JPH10256180A - Method for surface-treating metal, formation of electrode, method for bonding electrode, and device for surface-treating metal - Google Patents

Method for surface-treating metal, formation of electrode, method for bonding electrode, and device for surface-treating metal

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JPH10256180A
JPH10256180A JP6281697A JP6281697A JPH10256180A JP H10256180 A JPH10256180 A JP H10256180A JP 6281697 A JP6281697 A JP 6281697A JP 6281697 A JP6281697 A JP 6281697A JP H10256180 A JPH10256180 A JP H10256180A
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electrode
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oxide film
electronic component
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哲郎 河北
Kenzo Hatada
賢造 畑田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a natural oxide film to be hardly formed on the surface of a metallic film, particularly, on the surface of a metallic electrode. SOLUTION: After a metallic film 12 composed of indium is formed on a substrate 11, a surface metallic layer 13 is formed on the surface of the metallic film 12 by implanting germanium ions 14 into the surface of the film 12 with energy of about 10-200keV. The surface metallic layer 13 is composed of indium containing germanium by about 1-10%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属表面の酸化を
防止する金属の表面処理方法及び表面処理装置、並び
に、前記の金属の表面処理方法を用いる電極の形成方法
及び電極の接合方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal surface treatment method and a surface treatment apparatus for preventing oxidation of a metal surface, and an electrode forming method and an electrode bonding method using the above metal surface treatment method. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属は一般的に空気中の酸素や水と反応
して、その表面に自然酸化膜が形成される。この自然酸
化膜は絶縁物であるため、自然酸化膜が形成された金属
は電気的に不通となる。このため、電気的な接続部に金
属を用いる場合には、自然酸化膜を十分に考慮する必要
がある。金属の表面に自然酸化膜が一旦形成されると、
自然酸化膜の除去は困難である。自然酸化膜を除去する
唯一の方法として、フラックス等を用いて自然酸化膜を
還元して溶解させる方法が知られているが、この方法
は、フラックスの洗浄工程及びフラックスの残渣に起因
する金属の腐食等の多くの問題を有している。以下、自
然酸化膜の弊害について、電子部品の電極同士の微細な
電気的接続を例にとって説明する。
2. Description of the Related Art In general, a metal reacts with oxygen or water in the air to form a natural oxide film on its surface. Since the natural oxide film is an insulator, the metal on which the natural oxide film is formed is electrically disconnected. Therefore, when a metal is used for an electrical connection, a natural oxide film must be sufficiently considered. Once a natural oxide film is formed on the surface of the metal,
It is difficult to remove the natural oxide film. As the only method for removing the natural oxide film, a method of reducing and dissolving the natural oxide film using a flux or the like is known. However, this method involves a step of cleaning the flux and a method of removing the metal resulting from the residue of the flux. It has many problems such as corrosion. Hereinafter, the adverse effects of the natural oxide film will be described by taking fine electrical connection between electrodes of an electronic component as an example.

【0003】現在、マルチメディア機器や携帯用通信機
器には非常に多くの半導体素子が使用されているが、こ
れらの半導体素子は、いずれも小型で軽量な実装方法に
よりパッケージされることが望まれている。このため、
実装方式としてはTAB方式やフリップチップ方式が採
用され、半導体素子のアルミニウム電極上には突起電極
が形成されていることが必要となる。
At present, a large number of semiconductor devices are used in multimedia devices and portable communication devices, and it is desired that all of these semiconductor devices are packaged by a small and lightweight mounting method. ing. For this reason,
As a mounting method, a TAB method or a flip chip method is adopted, and it is necessary that a protruding electrode is formed on an aluminum electrode of a semiconductor element.

【0004】現在のところ、アルミニウム電極上に突起
電極を形成する方法としては、拡散工程が終了したウエ
ハに、蒸着、フォトリソグラフィ及びエッチング等を繰
り返し行なった後、電解めっき法又は蒸着法によって突
起電極を形成している。
At present, as a method of forming a protruding electrode on an aluminum electrode, after repeatedly performing vapor deposition, photolithography, etching and the like on a wafer after a diffusion step, the protruding electrode is formed by electrolytic plating or vapor deposition. Is formed.

【0005】図12は従来の電極形成方法により形成さ
れた突起電極の断面構造を示しており、図12に示すよ
うに、半導体基板100の上に形成されたアルミニウム
電極101における保護膜101に覆われていない部分
にはバリアメタル層102が形成され、該バリアメタル
103の上には半球状の突起電極104が形成されてい
る。
FIG. 12 shows a sectional structure of a protruding electrode formed by a conventional electrode forming method. As shown in FIG. 12, the protruding electrode is covered with a protective film 101 on an aluminum electrode 101 formed on a semiconductor substrate 100. A barrier metal layer 102 is formed on the unexposed portion, and a hemispherical protruding electrode 104 is formed on the barrier metal 103.

【0006】突起電極104に用いられる金属材料とし
ては、はんだ(PbSn)、インジウム(In)又は金
(Au)等が知られているが、その中でも、はんだやイ
ンジウムは酸化性の高い金属であるため、空気と接触し
ていると直ちに酸化が始まる。このため、突起電極10
4の表面には厚さ数nm程度の自然酸化膜105が形成
されている。
As a metal material used for the protruding electrode 104, solder (PbSn), indium (In), gold (Au), or the like is known. Among them, solder and indium are metals having high oxidizability. Therefore, oxidation starts immediately when it comes into contact with air. For this reason, the projection electrode 10
On the surface of No. 4, a natural oxide film 105 having a thickness of about several nm is formed.

【0007】以下、基板に形成されたアルミニウム電極
と電子部品に形成された突起電極とを接合する方法につ
いて、図13(a)〜(d)を参照しながら説明する。
Hereinafter, a method for joining an aluminum electrode formed on a substrate and a protruding electrode formed on an electronic component will be described with reference to FIGS. 13 (a) to 13 (d).

【0008】まず、図13(a)に示すように、配線基
板110に形成されたアルミ電極111と電子部品11
2に形成された突起電極113とを位置合わせした後、
図13(b)に示すように、配線基板110の上にフラ
ックス114を塗布する。フラックス114は、突起電
極113の表面に形成されている自然酸化膜を還元溶解
して、新たな金属面を出すための溶剤である。
First, as shown in FIG. 13A, an aluminum electrode 111 formed on a wiring board 110 and an electronic component 11 are formed.
After aligning the protruding electrodes 113 formed in No. 2 with each other,
As shown in FIG. 13B, a flux 114 is applied on the wiring substrate 110. The flux 114 is a solvent for reducing and dissolving a natural oxide film formed on the surface of the bump electrode 113 to obtain a new metal surface.

【0009】次に、図13(c)に示すように、電子部
品112を配線基板110に接近させて突起電極113
をアルミニウム電極111に接触させ、両者が接触した
状態で、突起電極113に該突起電極113を構成する
材料の融点以上の熱を加える。突起電極113の材料と
して、はんだを用いるときには230℃程度の熱を加
え、インジウムを用いるときには160℃程度以上の熱
を加える。この加熱により、塗布されたフラックス11
4は活性状態になって、突起電極113の表面に形成さ
れている自然酸化膜は還元、溶解されると共に、突起電
極113とアルミニウム電極111とは接合される。
Next, as shown in FIG. 13C, the electronic component 112 is brought close to the wiring
Is brought into contact with the aluminum electrode 111, and in a state where both are in contact with each other, heat is applied to the projecting electrode 113 at a temperature equal to or higher than the melting point of the material constituting the projecting electrode 113. When solder is used as the material of the protruding electrode 113, heat of about 230 ° C. is applied, and when indium is used, heat of about 160 ° C. or more is applied. By this heating, the applied flux 11
4 is in an active state, the natural oxide film formed on the surface of the bump electrode 113 is reduced and dissolved, and the bump electrode 113 and the aluminum electrode 111 are joined.

【0010】次に、図13(d)に示すように、フラッ
クス114を洗浄して除去する。
Next, as shown in FIG. 13D, the flux 114 is removed by washing.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体素子
の微細化に伴って、突起電極及びアルミニウム電極の微
細化及び狭ピッチ化が進んでくると、前記の電極の接合
方法においては、以下のような問題が発生する。
By the way, with the miniaturization of the semiconductor element and the miniaturization and the narrow pitch of the protruding electrode and the aluminum electrode, the following method is used for joining the electrodes. Problems occur.

【0012】第1に、突起電極の表面に形成された自然
酸化膜がフラックスによって完全に除去されないという
問題がある。すなわち、大部分の自然酸化膜は除去され
るが、突起電極の微少な表面領域において自然酸化膜が
僅かに残存するという問題である。突起電極の表面に僅
かの自然酸化膜が残存しても、電極同士の接合面積が比
較的大きい場合には特に問題にならないが、電極が微細
化して電極同士の接合面積が小さくなってくると、接続
抵抗が増大したり、接続不良が発生したりする等の悪影
響が発生する。
First, there is a problem that the native oxide film formed on the surface of the bump electrode is not completely removed by the flux. That is, the problem is that most of the natural oxide film is removed, but the natural oxide film slightly remains in the minute surface region of the bump electrode. Even if a slight natural oxide film remains on the surface of the protruding electrode, there is no particular problem when the bonding area between the electrodes is relatively large, but when the electrode becomes finer and the bonding area between the electrodes becomes smaller. As a result, adverse effects such as an increase in connection resistance and occurrence of connection failure occur.

【0013】第2に、フラックスの還元作用は化学的な
反応であるので、大きな面積では比較的起こりやすい
が、電極が微細になって、塗布されるフラックスの面積
が小さくなると、フラックスの還元作用が均一且つ安定
的に起こり難くなるという問題がある。
Second, since the reduction action of the flux is a chemical reaction, it is relatively easy to occur in a large area. However, when the electrode becomes finer and the area of the applied flux becomes smaller, the reduction action of the flux decreases. Is difficult to occur uniformly and stably.

【0014】第3に、電極の微細化及び狭ピッチ化に伴
って、電極間の隙間も必然的に小さくなると共に電子部
品と基板との間の隙間も小さくなるため、塗布されたフ
ラックスが完全に除去されず、電子部品と基板との間に
フラックスが残存するという問題が発生する。すなわ
ち、電子部品と基板との間にフラックスが残存すると、
突起電極及びアルミニウム電極は腐食するので、接続抵
抗が増大したり、接続不良が発生したりする等の電気的
な不良が発生する。
Third, with the miniaturization and narrowing of the pitch of the electrodes, the gap between the electrodes is inevitably reduced and the gap between the electronic component and the substrate is also reduced. And a flux remains between the electronic component and the substrate. That is, when flux remains between the electronic component and the substrate,
Since the protruding electrode and the aluminum electrode are corroded, an electrical failure such as an increase in connection resistance or a connection failure occurs.

【0015】前記に鑑みて、本発明は、金属膜特に金属
よりなる電極の表面に自然酸化膜が形成され難いように
することを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to prevent a natural oxide film from being easily formed on the surface of a metal film, particularly an electrode made of metal.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の金属
の表面処理方法は、第1の金属よりなる金属膜の表面に
形成されている自然酸化膜を除去する酸化膜除去工程
と、自然酸化膜が除去された金属膜の表面に、第1の金
属に該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の金属
が含まれた金属よりなる表面金属層を形成する金属層形
成工程とを備えている。
A first metal surface treatment method according to the present invention comprises: an oxide film removing step of removing a natural oxide film formed on a surface of a metal film made of a first metal; A metal forming a surface metal layer made of a metal in which a first metal contains a second metal having a valence one greater than that of the first metal on the surface of the metal film from which the natural oxide film has been removed And a layer forming step.

【0017】本発明に係る第2の金属の表面処理方法
は、金属膜の表面に自然酸化膜が形成されていないとき
に、金属膜の表面に、該金属膜を構成する第1の金属に
該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の金属が含
まれた金属よりなる表面金属層を形成する金属層形成工
程を備えている。
According to the second metal surface treatment method of the present invention, when the natural oxide film is not formed on the surface of the metal film, the first metal forming the metal film is formed on the surface of the metal film. A metal layer forming step of forming a surface metal layer made of a metal containing a second metal having a valence one greater than the first metal;

【0018】第1又は第2の金属の表面処理方法による
と、自然酸化膜が除去された又は自然酸化膜が形成され
ていない金属膜の表面に、金属膜を構成する第1の金属
に該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の金属が
含まれた金属よりなる表面金属層を形成するため、第2
の金属が電荷を放出してイオン化するので、金属膜の表
面付近には第2の金属から放出された多くの電荷が溜ま
る。このため、金属膜の表面付近に拡散した第1の金属
のイオンは第2の金属から放出された電荷を得て安定す
る。
According to the first or second metal surface treatment method, the first metal forming the metal film is applied to the surface of the metal film from which the natural oxide film has been removed or the natural oxide film has not been formed. In order to form a surface metal layer made of a metal containing a second metal having a valence one greater than that of the first metal, the second metal is formed.
Since the metal emits charge and is ionized, many charges emitted from the second metal accumulate near the surface of the metal film. Therefore, the ions of the first metal diffused in the vicinity of the surface of the metal film obtain electric charges released from the second metal and are stabilized.

【0019】第1又は第2の金属の表面処理方法におい
て、第1の金属はインジウムであり、第2の金属はゲル
マニウムであることが好ましい。
In the first or second metal surface treatment method, the first metal is preferably indium, and the second metal is preferably germanium.

【0020】第1又は第2の金属の表面処理方法におい
て、金属層形成工程は、金属膜の表面に第2の金属のイ
オンを注入することにより表面金属層を形成する工程を
含むことが好ましい。
In the first or second metal surface treatment method, the metal layer forming step preferably includes a step of forming a surface metal layer by implanting ions of the second metal into the surface of the metal film. .

【0021】第1又は第2の金属の表面処理方法におい
て、金属層形成工程は、金属膜の表面に第2の金属のプ
ラズマを照射することにより表面金属層を形成する工程
を含むことが好ましい。
In the first or second metal surface treatment method, the metal layer forming step preferably includes a step of irradiating the surface of the metal film with a second metal plasma to form a surface metal layer. .

【0022】本発明に係る第1の電極の形成方法は、電
子部品又は配線基板に、第1の金属と該第1の金属に比
べて価数が1つ大きい第2の金属との合金よりなる電極
を形成する電極形成工程と、真空中において、電極の表
面にアルゴンイオン又はアルゴンアトムを照射すること
により、電極の表面に形成されている自然酸化膜を除去
する酸化膜除去工程とを備えている。
The method of forming a first electrode according to the present invention is characterized in that an electronic component or a wiring board is formed by using an alloy of a first metal and a second metal having a valence one greater than the first metal. An electrode forming step of forming an electrode, and an oxide film removing step of removing a natural oxide film formed on the surface of the electrode by irradiating the surface of the electrode with argon ions or argon atoms in a vacuum. ing.

【0023】第1の電極の形成方法によると、第1の金
属と該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の金属
との合金よりなる電極を形成するため、第2の金属が電
荷を放出してイオン化するので、金属膜の表面付近には
第2の金属から放出された多くの電荷が溜まる。このた
め、第1の金属のイオンは第2の金属から放出された電
荷を得て安定する。
According to the method of forming the first electrode, the second electrode is formed of an alloy of the first metal and the second metal having a valence one greater than the first metal. Since the metal releases charges and is ionized, a large amount of charges released from the second metal accumulate near the surface of the metal film. Therefore, the ions of the first metal obtain the electric charge released from the second metal and are stabilized.

【0024】本発明に係る第2の電極の形成方法は、電
子部品又は配線基板に第1の金属よりなる電極を形成す
る電極形成工程と、真空中において、電極の表面にアル
ゴンイオン又はアルゴンアトムを照射することにより、
電極の表面に形成されている自然酸化膜を除去する酸化
膜除去工程と、真空中において、自然酸化膜が除去され
た電極の表面に、第1の金属に該第1の金属に比べて価
数が1つ大きい第2の金属が含まれた金属よりなる表面
金属層を形成する金属層形成工程とを備えている。
According to a second method of forming an electrode according to the present invention, there are provided an electrode forming step of forming an electrode made of a first metal on an electronic component or a wiring board, and argon ions or argon atoms on a surface of the electrode in a vacuum. By irradiating
An oxide film removing step of removing a natural oxide film formed on the surface of the electrode; and applying a first metal to the surface of the electrode from which the natural oxide film has been removed in vacuum in comparison with the first metal. A metal layer forming step of forming a surface metal layer made of a metal containing a second metal having a larger number by one.

【0025】第2の電極の形成方法によると、自然酸化
膜が除去された電極の表面に、該電極を構成する第1の
金属に該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の金
属が含まれた金属よりなる表面金属層を形成するため、
第2の金属が電荷を放出してイオン化するので、電極の
表面付近には第2の金属から放出された多くの電荷が溜
まる。このため、電極の表面付近に拡散した第1の金属
のイオンは第2の金属から放出された電荷を得て安定す
る。
According to the method of forming the second electrode, the surface of the electrode from which the natural oxide film has been removed is provided on the surface of the first metal constituting the electrode, the first metal having a valence one greater than the first metal. In order to form a surface metal layer made of a metal containing metal 2,
Since the second metal emits charges and is ionized, a large amount of charges emitted from the second metal accumulate near the surface of the electrode. For this reason, the ions of the first metal diffused in the vicinity of the surface of the electrode obtain electric charges released from the second metal and are stabilized.

【0026】第1又は第2の電極の形成方法において、
第1の金属はインジウムであり、第2の金属はゲルマニ
ウムであることが好ましい。
In the method for forming the first or second electrode,
Preferably, the first metal is indium and the second metal is germanium.

【0027】第1又は第2の電極の形成方法において、
金属層形成工程は、電極の表面に第2の金属のプラズマ
を照射することにより表面金属層を形成する工程を含む
ことが好ましい。
In the method for forming the first or second electrode,
The metal layer forming step preferably includes a step of forming a surface metal layer by irradiating the surface of the electrode with plasma of the second metal.

【0028】本発明に係る第1の電極の接合方法は、第
1の電子部品に電極を形成する第1の電極形成工程と、
第2の電子部品又は配線基板に電極を形成する第2の電
極形成工程と、第1の電子部品の電極と第2の電子部品
又は配線基板の電極とを、位置合わせした後、互いに接
合する接合工程とを備えた電極の接合方法を前提とし、
第1の電極形成工程及び第2の電極形成工程のうちの少
なくとも1つの電極形成工程は、第1の金属と該第1の
金属に比べて価数が1つ大きい第2の金属との合金より
なる電極を形成する電極形成工程と、真空中において、
電極の表面にアルゴンイオン又はアルゴンアトムを照射
することにより、電極の表面に形成されている自然酸化
膜を除去する酸化膜除去工程とを含む。
[0028] A first electrode bonding method according to the present invention includes a first electrode forming step of forming an electrode on a first electronic component;
A second electrode forming step of forming an electrode on the second electronic component or the wiring board; and bonding the electrodes of the first electronic component and the electrodes of the second electronic component or the wiring board to each other after positioning. Assuming a method of joining electrodes with a joining step,
At least one of the first electrode forming step and the second electrode forming step is an alloy of a first metal and a second metal having a valence one greater than the first metal. An electrode forming step of forming an electrode comprising
An oxide film removing step of irradiating the surface of the electrode with argon ions or argon atoms to remove a natural oxide film formed on the surface of the electrode.

【0029】第1の電極の接合方法によると、第1の金
属と該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の金属
との合金よりなる電極を形成するため、第2の金属が電
荷を放出してイオン化するので、金属膜の表面付近には
第2の金属から放出された多くの電荷が溜まる。このた
め、第1の金属のイオンは第2の金属から放出された電
荷を得て安定する。
According to the first electrode bonding method, an electrode made of an alloy of the first metal and the second metal having a valence one larger than that of the first metal is formed. Since the metal releases charges and is ionized, a large amount of charges released from the second metal accumulate near the surface of the metal film. Therefore, the ions of the first metal obtain the electric charge released from the second metal and are stabilized.

【0030】本発明に係る第2の電極の接合方法は、第
1の電子部品に電極を形成する第1の電極形成工程と、
第2の電子部品又は配線基板に電極を形成する第2の電
極形成工程と、前記第1の電子部品の電極と前記第2の
電子部品又は配線基板の電極とを、位置合わせした後、
互いに接合する接合工程とを備えた電極の接合方法を前
提とし、第1の電極形成工程及び第2の電極形成工程の
うちの少なくとも1つの電極形成工程は、第1の金属よ
りなる電極を形成する電極形成工程と、真空中におい
て、電極の表面にアルゴンイオン又はアルゴンアトムを
照射することにより、電極の表面に形成されている自然
酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、真空中において、
自然酸化膜が除去された電極の表面に、第1の金属に該
第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の金属が含ま
れた金属よりなる表面金属層を形成する金属層形成工程
とを含む。
[0030] A second electrode bonding method according to the present invention includes a first electrode forming step of forming an electrode on a first electronic component;
A second electrode forming step of forming an electrode on a second electronic component or a wiring board, and after aligning the electrode of the first electronic component with the electrode of the second electronic component or the wiring board,
Assuming a method of joining electrodes including a joining step of joining to each other, at least one of the first electrode forming step and the second electrode forming step forms an electrode made of a first metal. An electrode forming step to perform, in a vacuum, an oxide film removing step of removing a natural oxide film formed on the surface of the electrode by irradiating the surface of the electrode with argon ions or argon atoms, and in a vacuum,
A metal layer for forming a surface metal layer on the surface of the electrode from which the natural oxide film has been removed, the metal being made up of a first metal and a second metal having a valence larger by one than the first metal; Forming step.

【0031】第2の電極の接合方法によると、自然酸化
膜が除去された電極の表面に、該電極を構成する第1の
金属に該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の金
属が含まれた金属よりなる表面金属層を形成するため、
第2の金属が電荷を放出してイオン化するので、電極の
表面付近には第2の金属から放出された多くの電荷が溜
まる。このため、電極の表面付近に拡散した第1の金属
のイオンは第2の金属から放出された電荷を得て安定す
る。
According to the second electrode bonding method, the surface of the electrode from which the natural oxide film has been removed is provided on the surface of the first metal constituting the electrode with a valence one larger than that of the first metal. In order to form a surface metal layer made of a metal containing metal 2,
Since the second metal emits charges and is ionized, a large amount of charges emitted from the second metal accumulate near the surface of the electrode. For this reason, the ions of the first metal diffused in the vicinity of the surface of the electrode obtain electric charges released from the second metal and are stabilized.

【0032】第1又は第2の電極の接合方法において、
第1の金属はインジウムであり、第2の金属はゲルマニ
ウムであることが好ましい。
In the first or second electrode joining method,
Preferably, the first metal is indium and the second metal is germanium.

【0033】第1又は第2の電極の接合方法において、
金属層形成工程は、電極の表面に第2の金属のプラズマ
を照射することにより表面金属層を形成する工程を含む
ことが好ましい。
In the first or second electrode bonding method,
The metal layer forming step preferably includes a step of forming a surface metal layer by irradiating the surface of the electrode with plasma of the second metal.

【0034】第1又は第2の電極の接合方法において、
第1の電子部品に形成される電極、及び第2の電子部品
又は配線基板に形成される電極のいずれか一方の電極は
金により形成されていることが好ましい。
In the first or second electrode joining method,
One of the electrode formed on the first electronic component and the electrode formed on the second electronic component or the wiring board is preferably formed of gold.

【0035】本発明に係る金属の表面処理装置は、内部
が真空に保持される真空チャンバーと、真空チャンバー
内に設けられており、基板を保持する試料台と、真空チ
ャンバー内に流量が制御されたガスを導入するガス導入
手段と、チャンバーに設けられており、ガス導入手段に
よりチャンバー内に導入されたガスをプラズマ化するプ
ラズマ生成手段と、真空チャンバーに設けられており、
試料台に保持された基板に向かってイオンビーム又はア
トムビームをスキャンしながら照射するビーム銃とを備
えている。
The metal surface treatment apparatus according to the present invention is provided with a vacuum chamber whose inside is held in a vacuum, a sample table holding a substrate, and a flow rate controlled in the vacuum chamber. A gas introducing means for introducing the gas, and a plasma generating means for converting the gas introduced into the chamber into a plasma by the gas introducing means, and a vacuum generating chamber,
A beam gun for irradiating the substrate held on the sample stage with an ion beam or an atom beam while scanning the same.

【0036】本発明に係る金属の表面処理装置による
と、1つの真空チャンバーに、ガス導入手段によりチャ
ンバー内に導入されたガスをプラズマ化するプラズマ生
成手段と、試料台に保持された基板に向かってイオンビ
ーム又はアトムビームをスキャンしながら照射するビー
ム銃とを備えているため、電子部品又は配線基板に形成
された第1の金属よりなる電極の表面にアルゴンイオン
又はアルゴンアトムを照射して、電極の表面に形成され
ている自然酸化膜を除去する工程と、自然酸化膜が除去
された電極の表面に第2の金属のイオン又はアトムのビ
ームを照射して、第1の金属に第2の金属が含まれた金
属よりなる表面金属層を形成する工程とを、真空チャン
バー内において連続して行なうことができる。
According to the metal surface treatment apparatus of the present invention, the plasma generating means for converting the gas introduced into the chamber by the gas introducing means into one vacuum chamber and the substrate held on the sample stage are provided in one vacuum chamber. And a beam gun for irradiating while scanning an ion beam or an atom beam, by irradiating the surface of an electrode made of a first metal formed on an electronic component or a wiring substrate with argon ions or argon atoms, Removing a native oxide film formed on the surface of the electrode; and irradiating a beam of ions or atoms of a second metal onto the surface of the electrode from which the native oxide film has been removed, thereby forming a second metal on the first metal. The step of forming a surface metal layer made of a metal containing a metal can be performed continuously in a vacuum chamber.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施形態)以下、本発明の第1の実施形態に係
る金属の表面処理方法について、図1〜図5を参照しな
がら説明する。
(First Embodiment) A metal surface treatment method according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0038】まず、図1に示すように、基板11の上に
堆積されたインジウム(In:III族)よりなる金属膜
12の表面に形成された自然酸化膜を除去した後、金属
膜12の表面に、インジウムに該インジウムよりも1つ
だけ価数の大きい金属、例えばゲルマニウム(Ge:IV
族)が含まれた金属よりなる表面金属層13を形成す
る。
First, as shown in FIG. 1, a natural oxide film formed on the surface of a metal film 12 made of indium (In: group III) deposited on a substrate 11 is removed. On the surface, a metal having a higher valence than indium by one, such as germanium (Ge: IV)
A surface metal layer 13 made of a metal containing (group) is formed.

【0039】表面金属層13に含まれるゲルマニウムの
量としては、1%〜10%の範囲内が好ましい。その理
由は、ゲルマニウムの含有量が1%未満では、自然酸化
膜の形成を抑制する効果が十分に得られず、また、ゲル
マニウムの含有量が10%を超えると、ゲルマニウムの
注入に手間がかかる一方、自然酸化膜の形成を抑制する
効果が飽和するためである。
The amount of germanium contained in the surface metal layer 13 is preferably in the range of 1% to 10%. The reason is that if the content of germanium is less than 1%, the effect of suppressing the formation of a natural oxide film cannot be sufficiently obtained, and if the content of germanium exceeds 10%, it takes time to inject germanium. On the other hand, the effect of suppressing the formation of the natural oxide film is saturated.

【0040】尚、第1の実施形態においては、金属膜1
2の表面に形成された自然酸化膜を除去したが、金属膜
12を堆積した直後、つまり自然酸化膜が形成される前
に表面金属層13を形成する場合には、自然酸化膜の除
去工程は不要である。
In the first embodiment, the metal film 1
In the case where the surface metal layer 13 is formed immediately after the metal film 12 is deposited, that is, before the natural oxide film is formed, the natural oxide film is removed. Is unnecessary.

【0041】また、金属膜12を構成する金属はインジ
ウムに限られず、また、表面金属膜13を構成する金属
としては、金属膜12を構成する金属よりも1つだけ価
数が大きい金属であれば、インジウムに限らない。
The metal forming the metal film 12 is not limited to indium, and the metal forming the surface metal film 13 may be a metal having a valence larger by one than the metal forming the metal film 12. For example, it is not limited to indium.

【0042】以下、インジウムよりなる金属膜12の表
面に、インジウムにゲルマニウムが含まれた金属よりな
る表面金属層13を形成する金属層形成工程について説
明する。
Hereinafter, a metal layer forming step of forming a surface metal layer 13 made of a metal containing indium and germanium on the surface of the metal film 12 made of indium will be described.

【0043】図2は金属層形成工程の第1の方法を示し
ており、該第1の方法は、インジウムよりなる金属膜1
2の表面にゲルマニウムイオン14を注入することによ
り、金属膜12の表面に、インジウムにゲルマニウムが
含まれた金属よりなる表面金属層13を形成するもので
ある。金属膜12の表面近傍にのみ表面金属層13を形
成する場合には、10KeV〜200KeV程度の注入
エネルギーでゲルマニウムをイオン注入して、ゲルマニ
ウムのピーク含有量が1%以上になるように注入すれば
よい。尚、ピーク含有量とは、図5に示すような金属膜
12の表面からの深さに対するゲルマニウムの含有量の
分布を示す分布図において、ゲルマニウムの含有量がピ
ークになるときの値である。
FIG. 2 shows a first method of forming a metal layer. The first method is a method of forming a metal film 1 made of indium.
The surface metal layer 13 made of a metal containing indium and germanium is formed on the surface of the metal film 12 by implanting germanium ions 14 into the surface of the metal film 2. When the surface metal layer 13 is formed only in the vicinity of the surface of the metal film 12, germanium is ion-implanted at an implantation energy of about 10 KeV to 200 KeV, and implanted so that the peak content of germanium becomes 1% or more. Good. The peak content is a value when the germanium content reaches a peak in a distribution diagram showing the distribution of the germanium content with respect to the depth from the surface of the metal film 12 as shown in FIG.

【0044】図3は金属層形成工程の第2の方法を示し
ており、該第2の方法は、インジウムよりなる金属膜1
2の表面に、ゲルマニウムイオン14を含むプラズマ1
5を照射することにより、金属膜12の表面に、インジ
ウムにゲルマニウムが含まれた金属よりなる表面金属層
13を形成するものである。第2の方法は、プラズマ1
5の照射のパワーにも依存するが、プラズマの照射エネ
ルギーは余り大きくないので、表面金属層13は金属膜
12における極めて表面の部分にしか形成されない。
尚、ゲルマニウムを含むプラズマを発生させるガスとし
ては、4弗化ゲルマニウム(GeF4 )を用いることが
できる。プラズマの発生には高周波印可による方法を用
いることができるが、他の方法でも十分に対応可能であ
る。
FIG. 3 shows a second method of the metal layer forming step. In the second method, the metal film 1 made of indium is used.
Plasma 1 containing germanium ions 14 on the surface of
By irradiating 5, a surface metal layer 13 made of a metal containing germanium in indium is formed on the surface of the metal film 12. The second method is plasma 1
Although it depends on the irradiation power of No. 5, the irradiation energy of the plasma is not so large, so the surface metal layer 13 is formed only on the very surface portion of the metal film 12.
As a gas for generating plasma containing germanium, germanium tetrafluoride (GeF 4 ) can be used. The plasma can be generated by a method using high frequency application, but other methods can be used sufficiently.

【0045】以下、金属膜12の表面に、該金属膜12
を構成する金属よりも1つだけ価数の大きい金属が含ま
れる表面金属層13を形成すると、金属膜12の表面に
自然酸化膜が形成され難くなる理由について説明する。
Hereinafter, the surface of the metal film 12
The reason why it is difficult to form a natural oxide film on the surface of the metal film 12 when the surface metal layer 13 including a metal having a valence larger than that of the metal constituting the metal film 13 is formed will be described.

【0046】まず、金属膜12の表面に自然酸化膜が形
成されるメカニズムについて説明する。金属膜12の表
面に酸素分子が付着すると、付着した酸素分子は化学的
に安定になろうとして、イオン化すると共に金属膜12
中に電荷を放出する。金属膜12中に放出された電荷が
金属膜12の表面付近に溜まると、金属膜12を構成す
るインジウムは、金属膜12の表面付近に溜まっている
電荷を中和しようとしてイオン化して金属膜12の表面
付近に拡散する。金属膜12の表面付近に拡散したイン
ジウムイオンは、電荷を得て中和する過程で、金属膜1
2の表面に付着している酸素イオンと結合して酸化イン
ジウムとなるので、金属膜12の表面に自然酸化膜が形
成される。
First, the mechanism by which a natural oxide film is formed on the surface of the metal film 12 will be described. When oxygen molecules adhere to the surface of the metal film 12, the attached oxygen molecules are ionized while trying to become chemically stable,
Emit charge inside. When the charges released in the metal film 12 accumulate near the surface of the metal film 12, indium constituting the metal film 12 ionizes in an attempt to neutralize the charges accumulated near the surface of the metal film 12, and 12 near the surface. The indium ions diffused in the vicinity of the surface of the metal film 12 are charged and neutralized in the process of obtaining charges.
2 is combined with oxygen ions adhering to the surface of the metal film 12 to form indium oxide, so that a natural oxide film is formed on the surface of the metal film 12.

【0047】ところが、金属膜12の表面部にインジウ
ムよりも価数が1つ大きい金属例えばゲルマニウムが存
在していると、ゲルマニウムは電荷を放出してイオン化
するので、金属膜12の表面付近にはゲルマニウムから
放出された多くの電荷が溜まる。このため、金属膜12
の表面付近に拡散したインジウムイオンはゲルマニウム
から放出された電荷を得て安定するので、インジウムイ
オンと酸素イオンとの結合が抑制され、酸化インジウム
よりなる自然酸化膜の形成が抑制されると思われる。
However, if a metal having a valence one greater than indium, such as germanium, is present on the surface of the metal film 12, germanium releases charges and is ionized. Many charges released from germanium accumulate. For this reason, the metal film 12
Indium ions diffused in the vicinity of the surface of the surface become stable by gaining charge released from germanium, so that the bond between indium ions and oxygen ions is suppressed, and the formation of a natural oxide film composed of indium oxide is considered to be suppressed. .

【0048】以下、前述の理論が正しいことを確認する
ために行なった実験について説明する。この実験は、イ
ンジウムよりなる金属膜12の表面に、インジウムにゲ
ルマニウムが含まれた金属よりなる表面金属層13を形
成した場合の耐酸化性を評価するために行なった評価試
験である。評価試験としては、金属膜12の表面に、イ
ンジウムに1%のゲルマニウムが含有された表面金属層
13を形成した第1のサンプルと、表面金属層13を形
成しない第2のサンプルとを準備し、第1のサンプルに
対しては130℃の温度下において2時間保持する酸化
処理を施したもの(Ge注入酸化後と表記)と酸化処理
を施さなかったもの(Ge注入酸化前と表記)とを作成
し、第2のサンプルに対しては酸化処理を施したもの
(Ge非注入酸化後と表記)を作成し、各サンプルに対
してオージェ分析を行なった。
An experiment performed to confirm that the above theory is correct will be described below. This experiment is an evaluation test performed to evaluate the oxidation resistance when a surface metal layer 13 made of a metal containing germanium in indium is formed on the surface of the metal film 12 made of indium. As an evaluation test, a first sample in which a surface metal layer 13 containing 1% germanium in indium was formed on a surface of a metal film 12 and a second sample in which the surface metal layer 13 was not formed were prepared. The first sample was subjected to an oxidation treatment for holding at a temperature of 130 ° C. for 2 hours (denoted after Ge-implanted oxidation), and was not subjected to the oxidation treatment (denoted before Ge-implanted oxidation). The second sample was subjected to an oxidation treatment (noted after oxidation without Ge implantation), and Auger analysis was performed on each sample.

【0049】図4は、前記の各サンプルに対してオージ
ェ分析したときの金属膜12の酸素ディップスプロファ
イル、すなわち、金属膜12の表面からの深さ(Å)に
対する強度(任意単位:酸素分子の数)の分布を示して
いる。図4から明らかなように、Geを注入しないサン
プルの酸化処理後の酸化膜の膜厚が55Åであるのに対
して、Geを注入したサンプルの酸化処理後の酸化膜の
膜厚は32Åであって、約42%も酸化を抑制できたこ
とが分かる。尚、酸化膜の膜厚は、酸素の含有量のピー
ク値に対して1/2の含有量である部位までの深さで定
義している。
FIG. 4 shows the oxygen dip profile of the metal film 12 when Auger analysis is performed on each of the above-mentioned samples, that is, the intensity (arbitrary unit: oxygen molecule) with respect to the depth (Å) from the surface of the metal film 12. Number) is shown. As apparent from FIG. 4, the thickness of the oxide film of the sample without Ge implantation after the oxidation treatment was 55 °, whereas the thickness of the oxide film of the sample with Ge implantation after the oxidation treatment was 32 °. Thus, it can be seen that the oxidation could be suppressed by about 42%. Note that the thickness of the oxide film is defined by a depth to a portion which is 1 / of the peak value of the oxygen content.

【0050】以上の評価試験の結果からも、前述の理論
が正しいことを確認することができた。
From the results of the above evaluation tests, it was confirmed that the above theory was correct.

【0051】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態に係る電極形成方法について、図6(a)、
(b)及び図7(a)、(b)を参照しながら説明す
る。第2の実施形態に係る電極形成方法は第1の実施形
態に係る金属の表面処理方法を用いるものである。
(Second Embodiment) Hereinafter, an electrode forming method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to (b) and FIGS. 7 (a) and 7 (b). The electrode forming method according to the second embodiment uses the metal surface treatment method according to the first embodiment.

【0052】まず、図6(a)に示すように、半導体基
板20の上に形成されたアルミニウム電極21における
保護膜22に覆われていない部分にはバリアメタル層2
3が形成され、該バリアメタル23の上にはインジウム
よりなる半球状の突起電極24が形成されており、該突
起電極24の表面には厚さ数nm程度の自然酸化膜25
が形成されている。
First, as shown in FIG. 6A, a barrier metal layer 2 is formed on a portion of the aluminum electrode 21 formed on the semiconductor substrate 20 which is not covered with the protective film 22.
3, a hemispherical projection electrode 24 made of indium is formed on the barrier metal 23, and a natural oxide film 25 having a thickness of about several nm is formed on the surface of the projection electrode 24.
Are formed.

【0053】次に、図6(b)に示すように、真空状態
のチャンバー内において、突起電極24に対してアルゴ
ンイオン又はアルゴンアトムよりなるアルゴンビーム2
6を照射して、自然酸化膜25を物理的に除去する。
Next, as shown in FIG. 6B, an argon beam 2 made of argon ions or argon atoms is applied to the protruding electrode 24 in a vacuum chamber.
Irradiation 6 is performed to physically remove the natural oxide film 25.

【0054】次に、図7(a)に示すように、半導体基
板20を真空状態のチャンバー内に保持したまま、該チ
ャンバー内に4弗化ゲルマニウム(GeF4 )ガス27
を導入すると共にチャンバー内に高周波電力を印加し
て、ゲルマニウムイオンを含んだプラズマを発生させ
る。これにより、高エネルギーを得たゲルマニウムイオ
ン28が、インジウムよりなる突起電極24の表面に繰
り返し衝突して、ゲルマニウムイオン28は突起電極2
4の表面部にドーピングされていくので、突起電極24
の表面に、インジウムにゲルマニウムが含有されてなる
金属よりなる表面金属層29が形成される。チャンバー
内に印加する高周波電力の印加電圧としては100〜5
00W程度が適当であり、チャンバー内に導入するガス
の流量としては10〜50SCCM程度が適当である。
Next, as shown in FIG. 7A, while holding the semiconductor substrate 20 in a vacuum chamber, germanium tetrafluoride (GeF 4 ) gas 27 is introduced into the chamber.
And applying high frequency power into the chamber to generate plasma containing germanium ions. As a result, the germanium ions 28 having obtained high energy repeatedly collide with the surface of the protruding electrode 24 made of indium, and the germanium ions 28
4 is doped on the surface of the bump electrode 24.
A surface metal layer 29 made of a metal containing indium and germanium is formed on the surface of the substrate. The applied voltage of the high frequency power applied to the chamber is 100 to 5
An appropriate value is about 00 W, and an appropriate flow rate of the gas introduced into the chamber is about 10 to 50 SCCM.

【0055】である。Is as follows.

【0056】尚、突起電極24の表面部にゲルマニウム
イオンを導入する方法としては、ゲルマニウムイオンを
含むプラズマを突起電極24に照射する代わりに、図2
に示したように、突起電極24の表面にゲルマニウムイ
オンを注入してもよい。この場合のゲルマニウムイオン
の注入条件は、第1の実施形態と同様である。
As a method for introducing germanium ions to the surface of the projecting electrode 24, instead of irradiating the projecting electrode 24 with plasma containing germanium ions, FIG.
As shown in the above, germanium ions may be implanted into the surface of the bump electrode 24. The implantation conditions of germanium ions in this case are the same as in the first embodiment.

【0057】次に、半導体基板20を真空チャンバー内
から大気中に取り出す。このようにしても、図7(b)
に示すように、突起電極24の表面に表面金属層29が
形成されているため、突起電極24の表面には自然酸化
膜が形成され難い。
Next, the semiconductor substrate 20 is taken out of the vacuum chamber into the atmosphere. Even in this case, FIG.
Since the surface metal layer 29 is formed on the surface of the bump electrode 24, a natural oxide film is unlikely to be formed on the surface of the bump electrode 24 as shown in FIG.

【0058】尚、第2の実施形態においては、突起電極
24を形成する方法について説明したが、本発明に係る
電極形成方法は、フラットな形状を持つ電極を形成する
場合にも適用できるのは当然である。
In the second embodiment, the method of forming the protruding electrode 24 has been described. However, the method of forming an electrode according to the present invention can be applied to the case of forming an electrode having a flat shape. Of course.

【0059】以下、第2の実施形態に係る電極形成方法
に用いる金属の表面処理装置について、図8を参照しな
がら説明する。
Hereinafter, a metal surface treatment apparatus used in the electrode forming method according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

【0060】内部が真空に保持される真空チャンバー3
0の底部中央には、基板31が載置されると共に下部電
極となる試料台32が配置されており、該試料台32は
接地されている。
Vacuum chamber 3 in which the inside is kept in a vacuum
At the bottom center of 0, a sample table 32 on which a substrate 31 is placed and which serves as a lower electrode is arranged, and the sample table 32 is grounded.

【0061】真空チャンバー30の上部には、突起電極
24(図6及び図7を参照)の表面部に注入する金属を
含み流量が調整されたガス、例えば4弗化ゲルマニウム
を真空チャンバー30内に導入するためのガス導入部3
3が設けられている。
At the upper part of the vacuum chamber 30, a gas containing a metal to be injected into the surface of the protruding electrode 24 (see FIGS. 6 and 7) and having a controlled flow rate, for example, germanium tetrafluoride is introduced into the vacuum chamber 30. Gas introduction part 3 for introduction
3 are provided.

【0062】真空チャンバー30の周壁の外側周辺部に
は、スパイラル状のコイル34が配置されており、該コ
イル34の両端には高周波電源35から高周波電力が印
可される。これにより、ガス導入部33から導入された
金属を含むガスはプラズマ化されると共に、該プラズマ
に含まれるゲルマニウムイオンは、接地されている試料
台32に向かって進むので、試料台32に載置されてい
る基板31に形成されてた突起電極に衝突してドーピン
グされる。
A spiral coil 34 is arranged on the outer peripheral portion of the peripheral wall of the vacuum chamber 30, and high-frequency power is applied to both ends of the coil 34 from a high-frequency power supply 35. As a result, the gas containing the metal introduced from the gas introduction unit 33 is turned into plasma, and the germanium ions contained in the plasma advance toward the grounded sample stage 32. Doping occurs by colliding with the protruding electrodes formed on the formed substrate 31.

【0063】真空チャンバー30の上部中央には、アル
ゴンイオン又はアルゴンアトムを試料台32に載置され
ている基板31に照射するビーム銃34が設けられてお
り、該ビーム銃34は、アルゴンイオン又はアルゴンア
トムを基板31の全面に亘ってスキャンしながら照射さ
せる駆動部を有している。
At the upper center of the vacuum chamber 30, a beam gun 34 for irradiating the substrate 31 placed on the sample stage 32 with argon ions or argon atoms is provided. It has a drive unit for irradiating the argon atom while scanning over the entire surface of the substrate 31.

【0064】第2の実施形態に係る電極形成方法に用い
る金属の表面処理装置は、試料台32に載置された基板
31にアルゴンイオン又はアルゴンアトムを照射するビ
ーム銃34と、チャンバー30内にガスを導入するガス
導入部33と、該ガス導入部33から導入されたガスを
プラズマ化するコイル34とを備えているため、ビーム
銃34から照射されたアルゴンイオン又はアルゴンアト
ムによって真空状態で突起電極24の自然酸化膜25を
除去した後、突起電極24を真空状態に保持したまま突
起電極24の表面にゲルマニウムイオンを導入すること
ができる。
The metal surface treatment apparatus used in the electrode forming method according to the second embodiment includes a beam gun 34 for irradiating a substrate 31 placed on a sample table 32 with argon ions or argon atoms, and a beam gun 34 in a chamber 30. Since it is provided with a gas introduction unit 33 for introducing a gas and a coil 34 for converting the gas introduced from the gas introduction unit 33 into plasma, the projection is performed in a vacuum state by argon ions or argon atoms irradiated from the beam gun 34. After removing the native oxide film 25 of the electrode 24, germanium ions can be introduced into the surface of the bump electrode 24 while keeping the bump electrode 24 in a vacuum state.

【0065】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態に係る電極形成方法について、図6(a)、
(b)を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, an electrode forming method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0066】第3の実施形態に係る電極形成方法は、イ
ンジウムよりなる突起電極24の表面部にゲルマニウム
を導入する代わりに、インジウムにゲルマニウムが1〜
10%含有されてなるインジウム−ゲルマニウム合金に
よって突起電極24を形成するものである。
In the electrode forming method according to the third embodiment, instead of introducing germanium to the surface of the protruding electrode 24 made of indium, germanium is added to the indium by 1 to 1.
The bump electrode 24 is formed of an indium-germanium alloy containing 10%.

【0067】まず、図6(a)に示すように、半導体基
板20の上に形成されたアルミニウム電極21における
保護膜22に覆われていない部分にはバリアメタル層2
3が形成されており、該バリアメタル23の上に、前記
のインジウム−ゲルマニウム合金によって突起電極24
を形成する。突起電極24の形成方法としては、バリア
メタル23の上に突起電極形成領域に開口部を有するレ
ジストパターンを形成した後、全面に亘って前記のイン
ジウム−ゲルマニウム合金を蒸着して金属膜を堆積し、
その後、レジストパターンをリフトオフすると、突起電
極24が形成される。
First, as shown in FIG. 6A, the barrier metal layer 2 is formed on a portion of the aluminum electrode 21 formed on the semiconductor substrate 20 which is not covered with the protective film 22.
3 are formed on the barrier metal 23, and the protruding electrodes 24 are formed on the barrier metal 23 by the indium-germanium alloy.
To form As a method of forming the protruding electrode 24, a resist pattern having an opening in a protruding electrode forming region is formed on the barrier metal 23, and then the indium-germanium alloy is vapor-deposited over the entire surface to deposit a metal film. ,
Thereafter, when the resist pattern is lifted off, the protruding electrodes 24 are formed.

【0068】次に、図6(b)に示すように、真空チャ
ンバー内において、突起電極24に対してアルゴンイオ
ン又はアルゴンアトムよりなるアルゴンビーム26を照
射して、自然酸化膜25を物理的に除去した後、半導体
基板20を真空チャンバー内から大気中に取り出す。こ
のようにすると、突起電極24の形成後に僅かに形成さ
れた自然酸化膜25が除去され、その後は、第1の実施
形態において説明した理由によって、突起電極24の表
面には自然酸化膜25が形成されない。
Next, as shown in FIG. 6B, in the vacuum chamber, the projection electrode 24 is irradiated with an argon beam 26 made of argon ions or argon atoms to physically oxidize the natural oxide film 25. After the removal, the semiconductor substrate 20 is taken out of the vacuum chamber into the atmosphere. By doing so, the natural oxide film 25 slightly formed after the formation of the bump electrode 24 is removed, and thereafter, the natural oxide film 25 is formed on the surface of the bump electrode 24 for the reason described in the first embodiment. Not formed.

【0069】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態に係る電極の接合方法として、電子部品に形成
された突起電極と配線基板に形成された配線電極とを接
合する方法について、図9(a)、(b)を参照しなが
ら説明する。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, as a method for bonding electrodes according to a fourth embodiment of the present invention, a method for bonding a protruding electrode formed on an electronic component and a wiring electrode formed on a wiring board will be described. Will be described with reference to FIGS. 9A and 9B.

【0070】まず、電子部品40の上に、第2又は第3
の実施形態に係る電極形成方法により突起電極41を形
成すると共に、配線基板42の上に、同じく第2又は第
3の実施形態に係る電極形成方法によりフラットな配線
電極43を形成する。この場合、突起電極41又は配線
電極43がAu等のように極めて酸化し難い材質よりな
るときには、突起電極41又は配線電極43に対して第
2の実施形態で示したような表面金属層を形成する必要
がない。従って、第4の実施形態に係る電極接合方法に
おいては、突起電極41及び配線電極43のうちの少な
くとも一方は、第2の実施形態の電極形成方法により形
成されたゲルマニウムを含むインジウムよりなる表面金
属層を有しているか、又は、第3の実施形態の電極形成
方法により形成されたゲルマニウムとインジウムとの合
金により形成されている。
First, the second or third electronic component 40 is placed on the electronic component 40.
The protruding electrode 41 is formed by the electrode forming method according to the third embodiment, and the flat wiring electrode 43 is formed on the wiring board 42 by the electrode forming method according to the second or third embodiment. In this case, when the protruding electrode 41 or the wiring electrode 43 is made of a material that is hardly oxidized such as Au or the like, a surface metal layer as shown in the second embodiment is formed on the protruding electrode 41 or the wiring electrode 43. No need to do. Therefore, in the electrode bonding method according to the fourth embodiment, at least one of the protruding electrode 41 and the wiring electrode 43 is a surface metal made of indium containing germanium formed by the electrode forming method of the second embodiment. It has a layer or is formed of an alloy of germanium and indium formed by the electrode forming method of the third embodiment.

【0071】次に、図9(a)に示すように、電子部品
40の突起電極41と配線基板42の配線電極43とを
位置合わせした後、電子部品40を配線基板42の上に
載置して突起電極41と配線電極43とを接触させる。
その後、突起電極41と配線電極43との接触部に突起
電極41を構成する金属の融点以上の温度の熱を加え
る。この場合の加熱温度としては、インジウムよりなる
突起電極41の表面に約50Å程度の薄い膜厚を持つゲ
ルマニウムを含む表面金属層が形成されているときに
は、インジウムの融点である約160℃程度よりも少し
高い温度、具体的には180℃程度が好ましい。
Next, as shown in FIG. 9A, after aligning the protruding electrodes 41 of the electronic component 40 with the wiring electrodes 43 of the wiring board 42, the electronic component 40 is placed on the wiring board 42. Then, the protruding electrode 41 and the wiring electrode 43 are brought into contact.
Thereafter, heat at a temperature equal to or higher than the melting point of the metal constituting the protruding electrode 41 is applied to the contact portion between the protruding electrode 41 and the wiring electrode 43. The heating temperature in this case is lower than the melting point of indium of about 160 ° C. when the surface metal layer containing germanium having a thin film thickness of about 50 ° is formed on the surface of the bump electrode 41 made of indium. A slightly higher temperature, specifically, about 180 ° C. is preferable.

【0072】このように加熱すると、突起電極41は瞬
時に溶融する。この場合、突起電極41の表面に自然酸
化膜が存在しないため、突起電極41は配線基板42の
配線電極43と容易に濡れて反応を起こすので、電子部
品40の突起電極41と配線基板42の配線電極43と
は接合する。この接合の雰囲気としては、制御する必要
は全くなく、大気中において且つフラックス無しで十分
に微細な接合を行なうことができる。
When heated as described above, the protruding electrode 41 is instantaneously melted. In this case, since there is no natural oxide film on the surface of the projecting electrode 41, the projecting electrode 41 easily wets and reacts with the wiring electrode 43 of the wiring board 42. It is bonded to the wiring electrode 43. The bonding atmosphere does not need to be controlled at all, and sufficiently fine bonding can be performed in the air and without flux.

【0073】尚、第4の実施形態においては、電子部品
の突起電極と配線基板の配線電極との接合方法であった
が、これに代えて、一の電子部品の突起電極と、他の電
子部品の突起電極又はフラットな電極との接合にも適用
可能である。
In the fourth embodiment, the method of joining the projecting electrode of the electronic component to the wiring electrode of the wiring board is used. Instead, the projecting electrode of one electronic component is connected to another electronic component. The present invention is also applicable to bonding to a protruding electrode or a flat electrode of a component.

【0074】(第5の実施形態)以下、本発明の第5の
実施形態に係る電極接合方法として、電子部品に形成さ
れた突起電極と配線基板に形成された配線電極とを接合
する方法について、図10(a)、(b)及び図11
(a)〜(c)を参照しながら説明する。
(Fifth Embodiment) Hereinafter, as a method for bonding electrodes according to a fifth embodiment of the present invention, a method for bonding a protruding electrode formed on an electronic component to a wiring electrode formed on a wiring board will be described. 10 (a), (b) and FIG.
This will be described with reference to (a) to (c).

【0075】まず、電子部品40の上に、第2又は第3
の実施形態に係る電極形成方法により突起電極41を形
成すると共に、配線基板42の上に、同じく第2又は第
3の実施形態に係る電極形成方法によりフラットな配線
電極43を形成する。第4の実施形態と同様、突起電極
41又は配線電極43がAu等のように極めて酸化し難
い材質よりなるときには、突起電極41又は配線電極4
3に対して第2の実施形態で示したような表面金属層を
形成する必要がない。従って、第5の実施形態に係る電
極接合方法においては、突起電極41及び配線電極43
のうちの少なくとも一方は、第2の実施形態の電極形成
方法により形成されたゲルマニウムを含むインジウムよ
りなる表面金属層を有しているか、又は、第3の実施形
態の電極形成方法により形成されたゲルマニウムとイン
ジウムとの合金により形成されている。
First, the second or third electronic component 40 is placed on the electronic component 40.
The protruding electrode 41 is formed by the electrode forming method according to the third embodiment, and the flat wiring electrode 43 is formed on the wiring board 42 by the electrode forming method according to the second or third embodiment. As in the fourth embodiment, when the protruding electrode 41 or the wiring electrode 43 is made of a material that is extremely difficult to oxidize, such as Au, the protruding electrode 41 or the wiring electrode 4 is used.
It is not necessary to form a surface metal layer as shown in the second embodiment for No. 3. Therefore, in the electrode bonding method according to the fifth embodiment, the projection electrode 41 and the wiring electrode 43
At least one of them has a surface metal layer made of indium containing germanium formed by the electrode forming method of the second embodiment, or is formed by the electrode forming method of the third embodiment. It is formed of an alloy of germanium and indium.

【0076】次に、図10(a)に示すように、電子部
品40の突起電極41と配線基板42の配線電極43と
を位置合わせした後、配線基板42における電子部品4
0の搭載領域に光硬化性の絶縁性樹脂44を適量塗布す
る。
Next, as shown in FIG. 10A, after the projecting electrode 41 of the electronic component 40 and the wiring electrode 43 of the wiring substrate 42 are aligned, the electronic component 4 on the wiring substrate 42 is
A suitable amount of the photocurable insulating resin 44 is applied to the mounting area of No. 0.

【0077】次に、図11(a)に示すように、電子部
品40を配線基板42の上に載置して突起電極41と配
線電極43とを接触させた後、加熱することなく加圧ツ
ール45により電子部品40を配線基板42に対して押
圧する。
Next, as shown in FIG. 11A, after the electronic component 40 is placed on the wiring board 42 and the protruding electrodes 41 and the wiring electrodes 43 are brought into contact with each other, pressure is applied without heating. The electronic component 40 is pressed against the wiring board 42 by the tool 45.

【0078】次に、図11(b)に示すように、絶縁性
樹脂44に紫外線46を照射して、絶縁性樹脂44を硬
化させる。このようにすると、電子部品40の突起電極
41と配線基板42の配線電極43とは絶縁性樹脂44
により接合される。
Next, as shown in FIG. 11B, the insulating resin 44 is irradiated with ultraviolet rays 46 to cure the insulating resin 44. Thus, the protruding electrode 41 of the electronic component 40 and the wiring electrode 43 of the wiring board 42 are insulated from the insulating resin 44.
Are joined.

【0079】次に、図11(c)に示すように、加圧ツ
ール45を上昇させて加圧を終了する。
Next, as shown in FIG. 11C, the pressing tool 45 is raised to end the pressing.

【0080】第5の実施形態のようにして、突起電極4
1と配線電極43とを接合すると、突起電極41の表面
に自然酸化膜が存在しないため、常温の大気中において
且つフラックス無しで十分に微細な接合を行なうことが
できる。
As in the fifth embodiment, the projection electrode 4
1 and the wiring electrode 43, since there is no natural oxide film on the surface of the protruding electrode 41, sufficiently fine bonding can be performed in the air at room temperature and without flux.

【0081】尚、第5の実施形態においては、電子部品
の突起電極と配線基板の配線電極との接合方法であった
が、これに代えて、一の電子部品の突起電極と、他の電
子部品の突起電極又はフラットな電極との接合にも適用
可能である。
In the fifth embodiment, the method of joining the projecting electrode of the electronic component and the wiring electrode of the wiring board is replaced with the method of joining the projecting electrode of one electronic component and the other. The present invention is also applicable to bonding to a protruding electrode or a flat electrode of a component.

【0082】[0082]

【発明の効果】第1又は第2の金属の表面処理方法によ
ると、金属膜の表面付近に拡散した第1の金属のイオン
は第2の金属から放出された電荷を得て安定するため、
第1の金属と酸素イオンとの結合が抑制されるので、金
属膜の表面に第1の金属の自然酸化膜が形成される事態
を長時間に亘って抑制することができる。
According to the method for treating the surface of the first or second metal, the ions of the first metal diffused near the surface of the metal film obtain electric charges released from the second metal and are stabilized.
Since the bond between the first metal and the oxygen ion is suppressed, a situation in which a natural oxide film of the first metal is formed on the surface of the metal film can be suppressed for a long time.

【0083】第1又は第2の金属の表面処理方法におい
て、第1の金属がインジウムであり、第2の金属がゲル
マニウムであると、金属膜の表面付近に拡散したインジ
ウムイオンはゲルマニウムから放出された電荷を得て安
定するため、インジウムと酸素イオンとの結合が抑制さ
れるので、金属膜の表面にインジウムの自然酸化膜が形
成される事態を長時間に亘って抑制することができる。
In the first or second metal surface treatment method, when the first metal is indium and the second metal is germanium, indium ions diffused near the surface of the metal film are released from germanium. Since the generated charge is obtained and stabilized, the bond between indium and oxygen ions is suppressed, so that a situation in which a natural oxide film of indium is formed on the surface of the metal film can be suppressed for a long time.

【0084】第1又は第2の金属の表面処理方法におい
て、金属層形成工程が第2の金属のイオンを注入するこ
とにより表面金属層を形成する工程を含むと、第2の金
属を大きなエネルギーで金属膜の深い部位まで注入でき
るため、厚い表面金属層を形成することができる。
In the first or second metal surface treatment method, when the metal layer forming step includes the step of forming the surface metal layer by implanting ions of the second metal, the second metal can be treated with a large energy. Can be implanted to a deep portion of the metal film, so that a thick surface metal layer can be formed.

【0085】第1又は第2の金属の表面処理方法におい
て、金属層形成工程が第2の金属のプラズマを照射する
ことにより表面金属層を形成する工程を含むと、第2の
金属を小さなエネルギーで注入できるため、金属膜にダ
メージを与えることなく表面金属層を形成することがで
きる。
In the first or second metal surface treatment method, if the metal layer forming step includes the step of irradiating the second metal plasma to form the surface metal layer, the second metal can be reduced in energy. In this case, the surface metal layer can be formed without damaging the metal film.

【0086】第1の電極の形成方法によると、電極の第
1の金属のイオンは第2の金属から放出された電荷を得
て安定するため、第1の金属と酸素イオンとの結合が抑
制されるので、電極の表面に第1の金属の自然酸化膜が
形成される事態を長時間に亘って抑制することができ
る。また、真空中において、電極の表面にアルゴンイオ
ン又はアルゴンアトムを照射して電極の表面に形成され
ている自然酸化膜を除去する工程を備えているため、電
極の形成工程において、加熱される等の原因で若干の自
然酸化膜が形成されていても、該自然酸化膜は除去され
るので、金属膜の表面に第1の金属の自然酸化膜が形成
される事態を長時間に亘って抑制することができる。
According to the method of forming the first electrode, the ions of the first metal of the electrode are stabilized by obtaining the charge released from the second metal, so that the bonding between the first metal and the oxygen ions is suppressed. Therefore, a situation in which a natural oxide film of the first metal is formed on the surface of the electrode can be suppressed for a long time. In addition, since a step of irradiating the surface of the electrode with argon ions or argon atoms in a vacuum to remove a natural oxide film formed on the surface of the electrode is provided, in a step of forming the electrode, Even if a slight natural oxide film is formed due to the above, the natural oxide film is removed, so that the situation where the first metal natural oxide film is formed on the surface of the metal film is suppressed for a long time. can do.

【0087】第2の電極の形成方法によると、電極の表
面付近に拡散した第1の金属のイオンは第2の金属から
放出された電荷を得て安定するため、第1の金属と酸素
イオンとの結合が抑制されるので、電極の表面に第1の
金属の自然酸化膜が形成される事態を長時間に亘って抑
制することができる。
According to the method of forming the second electrode, the ions of the first metal diffused in the vicinity of the surface of the electrode obtain electric charges released from the second metal and are stabilized. The formation of a natural oxide film of the first metal on the surface of the electrode can be suppressed over a long period of time because the bonding with the first metal is suppressed.

【0088】従って、第1又は第2の電極形成方法によ
り形成された電極の表面における電気的な導通が向上す
る。
Therefore, the electrical conduction on the surface of the electrode formed by the first or second electrode forming method is improved.

【0089】第1又は第2の電極の形成方法において、
第1の金属がインジウムであり、第2の金属がゲルマニ
ウムであると、電極の表面においてインジウムイオンが
ゲルマニウムから放出された電荷を得て安定するため、
電極の表面にインジウムの自然酸化膜が形成される事態
を長時間に亘って抑制することができる。
In the method for forming the first or second electrode,
When the first metal is indium and the second metal is germanium, indium ions obtain charges released from germanium on the surface of the electrode and are stabilized,
A situation in which a natural oxide film of indium is formed on the surface of the electrode can be suppressed for a long time.

【0090】第1又は第2の電極の形成方法において、
金属層形成工程が第2の金属のプラズマを照射すること
により表面金属層を形成する工程を含むと、第2の金属
を小さなエネルギーで注入できるため、電極にダメージ
を与えることなく表面金属層を形成できるので、電極の
表面における電気的な導通が一層向上する。
In the method for forming the first or second electrode,
When the metal layer forming step includes the step of forming the surface metal layer by irradiating the plasma of the second metal, the second metal can be injected with small energy, so that the surface metal layer can be formed without damaging the electrode. Since it can be formed, electrical conduction on the surface of the electrode is further improved.

【0091】第1の電極の接合方法によると、電極の第
1の金属のイオンは第2の金属から放出された電荷を得
て安定するため、第1の金属と酸素イオンとの結合が抑
制されるので、電極の表面に第1の金属の自然酸化膜が
形成される事態を長時間に亘って抑制することができ
る。また、真空中において、電極の表面にアルゴンイオ
ン又はアルゴンアトムを照射して電極の表面に形成され
ている自然酸化膜を除去する工程を備えているため、電
極の形成工程において、加熱される等の原因で若干の自
然酸化膜が形成されていても、該自然酸化膜は除去され
るので、金属膜の表面に第1の金属の自然酸化膜が形成
される事態を長時間に亘って抑制することができる。
According to the first electrode bonding method, the first metal ion of the electrode obtains the charge released from the second metal and is stabilized, so that the bond between the first metal and the oxygen ion is suppressed. Therefore, a situation in which a natural oxide film of the first metal is formed on the surface of the electrode can be suppressed for a long time. In addition, since a step of irradiating the surface of the electrode with argon ions or argon atoms in a vacuum to remove a natural oxide film formed on the surface of the electrode is provided, in a step of forming the electrode, Even if a slight natural oxide film is formed due to the above, the natural oxide film is removed, so that the situation where the first metal natural oxide film is formed on the surface of the metal film is suppressed for a long time. can do.

【0092】第2の電極の接合方法によると、電極の表
面付近に拡散した第1の金属のイオンは第2の金属から
放出された電荷を得て安定するため、第1の金属と酸素
イオンとの結合が抑制されるので、電極の表面に第1の
金属の自然酸化膜が形成される事態を長時間に亘って抑
制することができる。
According to the second electrode bonding method, the first metal ions diffused in the vicinity of the surface of the electrode obtain electric charges released from the second metal and stabilize. The formation of a natural oxide film of the first metal on the surface of the electrode can be suppressed over a long period of time because the bonding with the first metal is suppressed.

【0093】従って、第1又は第2の電極接合方法によ
り接合された電極同士の接合部においては、電気的な導
通が良好になるため、接続抵抗が低減する。また、電極
の表面に自然酸化膜が形成され難いため、該電極と接合
される相手方の電極との濡れ性が向上するので、大気中
においてフラックス無しで接合することが可能になる。
従って、微細な接合を実現できると共にフラックスの洗
浄工程が不要になるため、接合時の雰囲気を制御する必
要がなくなり、電極の接合を行なう装置の負担を大幅に
低減できると共に、フラックスの洗浄設備が不要にな
る。このため、設備のコストを大幅に低減できる。ま
た、フラックスを用いることなく微細な接合が実現でき
るので、フラックスの残渣に起因する金属材料の腐食等
の問題が発生しないので、電極の接合部の信頼性が大き
く向上する。
Therefore, at the junction between the electrodes joined by the first or second electrode joining method, the electrical conduction becomes good, and the connection resistance is reduced. In addition, since a natural oxide film is not easily formed on the surface of the electrode, the wettability of the electrode with the other electrode to be bonded is improved, so that bonding can be performed in the air without flux.
Accordingly, fine bonding can be realized, and a flux cleaning step is not required, so that it is not necessary to control the atmosphere at the time of bonding, so that the load on an apparatus for bonding electrodes can be greatly reduced and flux cleaning equipment can be provided. It becomes unnecessary. Therefore, the cost of the equipment can be significantly reduced. Further, since fine bonding can be realized without using a flux, there is no problem such as corrosion of a metal material due to a residue of the flux, and thus the reliability of the bonded portion of the electrode is greatly improved.

【0094】第1又は第2の電極の接合方法において、
金属層形成工程が第2の金属のプラズマを照射すること
により表面金属層を形成する工程を含むと、第2の金属
を小さなエネルギーで注入できるため、電極にダメージ
を与えることなく表面金属層を形成できるので、電極の
接合部における接続抵抗が一層低減する。
In the first or second electrode joining method,
When the metal layer forming step includes the step of forming the surface metal layer by irradiating the plasma of the second metal, the second metal can be injected with small energy, so that the surface metal layer can be formed without damaging the electrode. Since it can be formed, the connection resistance at the junction of the electrodes is further reduced.

【0095】第1又は第2の電極の接合方法において、
第1の電子部品に形成される電極又は第2の電子部品若
しくは配線基板に形成される電極が金により形成されて
いると、自然酸化膜が極めて形成され難いので、電極の
接合部における接続抵抗が一層低減する。
In the first or second electrode joining method,
If the electrode formed on the first electronic component or the electrode formed on the second electronic component or the wiring board is formed of gold, a natural oxide film is extremely difficult to be formed, and thus the connection resistance at the junction of the electrodes is reduced. Is further reduced.

【0096】本発明に係る金属の表面処理装置による
と、第1の金属よりなる電極の表面にアルゴンイオン又
はアルゴンアトムを照射して、電極の表面に形成されて
いる自然酸化膜を除去する工程と、自然酸化膜が除去さ
れた電極の表面に第2の金属のイオン又はアトムのビー
ムを照射して、第1の金属に第2の金属が含まれた金属
よりなる表面金属層を形成する工程とを、真空チャンバ
ー内において連続して行なうことができるので、金属膜
の表面に自然酸化膜が形成される難い金属表面処理を簡
易且つ確実に行なうことができる。
According to the metal surface treatment apparatus of the present invention, the step of irradiating the surface of the electrode made of the first metal with argon ions or argon atoms to remove the natural oxide film formed on the surface of the electrode Then, the surface of the electrode from which the natural oxide film has been removed is irradiated with a beam of a second metal ion or atom to form a surface metal layer made of a metal in which the first metal contains the second metal. And the steps can be continuously performed in the vacuum chamber, so that the metal surface treatment in which a natural oxide film is not easily formed on the surface of the metal film can be easily and reliably performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る金属の表面処理
方法を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a metal surface treatment method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施形態に係る金属の表面処理
方法における金属層形成工程の第1の方法を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first method of a metal layer forming step in the metal surface treatment method according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施形態に係る金属の表面処理
方法における金属層形成工程の第2の方法を示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view showing a second method of the metal layer forming step in the metal surface treatment method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施形態に係る金属の表面処理
方法を評価する評価試験の結果を示す図であって、各サ
ンプルに対してオージェ分析したときの金属膜の酸素デ
ィップスプロファイルを示している。
FIG. 4 is a diagram showing the results of an evaluation test for evaluating the metal surface treatment method according to the first embodiment of the present invention, and shows the oxygen dip profile of the metal film when Auger analysis is performed on each sample. Is shown.

【図5】金属膜の表面部に注入されたゲルマニウムイオ
ンのピーク含有量を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a peak content of germanium ions implanted into a surface portion of a metal film.

【図6】(a)、(b)は本発明の第2及び第3の実施
形態に係る電極形成方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views showing respective steps of an electrode forming method according to second and third embodiments of the present invention.

【図7】(a)、(b)は本発明の第2の実施形態に係
る電極形成方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views illustrating respective steps of an electrode forming method according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の各実施形態における表面金属層形成工
程を行なう金属の表面処理装置の概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of a metal surface treatment apparatus for performing a surface metal layer forming step in each embodiment of the present invention.

【図9】(a)、(b)は本発明の第4の実施形態に係
る電極接合方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 9A and 9B are cross-sectional views illustrating respective steps of an electrode bonding method according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】(a)、(b)は本発明の第5の実施形態に
係る電極接合方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 10A and 10B are cross-sectional views illustrating respective steps of an electrode bonding method according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】(a)〜(c)は本発明の第5の実施形態に
係る電極接合方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 11A to 11C are cross-sectional views illustrating respective steps of an electrode bonding method according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】従来の電極形成方法により形成された突起電
極の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a protruding electrode formed by a conventional electrode forming method.

【図13】(a)〜(d)は従来の電極接合方法の各工
程を示す断面図である。
13 (a) to 13 (d) are cross-sectional views showing respective steps of a conventional electrode bonding method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 12 金属膜 13 表面金属層 14 ゲルマニウムイオン 15 プラズマ 20 半導体基板 21 アルミニウム電極 22 保護膜 23 バリアメタル 24 突起電極 25 自然酸化膜 26 アルゴンビーム 27 4弗化ゲルマニウムガス 28 ゲルマニウムイオン 29 表面金属層 30 真空チャンバー 31 基板 32 試料台 33 ガス導入部 34 コイル 35 高周波電源 36 ビーム銃 40 電子部品 41 突起電極 42 配線基板 43 配線電極 44 絶縁性樹脂 45 加圧ツール DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Substrate 12 Metal film 13 Surface metal layer 14 Germanium ion 15 Plasma 20 Semiconductor substrate 21 Aluminum electrode 22 Protective film 23 Barrier metal 24 Projection electrode 25 Natural oxide film 26 Argon beam 27 Germanium fluoride gas 28 Germanium ion 29 Surface metal layer 30 Vacuum chamber 31 Substrate 32 Sample table 33 Gas introduction unit 34 Coil 35 High frequency power supply 36 Beam gun 40 Electronic component 41 Protrusion electrode 42 Wiring board 43 Wiring electrode 44 Insulating resin 45 Press tool

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の金属よりなる金属膜の表面に形成
されている自然酸化膜を除去する酸化膜除去工程と、 自然酸化膜が除去された前記金属膜の表面に、前記第1
の金属に該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の
金属が含まれた金属よりなる表面金属層を形成する金属
層形成工程とを備えていることを特徴とする金属の表面
処理方法。
An oxide film removing step of removing a natural oxide film formed on a surface of a metal film made of a first metal; and forming a first oxide film on the surface of the metal film from which the natural oxide film has been removed.
Forming a surface metal layer made of a metal containing a second metal having a valence one greater than the first metal in the metal of the first metal. Surface treatment method.
【請求項2】 金属膜の表面に自然酸化膜が形成されて
いないときに、前記金属膜の表面に、該金属膜を構成す
る第1の金属に該第1の金属に比べて価数が1つ大きい
第2の金属が含まれた金属よりなる表面金属層を形成す
る金属層形成工程を備えていることを特徴とする金属の
表面処理方法。
2. When a native oxide film is not formed on the surface of the metal film, a valence of the first metal constituting the metal film is higher than that of the first metal on the surface of the metal film. A method for treating a surface of a metal, comprising: a metal layer forming step of forming a surface metal layer made of a metal containing one larger second metal.
【請求項3】 前記第1の金属はインジウムであり、前
記第2の金属はゲルマニウムであることを特徴とする請
求項1又は2に記載の金属の表面処理方法。
3. The method according to claim 1, wherein the first metal is indium, and the second metal is germanium.
【請求項4】 前記金属層形成工程は、前記金属膜の表
面に前記第2の金属のイオンを注入することにより前記
表面金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請求
項1又は2に記載の金属の表面処理方法。
4. The method according to claim 1, wherein the step of forming the metal layer includes a step of forming the surface metal layer by implanting ions of the second metal into a surface of the metal film. The method for treating a surface of a metal according to claim 1.
【請求項5】 前記金属層形成工程は、前記金属膜の表
面に前記第2の金属のプラズマを照射することにより前
記表面金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請
求項1又は2に記載の金属の表面処理方法。
5. The method according to claim 1, wherein the step of forming the metal layer includes a step of irradiating the surface of the metal film with plasma of the second metal to form the surface metal layer. The method for treating a surface of a metal according to claim 1.
【請求項6】 電子部品又は配線基板に、第1の金属と
該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第2の金属との
合金よりなる電極を形成する電極形成工程と、 真空中において、前記電極の表面にアルゴンイオン又は
アルゴンアトムを照射することにより、前記電極の表面
に形成されている自然酸化膜を除去する酸化膜除去工程
とを備えていることを特徴とする電極の形成方法。
6. An electrode forming step of forming, on an electronic component or a wiring board, an electrode made of an alloy of a first metal and a second metal having a valence larger by one than the first metal; Irradiating the surface of the electrode with argon ions or argon atoms to remove a natural oxide film formed on the surface of the electrode. Forming method.
【請求項7】 電子部品又は配線基板に第1の金属より
なる電極を形成する電極形成工程と、 真空中において、前記電極の表面にアルゴンイオン又は
アルゴンアトムを照射することにより、前記電極の表面
に形成されている自然酸化膜を除去する酸化膜除去工程
と、 真空中において、自然酸化膜が除去された前記電極の表
面に、前記第1の金属に該第1の金属に比べて価数が1
つ大きい第2の金属が含まれた金属よりなる表面金属層
を形成する金属層形成工程とを備えていることを特徴と
する電極の形成方法。
7. An electrode forming step of forming an electrode made of a first metal on an electronic component or a wiring board, and irradiating the surface of the electrode with argon ions or argon atoms in a vacuum to form a surface of the electrode. An oxide film removing step of removing a natural oxide film formed on the surface of the electrode from which the natural oxide film has been removed in a vacuum. Is 1
A metal layer forming step of forming a surface metal layer made of a metal containing a second metal that is larger than the second metal.
【請求項8】 前記第1の金属はインジウムであり、前
記第2の金属はゲルマニウムであることを特徴とする請
求項6又は7に記載の電極の形成方法。
8. The method according to claim 6, wherein the first metal is indium, and the second metal is germanium.
【請求項9】 前記金属層形成工程は、前記電極の表面
に前記第2の金属のプラズマを照射することにより前記
表面金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請求
項7に記載の電極の形成方法。
9. The method according to claim 7, wherein the step of forming a metal layer includes a step of forming the surface metal layer by irradiating the surface of the electrode with plasma of the second metal. Method of forming electrodes.
【請求項10】 第1の電子部品に電極を形成する第1
の電極形成工程と、第2の電子部品又は配線基板に電極
を形成する第2の電極形成工程と、前記第1の電子部品
の電極と前記第2の電子部品又は配線基板の電極とを、
位置合わせした後、互いに接合する接合工程とを備えた
電極の接合方法において、 前記第1の電極形成工程及び第2の電極形成工程のうち
の少なくとも1つの電極形成工程は、 第1の金属と該第1の金属に比べて価数が1つ大きい第
2の金属との合金よりなる電極を形成する電極形成工程
と、 真空中において、前記電極の表面にアルゴンイオン又は
アルゴンアトムを照射することにより、前記電極の表面
に形成されている自然酸化膜を除去する酸化膜除去工程
とを含むことを特徴とする電極の接合方法。
10. A method for forming an electrode on a first electronic component, comprising:
An electrode forming step, a second electrode forming step of forming an electrode on a second electronic component or a wiring board, and an electrode of the first electronic component and an electrode of the second electronic component or the wiring board.
A method of joining electrodes, comprising: a joining step of joining together after positioning, wherein at least one electrode forming step of the first electrode forming step and the second electrode forming step includes a first metal and a first metal forming step. An electrode forming step of forming an electrode made of an alloy with a second metal having a valence one greater than that of the first metal; and irradiating the surface of the electrode with argon ions or argon atoms in a vacuum. An oxide film removing step of removing a natural oxide film formed on the surface of the electrode.
【請求項11】 第1の電子部品に電極を形成する第1
の電極形成工程と、第2の電子部品又は配線基板に電極
を形成する第2の電極形成工程と、前記第1の電子部品
の電極と前記第2の電子部品又は配線基板の電極とを、
位置合わせした後、互いに接合する接合工程とを備えた
電極の接合方法において、 前記第1の電極形成工程及び第2の電極形成工程のうち
の少なくとも1つの電極形成工程は、 第1の金属よりなる電極を形成する電極形成工程と、 真空中において、前記電極の表面にアルゴンイオン又は
アルゴンアトムを照射することにより、前記電極の表面
に形成されている自然酸化膜を除去する酸化膜除去工程
と、 真空中において、自然酸化膜が除去された前記電極の表
面に、前記第1の金属に該第1の金属に比べて価数が1
つ大きい第2の金属が含まれた金属よりなる表面金属層
を形成する金属層形成工程とを含むことを特徴とする電
極の接合方法。
11. A method for forming an electrode on a first electronic component, comprising:
An electrode forming step, a second electrode forming step of forming an electrode on a second electronic component or a wiring board, and an electrode of the first electronic component and an electrode of the second electronic component or the wiring board.
In a method for bonding electrodes, the method further comprising: bonding the electrodes to each other after the alignment, wherein at least one of the first electrode forming step and the second electrode forming step is formed of a first metal An electrode forming step of forming an electrode, and an oxide film removing step of removing a natural oxide film formed on the surface of the electrode by irradiating the surface of the electrode with argon ions or atoms in a vacuum. In vacuum, the first metal has a valence of 1 on the surface of the electrode from which the natural oxide film has been removed, as compared with the first metal.
A metal layer forming step of forming a surface metal layer made of a metal containing a second metal that is larger than the second metal.
【請求項12】 前記第1の金属はインジウムであり、
前記第2の金属はゲルマニウムであることを特徴とする
請求項10又は11に記載の電極の接合方法。
12. The method according to claim 12, wherein the first metal is indium,
The method according to claim 10, wherein the second metal is germanium.
【請求項13】 前記金属層形成工程は、前記電極の表
面に前記第2の金属のプラズマを照射することにより前
記表面金属層を形成する工程を含むことを特徴とする請
求項11に記載の電極の接合方法。
13. The method according to claim 11, wherein the step of forming the metal layer includes a step of irradiating the surface of the electrode with plasma of the second metal to form the surface metal layer. How to join the electrodes.
【請求項14】 前記第1の電子部品に形成される電
極、及び前記第2の電子部品又は配線基板に形成される
電極のいずれか一方の電極は金により形成されているこ
とを特徴とする請求項11に記載の電極の接合方法。
14. An electrode formed on the first electronic component and one of the electrodes formed on the second electronic component or the wiring board are formed of gold. A method for bonding electrodes according to claim 11.
【請求項15】 内部が真空に保持される真空チャンバ
ーと、 前記真空チャンバー内に設けられており、基板を保持す
る試料台と、 前記真空チャンバー内に流量が制御されたガスを導入す
るガス導入手段と、 前記チャンバーに設けられており、前記ガス導入手段に
より前記チャンバー内に導入されたガスをプラズマ化す
るプラズマ生成手段と、 前記真空チャンバーに設けられており、前記試料台に保
持された基板に向かってイオンビーム又はアトムビーム
をスキャンしながら照射するビーム銃とを備えているこ
とを特徴とする金属の表面処理装置。
15. A vacuum chamber whose inside is held in a vacuum, a sample stage provided in the vacuum chamber and holding a substrate, and a gas introduction for introducing a gas whose flow rate is controlled into the vacuum chamber. Means, provided in the chamber, plasma generating means for converting the gas introduced into the chamber by the gas introducing means into plasma, and a substrate provided in the vacuum chamber and held on the sample stage And a beam gun for irradiating an ion beam or an atom beam while scanning toward the surface of the metal.
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