンクス インコーポレイテッドXilinx Incorporated | 強化された相互接続部を備えるチップパッケージ組立体およびその製作方法 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11217550B2 (en) * | 2018-07-24 | 2022-01-04 | Xilinx, Inc. | Chip package assembly with enhanced interconnects and method for fabricating the same |
CN109729639B (zh) * | 2018-12-24 | 2020-11-20 | 奥特斯科技(重庆)有限公司 | 在无芯基板上包括柱体的部件承载件 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8659155B2 (en) * | 2009-11-05 | 2014-02-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Mechanisms for forming copper pillar bumps |
US8492891B2 (en) * | 2010-04-22 | 2013-07-23 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Cu pillar bump with electrolytic metal sidewall protection |
JP5807221B2 (ja) * | 2010-06-28 | 2015-11-10 | アユミ工業株式会社 | 接合構造体製造方法および加熱溶融処理方法ならびにこれらのシステム |
-
2014
- 2014-06-20 JP JP2014126887A patent/JP2016006812A/ja not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-06-09 US US14/734,267 patent/US20150371962A1/en not_active Abandoned
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017221587A1 (ja) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | ソニー株式会社 | 基板装置、電子機器及び基板装置の製造方法 |
US10892241B2 (en) | 2016-06-20 | 2021-01-12 | Sony Corporation | Substrate device, electronic apparatus, and method for manufacturing substrate device |
JP2018046148A (ja) * | 2016-09-14 | 2018-03-22 | 富士通株式会社 | 端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法 |
JP2021501472A (ja) * | 2017-10-31 | 2021-01-14 | ザイリンクス インコーポレイテッドXilinx Incorporated | 強化された相互接続部を備えるチップパッケージ組立体およびその製作方法 |
JP7247179B2 (ja) | 2017-10-31 | 2023-03-28 | ザイリンクス インコーポレイテッド | 強化された相互接続部を備えるチップパッケージ組立体およびその製作方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20150371962A1 (en) | 2015-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100592609B1 (ko) | 범프의 형성방법 및 반도체장치의 제조방법 | |
JP5604665B2 (ja) | 銅の追加によるハンダ相互接続の改良 | |
TWI452657B (zh) | 用於改良耐脆裂性之焊接方法及相關裝置 | |
TWI451822B (zh) | 電路板、半導體裝置及製造半導體裝置的方法 | |
KR20030081172A (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
US7851345B2 (en) | Semiconductor device and method of forming oxide layer on signal traces for electrical isolation in fine pitch bonding | |
US9412715B2 (en) | Semiconductor device, electronic device, and semiconductor device manufacturing method | |
JP2016006812A (ja) | 端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法 | |
US20140159235A1 (en) | Electronic component, electronic apparatus including the same, and manufacturing method of the electronic apparatus | |
JP2014146658A (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
JP5169354B2 (ja) | 接合材料及びそれを用いた接合方法 | |
JP3700598B2 (ja) | 半導体チップ及び半導体装置、回路基板並びに電子機器 | |
JP4890835B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP2001060760A (ja) | 回路電極およびその形成方法 | |
JP6593119B2 (ja) | 電極構造、接合方法及び半導体装置 | |
JP6702108B2 (ja) | 端子構造、半導体装置、電子装置及び端子の形成方法 | |
JP2008147375A (ja) | 半導体装置、回路配線基板及び半導体装置の製造方法 | |
JP2017195267A (ja) | 電子装置、及び電子装置の製造方法 | |
US20120280023A1 (en) | Soldering method and related device for improved resistance to brittle fracture | |
KR100883863B1 (ko) | 기계적 특성이 개선된 전자부품, 전자부품간 접합구조체 및이의 접합방법 | |
JP2011216813A (ja) | はんだ接合方法、半導体装置及びその製造方法 | |
JP2003094193A (ja) | 鉛フリー半田ペースト | |
JPH07321114A (ja) | 半導体装置のハンダバンプ形成の方法および構造 | |
JP2011044571A (ja) | 半導体装置、外部接続端子、半導体装置の製造方法、及び外部接続端子の製造方法 | |
JPH09153497A (ja) | 半田バンプの形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170309 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171208 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20171218 |