[发明专利]电子元件、使用该电子元件的电子元件装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有至少表面由Al或Al合金形成的电极的电子元件，使用该电子元件的电子元件装置以及其制造方法。

背景技术

近年来，随着电子设备的小型化，对半导体封装高度集成化的要求越来越强烈。即使在基板上安装和固定半导体封装，获得电导通这样的安装技术中也进一步要求高集成度、高密度。

为此，在半导体封装的整个背面以格子状排列作为电极的焊料球这样的所谓BGA(球栅阵列，Ball Grid Array)的键合方式受到关注，被应用于实践中。如上所述，由于此BGA方式的半导体封装，在整个背面上配置电极，所以能够提高半导体封装的每单位面积的电极数，进而能对高密度安装和缩小安装面积发挥很大的作用。

但是，使用BGA方式的情形，随着焊料球的间隔的狭小化，回流时产生所谓焊料桥接，电极之间容易发生短路。这在通过加热一度熔化、液状化焊料合金后，进行冷却、凝固，经过这样的过程进行键合的微焊技术中可以说是不可避免的现象。

此外，多数键合所需的电子元件制造1个电子元件装置时，虽然每重复进行电子元件的键合时，依次使用熔点低的焊接材料，进行所谓分步焊接，但进行此分步焊接的情况下，在第1步的焊料键合中必须使用高温焊料。作为这样的高温焊接的实用材料，可列举Pb-5Sn类，但随着近来的环境保护的要求对使用Pb的规定越来越严格，强烈希望开发替代材料。

为了解决以上这样的课题，提案有作为具有多个电极的基体，利用以通过用有机物结合、覆盖平均粒径约100nm以下的金属核的周围所生成的复合型金属纳米粒子为主材的键合材料，将基体的电极键合在设置在另一基体上的电极上的这样的电极配设基体以及此电极键合方法(参照专利文献1及专利文献2)。

在图12中示出了示意性地表示作为上述这样的键合材料使用的金属纳米粒子膏的结构。金属纳米粒子膏300，是用可与金属微粒子中所包含的金属元素配位的分散剂302(氨络物类、醇类、硫醇类等)覆盖平均粒径1～100nm的Au、Ag、Cu等的金属纳米粒子301的表面，使其在分散剂即有机溶剂303(甲苯、二甲苯、萜品醇、矿油精、癸醇、十四烷等)中稳定地分散的物质。再有，除这些以外也可以有粘合剂成分、还原剂等添加物(参照专利文献3)。

如果使用上述这样的非Pb材料的金属纳米粒子膏的话，则由于不是像现有的焊接材料那样使其熔化后、通过凝固来键合，而是低温烧结金属微粒子才能形成键合部，因此能够减少环境负荷，还能够得到键合可靠性高的电子元件装置。

作为专利文献1及2所公开的电极配设基体及其电极键合方法的一例，在图13中示出使用专利文献3所公开的金属纳米粒子膏通过倒装芯片连接得到的电子元件装置的一例的剖面图，在图14中示出了其制造工序的一例。

使用图14说明制造工序，首先如图14(a)所示，制备在上表面上形成有用于获得与电子元件205电导通的基板电极202、抗蚀剂膜203及堤墙部203的基板201后，在此基板电极202上涂敷金属纳米粒子膏204。

接着，如图14(b)所示，制备在上表面上形成有用于获得与基板201电导通的电子元件电极206、钝化膜207及堤墙部207′的电子元件205后，使电子元件205上下反转，使基板201和电子元件205位置对准以使基板电极202及电子元件电极206相面对。

接着，如图14(c)所示，重叠基板201和电子元件205后进行加热，烧结金属纳米粒子膏204，形成金属纳米粒子烧结体208，由此将两者键合，得到图13所示的电子元件装置200。

此外，还提出有在为了使与金属粒子的键合性良好对配设在基板上的电极的表面进行电镀后，通过金属微粒子的烧结形成微细图形连接用的多孔质金属凸起(参照专利文献4)。

专利文献1：JP特开平9-326416号公报

专利文献2：JP特开2004-128357号公报

专利文献3：JP特开2002-299833号公报

专利文献4：JP特开2003-174055号公报

发明内容

但是，作为在表示专利文献1及2所公开的电极配设基体以及其电极键合方法的一例的图13及图14中所示出的电子元件205的电子元件电极206，虽然基于导电性及加工性(尺寸精度、加工速度等)观点，通常多使用Al或Al合金，但如图16(b)所示，Al电极的表面通常为被Al氧化物膜209覆盖的状态。