[發明專利]沒有內藏大孔隙的Au－Sn合金凸塊及其制造方法

有效

• 申請號: 200580052111.6
• 申請日: 2005-11-29
• 公開（公告）號: CN101313396A
• 公開（公告）日: 2008-11-26
• 發明（設計）人: 石川雅之;小日向正好;三島昭史
• 申請（專利權）人: 三菱麻鐵里亞爾株式會社
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60;C22C5/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 熊玉蘭;孫秀武

技術領域

本發明涉及沒有內藏大孔隙、特別是沒有內藏超過凸塊(バンプ)徑30％的大孔隙的Au-Sn合金凸塊及其制造方法。

背景技術

一般來說，在GaAs光元件、GaAs高頻元件、導熱元件等半導體元件和基板的接合，要求微細且高氣密性的SAW濾色器、水晶振蕩器等組裝密封等中使用Au-Sn合金軟釬焊糊料。該Au-Sn合金軟釬焊糊料所含的Au-Sn合金粉末已知為具有含有20％(質量百分數)Sn、余量由Au和不可避免雜質構成的組成的Au-Sn共晶合金粉末，該Au-Sn共晶合金粉末通常經過氣體噴散而獲得。

還已知在基板上形成孔穴明顯的干膜層，在將Au-Sn合金軟釬焊糊料埋入在該干膜層的孔穴中后，將上述Au-Sn合金軟釬焊糊料進行回流處理，在基板表面上形成Au-Sn合金凸塊，除去干膜層作為電極等使用(參照非專利文獻1)。

非專利文獻1：第10次電子學的微接合·安裝技術討論論文集Vol.10.2004第95～100頁(社團法人焊接學會2004年2月5日發行)

發明內容

但是，使用含有上述非專利文獻1所記載的具有含有20％(質量百分數)Sn、余量由Au和不可避免雜質構成的組成的Au-Sn合金粉末的糊料制作的Au-Sn合金凸塊內部中會產生很大的孔隙、殘留并內藏于其中，使用該大孔隙殘留并內藏于內部的Au-Sn合金凸塊接合半導體元件和基板等時，在接合部中也殘留有大孔隙，該接合部的大孔隙成為斷裂的起點，無法獲得具有可靠性的Au-Sn合金軟釬焊糊料的接合部。此時，Au-Sn合金凸塊中內藏的孔隙為凸塊徑30％以下的小孔隙時，由于不能成為斷裂的起點，因此不會降低接合部的可靠性。因而，尋求內部內藏大孔隙、特別是超過凸塊徑30％的大孔隙少的Au-Sn合金凸塊。

因此，本發明人等為了獲得內部內藏大孔隙少的凸塊而進行研究。結果獲得以下研究結果：使用將具有含有20.5～23.5％(質量百分數)Sn、余量由Au和不可避免雜質構成的組成，并且在基體中具有富Sn初晶相結晶析出0.5～30％(面積百分數)的組織的Au-Sn合金粉末與助焊劑混合，獲得Au-Sn合金軟釬焊糊料，使用獲得的Au-Sn合金軟釬焊糊料進行回流處理，從而獲得的Au-Sn合金凸塊中沒有殘留于凸塊內部的大孔隙。

本發明根據該研究結果而完成，

(1)沒有內藏大孔隙的Au-Sn合金凸塊，其具有含有20.5～23.5％(質量百分數)Sn、余量由Au和不可避免雜質構成的組成，并且在基體中具有富Sn初晶相結晶析出0.5～30％(面積百分數)的組織。

(2)沒有內藏大孔隙的Au-Sn合金凸塊的制造方法，其特征在于，將具有含有20.5～23.5％(質量百分數)Sn、余量由Au和不可避免雜質構成的組成，并且在基體中具有富Sn初晶相結晶析出0.5～30％(面積百分數)的組織的Au-Sn合金粉末與助焊劑混合，獲得Au-Sn合金軟釬焊糊料，將該所得糊料涂覆成點狀后，進行回流處理.

本發明的沒有內藏大孔隙的Au-Sn合金凸塊制造方法中使用的Au-Sn合金軟釬焊糊料通過以下方法制造。首先，將具有含有20.5～23.5％(質量百分數)Sn、余量由Au和不可避免雜質構成的組成的Au-Sn合金熔融，獲得金屬熔融液，將所得金屬熔融液保持在溫度：600℃～1000℃，在機械攪拌的同時或者在機械攪拌后將該攪拌的金屬熔融液以壓力：300～800kPa加壓，同時在噴射壓力：5000～8000kPa的壓力下從具有直徑1～2mm的小徑噴嘴以噴嘴間隔為0.3mm以下噴射惰性氣體，制造富Sn初晶相結晶析出0.5～30％(面積百分數)的Au-Sn合金粉末。上述攪拌優選為機械攪拌，機械攪拌內更優選螺旋攪拌。上述機械攪拌還可以并用電磁攪拌等電攪拌，還可以在機械攪拌中并用電磁攪拌。上述機械攪拌的旋轉速度并無特別限定，優選60～100r.p.m下螺旋攪拌3～10分鐘。該Au-Sn合金粉末的制造方法中，當機械攪拌Au-Sn合金熔融液時，可以獲得富Sn初晶相不會生長、增大，且沒有富Au初晶相簇的Au-Sn合金熔融液，通過將該攪拌獲得的Au-Sn合金熔融液噴散，在基體中富Sn初晶相結晶析出0.5～30％(面積百分數)，獲得沒有富Au初晶相的Au-Sn合金粉末。將如此獲得的Au-Sn合金粉末與市售的含有松香、活性劑、溶劑和增粘劑的助焊劑混合，制作Au-Sn合金軟釬焊糊料。