WO2004030079A1 - 接合方法および装置 - Google Patents

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WO2004030079A1
WO2004030079A1 PCT/JP2003/012206 JP0312206W WO2004030079A1 WO 2004030079 A1 WO2004030079 A1 WO 2004030079A1 JP 0312206 W JP0312206 W JP 0312206W WO 2004030079 A1 WO2004030079 A1 WO 2004030079A1
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joined
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Akira Yamauchi
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Toray Engineering Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a joining method and an apparatus for joining objects having a metal joint on the surface of a base material such as chips, wafers, and various circuit boards.
  • Japanese Patent No. 2791429 discloses a method of joining silicon wafers together in a vacuum at room temperature prior to joining.
  • a method for bonding silicon wafers is disclosed in which an inert gas ion beam or an inert gas fast atom beam is irradiated and sputter-etched.
  • oxides and organic substances on the bonding surface of the silicon wafer are blown off by the above beam to form a surface with activated atoms, and the surfaces are bonded together by a high bonding force between the atoms . Therefore, this method basically eliminates the need for heating for bonding, and enables bonding at room temperature or a lower temperature by simply bringing the activated surfaces into contact with each other.
  • the bonding surfaces of the metal bonding portions whose surfaces have been activated by the etching by the energy wave as described above are bonded together. Not only high positioning accuracy is required, but also multiple sets of metal joints to be joined must be evenly abutted. For example, if at least one of the objects has a metal joint formed on the bump, and if there is a variation in the height of each bump, the bumps of the other object will be bonded to the corresponding metal joints of the other object. Occasionally, the bonding surfaces cannot be brought into good contact, resulting in bumps and the inconvenience that it is difficult to bond all the bumps to achieve a desired electrical connection state.
  • an object of the present invention is to provide a method for joining objects to be joined which have been cleaned by an energy wave at the joint surface of the metal joint, even when the metal joint has a variation in height. It is an object of the present invention to provide a joining method and an apparatus capable of effectively and easily joining all metal joints even when the degree of parallelism between joints does not match.
  • a joining method provides a method for joining objects having a metal joint on a surface of a base material, by using an energy wave on the surface of the metal joint of both objects.
  • the bonding of the objects to be bonded can be performed in the air, can be performed under reduced pressure (in a vacuum), and can be performed in an inert gas. Further, the cleaning and bonding by the energy wave can be performed at different positions, or can be performed at the same position, for example, in the same chamber. In the latter case, it is also possible to carry the object to be bonded in the atmosphere, clean it with an energy wave in the champer, and then join it in the same chamber.
  • the bonding method according to the present invention it is possible to bond the metal joints after cleaning at room temperature or at a low temperature close thereto, but the joint can be more easily performed when heating is used in combination. .
  • a plasma for the cleaning by the energy wave, it is preferable to use a plasma from the viewpoint of easiness of handling and control, and it is particularly preferable to use an Ar plasma generated in an Ar gas atmosphere.
  • the entire surface to be joined of the metal joint is etched to a depth of 1 nm or more. Irradiation single-wave irradiation that can be etched to such a depth or more can provide the surface properties necessary for joining metal joints even in the air.
  • the joining according to the present invention is particularly suitable for joining metal joints whose surfaces are made of gold, copper, A1, In, or Sn.
  • gold, copper, Al, In, Sn Some of the same metals can be used, or any two different metals can be used, or one can be gold and the other can be copper, Al, In, or Sn.
  • bonding can be performed reliably even at room temperature.
  • bonding of gold / copper, gold Z aluminum, etc. bonding can be performed at room temperature or a low temperature close thereto.
  • the entire electrode or the like forming the metal joint can be made of gold, but only the surface is made of gold. You can also.
  • the form for forming the surface with gold is not particularly limited, and a form of gold plating or a form in which a gold thin film is formed by sputtering or vapor deposition may be employed.
  • the thickness of the base material of the article to be pressurized through the elastic material is 100 m or less.
  • the pressure is applied through the elastic material.
  • the base material itself and, consequently, the object itself can be deformed by the applied pressure, and the deformation allowance can be absorbed by the elastic material. That is, when a joining force is applied to join the objects to be joined, among a plurality of sets of metal joints, a certain set of metal joints comes into contact first due to a variation in height of the metal joints. At this stage, the remaining sets of metal joints are still in a separated state, but they are separated from each other because at least one base material of the object is pressed through the elastic material.
  • the workpiece can be displaced in a direction that automatically absorbs the above-mentioned irregularity in parallelism due to the deformation of the elastic material itself.
  • the metal joints can be satisfactorily adhered to each other. All metal joints Good adhesion enables bonding at or near room temperature.
  • the thickness of the base material of the article to be pressed through the elastic material is not particularly limited.
  • Ultrasonic bonding can also be used for low-temperature gold-gold bonding, but if an elastic body is interposed, ultrasonic waves will not be transmitted and bonding will not be possible, making it unsuitable for applications where such parallelism varies. .
  • the joining pressure is not particularly limited, as described above, by setting the thickness of the base material of the article to be joined to be as thin as 100 / m or less, the elastic material can be formed at a low pressure of 300 MPa or less. It is possible to achieve the desired metal-to-metal contact via the via. For example, when a Si wafer thinned to a thickness of 50 m is pressed at 300 MPa through an elastic material, the bump height variation of 2 m of soil is easily tolerated and the bonding is reduced. did it. In addition, even when the base material of the workpiece is not required to be deformed, the load on the apparatus can be reduced by setting such a low pressure.
  • At the time of joining metal joints at least one of the metal joints has a surface hardness of 120 or less in Pickers hardness Hv, more preferably by annealing so that the surfaces can be in good contact with each other.
  • the hardness is preferably reduced to 100 or less.
  • the surface hardness ⁇ is in the range of 30 to 70 (for example, the average ⁇ is 50).
  • the joining method according to the present invention it is also possible to perform the final predetermined joining in one step by joining while allowing the deformation of the base material and the displacement of the article to be joined via the elastic material.
  • Temporary joining and final joining can be performed by the same device, and both joining can be pressure joining via elastic material.
  • Temporary joining and final joining can be done by different devices, and either temporary joining or final joining can be performed.
  • a joining apparatus is an apparatus for joining objects to be joined having a metal joint on a surface of a base material, wherein the washing means cleans the surface of the metal joint with an energy wave;
  • the cleaning means may be configured as a means for irradiating the surface of the metal joint with an energy wave under atmospheric pressure, or an energy wave may be applied to the surface of the metal joint under reduced pressure. Irradiation means may be used.
  • the joining means may be constituted by means for joining metal joints in the air, or may be constituted by means for joining metal joints under reduced pressure. It can also be constituted by means for joining metal joints inside.
  • the joining means may have a heating means for heating to 180 ° C. or less, preferably less than 150 ° C. in order to promote the joining between the metals in the solid phase together with the pressure means. preferable.
  • a plasma irradiation means is preferable, and among them, an Ar plasma irradiation means is preferable.
  • the above-mentioned cleaning means has a depth of 1 nm or more on the entire surface to be joined of the metal joint in order to perform necessary surface etching even when joining the metal joints in the air. It is preferable to comprise means for irradiating one energy or more with one or more energy capable of etching.
  • the combination of the surface metal types of the two metal joints to be joined is the same metal of any one of gold, copper, Al, In, and Sn, or any two different metals. It is possible to combine them with each other, or to combine one with gold and the other with copper, Al, In, or Sn. Above all, when gold is combined, bonding becomes the easiest.
  • the base material of the article to be joined pressed through the elastic material has a height of the metal joint, It is preferable that the thickness of the base material is 100 m or less in order to easily and appropriately deform to absorb the dust.
  • the joining pressure by the pressurizing means can be controlled to a low pressure of 300 MPa or less.
  • the object to be joined is applied via an elastic material.
  • the workpieces can be displaced in a direction in which the parallelism between the workpieces is automatically corrected by the deformation of the elastic material itself, and substantially all the metal joints are brought into good contact with each other. It becomes possible.
  • the base material of the object to be bonded is not required to be deformed, the thickness of the base material of the object to be pressed through the elastic material is not particularly limited.
  • the joining pressure by the pressurizing means may be any pressure that can automatically correct the parallelism between the two workpieces by the deformation of the elastic material itself, but is preferably low from the viewpoint of the load on the device.
  • the surface hardness of at least one of the metal joints is 120 or less, preferably 100 or less, in Vickers hardness Hv so that the metal joints are more closely joined.
  • the joining means may have a function of temporarily joining the objects to be joined and a function of finally joining after the temporary joining.
  • the present invention also provides a joined body produced by the joining method as described above. That is, the joined body according to the present invention is a joined body of objects to be joined having a metal joint on the surface of the base material, and the surfaces of the metal joints of both the objects are cleaned by an energy wave.
  • At least one of the joined objects can be made of a semiconductor.
  • the surface of the metal bonding portion of the workpiece is irradiated with an energy wave under reduced pressure or atmospheric pressure, and the surface is cleaned and activated by etching.
  • Parts are pressurized by the joining device (In some cases, combined with heating).
  • the joining device In some cases, combined with heating.
  • the workpiece is pressurized through the elastic material, the base material of the workpiece is automatically and appropriately deformed so that all the metal joints come into contact with each other, and at the same time, the deformation allowance is reduced. Absorbed by elastic material.
  • predetermined heating can be performed more easily by using heating at an appropriate temperature.
  • the joining method and apparatus when joining objects to be joined each other after cleaning the joint surface of the metal joint by the energy wave, when there is a variation in the height of the metal joint, Even if there is, or even when the parallelism between the two objects is not the same, all metal joints can be reliably brought into contact with each other, and good and easy joining can be achieved.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a joining device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic partial front view of a joint in the apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic front view of the apparatus in FIG. 2 during a joining operation.
  • FIG. 4 is a schematic partial front view of the joining device when the elastic material is interposed on both sides.
  • FIG. 5 is a schematic partial front view of a joining device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic front view of the apparatus shown in FIG. 5 during a joining operation. [Explanation of symbols]
  • FIG. 1 shows a joining apparatus 1 according to one embodiment of the present invention.
  • the workpieces 4 or 5 having the metal joints 2 or 3 on the surface of the base material are bonded to the metal joints 2 and 3 by the plasma 9 radiated from the plasma irradiating means 8 as a means for cleaning with energy waves.
  • the joining surfaces of the metal joints 2 and 3 are cleaned by etching in the chamber 7, which is decompressed by the vacuum pump 6 to a predetermined degree of vacuum, by plasma 9 (cleaning). Process).
  • the Ar gas can be supplied into the chamber 7 by the pump 10, so that plasma irradiation can be performed in an Ar gas atmosphere.
  • the cleaned workpieces 4 and 5 are taken out of the cleaning chamber 7, and the metal bonding sections 2 and 3 are bonded to each other in, for example, the atmosphere in a bonding process (a bonding apparatus section 11).
  • this joint 11 is, for example, entirely or locally surrounded by a chamber (not shown), and the inside is depressurized (or vacuum), or a depressurized state of inert gas (or atmospheric pressure).
  • the bonding can be performed under the special atmosphere.
  • the article 4 is made of, for example, a chip
  • the article 5 is made of, for example, a substrate.
  • the chip refers to all forms of the side to be bonded to the substrate, regardless of the type and size, such as an IC chip, a semiconductor chip, an optical element, a surface mount component, and a wafer.
  • bumps are formed on the article 4 as the metal joints 2.
  • substrate refers to, for example, a resin substrate, a glass substrate, a film substrate, a chip, a wafer, or any other form that is to be bonded to a chip irrespective of its type and size.
  • the positions of the chip and the substrate may be interchanged.
  • a typical embodiment of the present invention is an embodiment in which at least one of the objects to be joined is made of a semiconductor.
  • the above-mentioned washed workpieces 4 and 5 are transported and placed in a predetermined standby section 12 after being transported.
  • the workpiece 4 is held on the head 14 of the reversing mechanism 13 by suction or the like so as not to touch the cleaning surface, and is turned upside down.
  • the metal bonding part 2 is held by a bonding tool 16 provided below the binding head 15 by suction or the like in a form in which the metal bonding part 2 faces downward.
  • the article 5 is transferred from the standby section 12 and held by, for example, suction on a bonding stage 17 with the metal joint 3 directed upward.
  • the bonding tool 16 has a built-in heater 18 as a heating means, so that it is possible to perform both bonding at room temperature and bonding under heating in a special atmosphere or air. I'm in love.
  • the bonding head 15 can be pressed downward by a pressurizing means 19 through the bonding tool 16 through the bonding tool 16. It can apply and control the joining pressure. In this embodiment, the bonding head 15 can be moved and positioned in the vertical direction (Z direction).
  • the bonding stage 17 holding the article 5 is provided with a horizontal position control in the X and Y directions by a position adjustment table 20 provided at the lower part.
  • a position adjustment table 20 provided at the lower part.
  • the relative alignment and the parallelism adjustment are performed by the recognition means inserted between the workpieces 4 and 5 so as to be able to move forward and backward, for example, the two-view recognition means 21 (for example, a two-view camera), Alternatively, the recognition is performed by reading recognition marks (not shown) attached to the holding means, and performing necessary corrections of the position and the angle based on the read information.
  • the two-field-of-view recognition means 21 can adjust the position in the X and Y directions, and in some cases, the Z direction.
  • the relative positioning and the parallelism adjustment are mainly performed on the bonding stage 17 side, but it is also possible to perform the bonding on the bonding head 15 or the bonding tool 16 side. It is also possible to do it on both sides.
  • means 19 for pressing at least one of the workpieces 4 (chips) for bonding is used.
  • An elastic material 22 that allows deformation of the base material 4a of the workpiece 4 is interposed in a portion of the bonding tool 16 directly below the bonding tool 16 provided below the workpiece 19.
  • a plurality of metal joints 2 are formed on the surface of the substrate 4a of the article 4 and on the lower surface of the substrate 4a in the holding posture shown in FIG. Below the object 4, the object 5 (substrate) is held on the bonding stage 17 in a state where the object 5 (substrate) faces the object 4.
  • a plurality of metal joints 3 corresponding to the metal joints 2 of the article 4 are provided on the surface of a.
  • the metal joints corresponding to each other are brought into contact with each other by pressurization by the pressurizing means 19, and are pressurized and joined.
  • the metal joints 2, 3 formed on the workpieces 4, 5 have more or less variations in height.
  • the joining method according to the present invention using the above-described joining apparatus is performed as follows. First, in a chamber 7 having a predetermined degree of vacuum, a metal bonding portion 2 (for example, a bump) of a chip 4 as a workpiece 4 and a metal bonding portion 3 (for example, a bump) of a substrate 5 as a workpiece 5
  • the electrodes are cleaned by Ar plasma and the surface is activated. In plasma cleaning, the plasma irradiation intensity and time are set so that the entire surface of the metal joint can be etched by 1 nm or more in order to remove the surface foreign material layer and sufficiently activate the surface for subsequent bonding. Is preferably set.
  • the chip 4 and the substrate 5 whose surfaces have been cleaned are temporarily placed on the standby unit 12, and the chip 4 is turned upside down to the bonding tool 16, and the substrate 5 is not turned upside down to the bonding stage 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ . Will be retained.
  • the chip 4 and the substrate 5 held opposite to each other are aligned so as to be within a predetermined accuracy based on information read by the two-field recognition means 21 and the parallelism is adjusted so as to be within the predetermined accuracy. Is done.
  • the bonding tool 16 is lowered, a predetermined bonding pressure is applied by the pressurizing means 19, and the bonding tool 16 is heated by the heater 18 if necessary, so that the metal bonding part 2 (bump) of the chip 4 and the substrate
  • the metal joint 3 of 5 is joined, for example, in the atmosphere.
  • the metal joints 2 and 3 formed on the workpieces 4 and 5 have more or less variation in height. Requires very high pressure to bring the corresponding all-metal joints into contact.
  • the article 4 is pressed through the elastic member 22, as shown in FIG.
  • the elastic material 22 itself also elastically deforms, so eventually the height variations of the metal joints 2 and 3 are automatically absorbed, and the corresponding all metal joints can be easily applied with a small pressing force. And will surely abut.
  • the joining surface of each metal joint is cleaned in advance with a single energy wave and the surface is activated, so that the joining is performed well with a high bonding force. Then, since the all-metal joints are in contact with each other, reliable and good joining is performed with respect to the all-metal joints with such a small pressing force.
  • bumps are formed on the chip 4 at a pitch of 100 as the metal joints 2, the bump heights vary by 4 ⁇ m, and the thickness of the Si substrate 4 a of the chip 4 is 5
  • the above pressure bonding was performed for the case of 0, all the bumps were successfully bonded at a bonding pressure of 300 MPa or less. .
  • this joining can be performed immediately by applying pressure via the elastic material 22 as described above, or at least after temporarily joining the workpieces 4 and 5 to each other at least once.
  • One of the objects to be joined can also be fully joined by pressing it through the elastic member 22 as described above.
  • the elastic material is used only on the upper side, but it is also possible to use the elastic material only on the stage side.
  • the elastic member can be interposed on both the joints.
  • an elastic material 22 is interposed on the lower surface side of the bonding tool 16 on the workpiece 4 side, and an elastic material 22 is provided on the upper surface side of the bonding stage 17 on the workpiece 5 side.
  • 23 can be interposed. If the elastic material 22 and the elastic material 23 are interposed on both sides in this way, both the base material 4a of the bonded object 4 and the base material 5a of the bonded object 5 can be deformed.
  • the joints are more securely abutted, and good joints are made with less pressure. It becomes possible.
  • FIG. 5 shows a state immediately before the bonding after the energy wave cleaning in the bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • a workpiece 3 2 for example, a chip
  • An article 36 for example, a ceramic package
  • FIG. 5 exaggerates the state in which the parallelism between the two workpieces 32 and 36 is not just before the welding. If pressure joining is performed as it is in such a state where the parallelism does not match, it is difficult to bring all metal joints 31 and 35 into good contact with each other, or an extremely large pressing force is required.
  • one of the workpieces 32 is pressurized via the elastic material 34, and therefore, when pressurized, as shown in FIG.
  • the workpiece 3 2 is displaced in the direction in which the all metal joints 31 and 35 come into close contact with each other, and the parallelism between the workpieces 32 and 36 is automatically corrected.
  • the substantially all metal joints 31 and 35 are brought into good contact with each other with a relatively low pressure, and the joint in a desired form can be achieved.
  • the metal joints 31 and 35 have been subjected to energy wave cleaning in advance, good adhesion between the metal joints 31 and 35 enables bonding at room temperature or a low temperature close thereto.
  • the joining apparatus and method according to the present invention can be applied to all kinds of joining between objects to be joined having a metal joint, and are particularly suitable for joining when at least one of the objects to be joined is a semiconductor.

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Abstract

金属接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、両被接合物の金属接合部の表面をエネルギー波により洗浄した後金属接合部同士を接合する方法であって、少なくとも一方の被接合物を弾性材を介して加圧することにより接合する接合方法、および接合装置。金属接合部に高さのばらつきが存在する場合には、介装した弾性材により被接合物の変形を許容することにより、あるいは、両被接合物間の平行度が合っていない場合には、両被接合物間の平行度が合う方向に弾性材自身を変形させて被接合物を変位させることにより、全金属接合部同士を確実に当接させて良好にかつ容易に接合することができる。

Description

明 糸田 »
接合方法および装置
技 術 分 野
本発明は、 チップやウェハ—、 各種回路基板等の、 基材の表面に金属接合部を 有する被接合物同士を接合する接合方法および装置に関する。
背 景 技 術
金属接合部を有する被接合物同士を接合する方法として、 特許第 2 7 9 1 4 2 9号公報には、 シリ コンウェハ一の接合面同士を接合するに際し、 接合に先立つ て室温の真空中で不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス高速原子ビームを照 射してスパッタエッチングする、 シリコンウェハーの接合法が開示されている。 この接合法では、 シリコンウェハーの接合面における酸化物や有機物等が上記の ビームで飛ばされて活性化された原子で表面が形成され、 その表面同士が、 原子 間の高い結合力によって接合される。 したがって、 この方法では、 基本的に、 接 合のための加熱を不要化でき、 活性化された表面同士を単に接触させるだけで、 常温またはそれに近い低温での接合が可能になる。
しかし、 この接合法において常温またはそれに近い低温での接合を行うには、 上記のようなエネルギー波によるエッチングにより表面活性化された金属接合部 の接合面同士を接合するに際し、 被接合物間に高い位置決め精度が求められるの は勿論のこと、 接合されるべき複数組の金属接合部同士が、 均等に当接される必 要がある。 たとえば、 少なく とも一方の被接合物の金属接合部がバンプに形成さ れている場合、 各バンプに高さのばらつきがあると、 他方の被接合物の対応する 各金属接合部に対し、 接合時に接合面が良好に接触できなぃバンプが生じること になり、 全バンプを望ましい電気的接続状態を達成できるように接合することが 困難になるという不都合が生じる場合がある。 また、 両被接合物間の平行度が合 つていないと、 接合されるべき複数組の金属接合部同士を均等に当接させること が困難になる。 とくに事前にエネルギー波による洗浄を行った被接合物同士の接 合においては、 このように接合されるべき金属接合部同士の高精度での接触が要 求される。
発 —明 — の —開 —示 そこで、 本発明の目的は、 エネルギー波により金属接合部の接合面を洗浄した 被接合物同士を接合するに際し、 金属接合部に高さのばらつきが存在する場合に あっても、 あるいは、 両被接合物間の平行度が合っていない場合にあっても、 実 質的に全金属接合部同士を良好にかつ容易に接合できるようにした接合方法およ び装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、 本発明に係る接合方法は、 基材の表面に金属接合 部を有する被接合物同士を接合するに際し、 両被接合物の前記金属接合部の表面 をエネルギー波により洗浄した後金属接合部同士を接合する方法であって、 少な く とも一方の被接合物を弾性材を介して加圧することにより接合することを特徴 とする方法からなる。
上記の接合方法においては、 被接合物同士の接合は、 大気中で行うこともでき るし、 減圧中 （真空中） で行うこともでき、 さらには、 不活性ガス中で行うこと もできる。 また、 エネルギー波による洗浄と接合とは、 別の位置で行うこともで きるし、 同じ位置、 たとえば同一のチャンバ内で行うこともできる。 後者の場合、 被接合物を大気中を搬送した後、 チャンパ内にてエネルギー波による洗浄を行い、 続いて同じチヤンバ内で接合することもできる。
また、 本発明に係る接合方法においては、 洗浄した後の金属接合部同士を、 常 温あるいはそれに近い低温で接合することも可能であるが、 加熱を併用すると、 より容易に接合することができる。
エネルギー波による洗浄には、 取り扱い易さ、 制御の容易性等の面から、 ブラ ズマを用いることが好ましく、 中でも、 A rガス雰囲気中で発生させた A rブラ ズマを用いることが好ましい。
上記エネルギー波による洗浄では、 金属接合部の接合される全表面で 1 n m以 上の深さにエッチングすることが好ましい。 このような深さ以上にエッチング可 能なエネルギ一波照射により、 大気中であっても、 金属接合部同士を接合するに 必要な表面性状を得ることが可能になる。
本発明に係る接合は、 とくに、 表面が金、 銅、 A 1、 I n、 S nのいずれかに より構成されている金属接合部同士を接合する場合に好適である。 たとえば、 互 いに接合される金属接合部の組み合わせとして、 金、 銅、 A l、 I n、 S nのい ずれかの同種金属同士、 あるいは任意の 2つの異種金属同士、 あるいは、 一方を 金とし他方を銅、 A l、 I n、 S nのいずれかとする組み合わせとすることがで きる。 中でも、 金同士の接合の場合、 常温でも確実に接合できるようになる。 た だし、 金同士の接合以外の場合でも （たとえば、 金/銅、 金 Zアルミニウム等の 接合等） 、 常温あるいはそれに近い低温での接合を可能とすることができる。 ま た、 少なくとも一方の金属接合部を特定の金属、 たとえば金で構成する場合、 金 属接合部を形成する電極等の全体を金で構成することもできるが、 表面だけを金 で構成することもできる。 表面を金で構成するための形態はとくに限定されず、 金めつきの形態や金薄膜をスパッタリ ングゃ蒸着等により形成した形態を採用す ればよい。
また、 弾性材を介して加圧する被接合物の基材の厚みを 1 0 0 m以下とする ことが好ましい、 このような薄肉の基材とすることにより、 弾性材を介して加圧 される際に、 加圧力により基材自身、 ひいてはその被接合物自身が変形可能とな り、 その変形代を弾性材によって吸収することが可能となる。 すなわち、 被接合 物同士を接合するために接合力を加えたとき、 複数組の金属接合部のうち、 金属 接合部の高さのばらつきにより、 ある特定組の金属接合部同士が先に当接した段 階では、 残り組の金属接合部同士は未だ離間した伏態にあるが、 少なく とも一方 の被接合物の基材が弾性材を介して加圧されるので、 上記互いに離間していた金 属接合部同士が互いに当接されるように、 上記基材の変形およびそれに伴う弾性 材による変形代の吸収が自然に発生することになる。 その結果、 離間していた金 属接合部同士も互いに当接されるようになり、 つまり、 金属接合部の高さのばら つきが自動的に吸収され、 全金属接合部同士が良好に当接されて所望の接合が行 われることになる。
また、 少なく とも一方の被接合物が、 例えばセラミ ックパッケージであるよう な場合、 両被接合物間の平行度が合っていないと、 単にそのまま加圧接合しただ けでは、 全金属接合部同士を良好に当接させることは困難である。 しかし本発明 のように、 弾性材を介して加圧することにより、 弾性材自身の変形によって上記 平行度の狂いを自動的に吸収する方向に被接合物を変位させることができ、 実質 的に全金属接合部同士を良好に密着させることが可能となる。 全金属接合部同士 の良好な密着により、 常温あるいはそれに近い温度での接合が可能になる。 この 場合には、 被接合物の基材の変形は要求されないので、 弾性材を介して加圧する 被接合物の基材の厚みは特に限定されない。
また、 超音波接合においては同様に低温での金 金接合が可能であるが、 間に 弾性体を挟むと超音波が伝わらなくなり接合できないので、 このような平行度が ばらつくアプリケーションには不向きである。
接合圧力としては特に限定されないが、 前記の如く被接合物の基材の厚みを 1 0 0 / m以下と薄く しておくことにより、 3 0 0 M P a以下の低圧力にて、 弾性 材を介しての望ましい金属接合部同士の接触を達成することが可能になる。 たと えば、 S iウェハにおいて、 5 0〃m厚に薄型化したものを弾性材を介し、 3 0 0 M P aで加圧した場合、 容易に土 2 mのバンプ高さばらつきが許容され接合 ができた。 また、 被接合物の基材自身の変形が要求されない場合にあっても、 こ のような低加圧力とすれば、 装置への負荷を低減できる。
また、 金属接合部同士の接合に際し、 表面同士が良好に密着できるように、 少 なくとも一方の金属接合部の表面硬度がピツカ一ス硬度 H vで 1 2 0以下、 さら に好ましくはァニーリングにより硬度を 1 0 0以下に下げたものがよい。 たとえ ば、 表面硬度 Η νを 3 0〜 7 0の範囲内 （たとえば、 平均 Η νを 5 0 ) とするこ とが好ましい。 このような低硬度としておく ことで、 接合圧力印加時に金属接合 部の表面が微細に適当に変形し、 より密接な接合が可能となる。 たとえば、 Η ν 硬度 5 0の， 表面粗さ 1 0 0 n mの金バンプを接合すると、 表面粗さが士 1 0 n m以下となり、 良好に接合できた。
そしてこの本発明に係る接合方法においては、 上記弾性材を介して基材の変形 や被接合物の変位を許容しつつ行う接合により、 1ステツプで最終的な所定の本 接合まで行わせることも可能であるが、 被接合物同士を一旦仮接合した後、 少な く とも一方の被接合物を上記のように弾性材を介して加圧することにより本接合 することもできる。 仮接合と本接合を同じ装置で行い、 両接合ともに弾性材を介 した加圧接合とすることもできるし、 仮接合と本接合を異なる装置で行い、 仮接 合と本接合のいずれか一方、 あるいは両方に対し、 弾性材を介した加圧接合とす ることもできる。 本発明に係る接合装置は、 基材の表面に金属接合部を有する被接合物同士を接 合する装置であって、 金属接合部の表面をエネルギー波により洗浄する洗浄手段 と、 該洗浄手段による洗浄後に金属接合部同士を接合する接合手段とを備えた接 合装置において、 前記接合手段が、 少なく とも一方の被接合物を接合のために加 圧する手段を有し、 該 ロ圧手段に、 該被接合物の基材の変形、 または、 該被接合 物の、 両被接合物の金属接合部同士が密着する方向への変位を許容する弾性材を 介装したことを特徵とするものからなる。 - 。。
この接合装置においては、 上記洗浄手段を、 大気圧下で金属接合部の表面にェ ネルギ一波を照射する手段に構成することもできるし、 減圧下で金属接合部の表 面にエネルギー波を照射する手段に構成することもできる。
また、 上記接合手段を、 大気中で金属接合部同士を接合する手段から構成する こともできるし、 減圧中で金属接合部同士を接合する手段から構成することもで き、 さらに、 不活性ガス中で金属接合部同士を接合する手段から構成することも できる。
また、 上記接合手段は、 上記加圧手段とともに固相での金属間の接合を促進さ せるために 1 8 0 °C以下好ましくは 1 5 0 °C未満に加熱する加熱手段を有するこ とが好ましい。
また、 上記洗浄手段としては、 プラズマ照射手段が好ましく、 中でも、 A rプ ラズマ照射手段が好ましい。
また、 上記洗浄手段は、 金属接合部同士を大気中で接合する場合にも必要な表 面エッチングを行えるようにするために、 金属接合部の接合される全表面で 1 n m以上の深さののエッチングが可能なェネルギ一以上でェネルギ一波を照射する 手段からなることが好ましい。
また、 接合される両金属接合部の表面金属種の組み合わせは、 前述したように、 金、 銅、 A l、 I n、 S nのいずれかの同種金属同士、 あるいは任意の 2つの異 種金属同士、 あるいは、 一方を金とし他方を銅、 A l、 I n、 S nのいずれかと する組み合わせとすることができる。 中でも、 金同士の組み合わせとする場合、 接合が最も容易になる。
そして、 弾性材を介して加圧される被接合物の基材が、 金属接合部の高さのば らっきを吸収するために容易にかつ適切に変形できるようにするために、 その基 材の厚みが 1 0 0 m以下であることが好ましい。
このような条件下では、 上記加圧手段による接合圧力を、 3 0 0 M P a以下の 低圧力に制御することが可能となる。
また、 少なくとも一方の被接合物が、 例えばセラミ ックパッケージであるよう な場合で、 被接合物の基材自身の変形が困難である場合にあっても、 該被接合物 を弾性材を介して加圧することにより、 弾性材自身の変形によって両被接合物間 の平行度を自動的に修正する方向に該被接合物を変位させることができ、 実質的 に全金属接合部同士を良好に密着させることが可能となる。 この場合には、 被接 合物の基材の変形は要求されないので、 弾性材を介して加圧する被接合物の基材 の厚みは特に限定されない。 加圧手段による接合圧力は、 弾性材自身の変形によ り両被接合物間の平行度を自動的に修正できる圧力であればよいが、 装置負荷の 面からは低い方が好ましい。
さらに、 金属接合部同士がより密接に接合されるように、 少なくとも一方の金 属接合部の表面硬度がビッカース硬度 H vで 1 2 0以下好ましくは 1 0 0以下と されていることが望ましい。
また、 上記接合手段としては、 被接合物同士を仮接合する機能と、 仮接合後に 本接合する機能とを有するものとすることができる。
本発明はまた、 前記のような接合方法により作製された接合体も提供する。 す なわち、 本発明に係る接合体は、 基材の表面に金属接合部を有する被接合物同士 の接合体で、 かつ、 両被接合物の前記金属接合部の表面がエネルギー波により洗 浄された後金属接合部同士が接合された接合体であって、 少なくとも一方の被接 合物が弾性材を介して加圧されつつ接合されることによつて作製されたことを特 徵とするものからなる。
上記接合体においては、 接合された被接合物の少なく とも一方が半導体からな る構成とすることができる。
上記のような本発明に係る接合方法および装置においては、 減圧下または大気 圧下で被接合物の金属接合部の表面にエネルギー波が照射され、 表面がエツチン グにより洗浄され活性化された金属接合部同士が接合装置部にて加圧により （場 合によっては加熱を併用して） 接合される。 金属接合部同士の接合に際し、 金属 接合部に高さのばらつきがあると、 非常に大きな加圧力を負荷しないと全金属接 合部同士の接触が困難であるが、 本発明においては少なくとも一方の被接合物が 弾性材を介して加圧されるので、 全金属接合部同士が接触するように、 自動的に その被接合物の基材が適切にかつ容易に変形され、 同時にその変形代が弾性材に よって吸収される。 また、 両被接合物間の平行度が合っていない場合にも、 非常 に大きな加圧力を負荷しないと全金属接合部同士の接触が困難であるが、 本発明 においては少なく とも一方の被接合物が弾性材を介して加圧されるので、 加圧時 に弾性材自身の変形により両被接合物間の平行度が合うように自動的に修正され、 低加圧力でも実質的に全金属接合部同士が密着されるようになる。 その結果、 ェ ネルギ一波により表面が事前洗浄されていた全金属接合部同士が良好に当接され、 つまり、 金属接合部の高さのばらつきが完全に吸収された状態で、 あるいは両被 接合物間の平行度が修正された状態で、 全金属接合部同士が当接され、 その状態 にて接合が行われることになる。 したがって、 事前エネルギー波洗浄による効果 が最大限に発揮され、 低温、 とくに常温あるいはそれに近い温度での接合まで可 能となる。
また、 加熱が可能な場合、 適切な温度での加熱を併用すれば、 一層容易に所定 の接合を行うことができるようになる。
このように、 本発明に係る接合方法および装置によれば、 エネルギー波により 金属接合部の接合面を洗浄した被接合物同士を接合するに際し、 金属接合部に高 さのばらつきが存在する場合にあっても、 あるいは、 両被接合物間の平行度が合 つていない場合にあつても、 全金属接合部同士を確実に当接させて良好にかつ容 易に接合できるようになる。
図 面 の 簡 単 な 説 明
図 1は、 本発明の一実施態様に係る接合装置の概略構成図である。
図 2は、 図 1の装置における接合部の拡大概略部分正面図である。
図 3は、 図 2の装置の接合動作時の概略正面図である。
図 4は、 両側に弹性材を介装した場合の接合装置部の概略部分正面図である。 図 5は、 本発明の別の実施態様に係る接合装置の概略部分正面図である。 図 6は、 図 5の装置の接合動作時の概略正面図である。 〔符号の説明〕
1 接合装置
2、 3 金属接合部
4 被接合物 （チップ）
4 a、 5 a 被接合物の基材
5 被接合物 （基板）
6 真空ポンプ
7 チャンバ
8 プラズマ照射手段
9 プラズマ
1 0 A rガス供給ポンプ
1 1 接合装置部
1 待機部
1 3 反転機構
1 4 反転機構のへッ ド部
1 5 ボンディ ングへッ ド
1 6 ボンディ ングツール
1 7 ボンディ ングステージ
1 8 加熱手段としてのヒータ
1 9 加圧手段
2 0 位置調整テーブル
2 1 2視野の認識手段
2 2 , 2 3 弾性材
3 1 , 3 5 金属接合部
3 被接合物 （チップ）
3 3 ボンディ ングツール
3 4 弾性材
3 6 被接合物 （セラミ ックパッケージ） 3 7 ボンディ ングステージ
発明 を実施す る た め の最良の形態
以下に、 本発明の望ましい実施の形態を、 図面を参照しながら説明する。
図 1は、 本発明の一実施態様に係る接合装置 1を示している。 基材の表面に金 属接合部 2または 3を有する被接合物 4または 5は、 エネルギー波による洗浄手 段としてのプラズマ照射手段 8から照射されたプラズマ 9によって金属接合部 2、 3の接合面がエッチングにより洗浄される （洗浄工程） 。 本実施態様では、 真空 ポンプ 6により減圧され所定の真空度にされたチヤンバ 7内で、 プラズマ 9によ つて金属接合部 2、 3の接合面がェッチングにより洗浄されるようになつている (洗浄工程） 。 さらに、 本実施態様では、 ポンプ 1 0によりチャンバ 7内に A r ガスを供給できるようになつており、 A rガス雰囲下 プラズマ照射できるよう になっている。 洗浄された被接合物 4、 5は、 洗浄チャンバ 7内から取り出され、 接合工程 （接合装置部 1 1 ) にて、 金属接合部 2、 3同士が、 たとえば大気中で 接合される。 ただし、 この接合部 1 1を、 たとえば全体的にあるいは局部的にチ ヤンバ （図示略） で囲み、 内部を減圧状態 （あるいは真空状態） 、 あるいは不活 性ガスの減圧状態 （あるいは大気圧状態） とし、 その特殊雰囲気下で接合を実施 することもできる。
なお、 上記において、 被接合物 4は、 たとえばチップからなり、 被接合物 5は、 例えば基板からなる。 ただし、 ここでチップとは、 たとえば、 I Cチップ、 半導 体チップ、 光素子、 表面実装部品、 ウェハ一など種類や大きさに関係なく基板と 接合される側の全ての形態のものを指す。 この被接合物 4上に、 金属接合部 2と して、 たとえばバンプが形成されている。 また、 基板とは、 たとえば、 樹脂基板、 ガラス基板、 フィルム基板、 チップ、 ウェハーなど種類や大きさに関係なくチッ プと接合される側の全ての形態のものを指す。 また、 チップと基板は位置を入れ 替えてもかまわない。 本発明における代表的な態様として、 接合される被接合物 の少なく とも一方が半導体からなる態様を挙げることができる。
接合装置部 1 1では、 たとえば、 所定の待機部 1 2に、 上記洗浄された被接合 物 4、 5が搬送された後載置される。 被接合物 4は、 反転機構 1 3のへッ ド部 1 4に、 洗浄面に触れないように、 吸着等により保持され、 上下反転された後、 ボ ンディ ングへッ ド 1 5の下部に設けられたボンディ ングツール 1 6に、 金属接合 部 2が下方に向けられた形態で吸着等によって保持される。 被接合物 5は、 待機 部 1 2から移載され、 たとえば、 ボンディ ングステージ 1 7上に、 金属接合部 3 が上方に向けられた形態で吸着等によって保持される。 本実施態様では、 ボンデ ィ ングツール 1 6に加熱手段としてのヒータ 1 8が内蔵されており、 特殊雰囲気 中あるいは大気中にて、 常温下での接合、 加熱下での接合のいずれも可能となつ ている。
ボンディ ングへッ ド 1 5は、 加圧手段 1 9により、 ボンディ ングッ一ル 1 6を 介して被接合物 4を下方に押圧できるようになつており、 被接合物 5に対して、 所定の接合圧力を印加、 コントロールできるようになつている。 本実施態様では、 ボンディ ングへッ ド 1 5は、 上下方向 （Z方向） に移動および位置決めできるよ うになつている。
また、 上記被接合物 5を保持しているボンディ ングステージ 1 7は、 本実施態 様では、 下部に設けられている位置調整テ一ブル 2 0による、 X、 Y方向の水平 方向位置制御、 0方向の回転方向位置制御、 および、 X轴、 Y軸周りの傾き調整 制御により、 被接合物 4との間の相対位置合わせおよび平行度調整を行うことが できるようになっており、 金属接合部同士の接合時の隙間のばらつきを小さく抑 えることもできるようになつている。 この相対位置合わせおよび平行度調整は、 被接合物 4、 5間に進退可能に挿入される認識手段、 たとえば 2視野の認識手段 2 1 (たとえば、 2視野カメラ） により、 被接合物 4、 5あるいはそ.れらの保持 手段に付された認識マーク （図示略） を読み取り、 読み取り情報に基づいて位置 や角度の必要な修正を行うことにより、 実施される。 2視野の認識手段 2 1は、 X、 Y方向、 場合によっては Z方向への位置調整が可能となっている。 この相対 位置合わせおよび平行度調整は、 本実施態様では主としてボンディ ングステージ 1 7側で行われるが、 ボンディ ングへッ ド 1 5またはボンディ ングツール 1 6側 で行うようにすることも可能であり、 両側で行うことも可能である。 両側で行う 場合には、 必要に応じて、 ボンディ ングへッ ド 1 5側については昇降制御だけで なく回転制御および Zまたは平行移動制御を行い、 ボンディ ングステージ 1 7側 についても回転制御、 平行移動制御および昇降制御などを行うことができ、 これ ら制御形態は必要に応じて任意に組み合わせることが可能である。
このように構成された接合装置 1において、 少なくとも一方の被接合物 4 (チ ップ） を接合のために加圧する手段 1 9に、 本実施態様では図 2にも示すように、 加圧手段 1 9の下部に設けられたボンディ ングツール 1 6の下部において被接合 物 4を直接保持する部分に、 該被接合物 4の基材 4 aの変形を許容する弾性材 2 2を介装されている。 この被接合物 4の基材 4 aの表面に、 図 2の保持姿勢では 基材 4 aの下面に、 複数の金属接合部 2 (たとえば、 バンプ） が形成されている。 この被接合物 4の下方には、 被接合物 5 (基板） が被接合物 4に対向配置された 状態でボンディ ングステージ 1 7上に保持されており、 この被接合物 5の基材 5 aの表面に、 被接合物 4の金属接合部 2に対応する複数の金属接合部 3が設けら れている。 これら互いに対応する金属接合部同士が、 加圧手段 1 9による加圧に よって互いに当接され、 加圧接合される。 被接合物 4、 5上に形成された金属接 合部 2、 3には、 多かれ少なかれ、 高さのばらつきが存在している。
上記のような接合装置を用いて本発明に係る接合方法は次のように実施される。 まず、 所定の真空度とされたチヤンバ 7内で、 被接合物 4としてのチップ 4の金 属接合部 2 (たとえば、 バンプ） と、 被接合物 5としての基板 5の金属接合部 3 (たとえば、 電極） が、 A rプラズマ洗浄され、 表面が活性化される。 プラズマ 洗浄においては、 後の接合のために表面異物層を除去し十分に表面活性化するた めに、 金属接合部の接合される全表面で 1 n m以上エッチングできるようにブラ ズマ照射強度、 時間を設定することが好ましい。
表面洗浄されたチップ 4および基板 5は、 一旦待機部 1 2に載置され、 チップ 4は上下反転されてボンディ ングツール 1 6に、 基板 5は反転されずにボンディ ングステージ 1 Ίに、 それぞれ保持される。 対向保持されたチップ 4と基板 5は は、 2視野の認識手段 2 1による読み取り情報に基づいて、 所定の精度内に入る ように位置合わせされ、 平行度も所定の精度内に入るように調整される。
この状態から、 ボンディ ングツール 1 6が降下され、 加圧手段 1 9により所定 の接合圧力が印加され、 必要に応じてヒータ 1 8によって加熱され、 チップ 4の 金属接合部 2 (バンプ） と基板 5の金属接合部 3が、 たとえば大気中にて接合さ れる。 この接合に際しては、 図 2に示したように、 被接合物 4、 5上に形成された金 属接合部 2、 3には、 多かれ少なかれ、 高さのばらつきが存在しており、 このま までは、 対応する全金属接合部同士を当接させるためには、 非常に大きな加圧力 を必要とする。 しかし、 本実施態様においては、 被接合物 4が弾性材 2 2を介し て加圧されるので、 図 3に示すように、 加圧時に弾性材 2 2が被接合物 4の基材 4 aの変形を許容し、 弾性材 2 2自身も弾性変形するので、 結局、 金属接合部 2、 3の高さのばらつきが自動的に吸収され、 対応する全金属接合部同士が小さな加 圧力で容易にかつ確実に当接することになる。 各金属接合部の接合面は事前にェ ネルギ一波により洗浄され、 表面が活性化されているから、 高い結合力をもって 良好に接合される。 そして、 全金属接合部同士が互いに当接されているから、 こ のような小さい加圧力をもつて全金属接合部同士に対し確実かつ良好な接合が行 われる。
ちなみに、 1 0 0 のピッチでチップ 4に金属接合部 2としてのバンプが形 成されており、 バンプ高さに 4〃mのばらつきがあり、 チップ 4の S i基材 4 a の厚みが 5 0 の場合について上記加圧接合を行ったところ、 3 0 0 M P a、 あるいはそれ以下の接合圧力にて、 すべてのバンプを良好に接合することができ た。 .
この接合は、 前述したように、 上記のように弾性材 2 2を介して加圧すること によりいきなり本接合することもできるし、 被接合物 4、 5同士を一旦仮接合し た後、 少なく とも一方の被接合物を上記のように弾性材 2 2を介して加圧するこ とにより本接合することもできる。
また， 本実施態様では弾性材を上側のみに用いたが、 ステージ側のみに用いる ことも可能である。 さらに、 本発明に係る接合方法および装置においては、 弾性 材を両被接合物側に介装することもできる。 たとえば図 4に示すように、 被接合 物 4側のボンディ ングツール 1 6の下面側に弾性材 2 2を介装するとともに、 被 接合物 5側のボンディ ングステージ 1 7の上面側に弾性材 2 3を介装することが できる。 このように両側にそれぞれ弾性材 2 2、 弾性材 2 3を介装すれば、 被接 合物 4の基材 4 aと被接合物 5の基材 5 aの両方が変形できるので、 全金属接合 部同士がより確実に当接され、 かつ、 より小さい加圧力をもって良好な接合を行 うことが可能となる。 また、 チップを吸着するためにバンプを外した位置に弾性 材の吸着孔を設けることが好ましい。
図 5は、 本発明の別の実施態様に係る接合装置における、 エネルギー波洗浄後 の接合直前の状態を示している。 金属接合部 3 1を有する被接合物 3 2 (例えば、 チップ） は、 ボンディ ングツール 3 3側に保持されるが、 弾性材 3 4を介して変 位可能に保持されている。 また、 金属接合部 3 5を有する被接合物 3 6 (例えば、 セラミ ックパッケージ） は、 ボンディ ングステージ 3 7に保持されている。 図 5 は、 接合直前において、 両被接合物 3 2、 3 6間の平行度が合っていない状態を 誇張して示してある。 このような平行度が合っていない状態でそのまま加圧接合 すると、 全金属接合部 3 1、 3 5同士を良好に当接させることは困難であるか、 非常に大きな加圧力を必要とする。 しかし、 本実施態様では、 一方の被接合物 3 2が弾性材 3 4を介して加圧されるので、 加圧時に、 図 6に示すように、 弾性材 3 4自身の変形により、 実質的に全金属接合部 3 1、 3 5同士が密着する方向に、 被接合物 3 2が変位され、 両被接合物 3 2、 3 6間の平行度が自動的に修正され る。 その結果、 比較的低加圧力でもって、 実質的に全金属接合部 3 1、 3 5同士 が良好に当接され、 望ましい形態での接合が可能になる。 また、 金属接合部 3 1、 3 5は事前にエネルギー波洗浄されているので、 全金属接合部 3 1、 3 5同士の 良好な密着により、 常温あるいはそれに近い低温での接合が可能になる。
産 業 上 の 利 用 可 能 性
本発明に係る接合装置および方法は、 金属接合部を有する被接合物同士のあら ゆる接合に適用でき、 とくに少なく とも一方の被接合物が半導体である場合の接 合に好適である。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 基材の表面に金属接合部を有する被接合物同士を接合するに際し、 両被接合 物の前記金属接合部の表面をエネルギー波により洗浄した後金属接合部同士を接 合する方法であって、 少なく とも一方の被接合物を弾性材を介して加圧すること により接合することを特徴とする接合方法。
2. 大気中で接合する、 請求項 1の接合方法。
3. 減圧中で接合する、 請求項 1の接合方法。
4. 不活性ガス中で接合する、 請求項 1の接合方法。
5. 加熱を併用して接合する、 請求項 1の接合方法。
6. 前記エネルギー波としてプラズマを用いる、 請求項 1の接合方法。
7. 前記エネルギー波として A rプラズマを用いる、 請求項 6の接合方法。
8. 前記エネルギー波による洗浄により、 前記金属接合部の接合される全表面で 1 nm以上の深さにエッチングする、 請求項 1の接合方法。
9. 表面が金、 銅、 A l、 I n、 S nのいずれかにより構成されている金属接合 部同士を接合する、 請求項 1の接合方法。
1 0. 弾性材を介して加圧する被接合物の基材の厚みを 1 0 0 m以下とする、 請求項 1の接合方法。
1 1. 接合圧力を 3 0 0 MP a以下とする、 請求項 1の接合方法。
1 2 . 少なく とも一方の金属接合部の表面硬度をビッカース硬度 H vで 1 2 0以 下にする、 請求項 1の接合方法。
1 3 . 被接合物同士を仮接合した後、 少なく とも一方の被接合物を弾性材を介し て加圧することにより本接合する、 請求項 1の接合方法。
1 4 . 基材の表面に金属接合部を有する被接合物同士を接合する装置であって、 金属接合部の表面をエネルギー波により洗浄する洗浄手段と、 該洗浄手段による 洗浄後に金属接合部同士を接合する接合手段とを備えた接合装置において、 前記 接合手段が、 少なく とも一方の被接合物を接合のために加圧する手段を有し、 該 加圧手段に、 該被接合物の基材の変形、 または、 該被接合物の、 両被接合物の金 属接合部同士が密着する方向への変位を許容する弾性材を介装したことを特徴と する接合装置。 .
1 5 . 前記接合手段が大気中で金属接合部同士を接合する手段からなる、 請求項 1 4の接合装置。
1 6 . 前記接合手段が減圧中で金属接合部同士を接合する手段からなる、 請求項 1 4の接合装置。
1 7 . 前記接合手段が不活性ガス中で金属接合部同士を接合する手段からなる、 請求項 1 4の接合装置。
1 8 . 前記接合手段が前記加圧手段とともに加熱手段を有する、 請求項 1 4の接 合装置。
1 9 . 前記洗浄手段がプラズマ照射手段からなる、 請求項 1 4の接合装置。
2 0 . 前記洗浄手段が A rプラズマ照射手段からなる、 請求項 1 9の接合装置。
2 1 . 前記洗浄手段が、 前記金属接合部の接合される全表面で 1 n m以上の深さ のエッチングが可能なエネルギー以上でエネルギー波を照射する手段からなる、 請求項 1 4の接合装置。
2 2 . 接合される各金属接合部の表面が金、 銅、 A l、 I n、 S nのいずれかに より構成されている、 請求項 1 4の接合装置。
2 3 . 弾性材を介して加圧される被接合物の基材の厚みが 1 0 0 m以下である、 請求項 1 4の接合装置。
2 4 . 前記加圧手段による接合圧力が 3 0 0 M P a以下に制御される、 請求項 1 4の接合装置。
2 5 . 少なく とも一方の金属接合部の表面硬度がビッカース硬度 H vで 1 2 0以 下とされている、 請求項 1 4の接合装置。
2 6 . 前記接合手段が、 被接合物同士を仮接合する機能と、 仮接合後に本接合す る機能とを有する、 請求項 1 4の接合装置。
2 7 . 基材の表面に金属接合部を有する被接合物同士の接合体で、 かつ、 両被接 合物の前記金属接合部の表面がエネルギー波により洗浄された後金属接合部同士 が接合された接合体であって、 少なく とも一方の被接合物が弾性材を介して加圧 されつつ接合されることによって作製されたことを特徵とする接合体。
2 8 . 前記接合された被接合物の少なく とも一方が半導体からなる、 請求項 2 7 の接合体。
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