连接电极及连接电极的制造方法

文档序号:573190 发布日期:2021-05-18 浏览:5次 >En<

阅读说明:本技术 连接电极及连接电极的制造方法 (Connection electrode and method for manufacturing connection electrode ) 是由 坂井亮介 于 2019-09-03 设计创作,主要内容包括:连接电极具备金属膜(40)、金属膜(50)、混合层(45)及UBM(80)。金属膜(50)形成在金属膜(40)上,UBM(80)形成在金属膜(50)上。混合层(45)是形成金属膜(40)的金属颗粒(P40)与形成金属膜(50)的金属颗粒(P50)混合的层。在沿金属膜(40)及金属膜(50)排列的第一方向观察时,混合层(45)的至少一部分形成在与UBM(80)和金属膜(50)的接合面重叠的第一区域(Re1)。(The connection electrode is provided with a metal film (40), a metal film (50), a mixed layer (45), and a UBM (80). A metal film (50) is formed on the metal film (40), and a UBM (80) is formed on the metal film (50). The mixed layer (45) is a layer in which the metal particles (P40) forming the metal film (40) are mixed with the metal particles (P50) forming the metal film (50). At least a part of the mixed layer (45) is formed in a first region (Re1) that overlaps the bonding surface of the UBM (80) and the metal film (50) when viewed in a first direction in which the metal film (40) and the metal film (50) are aligned.)

连接电极及连接电极的制造方法

技术领域

本发明涉及电子部件的连接电极的构造及其制造方法。

背景技术

在专利文献1中记载有弹性波装置的连接电极的构造。在专利文献1的连接电极的构造中,电极连接盘形成在基板上,金属膜形成在电极连接盘上。此外,在金属膜上形成有凸块下金属(under-bump metal)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特许第5510695号公报

发明内容

发明要解决的课题

这里,也能够在专利文献1的金属膜(第一金属膜)上进一步形成其他的金属膜(第二金属膜),在第二金属膜上形成凸块下金属。在像这样层叠多个金属膜的结构中,有时得到在仅形成一层金属膜的结构中不容易实现的各种效果。

但是,在层叠多个金属膜的结构中,第一金属膜的表面有时会氧化。在该情况下,在第一金属膜与第二金属膜的接合部,电阻变大。因此,作为连接电极的电阻变大,电特性下降。

因此,本发明的目的在于,提供一种在层叠有多个金属膜的构造的连接电极中能够抑制电特性的下降的构造及其制造方法。

用于解决课题的手段

本发明的连接电极具备第一金属膜、第二金属膜、取出电极及混合层。第一金属膜形成于布线电极的主面。第二金属膜形成于第一金属膜中的与抵接于布线电极的抵接面相反的一侧的面。取出电极形成于第二金属膜中的与抵接于第一金属膜的抵接面相反的一侧的面。混合层是形成第一金属膜的第一金属颗粒和形成第二金属膜的第二金属颗粒混合的层。在沿第一金属膜、第二金属膜及取出电极排列的第一方向观察时,混合层的至少一部分形成在与取出电极和第二金属膜的接合面重叠的第一区域。

在该结构中,通过在第一金属膜和第二金属膜形成第一金属颗粒与第二金属颗粒的混合层,从而取出电极的正下方的部分处的电阻率下降。由此,从布线电极经由第一金属膜及第二金属膜而与取出电极连接的路径的电阻下降。

发明效果

根据本发明,在层叠有多个金属膜的构造的连接电极中能够抑制电特性的下降。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的连接电极的结构的侧面剖视图。

图2是将连接电极的一部分放大后的侧面剖视图。

图3是示意性示出金属颗粒P40、P50的混合状态的图。

图4是示出本发明的实施方式的连接电极的制造方法的流程图。

图5的(A)、(B)、(C)是示出连接电极的制造过程的各状态的图。

图6是示出本发明的实施方式的连接电极的结构的派生例的一例的侧面剖视图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式的连接电极及连接电极的制造方法进行说明。图1是示出本发明的实施方式的连接电极的结构的侧面剖视图。图2是将连接电极的一部分放大后的侧面剖视图。

如图1、图2所示,具有本实施方式的连接电极的电子部件10具备基板20、布线电极30、金属膜40、金属膜50、支承框60、覆盖层70、凸块下金属80(以下称为UBM80)及焊球81。包括金属膜40、金属膜50及UBM80的部分对应于本发明的“连接电极”。

基板20例如是平板,具有平面状的主面201。需要说明的是,在基板20为平板的情况下,基板20具有与主面201对置的其他主面,对此未图示。基板20例如由压电基板、半导体基板或绝缘性基板实现。在基板20为压电基板的情况下,在压电基板例如形成有IDT电极等。在基板20为半导体基板的情况下,在半导体基板例如形成有二极管、晶体管、FET等。在基板20为绝缘性基板的情况下,在绝缘性基板例如形成有实现规定的电气电路的导体图案。

布线电极30形成于基板20的主面201。布线电极30为平膜状,具有相互对置的主面301和主面302。主面301与基板20的主面201抵接。主面302是布线电极30中的与抵接于基板20的面相反的一侧的面。

布线电极30由铝(Al)或铜(Cu)等电阻率比较低的材料形成。需要说明的是,电阻率比较低的金属例如是指在各种金属中归入电阻率较低的类别的金属。即,基于电子部件10的规格,作为布线电极30而采用实用范围的电阻率即可。布线电极30的电阻率优选低于金属膜40的电阻率及金属膜50的电阻率。由此,能够降低相对于基板20的布线电阻,能够提高电子部件10的电特性。需要说明的是,布线电极30优选由容易加工的材料形成。而且,构成布线电极30的铝(Al)或铜(Cu)等对应于本发明的“第三金属颗粒”。

布线电极30例如经由图1中未图示的布线与IDT电极等电极、导体图案等连接。

金属膜40形成于布线电极30的主面302。金属膜40是平膜状,具有相互对置的主面401和主面402。主面401与布线电极30的主面302抵接。主面402是金属膜40中的与抵接于布线电极30的面相反的一侧的面。

金属膜40通过蒸镀、镀敷、溅射等形成。金属膜40的厚度(图1、图2中的第一方向的长度)小于布线电极30的厚度。

金属膜40由钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)等形成。金属膜40是所谓的提高布线电极30与金属膜50之间的紧贴性的膜,根据布线电极30的材料和金属膜50的材料而适当选择金属膜40的材料。金属膜40对应于本发明的“第一金属膜”。而且,形成金属膜40的钛(Ti)、镍(Ni)、铬(Cr)等对应于本发明的“第一金属颗粒”。

金属膜50形成于金属膜40的主面402。金属膜50是平膜状,具有相互对置的主面501和主面502。主面501与金属膜40的主面402抵接。主面502是金属膜50中的与抵接于金属膜40的面相反的一侧的面。

金属膜50通过蒸镀、镀敷、溅射等形成。金属膜50的厚度(图1、图2中的第一方向的长度)小于布线电极30的厚度。

金属膜50由铂(Pt)、金(Au)等形成。金属膜50是比较难以发生氧化的膜。需要说明的是,比较难以发生氧化的金属例如是指在各种金属中归入难以氧化的类别的金属。即,基于电子部件10的规格,在发挥作为金属膜50的功能的基础上具有实用范围的氧化难度即可。金属膜50对应于本发明的“第二金属膜”。而且,形成金属膜50的铂(Pt)、金(Au)等对应于本发明的“第二金属颗粒”。由此,能够抑制形成之后所示的UBM80时的金属膜50的表面的氧化。

支承框60形成于金属膜50的主面502。支承框60为柱状。支承框60例如由氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)等的绝缘性陶瓷、或者聚酰亚胺、环氧等的合成树脂形成。

覆盖层70形成于支承框60中的与抵接于金属膜50的面相反的一侧的面。覆盖层70例如是覆盖电子部件10中的形成布线电极30、金属膜40、金属膜50的一侧的大致整面的形状。覆盖层70例如由氧化铝(Al2O3)等的绝缘性陶瓷、聚酰亚胺、环氧等的合成树脂、钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)等的压电性材料、或者硅(Si)等的半导体材料形成。

在支承框60及覆盖层70形成有沿厚度方向(图1的第一方向)将它们贯穿的贯通孔800。贯通孔800的底由金属膜50实现。

UBM80形成于贯通孔800。UBM80例如由镍(Ni)、铜(Cu)形成。UBM80在贯通孔800的底与金属膜50连接。UBM80的至少一部分形成在支承框60的内部。UBM80对应于本发明的“取出电极”。

在UBM80的表面形成有焊球81。

在这样的结构中,如图1、图2所示,在金属膜40及金属膜50形成有混合层45。混合层45是形成金属膜40的金属颗粒P40与形成金属膜50的金属颗粒P50混合的层,例如,是满足如下所示的条件的层。

图3是示意性示出金属颗粒的混合状态的图。如图3所示,具体而言,混合层45是指,形成金属膜40的金属颗粒P40与形成金属膜50的金属颗粒P50的混合率比通常的金属膜40与金属膜50的接合界面附近处的金属颗粒P40与金属颗粒P50的混合率多的层。更具体而言,混合率由金属膜50内的界面附近的单位体积内的金属颗粒P40的混合率(扩散率)表示。或者,混合率由金属膜40内的界面附近的单位体积内的金属颗粒P50的混合率(扩散率)表示。

如图3所示,在本实施方式的电子部件10的连接电极中,在沿第一方向观察时,在与UBM80和金属膜50的接合面重叠的第一区域Re1,混合率高。另外,在不与UBM80和金属膜50的接合面重叠的区域中的第二区域Re2,越接近第一区域Re1混合率越高,越接近第三区域Re3混合率越低。此外,在不与UBM80和金属膜50的接合面重叠的区域中的、沿图1的第二方向(与金属膜40和金属膜50的抵接面平行的方向)观察时处于隔着第二区域Re2而与第一区域Re1相反的一侧的第三区域Re3,混合率低且大致固定。

因此,如图1、图2所示,在本实施方式的电子部件10的连接电极中,第一区域Re1与混合层45重叠。即,混合层45的至少一部分形成于第一区域Re1。

通过该结构,在UBM80的正下方,即,在从UBM80经由金属膜50及金属膜40而与布线电极30连接的电流的传输路径(主要的传输路径)中存在混合层45。混合层45是所谓的金属扩散的状态,因此,电阻率变低。因此,从UBM80经由金属膜50及金属膜40而与布线电极30连接的部分的电阻下降。由此,例如,在电子部件10的制造过程中,即便金属膜40的主面402发生氧化而使连接电极的电阻增大,也能够通过混合层45使连接电极的电阻下降,能够抑制电子部件10的电特性的下降。

另一方面,如图3所示,第三区域Re3与混合层45不重叠。具体而言,第三区域Re3中的金属颗粒P40与金属颗粒P50的混合率是远低于第一区域Re1中的金属颗粒P40与金属颗粒P50的混合率的固定值。即,混合层45未形成在第三区域Re3。需要说明的是,该固定值是“通常的金属膜40与金属膜50的接合界面附近处的金属颗粒P40与金属颗粒P50的混合率”。因此,混合层45未形成在作为连接电极的外缘部的第三区域Re3,因此,能够抑制金属膜40与金属膜50的接合强度的下降。

需要说明的是,也可以在第二区域Re2的一部分形成混合层45。例如,在图3所示的电子部件10中,第二区域Re2中的尤其是接近第一区域Re1的区域的混合率比第三区域Re3的混合率高,并且是与第一区域Re1的混合率相同的程度,由此,可以说在第二区域Re2的一部分形成有混合层45。在该情况下,优选在第二区域Re2形成有混合层45的区域小于在第一区域Re1形成有混合层45的区域。需要说明的是,如果在第一区域Re1和第二区域Re2中比较对象相同,则这里的形成有混合层45的区域可以是平面区域(面积),也可以是立体区域(体积)。在该情况下,通过使形成有混合层45的区域小于未形成混合层45的区域,也能够抑制金属膜40与金属膜50的接合强度的下降。

此时,更优选将混合层45连续地形成为跨越第一区域Re1和第二区域Re2。在该情况下,在电流的传输路径中连续地存在电阻变低的区域,因此,能够进一步抑制电特性的下降。

需要说明的是,在第二区域Re2也可以完全不形成混合层45。即,第二区域Re2的混合率也可以保持为与第三区域Re3的混合率相同的程度的值。在该情况下,在金属膜40及金属膜50中形成混合层45的区域仅限定为作为连接电极的中心部的第一区域Re1,因此,能够进一步抑制金属膜40与金属膜50的接合强度的下降。

另外,如图1、图3所示,也可以是,第二区域Re2是在沿图1的第一方向观察时、与UBM80和金属膜50的接合面不重叠的区域中的与支承框60重叠的区域,第三区域Re3是与UBM80和金属膜50的接合面不重叠的区域中的与支承框60重叠的区域。

通过局部加热金属膜40及金属膜50而形成混合层45。例如,如之后使用图4、图5的(A)、(B)、(C)所述,通过对形成UBM80的贯通孔照射激光等而在金属膜40及金属膜50形成混合层45。

此时,金属膜40及金属膜50内的区域中的在沿第一方向观察时与在内部具备UBM80的至少一部分的支承框60重叠的区域位于与被激光加热的区域比较近的距离。因此,容易受到激光加热的影响而形成混合层。因此,如果将容易形成混合层的该区域设为第二区域Re2,则更加容易得到发挥本发明的效果的连接电极。

另一方面,在沿第一方向观察时不与支承框60重叠的区域位于与被激光加热的区域比较远的距离,因此,难以受到激光加热的影响。因此,如果将难以形成混合层的该区域设为第三区域Re3,则更加容易得到发挥本发明的效果的连接电极。

另外,如图1、图2所示,优选混合层45未到达金属膜50的主面502。如上所述,由于金属膜50是难以氧化的膜,因此,难以产生制造过程中的因氧化引起的电阻率的上升。因此,即便混合层45未到达金属膜50的主面502,从UBM80经由金属膜50及金属膜40而与布线电极30连接的部分的电阻也难以上升。此外,通过在金属膜50的主面502、即金属膜50与UBM80的接合面不存在混合层45,能够抑制金属膜50与UBM80的接合强度的下降。由此,金属膜50与UBM80的接合的可靠性提高。

另外,如图1、图2所示,优选混合层45未到达金属膜40的主面401。即,优选在金属膜40与布线电极30的接合面不存在混合层45。由此,能够抑制金属膜40与布线电极30的接合强度的下降。因此,金属膜40与布线电极30的接合的可靠性提高。

需要说明的是,混合层45也可以到达布线电极30。在该情况下,从UBM80经由金属膜50及金属膜40而与布线电极30连接的部分的电阻下降,能够提高电子部件10的电特性。此时,在金属膜40与布线电极30的接合界面处的与上述的第二区域Re2重叠的区域,优选不存在混合层45。根据该结构,能够抑制布线电极30与金属膜40的接合强度的下降。

另外,在上述的说明中,如图1、图2所示,示出了混合层45与第一区域Re1整体上重叠的情况,但只要混合层45与第一区域Re1在至少一部分重叠,则能够使电阻下降。

这样的电子部件10的连接电极能够通过如下所示的方法来制造。图4是示出本发明的实施方式的连接电极的制造方法的流程图。图5的(A)、(B)、(C)是示出连接电极的制造过程的各状态的图。以下,参照图4的流程图对制造方法进行说明。

在布线电极30的主面302上使用蒸镀、镀敷、溅射等形成金属膜40(S11)。接下来,在金属膜40的主面402上使用蒸镀、镀敷、溅射等形成金属膜50(S12)。接下来,在金属膜50的主面502上形成作为绝缘层的支承框60,进而形成覆盖层70(S13)。

接下来,如图5的(A)所示,通过激光器900,从覆盖层70中的与支承框60的抵接面相反的一侧的面照射激光。激光的能量设定为用于覆盖层70及支承框60的磨削。通过激光器900朝向覆盖层70进一步持续照射激光,由此,覆盖层70被磨削,进而支承框60被磨削。由此,形成图5的(B)所示那样的贯穿覆盖层70及支承框60的贯通孔800(S14)。

然后,如图5的(B)所示,在该状态下,金属膜50的主面502在贯通孔800的底露出。

激光器900通过在该状态下朝向金属膜50侧照射激光,从而局部加热金属膜50与金属膜40的接触面附近。此时的激光的能量被设定为使金属膜50与金属膜40的接触面附近成为规定温度。需要说明的是,该局部加热用的能量也能够与上述的贯通孔800的形成用的能量相同。通过在规定时间内持续照射该激光,从而将混合层45形成为包含金属膜50与金属膜40的接触面(S15)。如上所述,混合层45是金属膜50的金属颗粒P50与金属膜40的金属颗粒P40比通常的金属膜50与金属膜40的层叠状态混合地更多的层。

接下来,如图5的(C)所示,在贯通孔800形成UBM80(S16)。

在这样的制造方法中,能够将用于形成UBM80用的贯通孔800的激光器用于混合层45的形成。因此,能够简化制造工序。尤其是通过使局部加热用的能量与贯通孔800的形成用的能量相同,能够进一步简化制造工序。

需要说明的是,在图1~图3中,示出了在布线电极上层叠有两个金属膜的电子部件10,但层叠在布线电极上的金属膜的数量不限于两个,也可以为三个以上。在该情况下,如果至少在与取出电极(例如上述的UBM80)最近的金属膜和与该最近的金属膜抵接的金属膜之间形成混合层,则得到能够使电阻下降而抑制电特性的劣化这样的效果。

另外,如图6所示,形成在布线电极上的金属膜也可以为一个。图6是示出本发明的实施方式的连接电极的结构的派生例的一例的侧面剖视图。

图6所示的电子部件10A相对于图1所示的电子部件10,在省略了成为紧贴层的金属膜40这一点以及混合层35的形成位置不同。电子部件10A的其他结构与电子部件10相同,省略相同部位的说明。

如图6所示,在电子部件10A中,金属膜50形成在布线电极30的主面302上。即,金属膜50的主面501与布线电极30的主面302抵接。

混合层35形成于金属膜50和布线电极30。此时,包含金属膜50与布线电极30的接合界面而形成混合层35。混合层35是形成布线电极30的金属颗粒(对应于本发明的“第三金属颗粒”)与形成金属膜50的金属颗粒混合的层,混合层35的条件与将上述的混合层45的条件中的金属膜40的金属颗粒置换为布线电极30的金属颗粒的情况相同。

混合层35与第一区域Re1重叠。更具体而言,混合层35的至少一部分形成在与UBM80和金属膜50的接合面重叠的第一区域Re1。

即便在布线电极30直接层叠金属膜50的情况下,也可能产生布线电极30中的金属膜50侧的主面发生氧化而使电阻增大、具备该布线电极30的电子部件10A的电特性恶化这样的问题。但是,如电子部件10A所示,通过在布线电极30与金属膜50之间形成混合层35,得到电阻下降、能够抑制电特性的劣化这样的效果。

附图标记说明

10、10A:电子部件;

20:基板;

30:布线电极;

40、50:金属膜;

35、45:混合层;

60:支承框;

70:覆盖层;

80:凸块下金属(UBM);

81:焊球;

201、301、302、401、402、501、502:主面;

800:贯通孔;

900:激光器;

P40、P50:金属颗粒;

Re1:第一区域;

Re2:第二区域。

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