JP2018147967A - 接続構造体の製造方法、接続構造体及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の接続構造体100の製造方法は、第一の部材10と、第一の部材上に設けられた、銅の含有量が65体積%以上95体積%以下である焼結銅層を含む接合部15と、を有する接続用部材を用意する第1工程及び接合部に第二の部材40を接合する第2工程を備える。第二の部材は、金属ワイヤである。
【選択図】図1
Description
a)ニッケル含有層及びパラジウム含有層
b)ニッケル含有層及び金含有層
c)ニッケル含有層、パラジウム含有層及び金含有層
d)パラジウム含有層
e)パラジウム含有層及び金含有層
のいずれかであってもよい。
図1は、本実施形態の接続構造体の一例を示す模式断面図である。図1に示される接続構造体100は、第一の部材10と、接合部15と、第二の部材40と、をこの順に備え、第一の部材10と第二の部材40とが、接合部15を介して接続されている。接合部15は、第一の部材10上に設けられた焼結銅層20と、焼結銅層20上に設けられた金属含有層30とを有する。本実施形態では、第二の部材40が金属含有層30を介して焼結銅層20に接合されている。
本実施形態の接続構造体100は、第一の部材10が半導体素子であり、第二の部材40が金属ワイヤである。
焼結銅層20における銅の含有量(体積割合)は、焼結銅層の体積を基準として、65体積%以上95体積%以下であることが好ましく、70体積%以上90体積%以下がより好ましく、70体積%以上80体積%がより好ましい。焼結銅層における銅の含有量を上記範囲とすることで、銅の含有量が100体積%の場合と比較して衝撃吸収性に優れたクッション層として機能させることができ、金属ワイヤが太線の金属ワイヤ又はリボン形状であっても第一の部材への衝撃を低減できる。
焼結銅層における銅の含有量(体積%)=[(M1)/8.96]×100・・・(A)
金属含有層30は、ニッケル、パラジウム、金、白金、及び銀からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含有する単層若しくは複層とすることができる。特に、ニッケル及びパラジウムは、下地の焼結銅の表面への拡散を抑制する効果が高い。また、金を含有する層を形成することで、第二の部材として太線の金属ワイヤ又はリボン形状の金属ワイヤを接続する際に、金含有層がない場合に較べて加圧力又は超音波出力を小さくして接続することができ、第一の部材への影響をより低減することができる。
a)ニッケル含有層及びパラジウム含有層
b)ニッケル含有層及び金含有層
c)ニッケル含有層、パラジウム含有層及び金含有層
d)パラジウム含有層
e)パラジウム含有層及び金含有層
のいずれかであってもよい。
a’)無電解ニッケルめっき被膜及び無電解パラジウムめっき被膜
b’)無電解ニッケルめっき被膜及び無電解金めっき被膜
c’)無電解ニッケルめっき被膜、無電解パラジウムめっき被膜及び無電解金めっき被膜
d’)無電解パラジウムめっき被膜
e’)無電解パラジウムめっき被膜及び無電解金めっき被膜
のいずれかであってもよい。
本実施形態に係る接続構造体の製造方法は、第一の部材と、第一の部材上に設けられた、銅の含有量が65体積%以上95体積%以下である焼結銅層を含む接合部と、を有する接続用部材を用意する第1工程と、接合部に第二の部材を接合する第2工程とを備える。そして、第二の部材が金属ワイヤである。
本実施形態の接合用銅ペーストは、金属粒子と、分散媒と、を含む。
サブマイクロ銅粒子としては、粒径が0.12μm以上0.8μm以下の銅粒子を含むものが挙げられ、例えば、体積平均粒径が0.12μm以上0.8μm以下のサブマイクロ銅粒子を用いることができる。サブマイクロ銅粒子の体積平均粒径が0.12μm以上であれば、サブマイクロ銅粒子の合成コストの抑制、良好な分散性、表面処理剤の使用量の抑制といった効果が得られやすくなる。サブマイクロ銅粒子の体積平均粒径が0.8μm以下であれば、サブマイクロ銅粒子の焼結性が優れるという効果が得られやすくなる。よりいっそう上記効果を奏するという観点から、サブマイクロ銅粒子の体積平均粒径は、0.15μm以上0.8μm以下であってもよく、0.15μm以上0.6μm以下であってもよく、0.2μm以上0.5μm以下であってもよく、0.3μm以上0.45μm以下であってもよい。
フレーク状マイクロ銅粒子としては、最大径が1μm以上20μm以下であり、アスペクト比が4以上の銅粒子を含むものが挙げられ、例えば、平均最大径が1μ以上20μm以下であり、アスペクト比が4以上の銅粒子を用いることができる。フレーク状マイクロ銅粒子の平均最大径及びアスペクト比が上記範囲内であれば、接合用銅ペーストを焼結した際の体積収縮を充分に低減でき、上述した本実施形態に係る焼結金属層を形成することが容易となる。よりいっそう上記効果を奏するという観点から、フレーク状マイクロ銅粒子の平均最大径は、1μm以上10μm以下であってもよく、3μm以上10μm以下であってもよい。フレーク状マイクロ銅粒子の最大径及び平均最大径の測定は、例えば、粒子のSEM像から求めることができ、後述するフレーク状構造の長径X及び長径の平均値Xavとして求められる。
金属粒子としては、上述したサブマイクロ銅粒子及びマイクロ銅粒子以外のその他の金属粒子を含んでいてもよく、例えば、ニッケル、銀、金、パラジウム、白金等の粒子を含んでいてもよい。その他の金属粒子は、体積平均粒径が0.01μm以上10μm以下であってもよく、0.01μm以上5μm以下であってもよく、0.05μm以上3μm以下であってもよい。その他の金属粒子を含んでいる場合、その含有量は、充分な接合性を得るという観点から、金属粒子の全質量を基準として、20質量%未満であってもよく、10質量%以下であってもよい。その他の金属粒子は、含まれなくてもよい。その他の金属粒子の形状は、特に限定されるものではない。
分散媒は特に限定されるものではなく、揮発性のものであってもよい。揮発性の分散媒としては、例えば、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、α−テルピネオール、イソボルニルシクロヘキサノール(MTPH)等の一価及び多価アルコール類;エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(DPMA)、乳酸エチル、乳酸ブチル、γ−ブチロラクトン、炭酸プロピレン等のエステル類;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等の酸アミド;シクロヘキサン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン等の脂肪族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;炭素数1〜18のアルキル基を有するメルカプタン類;炭素数5〜7のシクロアルキル基を有するメルカプタン類が挙げられる。炭素数1〜18のアルキル基を有するメルカプタン類としては、例えば、エチルメルカプタン、n−プロピルメルカプタン、i−プロピルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、i−ブチルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、ペンチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン及びドデシルメルカプタンが挙げられる。炭素数5〜7のシクロアルキル基を有するメルカプタン類としては、例えば、シクロペンチルメルカプタン、シクロヘキシルメルカプタン及びシクロヘプチルメルカプタンが挙げられる。
接合用銅ペーストには、必要に応じて、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤;シリコーン油等の消泡剤;無機イオン交換体等のイオントラップ剤等を適宜添加してもよい。
接合用銅ペーストは、上述のサブマイクロ銅粒子、マイクロ銅粒子、その他の金属粒子及び任意の添加剤を分散媒に混合して調製してもよい。各成分の混合後に、撹拌処理を行ってもよい。接合用銅ペーストは、分級操作により分散液の最大粒径を調整してもよい。
図4に示される接続用部材200は、第三の部材50と、第一の部材10と、第三の部材50と第一の部材10とを接合する焼結金属層52と、第一の部材10の焼結金属層52が設けられている側とは反対側の表面に焼結銅層20とを備えている。接続用部材200は、下記の方法により得ることが可能である。
(2)第三の部材50上に、上述した接合用銅ペーストなどの金属ペーストを設け、この金属ペースト上に、第一の部材10を積層し、第一の部材10の上に上述した接合用銅ペーストを設けてから、焼結を行い、第三の部材50と第一の部材10とを接合する焼結金属層52と、焼結銅層20とを同時に形成する方法。
(3)第一の部材20の表面に上述した接合用銅ペーストを設けて、焼結を行い、第一の部材20上に焼結銅層20が設けられた部材を用意する。その後、第三の部材50上に、上述した接合用銅ペーストなどの金属ペーストを設け、この金属ペーストの上に、予め用意した上記部材を積層し、焼結を行う方法。
図8は、本発明に係る半導体装置の一例を示す模式断面図である。図8に示される半導体装置300は、第一の電極56及び第二の電極57を有する絶縁基板54と、第一の電極56上に焼結金属層52によって接合された第一の部材10と、第一の部材10上に設けられた焼結銅層20及び焼結銅層20の表面を被覆する金属含有層30からなる接合部15と、第二の電極57上に設けられた金属焼結層8と、一端側が接合部15と接合されており、他端側が金属焼結層8を介して第二の電極57と接合されている第二の部材42と、を備える。半導体装置300においては、第一の部材10が半導体素子であり、第二の部材42が金属ワイヤであり、金属ワイヤによって半導体素子と第二の電極とが電気的に接続されている。また、半導体素子は、ワイヤ44を介して第三の電極59に接続されている。さらに、半導体装置300は、絶縁基板54の上記電極等が搭載されている面とは反対側に設けられた銅板58と、上記接続構造を封止する絶縁体60とを備える。
分散媒としてα−テルピネオール(和光純薬工業株式会社製)5.2g及びイソボルニルシクロヘキサノール(MTPH、日本テルペン化学株式会社製)6.8gと、サブマイクロ銅粒子としてCH0200(三井金属鉱業株式会社製、粒径が0.12μm以上0.8μm以下の銅粒子の含有量95質量%)52.8gとをポリ瓶に混合し、超音波ホモジナイザー(US−600、日本精機株式会社製)により19.6kHz、600W、1分処理し分散液を得た。この分散液に、フレーク状マイクロ銅粒子としてMA−C025(三井金属鉱業株式会社製、最大径が1μm以上20μm以下の銅粒子の含有量100質量%)35.2gを添加し、スパチュラで乾燥粉がなくなるまでかき混ぜた。ポリ瓶を密栓し、自転公転型攪拌装置(Planetry Vacuum Mixer ARV−310、株式会社シンキー製)を用いて、2000rpmで2分間撹拌し、減圧下、2000rpmで2分間撹拌して接合用銅ペーストAを得た。
(実施例1)
(工程a:接続用部材の準備)
大きさ19mm×25mmの銅板(厚み:3mm)上に、5mm×5mmの正方形の開口を有するステンレス製のメタルマスク(厚み:200μm)を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により接合用銅ペーストAを塗布した。一方の主面S1上に、厚み5μmの無電解ニッケルめっき被膜と厚み0.01μmの無電解パラジウムめっき被膜とがこの順に形成されたシリコンチップを用意し、このシリコンチップをS1とは反対側の主面が塗布した銅ペーストに接するように載せ、ピンセットで軽く押さえた。これをチューブ炉(株式会社エイブイシー製)にセットし、アルゴンガスを1L/minで流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを300ml/minで流しながら、10分間昇温した。昇温後、最高到達温度300℃、最高到達温度保持時間60分間の条件で焼結処理し、焼結後、200℃まで30分で冷却し、その後アルゴンガスを0.3L/minに換えて冷却し、50℃以下で接合体を空気中に取り出した。こうして、図9に示されるように、銅板71とシリコンチップ73とが厚み100μmの焼結銅層72により接合された接続用部材240を作製した。
上記で得られた接続用部材240のシリコンチップの無電解ニッケルめっき被膜及び無電解パラジウムめっき被膜が設けられている面上に、4mm×4mmの正方形の開口を有するステンレス製のメタルマスク(厚み:20μm)を載せ、メタルスキージを用いたステンシル印刷により接合用銅ペーストAを塗布した。これをチューブ炉(株式会社エイブイシー製)にセットし、アルゴンガスを1L/minで流して空気をアルゴンガスに置換した。その後、水素ガスを300mL/minで流しながら昇温10分、350℃10分の条件で焼結処理して、シリコンチップ上に厚み10μmの焼結銅層を形成した。その後、アルゴンガスを0.3L/minに換えて冷却し、50℃以下で接合体を空気中に取り出した。こうして、図10に示されるように、銅含有量が80体積%の焼結銅層74を有する接続用部材242を作製した。
上記で得られた接続用部材242の銅板71の表面と焼結銅層74の上面に、下記の示す方法で、厚み0.5μmの無電解ニッケルめっき被膜、厚み0.1μmの無電解パラジウムめっき被膜及び厚み0.1μmの無電解金めっき被膜をこの順に形成し、銅ワイヤボンディング接続用部材を作製した。
接続用部材を、液温25℃のめっき活性処理液であるSA−100(日立化成株式会社製、商品名)へ5分間浸漬させた後、共振周波数28kHz、出力100Wの超音波を照射しながら2分間水洗した。続いて、接続用部材を、液温85℃の無電解ニッケルめっき液であるNIPS−100(日立化成株式会社製、商品名)へ、共振周波数28kHz、出力100Wの超音波を照射しながら25分間浸漬させた後、共振周波数28kHz、出力100Wの超音波を照射しながら1分間水洗した。形成した無電解ニッケルめっき被膜の厚みは0.5μmであった。また、無電解ニッケルめっき被膜におけるリン濃度は7質量%であった。
無電解ニッケルめっき済みの接続用部材を、液温55℃の無電解パラジウムめっき液であるパレット(小島化学薬品株式会社製、商品名)へ、共振周波数28kHz、出力100Wの超音波を照射しながら9秒間浸漬させた後、共振周波数28kHz、出力100Wの超音波を照射しながら1分間水洗した。形成した無電解パラジウムめっき被膜の厚みは0.1μmであった。なお、無電解パラジウム被膜におけるパラジウム濃度はほぼ100質量%であった。
無電解パラジウムめっき済みの接続用部材を、置換金めっき液であるHGS−100(日立化成株式会社、商品名)へ、85℃において共振周波数28kHz、出力100Wの超音波を照射しながら10分間浸漬させ、共振周波数28kHz、出力100Wの超音波を照射しながら1分間水洗した。形成した無電解金めっき被膜の厚みは0.1μmであった。
線径300μmの銅ワイヤ「CHA」(田中電子工業株式会社製、商品名)を用い、シリコンチップ上の焼結銅層と銅板とのワイヤボンディングを行った。なお、ワイヤボンディングは、ボンディング装置としてオーソダイン社(OrthodyneElecronics Co.)製の全自動リボンボンダー3600plus型を用い、80kHzの周波数で、表1に示した超音波出力と荷重にて実施した。こうして、図11に示すように、シリコンチップ上の焼結銅層74と銅板41とが銅ワイヤ76で接続された銅ワイヤボンディング済み接続構造体244を得た。
上記で得られた銅ワイヤボンディング済み接続構造体について、下記に示す方法で、ワイヤプル強度、シリコンチップのダメージ、及びモールド樹脂との接着性について評価した。
銅ワイヤボンディング済み接続構造体について、ボンドテスタ(Dage社製、商品名:BT2400PC)を用いて、銅ワイヤを引っ張り、端子から外れるまでの強度を測定する銅ワイヤプルテストを行った。端子20箇所のワイヤプル強度の平均値から、下記基準に基づいて、ワイヤボンディング接続信頼性について評価した。
A:ワイヤプル強度の平均値が1000g以上
B:ワイヤプル強度の平均値が800g以上1000g未満
C:ワイヤプル強度の平均値が500g以上800g未満
D:ワイヤプル強度の平均値が200g以上500g未満
E:ワイヤプル強度の平均値が200g未満
銅ワイヤボンディング済み接続構造体について、断面出しを行い、シリコンチップの銅ワイヤボンディング部を観察し、破壊又は剥がれなどのダメージが発生しているかどうかを確認した。50サンプルについて評価し、下記基準に基づいて評価した。
A:50サンプルにおいてダメージ無し
B:1〜2サンプルにおいてダメージ発生
C:3〜5サンプルにおいてダメージ発生
D:6〜10サンプルにおいてダメージ発生
E:11サンプル以上においてダメージ発生
銅ワイヤボンディング済み接続構造体上に、接着性向上材(HIMAL、日立化成株式会社製)を塗布、乾燥した後、固形封止材(CEL、日立化成株式会社製)で封止して、密着性評価用試験片を得た。
A:20面積%未満の剥離
B:20〜50面積%未満の剥離
C:50面積%以上の剥離
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bでメタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に厚み20μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は実施例4と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は実施例4と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bでメタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に厚み50μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は実施例7と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は実施例7と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bでメタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に厚み100μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は実施例10と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は実施例10と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例2と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例3と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例4と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例5と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例6と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例7と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例8と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例9と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例10と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例11と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cで無電解金めっき被膜(0.1μm)を設けなかったこと以外は実施例12と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bでメタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に厚み50μmの焼結銅層を形成し、工程cに代えて、スパッタにより、焼結銅層の上面に厚み0.1μmのパラジウム被膜及び厚み0.1μmの金被膜をこの順に形成したこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は実施例25と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は実施例25と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bでメタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に厚み100μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例25と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は実施例28と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は実施例28と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
厚み0.1μmの金被膜を設けなかったこと以外は実施例25と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は実施例31と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は実施例31と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bでメタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に厚み100μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例31と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は実施例31と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は実施例31と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程cの金属含有層の形成を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bでメタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に厚み20μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例37と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bで、分散媒の量を調整した銅ペーストを用意し、メタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に銅含有量が60体積%の厚み50μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例37と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bで、分散媒の量を調整した銅ペーストを用意し、メタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に銅含有量が70体積%の厚み50μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例37と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bでメタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に銅含有量が80体積%の厚み50μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例37と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bで、分散媒の量を調整した銅ペーストを用意し、メタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に銅含有量が90体積%の厚み50μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例37と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bでメタルマスクの厚みを変更してシリコンチップ上に銅含有量が80体積%の厚み100μmの焼結銅層を形成したこと以外は実施例37と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bで、市販の電解銅めっき液を用い、電流密度1A/dm2の条件で電解銅めっきを行うことにより、銅含有量が100体積%の厚み10μmの電解銅層を有する接続用部材を作製し、工程cの金属含有層の形成を行わなかったこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
電解銅めっきの時間を変更してシリコンチップ上に銅含有量が100体積%の厚み20μmの電解銅層を形成したこと以外は比較例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
電解銅めっきの時間を変更してシリコンチップ上に銅含有量が100体積%の厚み50μmの電解銅層を形成したこと以外は比較例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
電解銅めっきの時間を変更してシリコンチップ上に銅含有量が100体積%の厚み100μmの電解銅層を形成したこと以外は比較例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
工程bで、市販の電解銅めっき液を用い、電流密度1A/dm2の条件で電解銅めっきを行うことにより、銅含有量が100体積%の厚み10μmの電解銅層を有する接続用部材を作製し、工程cで無電解ニッケル被膜を形成しなかったこと以外は実施例1と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は比較例5と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は比較例5と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
電解銅めっきの時間を変更してシリコンチップ上に銅含有量が100体積%の厚み20μmの電解銅層を形成したこと以外は比較例5と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は比較例8と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は比較例8と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
電解銅めっきの時間を変更してシリコンチップ上に銅含有量が100体積%の厚み50μmの電解銅層を形成したこと以外は比較例5と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は比較例11と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は比較例11と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
電解銅めっきの時間を変更してシリコンチップ上に銅含有量が100体積%の厚み100μmの電解銅層を形成したこと以外は比較例5と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから250gfに変更したこと以外は比較例14と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
銅ワイヤボンディングにおける荷重を300gfから200gfに変更したこと以外は比較例14と同様にして、銅ワイヤボンディング済み接続構造体を作製した。
Claims (13)
- 第一の部材と、前記第一の部材上に設けられた、銅の含有量が65体積%以上95体積%以下である焼結銅層を含む接合部と、を有する接続用部材を用意する第1工程、及び
前記接合部に第二の部材を接合する第2工程、
を備え、
前記第二の部材が金属ワイヤである、接続構造体の製造方法。 - 前記接合部が、前記焼結銅層の前記第一の部材とは反対側の面上に設けられた、ニッケル、パラジウム、金、白金、及び銀からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含有する単層若しくは複層の金属含有層をさらに含む、請求項1に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記焼結銅層が、前記第一の部材の前記焼結銅層と接する面に対して略平行に配向したフレーク状の銅粒子に由来する構造を含む、請求項1又は2に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第一の部材上にフレーク状の銅粒子が含まれる銅ペースト層を設け、該銅ペースト層を焼成することにより前記焼結銅層を形成する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記第一の部材が半導体素子である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記金属ワイヤが、アルミワイヤ、銅ワイヤ、パラジウム被覆ワイヤ、銀ワイヤ、及び金ワイヤからなる群より選択される少なくとも一種の金属ワイヤである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の接続構造体の製造方法。
- 前記金属含有層は、前記焼結銅層側からみて、
a)ニッケル含有層及びパラジウム含有層
b)ニッケル含有層及び金含有層
c)ニッケル含有層、パラジウム含有層及び金含有層
d)パラジウム含有層
e)パラジウム含有層及び金含有層
のいずれかである、請求項2に記載の接続構造体の製造方法。 - 無電解めっき及び/又はスパッタにより前記金属含有層を形成する、請求項7に記載の接続構造体の製造方法。
- 超音波を印加しながらめっき析出させる無電解めっきにより前記金属含有層を形成する、請求項7に記載の接続構造体の製造方法。
- 第一の部材と、焼結銅層を含む接合部と、第二の部材と、をこの順に備え、
前記焼結銅層は、前記第一の部材上に設けられており、銅の含有量が65体積%以上95体積%以下であり、
第二の部材が、金属ワイヤであり、前記接合部と接合されている、接続構造体。 - 前記接合部が、前記焼結銅層の前記第一の部材とは反対側の面上に設けられた、ニッケル、パラジウム、金、白金、及び銀からなる群より選択される少なくとも一種の金属を含有する単層若しくは複層の金属含有層をさらに含み、
前記第二の部材が前記金属含有層に接合されている、請求項10に記載の接続構造体。 - 前記焼結銅層が、前記第一の部材と接する面に対して略平行に配向したフレーク状の銅粒子に由来する構造を含む、請求項10又は11に記載の接続構造体。
- 前記第一の部材が半導体素子である請求項10〜12のいずれか一項に記載の接続構造体を備える、半導体装置。
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