JP4766831B2 - 電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)SAW素子を形成するIDT(主成分Al)を周囲環境から遮断し腐食させない中空封止構造。
(2)SAW素子の電極から接合基板への電気的な導通。
特許文献1には、SAW素子を接合基板にバンプを介してフリップチップ接合するとともに、IDT電極やバンプを取り囲む封止枠を接合させて、振動空間を確保しかつ気密封止した弾性表面波デバイスが開示されている。この場合は、バンプおよび封止枠が共にはんだで構成されており、クリーム半田の状態でスクリーン印刷法により接合基板に同時形成した後、溶融し固化させたものである。そして、SAW素子を接合基板上に置き、バンプをSAW素子の入出力電極に接触させ、バンプを加熱加圧して入出力電極に接合させると同時に、はんだ封止枠を素子側シールリングに接合させたものである。
上記はんだ封止枠は接合基板が集合基板の状態で形成されるが、接合基板側へはんだを印刷するときに、集合基板上の電極累積ピッチ精度と印刷用メタルマスクの精度との整合性をとらねばならず、封止枠の微細化が困難になる。そのため、素子が大きくなり、取り個数が少なくなる。
また、印刷時に集合基板の反りや、電極厚みバラツキに起因する印刷量バラツキが発生し、リフロー後のバンプ高さバラツキが出て接合不良が発生する。さらに、リフロー時、コーナー部にはんだが凝集して盛り上がり、はんだ高さバラツキが出て、封止不良が発生する。
上記問題を解決するため、素子が多数個形成されたウエハ上にはんだペーストを印刷し、リフローすることにより、はんだ封止枠を形成する方法も考えられるが、その課題として、はんだ封止枠の精度が出ない、印刷マスクがウエハ表面の電極を傷つけ、特性劣化させる、印刷時のスキージ印圧やはんだをリフローするときの熱でウエハが割れてしまう、などの問題が発生する。
バンプおよび封止枠は、例えばニッケルと金との2層構造としている。一方、接合基板には取出電極とシールリングとを設ける。基板のシールリングは例えば金をシール印刷することにより形成する。その後、SAW素子を基板に仮圧着し、その後、リフローさせて接合するものである。
また、所定の厚みの金をリフトオフする場合、金の成膜時の応力が大きいため、リフトオフ用のレジストパターンの変形が大きく、バンプや封止枠のパターンずれが発生する可能性がある。
さらに、SAW素子の表面に予めシールリングを設け、その上に封止枠を形成するため、その位置合わせに精度が要求されるとともに、シールリングの幅を封止枠より広くせざるをえず、SAW素子が大型になる欠点がある。
(1)BAW素子を形成する上部電極及び下部電極を周囲環境から遮断し腐食させない中空封止構造。
(2)BAW素子の電極から接合基板への電気的な導通。
上記の条件を満たすBAWデバイスの実装構造として、特許文献4および5に記載のものが提案されている。
特許文献4では、シール部材(封止枠に相当)に低融点ガラスを用いている場合、次のような問題がある。まず、鉛ガラス等の低融点ガラスは環境上問題となる鉛を含有するため、使用することが好ましくない。しかし、環境の問題を考慮し、鉛を含有していないガラスでは、融点が約400℃以上と高くなり、製造工程において、BAW素子の上部電極、下部電極及び圧電薄膜にダメージを与えてしまう。更に、低融点ガラスは強度が十分ではないため、BAW素子の基板と接合基板の線膨張係数が異なる場合、その差によるひずみを吸収することが出来ない。一方、シール部材(封止枠に相当)にクリーム半田を用いている場合は、特許文献1,2と同様に印刷における問題がある。
特許文献5では、ガスケット(封止枠に相当)を備えるマイクロキャップ(接合基板に相当)を、冷間圧接ボンディングによりBAW素子に接合させている。冷間圧接ボンディングでは、相当の圧力がBAW素子にかかるため、圧力によりBAW素子の振動部が破壊されたり、BAW素子の基板がダメージを受けるという問題がある。また、冷間圧接ボンディングは、BAW素子の基板の平坦度が高くなければ、封止することが難しく、歩留まり悪いと共に、BAW素子の基板上にわずかな塵などがあると、周縁部を均一に圧接することが難しく、最悪ウエハ割れなどに至るという問題もある。
上記電子素子の上記主面と上記接合基板の上記主面とを対面させ、上記電子素子の端子電極と接合基板の接合電極とをバンプを介して接合させて電気的導通を得るとともに、上記電子素子と接合基板とを上記機能部とバンプとを取り囲む封止枠を介して接合させて機能部とバンプとを中空封止する電子部品の製造方法において、上記電子素子および上記接合基板の一方の上記主面上に、上記バンプ形成位置および封止枠形成位置に対応した開口を持つレジストパターンを形成する工程と、上記レジストパターンの上に密着層、バリアメタル層、接合層を構成する金属を順次堆積する工程と、上記レジストパターンを除去することで、上記電子素子および上記接合基板の一方の上記主面上に、バンプと封止枠とを同時形成する工程と、上記電子素子および上記接合基板の他方の上記主面上に、上記封止枠と対向する金属層を形成する工程と、上記電子素子と接合基板とをバンプと封止枠を介して接合させる工程であって、上記接合層を加熱溶融させ、接合層とこの接合層に隣接する金属層とを合金化させて、金属接合する工程と、を含み、上記接合層はSnのみよりなり、上記バリアメタル層はNi,Cuのいずれかよりなり、上記接合層はバリアメタル層と同じ厚み以上に形成されており、上記接合層を加熱溶融させて、接合層のすべてとバリアメタル層を構成する金属の一部とを合金化させてSnより高融点の金属層を形成することを特徴とする電子部品の製造方法を提供する。
また、請求項3に係る発明は、一主面に機能部と端子電極とを有する電子素子と、一主面に上記電子素子の端子電極と対応する接合電極を有する接合基板とを備え、上記電子素子の上記主面と上記接合基板の上記主面とを対面させ、上記電子素子の端子電極と接合基板の接合電極とをバンプを介して接合させて電気的導通を得るとともに、上記電子素子と接合基板とを上記機能部とバンプとを取り囲む封止枠を介して接合させて機能部とバンプとを中空封止する電子部品の製造方法において、上記電子素子および上記接合基板の一方の上記主面上に、上記バンプ形成位置および封止枠形成位置に対応した開口を持つレジストパターンを形成する工程と、上記レジストパターンの上に密着層、バリアメタル層、接合層を構成する金属を順次堆積する工程と、上記レジストパターンを除去することで、上記電子素子および上記接合基板の一方の上記主面上に、バンプと封止枠とを同時形成する工程と、上記電子素子および上記接合基板の他方の上記主面上に、上記封止枠と対向する金属層を形成する工程と、上記電子素子と接合基板とをバンプと封止枠を介して接合させる工程であって、上記接合層を加熱溶融させて、金属接合する工程と、を含み、上記接合層は、Au,Ag,Cu,Zn,Si,Ge,Pb,In,Bi,Sbのうち1つ以上の金属よりなる層の上にSn層を堆積させて形成したものであり、上記Sn層は他の金属の層より厚く形成されており、上記Sn層を加熱溶融させ、上記Sn層のすべてと上記Au,Ag,Cu,Zn,Si,Ge,Pb,In,Bi,Sbのうち1つ以上の金属よりなる層とを合金化させて、Snより高融点の合金層を形成することを特徴とする電子部品の製造方法を提供する。
また、はんだ封止枠を形成するために、電子素子上または接合基板上に事前にシールリングのような電極を形成することなく、封止枠を直接形成しているため、封止枠を必要最小限の幅に形成でき、素子あるいは基板の小型化が可能になる。
接合層には主にSnが使用されるが、接合層は接合時の熱によって加熱溶融され、接合層を構成する金属、あるいは隣接する金属層とCuSn,SnAg,AuSn,NiSnなどの高融点の合金となる。そのため、電子部品をマザーボード等に実装する際、バンプおよび封止枠を構成する金属が再溶融するのを防止できる。また、合金化することによって、耐蝕性や耐摩耗性など、単一の金属層のみでは得られなかった特性を得ることができる。接合時の温度を、AuとAuの接合や、低融点ガラスによる接合に比べて低くすることができるので、高温による電子素子の特性悪化を防ぐことが出来る。
特許文献3のように、Au同士を接合する場合には、Au同士が溶融して金属接合するのみであり、別の特性を有する合金が形成される訳ではない。これに対し、本発明では単一組成の金属とは異なる優れた特性を持つ合金が形成される点を特徴としている。そのため、確実な接合性と封止性とが得られる。
接合層を堆積したとき、Auに比べて成膜時の応力が小さいため、リフトオフ用のレジストパターンの変形が小さく、バンプや封止枠のパターンずれを小さくすることができる。つまり、高精度のバンプや封止枠を形成できる。
なお、端子電極上または接合電極上にバンプが形成されるが、バンプが電極上に完全に載っている必要はなく、バンプの一部が電極上に接触しておれば、電気的導通が得られるし、またバンプと電子素子または接合基板との密着性も得られる。なお、封止枠の一部が電極上に接触していてもよい。
つまり、電子素子と接合基板の両方に、対向するバンプおよび封止枠を、密着層、バリアメタル層、接合層からなる金属層をリフトオフすることによって同時形成したものである。そのため、電子素子と接合基板との接合時に両方の接合層が溶融一体化し、安定した金属接合が得られる。
電子素子と接合基板とを接合した時、接合荷重により、余剰となったはんだが流れ出すことがある。この流れ出しが生ずると、後のダイシング時のブレード偏摩耗を生じさせてチッピングを増大させたり、封止枠とバンプ部の間や、封止枠及びバンプと上下電極部などの間でショートし、特性劣化を招く。
そこで、はんだの流れ出しを抑止するため、電子素子と接合基板の一方のバリアメタル層の厚みを厚くし、他方の封止枠の幅を広くした。これは、厚いバリアメタル層が接合時に溶融しないためスペーサとして働き、接合金属層が薄くなって余剰はんだが流れ出しても、電極幅が広い方の電極上にのみ濡れて流れ出すが、濡れ性の差を利用して電極幅が狭い方の電極外には流れ出さないようにするためである。このように流れ出しを規制することで、接合形状の均一化が図れ、封止の歩留まりが向上する。
Snのような1つの金属だけで接合層を構成することも可能であるが、低温脆性の性質があり、零下温度の環境では結晶が崩壊する。そこで、接合層を複数の金属の積層構造とし、接合時にはんだ合金を得ることで、合金蒸着のような難しい加工を必要とせずに、単一組成はんだの問題を解消できる。
また、はんだ合金を得ると同時に接合させることで、一部の金属がはんだに溶解してはんだの新生面を露出させることが可能となり、対向する電極(または金属層)にはんだ濡れを生じさせることができ、良好なはんだ接合、はんだ封止が行える。
接合層を他の金属層とを合金化させる方法として種々の方法があるが、接合層とその下層のバリアメタル層の一部とを合金化させれば、Sn合金が形成され、耐熱性、耐蝕性などの優れた特性が得られるとともに、接合層とバリアメタル層とが強固に接合される。
電子素子と接合基板との接合時に、バンプおよび封止枠の上層を構成する接合層と、対向する電極および金属層とを当接させて加熱することにより、接合層が加熱溶融される。この時、接合層と電極および金属層の表層部に設けられたAu,Ag,Ni,Cuの金属とが合金化され、金属接合される。
これにより、接合層を構成する金属より耐熱性、耐蝕性などに優れた合金が形成され、しかも接合層と対向する電極および金属層とが確実に金属接合され電気的および機械的特性に優れたチップサイズパッケージの電子部品が得られる。
バンプおよび封止枠は、密着層、バリアメタル層、接合層の3層構造よりなり、密着層で電子素子または接合基板との密着性を確保すると同時に、バリアメタル層によって密着層のはんだ食われを防止しているので、接合不良や封止不良を低減できる。
さらに、接合時の熱で接合層を加熱溶融させることで、接合層と隣合う金属とを合金化させるので、単一組成の接合層では得られなかった優れた特性を得ることができ、信頼性の高い封止型電子部品を得ることができる。また、接合時の温度を、AuとAuの接合や、低融点ガラスによる接合に比べて低くすることができるので、高温による電子素子の特性悪化を防ぐことが出来る。
弾性表面波デバイスは、弾性表面波素子(以下、SAW素子と呼ぶ)1と、接合基板10と、SAW素子1の周囲をコートする樹脂20とで構成されている。
はんだ接合・封止されたSAW素子1上には樹脂20がコーティングされ、IDT電極3を保護する気密封止は一層確実になるとともに、SAW素子1と接合基板10との固着強度が確保される。コート樹脂20として、本実施例では紫外線硬化樹脂を用いた。コート樹脂20は、SAW素子1の割れや欠けを防止するとともに、製品印字のために用いられ、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。電気特性上、電磁シールドが必要なら、導電性粒子を混入させた導電性接着剤を用い、はんだ封止枠6と接着させて接地させてもよい。
まず、図3(a)のように、水晶、LiTaO3 、LiNbO3 、LiB4O7 等の圧電基板2上に、フォトレジスト30を全面に塗布する。
そし、図3(b)のように、フォトリソグラフィー技術を用いて、フォトレジスト30を露光、現像することにより、IDT電極3、端子電極4など電極膜を形成したい部分に開口を有するリフトオフ用レジストパターン31を形成する。
続いて、図3(c)のように、蒸着やスパッタリングなどの手法を用いてレジストパターン31上に電極材料(Al)よりなる電極膜32を形成する。
次に、図3(d)のように、リフトオフを行い、レジストパターン31とその上に付着した不要な電極膜32を除去することで、圧電基板2上にIDT電極3および端子電極4を含む電極パターンを形成する。
なお、IDT電極3や端子電極4の形成方法は、フォトリソグラフィープロセスに限らず、成膜〜レジストパターニング〜エッチング〜レジスト剥離というエッチングプロセスを用いてもよい。この際、IDT電極3の腐食の抑制のため、特性阻害しない程度の薄いパッシベーション膜(SiO2 ,SiN等)を設けてもよい。
図4(a)は図3に示す方法でIDT電極3等のパターンが形成されたSAW素子1を示す。
まず、図4(b)のように、IDT電極3等のパターンが形成されたSAW素子1上に、リフトオフ用のネガ型フォトレジスト40を全面に塗布する。塗布厚は、後述する3層の金属層42〜44の厚みの総和より厚くなるように、例えば50μmとする。
次に、フォトレジスト40をバンプ5および封止枠6を形成する部分が遮光するようなフォトマスクを用いて露光し、現像液により非露光部を除去(現像)する。これにより、図4(c)のように、バンプ5および封止枠6に対応した部分が開口したネガレジストパターン41が形成される。このとき、ネガレジストパターン41の開口が断面逆テーパ形状となるような、フォトリソグラフィー条件にする。
続いて、レジストパターン41の上に、電子ビーム蒸着成膜法により、図4の(d)のように密着層42とバリアメタル層43と接合層44を順次成膜する。まず、密着層42としてTiを50nmの厚みで、続いてバリアメタル層43としてNiを1.2μmの厚みで、続いて接合層44としてSnを主体としCuを添加した膜を20μmの厚みで成膜する。ここでは、膜と膜の密着性を確保するため、真空破壊することなく、連続して成膜した。密着層42にTi、バリアメタル層43にNiを用いた場合には、SAW素子1の圧電基板2との確実な密着が得られ、はんだ喰われによる密着不良を防止し、接合不良・気密封止不良が減る。密着層42には、Tiの他に、Al、Ni、Cr、Cuまたはこれらの合金などを用いることができる。また、バリアメタル層43は、NiのほかにAl、Cu、Pt、Pd、それらを主成分とする合金など、接合層44の拡散防止膜として作用する材料であればよい。接合層44には、Sn系の合金のほかに、PbやAuを主成分とする合金ろう等、接合基板10の電極材料と問題ない接続が行える材料であれば良い。
続いて、SAW素子1を剥離液槽の中に入れ、不要レジストおよび蒸着膜を除去するためリフトオフを行い、さらに剥離液を除去するためにSAW素子1を水洗する。上記プロセスにより、図4(e)のように、電極パターン3,4と、バンプ5および封止枠6が形成されたSAW素子1が得られる。
また、はんだ形成を蒸着により行なっているので、ウエハの温度上昇が小さく、従来のようにはんだ印刷後のリフローのような急昇温がないので、ウエハが割れることもない。また、機械的応力がかからないのでウエハ割れを発生させない。
図5(a)に示すように、IDT電極3、端子電極4、バンプ5、はんだ封止枠6が形成されたSAWウエハ1Aを粘着シート50に貼り付ける。ここでは、ダイシング時に発生する切り屑やブレード粉がIDT電極3に付着しないよう、SAWウエハ1Aのはんだ封止枠6が形成された面に粘着シート50を貼り付けた。粘着シート50を固定したのち、図5(a)に破線C1で示すようにダイサーにて個々のSAW素子1に分割し、その後、切り屑などを水洗除去し、乾燥させた。
次に、図5(b)に示すように、粘着シート50に貼り付いている個片のSAW素子1の背面をツール51にて吸着し、ピックアップして粘着シート50から剥離した後、SAW素子1のIDT電極3・バンプ5・封止枠6が接合基板10Aに対向するようにして、集合基板状態のアルミナ製接合基板10Aに位置決めし、60kHz、80mWの超音波と5Nの荷重を100ms加えて仮接合した。これを所定の数量を繰り返し、集合基板10A上に所定の数量のSAW素子1を仮接合した。ここでは、はんだ44の酸化膜の成長を抑制すると共にバリアメタル層43のはんだ喰われを抑制するため、加熱せずに実施したが、はんだ接合に不具合を生じなければ、加熱してもよい。
続いて、図5(c)に示すように、SAW素子1が仮接合された接合基板10Aをホットプレート52上に載置し、フラックスを用いず、酸素濃度100ppmの窒素雰囲気下で、260℃に加熱してはんだ44を溶融させ、次いで冷却固化し、はんだ接合とはんだ封止をした。はんだ44の酸化を防止するため、窒素雰囲気にしているが、真空中やプラズマ中、不活性ガス中、還元ガス中などで実施してもよい。また、加熱装置としてホットプレート52を用いているが、リフロー炉、オーブンなどであっても良い。
次に、図5(d)に示すように、はんだ接合・はんだ封止されたSAW素子1が多数搭載されている集合基板10A上に、スクリーン印刷を用いてエポキシからなる紫外線硬化性樹脂(UV樹脂)20を塗布し、紫外線を照射し硬化させる。UV樹脂を用いたのは、樹脂硬化時の集合基板10Aの反りを抑制するためである。電磁シールドが必要となる場合には、エポキシ樹脂にカーボンやCu、Agからなるフィラーを混入させてもよい。
次いで、図5(e)に示すように、樹脂硬化された集合基板10Aを粘着シート53に貼付け、それを破線C2で示すようにダイシングして個片のSAWデバイスに分割した。
図5(f)は最終的な製品となるSAWデバイスを示す。
バンプ5および封止枠6の形成時において、密着層(Ti)42とバリアメタル層(Ni)43を形成した後、Ag層を0.5μm、Sn層を20μm、Au層を0.1μmの厚みで順次蒸着させ、積層状態の接合層44を形成した。なお、接合基板10の接合電極11,12は、第1実施例と同様に、配線電極(例えばCu)の上にNi層を設け、その上にAu層を設けるのがよい。
バンプ5および封止枠6の溶融接合時において、接合層44をSnの融点である232℃以上に加熱することで、AgをSn中に溶解させ、SnAgはんだ合金を得た。同時に、AuもSnに溶解してはんだの新生面を露出させるので、接合基板10の接合電極11,12にはんだ濡れを生じさせることができ、確実なはんだ接合、はんだ封止が可能となる。
なお、上記実施例では、バンプ5および封止枠6の溶融接合時にはんだ合金を得るようにしたが、接合前に加熱することで、はんだ合金を得るようにしてもよい。
ここでは耐疲労性からSnAgはんだを使用したが、はんだ耐熱性が必要なデバイスにはバリアメタル層43の上にAu12μm,Sn8μm,Au0.2μmを順に蒸着し、250℃にてSnを溶融させて接合させたのち、熱アニールして融点が280℃のAuSn合金を得るようにしてもよい。この方法を用いれば、SAW素子1の耐熱温度が300℃と低いにもかかわらず、接合部が280℃以上のはんだ耐熱性を有するデバイスが可能になる。
一般に制御が難しく、合金組成バラツキが大きくなったり、傾斜組成となってしまう合金蒸着をすることなく、それぞれを別々に蒸着させた後、実装時の加熱により容易にはんだ合金を得ることができる。
耐疲労性を有するSnAgはんだ、SnAgCuはんだによる接合部を容易に形成できる。
はんだ耐熱性を有するAuSnはんだの接合を、Snの融点以上、AuSnの融点以下の240℃で行なうことができ、SAW素子へのダメージを防止できるとともに接合封止部のはんだ耐熱性を持たせることができる。
圧電薄膜共振子の基本構造は、図7の(a)または(b)に示す通りである。すなわち、(a)では、Si基板60に開口部61を形成し、開口部61上に絶縁膜(例えばSiO2 )62を形成した後、絶縁膜62上に順に下部電極63、圧電薄膜64および上部電極65を形成したものである。一方、(b)では、Si基板60に凹部66を形成し、凹部66上に2層の絶縁膜(例えばSiO2 とAl2 O3 )67,68を形成し、その上に順に下部電極63、圧電薄膜64および上部電極65を形成したものである。電極63,65には、Al、Ta、Nb、Mo、Pt、Wなどを用い、圧電薄膜64には、ZnOやAlNを用いる。
(1)表面接合基板
まず図9の(a)に示すように、表面接合基板80にスルーホール81を形成する。そのため、集合基板状態の表面接合基板である硬質ガラスウエハ80Aに、サンドブラスト用のレジストパターンをフォトリソグラフィによって形成し、サンドブラストして複数個の貫通穴(φ0.05mm)83を形成した後、レジストパターンを除去する。次いで、貫通穴83において、Cu/Ti(密着層)/硬質ガラスウエハの順となるようにスパッタにて金属膜を形成し、各表面接合基板80に対応するスルーホール81及び外部電極82を形成する。ここでは、硬質ガラスウエハ80Aを用いたが、BAW素子70に用いるSiウエハと線膨張係数が近く、絶縁性を有し、透湿性の低い材料であれば、セラミック基板や絶縁膜を形成したSiウエハであっても良い。
図10の(a)〜(c)に示すように、表面接合基板80と同じプロセスを用いて、集合基板状態の裏面接合基板である硬質ガラスウエハ90Aに、リフトオフ用レジストパターン91を形成し、Sn(4.5μm)/Cu(4.5μm)/Ti(0.1μm)膜92を電子ビーム蒸着した後、リフトオフし、Sn/Cu/Ti膜の多層構造を有する裏面接合基板90用のはんだ封止枠93を形成した。
なお、金属膜の形成は、めっきプロセス、スパッタ成膜プロセスにより形成することも可能である。また、硬質ガラスを用いたが、線膨張係数がBAW素子に用いるSiウエハに近い材料であればよく、42アロイなどの金属や、セラミック、あるいは、Siウエハであっても良い。
図11の(a)に示すように、ウエハ状態のSi基板であるSiウエハ70Aを異方性エッチングして開口部61を形成し、開口部61を塞ぐようにして絶縁膜62を形成し、絶縁膜62上に上部電極65(Al/Ti)/圧電薄膜64(ZnO)/下部電極63(Al/Ti)となるように形成して、複数の圧電薄膜共振子を梯子型に構成してなる圧電フィルタ素子(BAW素子)を準備する。絶縁膜62、上部電極65、圧電薄膜64、下部電極63はいずれもフォトリソグラフィ技術、蒸着及びスパッタリングなどの成膜技術を用いて形成される。
また、Siウエハ70Aの表面には、表面接合基板の硬質ガラスウエハ80Aのはんだ封止枠86およびバンプ87に対応するレジストパターン72を形成する。ここでは、接合される表面接合基板の硬質ガラスウエハ80Aに形成したCu/Sn/Ti膜と対応するようにして、封止枠の幅が55μmとなるようにレジストパターン72を形成した。
図13の(a)は上記封止枠86,74の接合後の構造を示し、(b)はCuの厚みが薄い場合の比較例を示す。
なお、バンプについては、BAW素子70および接合基板80にそれぞれ下地となる配線層(63,65,81など)が設けられている点を除き、封止枠74,86と同一構造であるため、説明を省略する。
一方で、Cuの厚みは接合後のCuとSnの合金組成比に鑑みて、高融点のCu3Sn(ε相)が形成される組成となるように膜厚を決めた。
接合層の合金はCuとSnを主成分として構成され、SnとCuの合金におけるCuの重量比が39wt%より大きいことが好ましい。
W1・h2+W2・h3≦h1・(W2−W1)
の関係を満たすように金属層を形成することが好ましい。
なお、他方の封止枠74に接合層が設けられていない場合(h3=0)には、
W1・h2≦h1・(W2−W1)
の関係を満たすように金属層を形成すればよい。
なお、上記のことは、裏面接合基板90のはんだ封止枠93についても同様である。
例えば、AuSn合金の場合は、AuとSnの厚みはウエハの厚みバラツキを考慮し、バラツキが生じても確実に接合できる厚みとし、また、AuとSnの組成比は、溶融接合時に合金形成するBAW素子のAuも含めて、Au−20wt%Sn(共晶合金)からAu−38wt%Sn(δ相)の間となる組成になるようにし、それを膜厚でコントロールする。これは、接合時の加熱によりSnとNiの金属間化合物が成長し、AuSnの組成比がAuリッチになって高融点金属相(ζ相)が形成されてしまい、接合阻害を生ずるといった不具合を抑止するための組成である。上記組成範囲としておくことで、SnNiの金属間化合物が形成されても、Auリッチな高融点金属相(ζ相)の形成を抑制し、AuSnはんだの濡れ性を確保し、均一な接合を得て、封止できるようになる。また、AuSn下地のバリア層の厚みを厚くし、対向する封止枠の幅を変えることで、前述の流れ出しが防止できる。
合金化されて接合されたはんだ層の合金はNiとSnを主成分として構成され、SnとNiの合金におけるNiの重量比が73wt%より大きいことが好ましい。
3 IDT電極
4 端子電極
5 バンプ
6 封止枠
10 接合基板
11 バンプ用接合電極
12 封止枠用接合電極
42 密着層
43 バリアメタル層
44 接合層
70 BAW素子(電子素子)
74 はんだ封止枠
75 バンプ
80 表面接合基板
86 はんだ封止枠
87 バンプ
90 裏面接合基板
Claims (5)
- 一主面に機能部と端子電極とを有する電子素子と、一主面に上記電子素子の端子電極と対応する接合電極を有する接合基板とを備え、
上記電子素子の上記主面と上記接合基板の上記主面とを対面させ、上記電子素子の端子電極と接合基板の接合電極とをバンプを介して接合させて電気的導通を得るとともに、上記電子素子と接合基板とを上記機能部とバンプとを取り囲む封止枠を介して接合させて機能部とバンプとを中空封止する電子部品の製造方法において、
上記電子素子および上記接合基板の一方の上記主面上に、上記バンプ形成位置および封止枠形成位置に対応した開口を持つレジストパターンを形成する工程と、
上記レジストパターンの上に密着層、バリアメタル層、接合層を構成する金属を順次堆積する工程と、
上記レジストパターンを除去することで、上記電子素子および上記接合基板の一方の上記主面上に、バンプと封止枠とを同時形成する工程と、
上記電子素子および上記接合基板の他方の上記主面上に、上記封止枠と対向する金属層を形成する工程と、
上記電子素子と接合基板とをバンプと封止枠を介して接合させる工程であって、上記接合層を加熱溶融させ、接合層とこの接合層に隣接する金属層とを合金化させて、金属接合する工程と、を含み、
上記接合層はSnのみよりなり、
上記バリアメタル層はNi,Cuのいずれかよりなり、
上記接合層はバリアメタル層と同じ厚み以上に形成されており、
上記接合層を加熱溶融させて、接合層のすべてとバリアメタル層を構成する金属の一部とを合金化させてSnより高融点の金属層を形成することを特徴とする電子部品の製造方法。 - 上記バンプおよび封止枠と対向する電極および金属層は、その表層部がAu,Ag,Ni,Cuのいずれかの金属よりなり、
上記接合層を加熱溶融させることで、接合層と対向する電極および金属層の表層部の金属とを合金化させてSnより高融点の金属層を形成することを特徴とする請求項1に記載の電子部品の製造方法。 - 一主面に機能部と端子電極とを有する電子素子と、一主面に上記電子素子の端子電極と対応する接合電極を有する接合基板とを備え、
上記電子素子の上記主面と上記接合基板の上記主面とを対面させ、上記電子素子の端子電極と接合基板の接合電極とをバンプを介して接合させて電気的導通を得るとともに、上記電子素子と接合基板とを上記機能部とバンプとを取り囲む封止枠を介して接合させて機能部とバンプとを中空封止する電子部品の製造方法において、
上記電子素子および上記接合基板の一方の上記主面上に、上記バンプ形成位置および封止枠形成位置に対応した開口を持つレジストパターンを形成する工程と、
上記レジストパターンの上に密着層、バリアメタル層、接合層を構成する金属を順次堆積する工程と、
上記レジストパターンを除去することで、上記電子素子および上記接合基板の一方の上記主面上に、バンプと封止枠とを同時形成する工程と、
上記電子素子および上記接合基板の他方の上記主面上に、上記封止枠と対向する金属層を形成する工程と、
上記電子素子と接合基板とをバンプと封止枠を介して接合させる工程であって、上記接合層を加熱溶融させて、金属接合する工程と、を含み、
上記接合層は、Au,Ag,Cu,Zn,Si,Ge,Pb,In,Bi,Sbのうち1つ以上の金属よりなる層の上にSn層を堆積させて形成したものであり、
上記Sn層は他の金属の層より厚く形成されており、
上記Sn層を加熱溶融させ、上記Sn層のすべてと上記Au,Ag,Cu,Zn,Si,Ge,Pb,In,Bi,Sbのうち1つ以上の金属よりなる層とを合金化させて、Snより高融点の合金層を形成することを特徴とする電子部品の製造方法。 - 上記電子素子および上記接合基板の他方の上記主面上に、上記封止枠と対向する金属層を形成する工程は、
上記主面上に、上記バンプ形成位置および封止枠形成位置に対応した開口を持つレジストパターンを形成する工程と、
上記レジストパターンの上に密着層、バリアメタル層、接合層を構成する金属を順次堆積する工程と、
上記レジストパターンを除去することで、上記主面上にバンプと封止枠とを同時形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子部品の製造方法。 - 上記電子素子の主面上に形成される封止枠の幅と、上記接合基板の主面上に形成される封止枠の幅とが異なり、幅の狭い方の封止枠を構成するバリアメタル層の厚みが、幅が広い方の封止枠を構成するバリアメタル層の厚みより大きいことを特徴とする請求項4に記載の電子部品の製造方法。
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