JP2018093001A - 電子装置及び電子装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置は、第1の接合対象体と、前記第1の接合対象体の上に積層された第2の接合対象体と、前記第1の接合対象体と前記第2の接合対象体を電気的に接続する接合部と、を有し、前記接合部は、前記第1の接合対象体の第1接続端子と前記第2の接合対象体の第2接続端子の間に位置する金属間化合物層を有し、前記金属間化合物層はこの金属間化合物層の体積の50%〜70%を占めるNiSn合金層を有する。
【選択図】図2
Description
第1の接合対象体と、
前記第1の接合対象体の上に積層された第2の接合対象体と、
前記第1の接合対象体と前記第2の接合対象体を電気的に接続する接合部と、を有し、
前記接合部は、前記第1の接合対象体の第1接続端子と前記第2の接合対象体の第2接続端子の間に位置する金属間化合物層を有し、前記金属間化合物層は、この金属間化合物層の体積の50%〜70%を占めるNiSn合金層を有する。
MTF=AJ-n exp(Ea/kT)
を用いて寿命を推定した。ここでMTFはメジアン故障時間、Aは定数、Jは電流密度、nは電流密度依存性係数(たとえばn=2)、Eaは寿命の活性化エネルギー、kはボルツマン係数、Tは温度である。
<比較例1>
<比較例2>
(付記1)
第1の接合対象体と、
前記第1の接合対象体の上に積層された第2の接合対象体と、
前記第1の接合対象体と前記第2の接合対象体を電気的に接続する接合部と、
を有し、
前記接合部は、前記第1の接合対象体に接続される第1接続端子と前記第2の接合対象体に接続される第2接続端子の間に位置する金属間化合物層を有し、
前記金属間化合物層は、当該金属間化合物層の体積の50%〜70%を占めるNiSn合金層を有する、
ことを特徴とする電子装置。
(付記2)
前記第1の接合対象体及び前記第2の接合対象体の少なくとも1方は、半導体チップであることを特徴とする付記1に記載の電子装置。
(付記3)
前記NiSn合金層は半球またはバンプ型の形状を有することを特徴とする付記1または2に記載の電子装置。
(付記4)
前記金属間化合物層は、前記NiSn合金層を被覆して前記第1接続端子と接続されるCuSn合金層を有することを特徴とする付記3に記載の電子装置。
(付記5)
前記CuSn合金層は、前記第1接続端子との界面に位置するCu3Sn合金層と、前記Cu3Sn層と前記NiSn合金層の間に位置するCu6Sn5合金層を含むことを特徴とする付記4に記載の電子装置。
(付記6)
前記NiSn合金層の頂上部は前記Cu3Sn合金層と接していることを特徴とする付記5に記載の電子装置。
(付記7)
前記金属間化合物層は、前記NiSn合金層を被覆して前記第1接続端子と接続されるCuSn合金層を有することを特徴とする付記1に記載の電子装置。
(付記8)
前記NiSn合金層は、前記第2接続端子と物理的に連結していることを特徴とする付記1〜7のいずれかに記載の電子装置。
(付記9)
第1の接合対象体と第2の接合対象体がそれぞれの主面に対して垂直方向に積層された電子装置の製造方法において、
一方の接合対象体の接続端子上にNi層を形成し、
前記Ni層の上に所定のリフロー温度ではんだバンプを形成し、
前記はんだバンプの形成後に、前記Ni層と前記はんだバンプを前記リフロー温度より高い温度で加熱処理して前記はんだバンプのほぼ全体をNiSn合金層に変化させ、
前記NiSn合金層を、他方の接合対象体に形成されているはんだバンプに対向させてリフローにより接合する、
ことを特徴とする電子装置の製造方法。
(付記10)
前記接合の工程で、前記第1の接合対象体の第1接続端子と前記第2の接合対象体の第2接続端子の間に金属間化合物層が生成され、前記金属間化合物層の体積の50%〜70%を前記NiSn合金層が占めることを特徴とする付記9に記載の電子装置の製造方法。
(付記11)
前記加熱処理は、大気中での第1加熱処理と、還元雰囲気中での第2加熱処理を含むことを特徴とする付記9または10に記載の電子装置の製造方法。
(付記12)
前記リフローにより接合する工程は、前記加熱処理の温度よりも低い温度で行われることを特徴とする付記9〜11のいずれかに記載の電子装置の製造方法。
2 回路基板
3 インターポーザ(第1の接合対象体)
4 半導体チップ(第2の接合対象体)
10 接合部
13、14 Cuピラー(端子)
15 NiSn合金層
16 Cu3Sn合金層
17 Cu6Sn5合金層
18 金属間化合物層
19 CuSn合金層
25 突起電極
Claims (8)
- 第1の接合対象体と、
前記第1の接合対象体の上に積層された第2の接合対象体と、
前記第1の接合対象体と前記第2の接合対象体を電気的に接続する接合部と、
を有し、
前記接合部は、前記第1の接合対象体の第1接続端子と前記第2の接合対象体の第2接続端子の間に位置する金属間化合物層を有し、
前記金属間化合物層は、当該金属間化合物層の体積の50%〜70%を占めるNiSn合金層を有する、
ことを特徴とする電子装置。 - 前記第1の接合対象体及び前記第2の接合対象体の少なくとも1方は、半導体チップであることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
- 前記NiSn合金層は半球またはバンプ型の形状を有することを特徴とする請求項1または2に記載の電子装置。
- 前記金属間化合物層は、前記NiSn合金層を被覆して前記第1接続端子に接続されるCuSn合金層を有することを特徴とする請求項3に記載の電子装置。
- 前記CuSn合金層は、前記第1接続端子との界面に位置するCu3Sn合金層と、前記Cu3Sn層と前記NiSn合金層の間に位置するCu6Sn5合金層を含むことを特徴とする請求項4に記載の電子装置。
- 前記NiSn合金層の頂上部は前記Cu3Sn合金層と接していることを特徴とする請求項5に記載の電子装置。
- 第1の接合対象体と第2の接合対象体がそれぞれの主面に対して垂直方向に積層された電子装置の製造方法において、
一方の接合対象体の接続端子上にNi層を形成し、
前記Ni層の上に所定のリフロー温度ではんだバンプを形成し、
前記はんだバンプの形成後に、前記Ni層と前記はんだバンプを前記リフロー温度より高い温度で加熱処理して前記はんだバンプのほぼ全体をNiSn合金層に変化させ、
前記NiSn合金層を、他方の半導体チップに形成されているはんだバンプに対向させてリフローにより接合する、
ことを特徴とする電子装置の製造方法。 - 前記接合の工程で、前記第1の接合対象体の第1接続端子と前記第2の接合対象体の第2接続端子の間に金属間化合物層が生成され、前記金属間化合物層の体積の50%〜70%を前記NiSn合金層が占めることを特徴とする請求項7に記載の電子装置の製造方法。
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