导电性柱、接合结构、电子设备及导电性柱的制造方法技术

本发明专利技术提供一种可经由接合层将基材与被接合构件以高接合强度接合的导电性柱及其制造方法。具体而言，制成如下导电性柱1，包含设置于基材11上的金属微粒的烧结体12，金属微粒的使用X射线小角散射测定法测定的平均粒径不足1μm，烧结体12的上表面12b为向基材11侧凹陷的凹型形状。金属微粒优选为选自Ag及Cu中的一种以上的金属。一种以上的金属。一种以上的金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电性柱、接合结构、电子设备及导电性柱的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种导电性柱、接合结构、电子设备及导电性柱的制造方法。

技术介绍

[0002]之前，作为将半导体芯片与半导体基板电性连接的方法，使用倒装芯片封装法。倒装芯片封装法是在半导体芯片上所配置的电极焊盘上形成凸块，经由凸块将半导体芯片与半导体基板相向配置，进行加热，由此将凸块熔融而进行接合的方法。另外，在倒装芯片封装法中，有时在半导体芯片上所配置的电极焊盘上形成导电性柱(Pillar)，在其上形成凸块。
[0003]作为形成于电极焊盘上的导电性柱，有铜柱。之前，铜柱通过以下所示的方法形成。在具有电极焊盘的半导体芯片上依次形成镀敷基底层以及抗蚀剂层。接下来，除去抗蚀剂层的一部分，使电极焊盘上的镀敷基底层露出。接着，使用电镀法在镀敷基底层上形成铜柱。其后，除去抗蚀剂层，通过蚀刻除去配置于抗蚀剂层之下的镀敷基底层。
[0004]作为不使用电镀法而形成铜柱的方法，报告有使用金属粒子及焊料的方法(例如，参照专利文献1)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：美国专利第9859241号说明书

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的问题
[0009]然而，在半导体芯片上形成现有的导电性柱，经由在其上形成的凸块将半导体芯片与半导体基板电性连接的情况下，有时无法充分获得半导体芯片与半导体基板的接合强度。因此，谋求可经由凸块等接合层将半导体芯片与半导体基板以高接合强度接合的导电性柱。
[0010]本专利技术是鉴于所述情况而成，其目的在于提供一种设置于基材上，且可经由接合层将基材与被接合构件以高接合强度接合的导电性柱及其制造方法。
[0011]另外，本专利技术的目的在于提供一种具有本专利技术的导电性柱，且可将基材与被接合构件以高接合强度接合的接合结构及电子设备。
[0012]解决问题的技术手段
[0013][1]一种导电性柱，其特征在于，包含设置于基材上的金属微粒的烧结体，
[0014]所述金属微粒的使用X射线小角散射测定法测定的平均粒径不足1μm，
[0015]所述烧结体的上表面为向所述基材侧凹陷的凹型形状。
[0016][2]根据[1]所述的导电性柱，其特征在于，所述金属微粒为选自Ag及Cu中的一种以上的金属。
[0017][3]一种接合结构，其特征在于，配置于所述基材和与所述基材相向配置的被接合
构件之间，其具有：
[0018]导电性柱，包含设置于基材上的金属微粒的烧结体，所述金属微粒的使用X射线小角散射测定法测定的平均粒径不足1μm，所述烧结体的上表面为向所述基材侧凹陷的凹型形状；以及
[0019]接合层，沿着所述导电性柱的所述凹部形状而设置。
[0020][4]根据[3]所述的接合结构，其特征在于，所述导电性柱具有自上表面朝向所述基材延伸出的多个槽部，
[0021]在所述槽部内具有填充有所述接合层的一部分的锚固部。
[0022][5]根据[3]或[4]所述的接合结构，其特征在于，所述接合层包含含有选自Sn、Pb、Ag及Cu中的一种以上的金属的合金。
[0023][6]根据[3]至[5]中任一项所述的接合结构，其特征在于，在所述导电性柱与所述接合层之间，具有金属间化合物层。
[0024][7]一种电子设备，其特征在于，包括如[3]至[6]中任一项所述的接合结构。
[0025][8]根据[7]所述的电子设备，其中包括多个所述接合结构，多个接合结构中的一部分或全部为不同形状。
[0026][9]一种导电性柱的制造方法，其特征在于，具有：在基材上，使用平均一次粒径不足1μm的金属微粒形成柱状体的工序；以及
[0027]将所述柱状体烧结，形成在上表面具有向所述基材侧凹陷的凹型形状的烧结体的工序。
[0028][10]根据[9]所述的导电性柱的制造方法，其特征在于，所述金属微粒为选自Ag及Cu中的一种以上的金属。
[0029][11]根据[9]或[10]所述的导电性柱的制造方法，其特征在于，在形成所述烧结体的工序之前，具有将所述柱状体的至少表面暴露于氧浓度为200ppm以上的含氧环境中的工序。
[0030]专利技术的效果
[0031]本专利技术的导电性柱包含设置于基材上的金属微粒的烧结体，金属微粒的使用X射线小角散射测定法测定的平均粒径不足1μm，烧结体的上表面为向基材侧凹陷的凹型形状。因此，通过沿着导电性柱的凹部形状设置接合层，而形成进入导电性柱的凹部形状的接合层。而且，本专利技术的导电性柱包含使用X射线小角散射测定法测定的平均粒径不足1μm的金属微粒的烧结体，且具有金属微粒通过烧结而熔接的多孔质结构。因此，在形成接合层时，形成接合层的熔融材料进入烧结体的多孔质结构中并固化。因此，本专利技术的导电性柱与接合层的接合面积大，例如与包含通过利用电镀法形成而上表面成为与基材平行的平面的致密的金属的导电性柱相比，以高接合强度与接合层接合。其结果，根据本专利技术的导电性柱，可经由接合层将基材与被接合构件以高接合强度接合。
[0032]进而，本专利技术的导电性柱包含使用X射线小角散射测定法测定的平均粒径不足1μm的金属微粒的烧结体，且具有金属微粒通过烧结而熔接的多孔质结构，因此与使用电镀法等形成的致密的大体积金属相比，可缓和由热膨胀率的差而产生的应力，可获得优异的耐久性。
[0033]本专利技术的接合结构配置于基材与被接合构件之间，且具有本专利技术的导电性柱以及
沿着导电性柱的凹部形状而设置的接合层。因此，本专利技术的接合结构是接合层进入导电性柱的凹部形状的接合结构，且为基材与被接合构件经由接合层以高接合强度接合而成的接合结构。
[0034]本专利技术的电子设备包括本专利技术的接合结构，因此成为基材与被接合构件以高接合强度接合的电子设备。
[0035]根据本专利技术的导电性柱的制造方法，可不使用电镀法，而制造可经由接合层将基材与被接合构件以高接合强度接合的本专利技术的导电性柱。
附图说明
[0036][图1]图1是表示本实施方式的导电性柱的一例的侧面图。
[0037][图2]图2(A)是图1所示的导电性柱的平面图。图2(B)是将图2(A)所示的导电性柱沿A
‑
A'线切断的剖面图。
[0038][图3]图3(A)～图3(C)是用以说明图1及图2所示的导电性柱的制造方法的一例的工序图。
[0039][图4]图4(A)是表示本实施方式的接合结构的一例的剖面图。图4(B)是表示本实施方式的接合结构的另一例的剖面图。
[0040][图5]图5(A)～图5(C)是用以说明图4(A)所示的接合结构的制造方法的一例的工序图。
[0041][图6]图6(A)是对实施例的导电性柱的剖面进行拍摄而得的显微镜照片。图6(B)是对图6(A)所示的实施例的导电性柱的剖面的一部分进行拍摄而得的放大显微镜照片。图6(C)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种导电性柱，其特征在于，包含设置于基材上的金属微粒的烧结体，所述金属微粒的使用X射线小角散射测定法测定的平均粒径未满1μm，所述烧结体的上表面为向所述基材侧凹陷的凹型形状。2.根据权利要求1所述的导电性柱，其特征在于，所述金属微粒为选自Ag及Cu中的一种以上的金属。3.一种接合结构，其特征在于，配置于所述基材和与所述基材相向配置的被接合构件之间，所述接合结构具有：导电性柱，包含设置于基材上的金属微粒的烧结体，所述金属微粒的使用X射线小角散射测定法测定的平均粒径未满1μm，所述烧结体的上表面为向所述基材侧凹陷的凹型形状；以及接合层，沿着所述导电性柱的所述凹部形状而设置。4.根据权利要求3所述的接合结构，其特征在于，所述导电性柱具有自上表面朝向所述基材延伸出的多个槽部，在所述槽部内具有填充有所述接合层的一部分的锚固部。5.根据权利要求3或4所述的接合结构，其特征在于，所述接合层包含含有选自Sn...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口亮太，矢田真，
申请(专利权)人：DIC株式会社，
类型：发明
国别省市：