电子器件、制造方法和电子器件制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电子器件、制造方法和电子器件制造装置。根据本公开内容，所述制造方法包括：使第一电子元件的第一电极的顶表面暴露于有机酸，利用紫外光照射第一电极的暴露于有机酸的顶表面，以及通过对第一电极和第二电子元件的第二电极进行加热和相互压制来接合第一电极和第二电极。

【技术实现步骤摘要】

本文讨论的实施方案涉及电子器件、制造该电子器件的方法以及电子器件制造装置。
技术介绍
倒装芯片安装是在电路板上安装半导体元件的方法之一。在倒装芯片安装中，电路板和半导体元件通过回流和连接形成在电路板和半导体元件的表面上的钎料凸点而彼此电连接和机械连接。随着钎料凸点的小型化，相邻钎料凸点之间的距离变短。这可能导致通过回流而熔化的凸点之间的电短路。此外，由于钎料凸点的直径随着小型化而减小，所以流过钎料凸点的电流的密度增加。这可以显著地引起其中钎焊材料沿着电流流动的电迁移。为了避免该问题，代替使用这种使用钎料凸点的连接方法，提出了一种通过在电极上进行热压接合而使电极(如铜凸点)接合，从而引起金属材料在电极中的固相扩散的方法。这种接合方法也被称为固相扩散接合。与使用钎料凸点的连接方法不同，在固相扩散接合中不需要通过回流来使电极熔化。因此，甚至当相邻电极之间的距离减小时，电极也不可能电短路。因此，固相扩散接合有利于电子器件的小型化。然而，在固相扩散接合的过程中，为了促进电极间的原子的扩散而向半导体元件施加高温和高压。这可能损坏半导体元件。与以下公开内容相关的技术公开在日本公开特许公报号04-309474和05-131279中。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种电子器件、制造电子器件的方法和电子器件制造装置，以减少给电子元件带来的损坏。根据本文讨论的一个方面，提供一种制造电子器件的方法，该方法包括:使第一电子兀件的第一电极的顶表面暴露于有机酸、用紫外光照射第一电极的暴露于有机酸的顶表面以及通过对第一电极和第二电极进行加热和相互压制来使第一电极和第二电子元件的第二电极接合。根据本文讨论的另一方面，提供一种电子器件，该电子器件包括:包括第一电极的第一电子兀件和包括接合到第一电极的第二电极的第二电子兀件，其中在第一电极和第二电极之间形成有晶体层。根据本文讨论的又一方面，提供一种电子器件制造装置，该电子器件制造装置包括:室、设置在该室中并且在其上放置具有电极的电子元件的平台以及设置在室中并且配置为使用紫外光照射电极的紫外灯，其中该紫外灯设置在紫外灯能够使用紫外光照射电极的顶表面的位置处。根据本文所讨论的再一方面，提供一种电子器件制造装置，该电子器件制造装置包括:第一室，在该第一室中，从包括在第一电子兀件中的第一电极和包括在第二电子兀件中的第二电极中至少之一的表面移除氧化膜；连接至第一室的第二室，在该第二室中使用紫外光照射第一电极和第二电极中的至少之一；接合器，该接合器连接到第二室并且配置为使第一电极和第二电极对准；以及连接到接合器的第三室，在该第三室中对第一电子元件和第二电子元件进行加热和相互压靠。附图说明图1是示出通过固相扩散接合来接合电子元件的过程的横截面图；图2A至图2C是在接合第一电极和第二电极的过程中的放大横截面图；图3是在第一实施方案中使用的电子器件制造装置的配置图；图4A至图4K是在根据第一实施方案的制造过程中的电子器件的横截面图；图5是在第一实施方案中制造的电子器件的横截面图；图6A至图6D是在根据第二实施方案的制造过程中的电子器件的横截面图；图7是用于说明在第二实施方案中的实验结果的图；图8是根据第三实施方案的电子器件制造装置的横截面图；图9是根据第四实施方案的电子器件制造装置的俯视图；图10是根据第四实施方案的电子器件制造装置的横截面图；图1lA至图1lG是示出制造根据第四实施方案的电子元件的方法的横截面图；图12是根据第五实施方案的电子器件制造装置的横截面图；和图13A至图13E是根据第六实施方案的电子器件的横截面图。具体实施例方式在描述实施方案之前描述准备事项。图1是示出通过固相扩散接合来接合电子元件的过程的横截面图。在该实施例中，给出了接合第一电子元件30和第二电子元件40的情况的描述。在这些电子元件中，第一电子元件30是电路板。第一电子元件30包括形成在第一硅衬底31的表面上的第一电极焊垫34a和第一钝化膜33a。在第一电极焊垫34a上，通过电镀形成由铜制成的柱状第一电极35a。柱状电极也称为凸点电极或柱电极。另一方面，第二电子元件40是半导体元件。第二电子元件40包括形成在第二硅衬底32的表面上的第二电极焊垫34b和第二钝化膜33b。在第二电极焊垫34b上，通过电镀形成由铜制成的柱状第二电极35b。第二电极35b的尺寸不做特别限定。在该实施例中，每个第二电极35b具有在俯视图中侧边为约10 μ m的正方形的形状。然后，在第二电子元件40以面朝下的状态与第一电极部件30相对的状态中，通过未示出的倒装芯片接合器来使第一电极35a与第二电极35b彼此对准。为了便于对准,优选地,第一电极35a大于第二电极35b。在该实施例中， 每个第一电极35a具有在俯视图中侧边为约15 μ m的正方形的形状。图2A至图2C是示出在接合过程中图1的第一电极35a和第二电极35b的放大横截面图。如图2A所示，在接合之前，第一电极35a和第二电极35b中的每一个包括多个铜晶粒36。然后，通过预先进行CMP (化学机械抛光)使得第一电极35a和第二电极35b的顶表面平坦化以确保它们之间的粘附。通过CMP，在第一电极35a和第二电极35b的顶表面中露出上述晶粒36。接下来，如图2B所示，通过上述倒装芯片接合器来加热第一电极35a和第二电极35b且同时将其彼此压靠。在此，当在该过程中加热温度低或压制负荷小时，晶粒36在第一电极35a和第二电极35b之间的边界处变得不连续并且电极35a和35b可能容易彼此分离。因此，为了使边界处的晶粒36熔合(merge)，在该过程中，将第一电极35a和第二电极35b加热到比铜的晶粒36的再结晶温度更高的温度并且同时利用大于20gf每凸点的负荷来使其彼此充分压靠 O如图2C所示，通过在上述条件下进行加热和压制，在第一电极35a和第二电极35b之间的边界周围的晶粒36被熔合，从而使得所述第一电极35a和第二电极35b能够被机械地牢固地连接。然而，通过使用这种方法，第一电子元件30和第二电子元件40可能被如上所述的300°C高温和高于20gf的负荷损坏。在下文中，参考附图给出实施方案的描述。(第一实施方案)图3是在第一实施方案中使用的电子器件制造装置的配置图。根据第一实施方案的电子器件制造装置20包括第一室21、第二室24、倒装芯片接合器25和第三室26，并且还包括它们之间的传送单元23a至23c。第一室21被连接到有机酸供给单元22并且被供给有包含有机酸的气体。第一室21、第二室24和第三室26被单独地连接到未示出的真空泵并且可以被减压。在第一室21、第二室24和第三室26与各自的传送单元23a至23c之间设置有未示出的阀以保持第一室21、第二室24和第三室26中的气密性。在第一实施方案中，通过使用电子器件制造装置20，在图1中示出的第一电子元件30和第二电子元件40以如下方式彼此电连接和机械连接。图4A至图4K是在根据第一实施方案的制造过程中的电子器件的横截面图。如图4A所示，第一电子元件30和第二电子元件40被放置在第一室21内的平台21c 上。在下面描述的实施例中，第一电子元件30和第二电子元件40是从晶片切下的芯片。然而，也可以对晶片进行以下过程。此外，以下过程可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造电子器件的方法，所述方法包括：使第一电子元件的第一电极的顶表面暴露于有机酸；利用紫外光照射所述第一电极的暴露于所述有机酸的所述顶表面；以及通过对所述第一电极和第二电子元件的第二电极进行加热和相互压制来接合所述第一电极和所述第二电极。

【技术特征摘要】
2012.01.20 JP 2012-009728;2012.07.03 JP 2012-14941.一种制造电子器件的方法，所述方法包括: 使第一电子兀件的第一电极的顶表面暴露于有机酸； 利用紫外光照射所述第一电极的暴露于所述有机酸的所述顶表面；以及通过对所述第一电极和第二电子元件的第二电极进行加热和相互压制来接合所述第一电极和所述第二电极。2.根据权利要求1所述的制造电子器件的方法，所述方法还包括: 使所述第二电极的顶表面暴露于所述有机酸；以及 利用紫外光照射所述第二电极的暴露于所述有机酸的所述顶表面。3.根据权利要求1或2所述的制造电子器件的方法，所述方法还包括: 在接合所述第一电极和所述第二电极之前，使用临时性接合材料来临时地接合所述第一电子元件和所述第二电子元件。4.根据权利要求3所述的制造电子器件的方法，其中 所述临时性接合材料是在接合所述第一电极和所述第二电极的过程中因加热而挥发、熔化或分解的材料。5.根据权利要求1所述的制造电子器件的方法，所述方法还包括: 在使所述第一电极的所述顶表面暴露于所述有机酸之前，对所述第一电极的所述顶表面进行热氧化。6.根据权利要求1所述的制造电子器件的方法，其中接合所述第一电极和所述第二电极在排除氧的气氛或包含有机酸的气氛中进行。7.根据权利要求1所述的制造电子器件的方法，所述方法还包括: 在接合所述第一电极和所述第二电极之前，使所述第一电极的顶表面和所述第二电极的顶表面中的至少之一暴露于紫外光或氧等离子体。8.根据权利要求1所述的制造电子器件的方法，其中 在接合所述第一电极和所述第二电极的过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井泰治，今泉延弘，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：