JPS61141155A - はんだ下地電極 - Google Patents
はんだ下地電極Info
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- JPS61141155A JPS61141155A JP59262759A JP26275984A JPS61141155A JP S61141155 A JPS61141155 A JP S61141155A JP 59262759 A JP59262759 A JP 59262759A JP 26275984 A JP26275984 A JP 26275984A JP S61141155 A JPS61141155 A JP S61141155A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、はんだ下地電極に係り、特にGaAstはじ
めとする■−■族化合物半導体素子の実装に用いるはん
だ下地電極として好適な電極構造に関する。
めとする■−■族化合物半導体素子の実装に用いるはん
だ下地電極として好適な電極構造に関する。
第3図はコンドロールドコラップスボンディング法によ
り、Siチップ部品303をセラミック配線基板301
に接着した図である。はんだバンプ302は一般に95
wt%Pb−5wt%Snの組成の^融点P b/8
nFJ、んだが用いられる。
り、Siチップ部品303をセラミック配線基板301
に接着した図である。はんだバンプ302は一般に95
wt%Pb−5wt%Snの組成の^融点P b/8
nFJ、んだが用いられる。
第4図は配線基板に接着する前のはんだ電極部の断面構
造を示す。従来、このはんだ下地電極としてCr /
Cu / A u系電極が多く用いられてきた。
造を示す。従来、このはんだ下地電極としてCr /
Cu / A u系電極が多く用いられてきた。
この電極は第4図に示すように、f3i基板401上の
配線層402と充分な接着力を保持するためのCr層4
04、はんだ溶融時に進行する金属反応を抑止し、接着
力の低下を防止するためのCr−Cu合金層405 、
P b / S nはんだのぬれ及び接着性の良いCu
層406、表面酸化を防止するためのA u @ 40
7 、で構成している(IBMJ、 R,BS、 DE
VELOP、 VOL、 13 、266 Jj 〜2
71頁、1969年5月)。はんだ溶融の際、はんだの
広がりが電極部周辺のガラス絶縁膜403で抑止される
ため、はんだバンブ408の形状は表面張力によって図
のような球欠体となる。
配線層402と充分な接着力を保持するためのCr層4
04、はんだ溶融時に進行する金属反応を抑止し、接着
力の低下を防止するためのCr−Cu合金層405 、
P b / S nはんだのぬれ及び接着性の良いCu
層406、表面酸化を防止するためのA u @ 40
7 、で構成している(IBMJ、 R,BS、 DE
VELOP、 VOL、 13 、266 Jj 〜2
71頁、1969年5月)。はんだ溶融の際、はんだの
広がりが電極部周辺のガラス絶縁膜403で抑止される
ため、はんだバンブ408の形状は表面張力によって図
のような球欠体となる。
上述した従来のはんだ下地電極では、Cuk主要構成金
属として用いているため、CuがGaAs等の化合物半
導体プロセスに対して汚染源となると共に、p b /
Sn系はんだとの反応速度が大きいため、はんだ溶融
時の熱処理で下地電極部の接合強度が低下する欠点がお
った。したがって、化金物半導体プロセスに対して汚染
源とならず、且つはんだ溶融時の高温熱処理後も充分な
接合強度を維持する電極構造が望ましい。
属として用いているため、CuがGaAs等の化合物半
導体プロセスに対して汚染源となると共に、p b /
Sn系はんだとの反応速度が大きいため、はんだ溶融
時の熱処理で下地電極部の接合強度が低下する欠点がお
った。したがって、化金物半導体プロセスに対して汚染
源とならず、且つはんだ溶融時の高温熱処理後も充分な
接合強度を維持する電極構造が望ましい。
本発明の目的u 、G a A S4Pの化合物中導体
に対−して汚染源とならない金属材料を用い、且つ熱的
に安定で接合強kが大なるはんだ下地電極を提供するこ
とにある。
に対−して汚染源とならない金属材料を用い、且つ熱的
に安定で接合強kが大なるはんだ下地電極を提供するこ
とにある。
はんだ下地電極材料は一般に、はんだとのぬれか良く、
且つ充分な接着強it持つものが選択される。また、加
熱処理が加わるため、はんだとの相互拡散及び合金化反
応を最小限に抑え、はんだ自身の機械的強度の低下を防
止しなければならない。特にhんだの溶融は、使用する
はんたの融点よシもさらに20〜4(l高温で行われる
ため、これらの熱処理における合金化反応及び金属間化
合物の生成等を充分に監視する必要がある。すなわち、
合金化反応か進行する深さ、位置、あるいは局部的な金
属間化合物の生成によシ機械的に脆い層が発生する。し
たがって、はんだとのぬれが良く、且つ適度な反応速度
を有し、容易に金属間化合物を生成しない金属材料が下
地電極として好適である。前記の通シ、はんだ下地材と
してCuが多く用いられているが、Pb/Snはんだと
の熱反応及び接合強度の観測の結果、Cuの代用が可能
な下地材として、Niが最適であることを見出した。
且つ充分な接着強it持つものが選択される。また、加
熱処理が加わるため、はんだとの相互拡散及び合金化反
応を最小限に抑え、はんだ自身の機械的強度の低下を防
止しなければならない。特にhんだの溶融は、使用する
はんたの融点よシもさらに20〜4(l高温で行われる
ため、これらの熱処理における合金化反応及び金属間化
合物の生成等を充分に監視する必要がある。すなわち、
合金化反応か進行する深さ、位置、あるいは局部的な金
属間化合物の生成によシ機械的に脆い層が発生する。し
たがって、はんだとのぬれが良く、且つ適度な反応速度
を有し、容易に金属間化合物を生成しない金属材料が下
地電極として好適である。前記の通シ、はんだ下地材と
してCuが多く用いられているが、Pb/Snはんだと
の熱反応及び接合強度の観測の結果、Cuの代用が可能
な下地材として、Niが最適であることを見出した。
以下、本発明の実施例金弟1図及び第2図により説明す
る。第1図において、下地電極の第1層1041kCr
、第3層106をAuとし、中間第2層105tそれぞ
れN ’ * Mo * P d s P teCuと
した場合、95wt%pb15wt%3n組成のはんだ
層107との熱反応は、280t:’〜360Cの熱処
理温度範囲において、pd)pt〉Cu>Ni>MOの
臘で顕著に発生する。さら 1に、Pdにおいてz
soc、ptではaooc。
る。第1図において、下地電極の第1層1041kCr
、第3層106をAuとし、中間第2層105tそれぞ
れN ’ * Mo * P d s P teCuと
した場合、95wt%pb15wt%3n組成のはんだ
層107との熱反応は、280t:’〜360Cの熱処
理温度範囲において、pd)pt〉Cu>Ni>MOの
臘で顕著に発生する。さら 1に、Pdにおいてz
soc、ptではaooc。
Cuでは360C近傍の熱処理温尻で金属間化合物の生
成が認められた。Ni及びMOでは表面モホロジーの変
化な呈する極度の金属間化合物の発生は無い。一方、引
張強度試験結果から、Ni>P t>Pd)Cu)MO
の順に高い接合強度が得られることが明らかとなった。
成が認められた。Ni及びMOでは表面モホロジーの変
化な呈する極度の金属間化合物の発生は無い。一方、引
張強度試験結果から、Ni>P t>Pd)Cu)MO
の順に高い接合強度が得られることが明らかとなった。
すなわち、Cu。
Pdははんだ中の3nと、Ptはpbと容易に金属間化
合物を形成するため、合金化反応層の成長に従って機械
的強度が低下する。また、MOははんだと容易に接着し
ないため、下地材として好適ではない。第1層をTiと
した場合、熱反応及び接着強度はCrの場合と同様の傾
向を示す。したがって、接着層として、CrあるいはT
i1中間金M#”tNi、酸化防止Ml k A uと
する電極構造がはんだの下地電極として最適である。ま
た、はんた浴融時の熱処理温度及び熱処理時間を考慮す
れば、低融点はんだ材の下地電極としてPtあるいはP
dも有効である。さらに、はんだ溶融時及び以彼の合金
膚の成長を接着層上部で抑制し、接合強度の低下を防止
するために、接着層と中間層の間に両者の混合場を設け
ることKより、はんだ下地電極の高信頼度化を図ること
が可能でおる。
合物を形成するため、合金化反応層の成長に従って機械
的強度が低下する。また、MOははんだと容易に接着し
ないため、下地材として好適ではない。第1層をTiと
した場合、熱反応及び接着強度はCrの場合と同様の傾
向を示す。したがって、接着層として、CrあるいはT
i1中間金M#”tNi、酸化防止Ml k A uと
する電極構造がはんだの下地電極として最適である。ま
た、はんた浴融時の熱処理温度及び熱処理時間を考慮す
れば、低融点はんだ材の下地電極としてPtあるいはP
dも有効である。さらに、はんだ溶融時及び以彼の合金
膚の成長を接着層上部で抑制し、接合強度の低下を防止
するために、接着層と中間層の間に両者の混合場を設け
ることKより、はんだ下地電極の高信頼度化を図ること
が可能でおる。
ここで用いる金属材料は、化合物半導体素子のオーム性
電極やショットキー電極として広く用いられているため
、化合物半導体プロセスにおいて汚染源となるCuK比
べ、利用価値は高い。
電極やショットキー電極として広く用いられているため
、化合物半導体プロセスにおいて汚染源となるCuK比
べ、利用価値は高い。
第2図は本発明を適用して製造した〇aAsL8I7リ
ツプチツプをセラミック配線基板に接着した断面を示す
。以下製造工程を詳細に説明する。まず、GaAsLS
Iチップ201上Ji、x、バyp法で5ins保護膜
203を形成する。次にホトエツチングによりチップ側
配線IiI+202へのコンタクト孔(100μmφ)
を形成する。ついで、Cr6るいは11層204.81
層205、Auff1206を連続蒸着し、はんだ下地
電極を形成する。蒸着時の半導体基板加熱温度は200
G、蒸着膜厚はそれぞれ、100OA、310人、IG
OOAでおる。
ツプチツプをセラミック配線基板に接着した断面を示す
。以下製造工程を詳細に説明する。まず、GaAsLS
Iチップ201上Ji、x、バyp法で5ins保護膜
203を形成する。次にホトエツチングによりチップ側
配線IiI+202へのコンタクト孔(100μmφ)
を形成する。ついで、Cr6るいは11層204.81
層205、Auff1206を連続蒸着し、はんだ下地
電極を形成する。蒸着時の半導体基板加熱温度は200
G、蒸着膜厚はそれぞれ、100OA、310人、IG
OOAでおる。
次にホトエツチングによF)電極を所定の形状(150
μmφ)に加工後、メタル製の蒸着マスクを通してp
b / f3 n連続蒸着を行い、200μmφ、厚さ
150μmのはんだ層(95Pb158n )を形成す
る。さらに、加熱炉中ではんだ全溶融(36(Ic、2
0秒間)し、はんだバンプ電極207を形成する。次に
、セラミック配線基板210と半導体チップを位置合わ
せ後、加熱炉中ではんだを再溶融(360C,20秒間
)し、相互の基板1接着する。
μmφ)に加工後、メタル製の蒸着マスクを通してp
b / f3 n連続蒸着を行い、200μmφ、厚さ
150μmのはんだ層(95Pb158n )を形成す
る。さらに、加熱炉中ではんだ全溶融(36(Ic、2
0秒間)し、はんだバンプ電極207を形成する。次に
、セラミック配線基板210と半導体チップを位置合わ
せ後、加熱炉中ではんだを再溶融(360C,20秒間
)し、相互の基板1接着する。
本実施例によれば、PbZSn糸はんだとの機械的接合
強度が高く、はんだ溶融時の高温熱処理においても熱的
に安定なNiをはんだ下地材として用いるため、LSI
素子の高信頼度化に対して効果がめる。またCu糸下地
−極と異なり、化合物半導体プロセスに対する汚染源と
しての恐れのない利点かめる。
強度が高く、はんだ溶融時の高温熱処理においても熱的
に安定なNiをはんだ下地材として用いるため、LSI
素子の高信頼度化に対して効果がめる。またCu糸下地
−極と異なり、化合物半導体プロセスに対する汚染源と
しての恐れのない利点かめる。
〔発明の効果〕 ゛
本発明によれば、GaAs半導体素子のはんだ付は実装
において、はんだ材に対する機械的接合強度が高く、且
つ熱的に安定なNi1にはんだ下、地材として用いるた
め、はんだ電極部の高信頼度化を図れる効果かめる。ま
た、化合物半導体に対して、汚染源とならず、化合物半
導体プロセスを渭浄な雰囲気で実施できる効果かめる。
において、はんだ材に対する機械的接合強度が高く、且
つ熱的に安定なNi1にはんだ下、地材として用いるた
め、はんだ電極部の高信頼度化を図れる効果かめる。ま
た、化合物半導体に対して、汚染源とならず、化合物半
導体プロセスを渭浄な雰囲気で実施できる効果かめる。
本発明は、GaAs半導体基板を用いたIC,LSI、
わるいは半導体レーザ等のはんだ付は実装におけるはん
だ下地電極として有効である。
わるいは半導体レーザ等のはんだ付は実装におけるはん
だ下地電極として有効である。
第1図はGaAs半導体基板上に形成したはんだ電極部
の構造を示す図、第2図はGaAsL8Iフリップチッ
プとセラミック配線基板の接着を示す図、第3図はSi
半導体基板とセラミック配線基板の接着を示す図、第4
図はSi半導体基板上に形成した従来のはんだ電極部の
構造を示す図である。
の構造を示す図、第2図はGaAsL8Iフリップチッ
プとセラミック配線基板の接着を示す図、第3図はSi
半導体基板とセラミック配線基板の接着を示す図、第4
図はSi半導体基板上に形成した従来のはんだ電極部の
構造を示す図である。
Claims (1)
- GaAsよりなる半導体基板上に形成してなるはんだ
下地電極において、第1層にCr或いはTi、第2層に
Ni、第3層としてAuを用いたことを特徴とするはん
だ下地電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59262759A JPS61141155A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | はんだ下地電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59262759A JPS61141155A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | はんだ下地電極 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61141155A true JPS61141155A (ja) | 1986-06-28 |
Family
ID=17380191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59262759A Pending JPS61141155A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | はんだ下地電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61141155A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0563024A (ja) * | 1991-04-10 | 1993-03-12 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電気構成要素用の多層連結合金構造 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58134428A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPS59117135A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-06 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-12-14 JP JP59262759A patent/JPS61141155A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58134428A (ja) * | 1982-02-05 | 1983-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
JPS59117135A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-06 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0563024A (ja) * | 1991-04-10 | 1993-03-12 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電気構成要素用の多層連結合金構造 |
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