[发明专利]电子部件、半导体封装件和电子器件

说明书

本申请是申请日为2007年5月22日，申请号为201110042145.4的发明名称为《电子部件、半导体封装件和电子器件》的申请的分案申请，而申请号为201110042145.4的发明名称为《电子部件、半导体封装件和电子器件》的申请又是PCT国际申请日为2007年5月22日、PCT国际申请号为PCT/JP2007/060423、中国国家申请号为200780019384.X的发明名称为《电子部件、半导体封装件和电子器件》的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种包含在电极片(electrode pad)上的阻挡金属层的电子部件、半导体封装件和电子器件。

背景技术

近年来与更高性能的电子器件相关的是，在半导体封装件中日益需要更高密度的装配。在用于提供这种高密度的半导体封装件的方法的一个实例中，在LSI芯片的表面的电极片上形成焊料凸起，并且使用倒装法连接，将LSI芯片与插入式(interposer)基板或母板如积层(build-up)基板和柔性基板连接，或者与另一个LSI芯片连接。

通常，当在倒装法连接中使用由例如SnPb、SnAg、SnCu、SnAgCu、SnZn、SnZnBi和SnIn制成的焊料凸起时，主要制成焊料凸起的Sn在回流和结合处理、修复过程中，或者当产品在高温下使用时，扩散到由LSI芯片的Al或Cu制成的电极片和布线中，从而在一些情况下导致电的问题。

为了防止扩散，在电极片和焊料凸起之间使用在防止焊料扩散方面非常有效的UBM(下凸起金属)(阻挡金属层)。作为具有阻挡能力的UBM的一个典型实例，通常使用通过电解镀敷形成的Ni或通过无电镀敷形成的NiP。这是因为与Sn相比，Ni不太可能扩散，使得即使在高温下存储之后也可以保持阻挡特性。

然而，因为Ni不具有良好的润湿性(粘附性)，因此通常通过电解电镀或置换电镀在Ni或NiP的表面上形成与焊料具有良好的润湿性的Au，以确保焊料润湿性。

近年来，CSP(芯片小心/尺寸封装)和BGA(球栅阵列)越来越多地用于在印刷布线基板上以高密度装配半导体封装件，并且将焊料凸起用于半导体封装件中的二次连接。在这些情况下，插入式基板和印刷布线基板典型地使用Cu布线和Cu电极。为了防止因在回流操作中产生的热量，而在焊料中的组分扩散到Cu布线中所导致的电问题，通常在Cu电极片和焊料凸起之间设置UBM，而所述UBM是由在其上通过电解电镀形成Au膜的Ni膜或者在其上通过无电电镀形成Au膜的NiP膜所形成的。

在相关技术的连接结构中，当使用厚度约为1μm的铜作为在电极片和焊料凸起之间的中间金属层时，在回流操作过程中大部分铜扩散到焊料凸起中，从而不利地导致在中间金属层和焊料凸起之间的粘附性降低的问题，因而导致可靠性的降低。此外，当通过溅射或其它方法在中间金属层中形成磁性材料的镍时，出现工作效率降低的问题。人们已经尝试了通过使用由特殊的合金制成的UBM来解决上述问题。

这样的UBM的实例可以包括如在日本专利公开06-084919所述的Ni、NiP、大的膜厚度的Cu、和CuNi。图14是其中由CuNi合金制成的阻挡金属层(UBM)将电极片与焊料凸起连接的结构的横截面图。在示于图14中的连接结构中，阻挡金属层(UBM)105使用CuNi合金。与在典型的真空气相沉积中获得的那些相比，这样的UBM 105不仅防止在中间金属层104和焊料凸起106之间的粘附性的降低，而且增加膜均匀性、膜强度、成膜效率和可靠性，并且降低成本。

日本专利公开2002-203925提出了其中在作为UBM的NiP膜上设置Au膜的连接结构，或者其中在NiCuP膜上设置Au膜的连接结构。图15是其中由NiP合金或NiCuP合金制成的UBM将电极片与焊料凸起连接的结构的横截面图。在该连接结构中，在金属布线108上形成NiP层(或NiCuP层)109，并且进一步形成高的P-Ni层(或NiCu层)110和NiSn合金层(或NiCuSn合金层)111，以将金属布线108与焊料凸起112连接。这种防止Kirkendall孔隙产生的结构可以增强粘合强度。

发明内容

(在相关技术中的问题)