專利名稱：電子器件及電子器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路或半導(dǎo)體傳感器等電子器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在電子器件的制造中，公知有一種使用所謂的液滴噴出法形成細(xì)微的導(dǎo)線圖案與電路元件等的方法(例如，專利文獻(xiàn)1)。該技術(shù)通過(guò)如在噴墨打印機(jī)中使用的液滴噴出頭，將包含功能性材料的微粒的液狀體噴出到基板上，進(jìn)行圖案形成，然后，通過(guò)對(duì)該液狀體進(jìn)行干燥等使其固態(tài)化(膜化)。由于液滴噴出法與一般的作為圖案形成技術(shù)的光刻法相比，其工藝簡(jiǎn)單、功能性材料的利用效率優(yōu)異，因此，在生產(chǎn)率與環(huán)境方面作為優(yōu)異的技術(shù)而被關(guān)注。
上述的液滴噴出法也可適用于集成電路與半導(dǎo)體傳感器等中的接合焊盤的形成。但是，由于通過(guò)液滴噴出法形成的膜，是由功能性材料的微粒集合體構(gòu)成的，所以，一般與通過(guò)氣相法形成的膜相比，存在著與基板表層的密接性較弱的問(wèn)題。因此，在由具有適宜的電氣特性、作為液狀體的特性也優(yōu)異的Au等形成接合焊盤時(shí)，存在與基板表層的密接強(qiáng)度不足、由于實(shí)施引線接合時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)引起接合焊盤剝離。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2003-317945號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決上述課題，其目的在于提供一種用于以高生產(chǎn)率制造可靠性優(yōu)越的電子器件的電子器件制造方法，以及通過(guò)該制造方法制造的電子器件。
本發(fā)明是在Si層乃至Si系絕緣層上形成由基底層與表面層構(gòu)成的接合焊盤的電子器件制造方法，具有在所述Si層乃至所述Si系絕緣層上，通過(guò)液滴噴出法，使用包含從Ni、Cr、Mn乃至這些的化合物中選擇的一種以上的材料的液狀體，形成所述基底層的工序；和通過(guò)液滴噴出法，在所述基底層上重疊形成所述表面層的工序。
根據(jù)該發(fā)明的電子器件的制造方法，由于在形成了相對(duì)Si層乃至Si系絕緣層具有適宜的密接性的基底層的基礎(chǔ)上，形成了表面層，所以，可形成抗剝離性優(yōu)異的接合焊盤。并且，由于形成基底層所使用的包含Ni、Cr、Mn乃至這些的氧化物的液狀體，與液滴噴出法的匹配優(yōu)異，所以，可減少液滴噴出法的工序負(fù)擔(dān)。從而，能夠以高生產(chǎn)率制造可靠性優(yōu)異的電子器件。
而且，在所述電子器件的制造方法中，其特征在于，所述表面層優(yōu)選使用包含從Au、Ag、Cu中選擇的一種以上的微?；蚧衔锊牧系囊籂铙w而形成。
根據(jù)該發(fā)明的電子器件制造方法，由于用于構(gòu)成表面層的包含Au、Ag、Cu的微粒的液狀體與液滴噴出法的匹配優(yōu)異，所以可減少液滴噴出法的工序負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明是在Si層乃至Si系絕緣層上形成有由基底層與表面層構(gòu)成的接合焊盤的電子器件，所述基底層，使用包含從Ni、Cr、Mn乃至這些的化合物中選擇的一種以上的材料的液狀體，通過(guò)液滴噴出法形成在所述Si層乃至Si系絕緣層上。所述表面層通過(guò)液滴噴出法形成在所述基底層上。
根據(jù)本發(fā)明的電子器件，由于通過(guò)對(duì)Si層乃至Si系絕緣層具有適宜的密接性的基底層，提高了接合焊盤的抗剝離性，所以，不易發(fā)生由接合焊盤的剝離而引起的斷線。而且，由于構(gòu)成基底層的包含Ni、Cr、Mn乃至這些的化合物的液狀體，與液滴噴出法的匹配優(yōu)異，所以，可減少液滴噴出法的工序負(fù)擔(dān)。從而，本發(fā)明的電子器件可使用液滴噴出法以高生產(chǎn)率制造，并且，可靠性優(yōu)異。


圖1是表示第1實(shí)施方式所涉及的電子器件的主要部分構(gòu)造的局部截?cái)嗟牧Ⅲw圖；
圖2是表示液滴噴出裝置的構(gòu)成的一例的示意圖；圖3是表示集成電路的制造工序的流程圖；圖4(a)～(d)是表示集成電路制造過(guò)程的局部截?cái)嗟牧Ⅲw圖；圖5是表示第2實(shí)施方式所涉及的電子器件的主要部分構(gòu)造的局部截?cái)嗟牧Ⅲw圖。
圖中1-作為電子器件的集成電路，2-硅基板，3-絕緣層，4-作為Si系絕緣層的被覆層，5-導(dǎo)電布線，6-基底層，7-表面層，8-接合焊盤，9-接合引線，10-接觸孔，20-作為電子器件的集成電路，21-導(dǎo)電布線，22-作為Si系絕緣層的絕緣層，23-圍堰層，24-被覆層，25-導(dǎo)電布線，26-接合焊盤，27-基底層，28-表面層，30-接合引線。
具體實(shí)施例方式
下面，基于附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
另外，由于以下所述的實(shí)施方式是本發(fā)明的優(yōu)選具體例，所以，技術(shù)性地添加了各種優(yōu)選的限定，但是，只要在以下的說(shuō)明中沒(méi)有特別記載限定本發(fā)明的內(nèi)容，則本發(fā)明的范圍就不限于這些方式。而且，在以下的說(shuō)明中所參照的附圖中，為了將各層與各構(gòu)件設(shè)成在附圖上可辨別程度的大小，以各層與各構(gòu)件的比例尺與實(shí)際不同的方式進(jìn)行表示。
(第1實(shí)施方式)(電子器件的構(gòu)造)首先，參照?qǐng)D1對(duì)第1實(shí)施方式所涉及的電子器件進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示第1實(shí)施方式所涉及的電子器件的主要部分構(gòu)造的局部截?cái)嗟牧Ⅲw圖。
圖1中，作為電子器件的集成電路1包括形成有半導(dǎo)體元件(未圖示)的硅基板2；由形成在硅基板2上的BPSG(Boron-doped Phospho SilicateGlass)等構(gòu)成的絕緣層3；由與半導(dǎo)體元件連接的Al等構(gòu)成的導(dǎo)電布線5；和作為由被覆導(dǎo)電布線5的SiO2或SiN等構(gòu)成的Si系絕緣層的被覆層4。在被覆層4上，形成有經(jīng)由接觸孔10而與導(dǎo)電布線5連接的接合焊盤8，接合焊盤8通過(guò)接合引線9與引線框架(未圖示)連接。
接合焊盤8形成為雙層構(gòu)造，包括與導(dǎo)電布線5以及被覆層4直接接觸的基底層6；和形成在基底層6上的表面層7。表面層7的材料是鑒于與接合引線9的接合相關(guān)聯(lián)的電氣特性及機(jī)械強(qiáng)度而選擇的材料，在本基底層6發(fā)揮提高接合焊盤8的抗剝離性的作用，鑒于與被覆層4及表面層7的密接性，來(lái)選擇其材料，在本實(shí)施方式中使用Ni。而且，基底層6還發(fā)揮著抑制被覆層4與表面層7之間的Au與Si的相互擴(kuò)散的作用?；讓?的層厚優(yōu)選為20nm～400nm。其原因在于，若層厚過(guò)薄則不能充分發(fā)揮作為基底層6的功能，另外，若層厚過(guò)厚則電阻會(huì)增大。
使用液滴噴出法形成構(gòu)成接合焊盤8的基底層6及表面層7。對(duì)形成方法的詳細(xì)情況將在下面進(jìn)行說(shuō)明。
(液滴噴出裝置及液狀體)下面，參照?qǐng)D2，對(duì)液滴噴出法中所使用的液滴噴出裝置及液狀體進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示液滴噴出裝置構(gòu)成的一例的示意圖。
在圖2中，液滴噴出裝置200包括噴出頭201，其在一面配置有多個(gè)噴嘴212；和載置臺(tái)203，其用于將基板202載置到與噴出頭201對(duì)置的位置。還包括掃描機(jī)構(gòu)204，其使噴出頭201保持與基板202的距離地縱橫移動(dòng)(掃描)；液狀體供給機(jī)構(gòu)205，其對(duì)噴出頭201供給液狀體；和噴出控制機(jī)構(gòu)206，其進(jìn)行噴出頭201的噴出控制。
在噴出頭201中形成有被分支成多個(gè)的細(xì)微流路，該流路的端部成為壓力室(cavity)211、噴嘴212。壓力室211的輪廓一面可通過(guò)壓電元件210而變形，通過(guò)根據(jù)來(lái)自噴出控制機(jī)構(gòu)206的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓電元件210而使壓力室211變形，從噴嘴212噴出液滴213。另外，作為噴出技術(shù)，除該例的電氣機(jī)械方式之外，還有將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為熱而產(chǎn)生壓力的所謂熱(thermal)方式等。
在上述的構(gòu)成中，通過(guò)與噴出頭201的掃描同步地按每個(gè)噴嘴212進(jìn)行噴出控制，在基板202上能夠以所希望的圖案配置液狀體。另外，液滴噴出裝置200還可構(gòu)成為在一次掃描中能夠噴出多種液狀體。
在本實(shí)施方式中，準(zhǔn)備了使Ni微粒及Au微粒分別分散到液體中的Ni分散液、Au分散液作為液狀體。Ni分散液是用于形成基底層6(參照?qǐng)D1)的液狀體，Au分散液是用于形成表面層7(參照?qǐng)D1)的液狀體。
構(gòu)成液狀體的分散劑是可以分散上述微粒的分散劑，只要是不發(fā)生凝集的物質(zhì)即可，沒(méi)有特別的限定。具體而言，除水之外還可舉出甲醇、乙醇等醇類，正庚烷、甲苯等烴類化合物，還有乙二醇二甲醚等醚類化合物，進(jìn)而還有碳酸丙烯酯、N-甲基-2-吡咯烷酮等極性化合物。這些可以單獨(dú)使用，或者也可以作為兩種以上的混合物而使用。
而且，液狀體鑒于液滴噴出裝置200中的噴出特性與噴嘴堵塞性、分散的穩(wěn)定性、噴出后在基板上的動(dòng)態(tài)物性和干燥速度等，適當(dāng)調(diào)整分散劑的蒸氣壓、分散質(zhì)濃度、表面張力、粘度、比重等。因此，在液狀體中適當(dāng)添加界面活性劑與保濕劑、粘度調(diào)整劑等。而且，為了提高成膜后的固著性也可添加粘合劑。
為了提高分散性，也可在Ni微粒及Au微粒的表面涂覆有機(jī)物(檸檬酸等)而使用。而且，優(yōu)選這些微粒的顆粒直徑為1～100nm左右。若顆粒直徑過(guò)大，則基底層6及表面層7(參照?qǐng)D1)在成膜后的狀態(tài)下的微粒填充性變差，這是因?yàn)椴粌H密接性與電氣特性變差，液滴噴出裝置200的噴嘴堵塞性也變差。另外，若顆粒直徑過(guò)小，則涂覆劑相對(duì)于微粒的體積比增大，這是因?yàn)樵谝籂铙w中所占有的金屬材料的體積密度降低。
當(dāng)采用液滴噴出法形成基底層6及表面層7(參照?qǐng)D1)時(shí)，在選擇材料中，還需要考慮如上所述的顆粒直徑的控制容易性和相對(duì)于添加到液狀體中的添加劑等的穩(wěn)定性等。對(duì)本實(shí)施方式中的基底層6(參照?qǐng)D1)的Ni材料選擇、及對(duì)表面層7(參照?qǐng)D1)的Au材料選擇也需要考慮這種情況而確定，使用Ni分散液及Au分散液與液滴噴出法匹配優(yōu)異的材料。
(制造工序)下面，參照?qǐng)D3及圖4對(duì)集成電路的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示集成電路的制造工序的流程圖。圖4是表示集成電路制造過(guò)程的局部截?cái)嗟牧Ⅲw圖。
首先，如圖4(a)所示，使用公知的半導(dǎo)體集成電路的制造技術(shù)，在硅基板2上形成半導(dǎo)體元件(未圖示)、絕緣層3、導(dǎo)電布線5(包含元件電極)(圖3的工序S1)。例如，在通過(guò)噴鍍法于絕緣層3的一面成膜Al之后，通過(guò)光刻法進(jìn)行圖案蝕刻來(lái)形成導(dǎo)電布線5。
接著，如圖4(b)所示，形成被覆導(dǎo)電布線5的被覆層4(圖3的工序S2)，在導(dǎo)電布線5的正上的一區(qū)域形成接觸孔10(圖3的工序S3)。
然后，對(duì)被覆層4的表面進(jìn)行表面處理(圖3的工序S4)。所謂表面處理是指在配置接下來(lái)的液狀體(Ni分散液)(圖3的工序S5)之前，為了控制液狀體的濕潤(rùn)性而對(duì)被覆層4的表面進(jìn)行的處理。具體而言，進(jìn)行O2等離子體(plasma)處理或紫外線照射等使表面親液化的處理。而且，根據(jù)需要，還可以通過(guò)使用掩模進(jìn)行親液化區(qū)域的圖案形成，適宜地控制液狀體的濕潤(rùn)擴(kuò)展形狀。
接著，在被覆層4上的包含接觸孔10的區(qū)域，使用液滴噴出裝置200(參照?qǐng)D2)圖案配置Ni分散液，并進(jìn)行干燥處理，如圖4(c)所示，形成了基底層6(圖3的工序S5)。另外，雖然基底層6在圖中形成為矩形狀，但并非對(duì)形狀有任何限制，也可形成為圓形狀。
干燥處理是用于使配置在被覆層4上的Ni分散液干燥而固態(tài)化的處理，例如可通過(guò)由加熱板、電爐等進(jìn)行的熱處理、由紅外線燈等進(jìn)行的光處理、由真空裝置進(jìn)行的減壓處理等來(lái)進(jìn)行。而且，這些處理還可在氮等惰性氣體中進(jìn)行。另外，由于加熱溫度、真空度等與干燥速度相關(guān)的條件會(huì)強(qiáng)烈影響到膜化時(shí)膜面的平坦性，所以，需要適當(dāng)?shù)墓芾?，由于急速的干燥?huì)成為破壞平坦性的原因，所以，需要避免。而且，該干燥處理中，無(wú)需去除所有的液體成分，只要固態(tài)化到Ni分散液失去流動(dòng)性的程度即可。
接著，使用液滴噴出裝置200(參照?qǐng)D2)，將Au分散液圖案配置到基底層6上并進(jìn)行干燥處理，如4(d)所示，形成了表面層7(圖3的工序S6)。表面層7形成得比基底層6厚，形成這種厚度的膜，可通過(guò)多次重復(fù)Au分散液的配置、干燥處理而實(shí)現(xiàn)。
接著，使用加熱板、電爐等進(jìn)行正式燒成，使殘留于基底層6、表面層7的液體成分與涂敷劑等揮發(fā)，并燒結(jié)Ni粒子、Au粒子(圖3的工序S7)。另外，正式燒成的溫度，需要抑制在不使元件特性劣化的程度。
然后，切割硅基板2，按個(gè)體實(shí)施引線接合、樹(shù)脂鑄模等(圖3的工序S8)，完成圖1所示的集成電路1。
這樣，本實(shí)施方式的制造方法，通過(guò)利用液滴噴出法形成構(gòu)成接合焊盤8的基底層6及表面層7，與使用光刻技術(shù)的情況相比，可實(shí)現(xiàn)工序數(shù)的減少。而且，在基底層6及表面層7的形成中，通過(guò)使用與液滴噴出法的匹配優(yōu)異的Ni分散液及Au分散液，可實(shí)現(xiàn)降低與液滴噴出相關(guān)的工序的負(fù)擔(dān)。
(第2實(shí)施方式)下面，參照?qǐng)D5，以與第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)為中心，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示第2實(shí)施方式所涉及的電子器件的主要部分構(gòu)造的局部截?cái)嗟牧Ⅲw圖。
在圖5中，作為電子器件的集成電路20包括形成有半導(dǎo)體元件(未圖示)的硅基板21；形成在硅基板21上的作為Si系絕緣層的絕緣層22；圍堰(bank)層23；和通過(guò)液滴噴出法而一體形成的導(dǎo)電布線25及接合焊盤26。圍堰層23由感光性樹(shù)脂等形成，是以劃分導(dǎo)電布線25及接合焊盤26的形成區(qū)域的方式，使用光刻技術(shù)被實(shí)施圖案形成的層。
導(dǎo)電布線25、接合焊盤26形成為具有由Ni構(gòu)成的基底層27與由Au構(gòu)成的表面層28的層疊構(gòu)造，這些層是使用液滴噴出法分別形成的。即，通過(guò)液滴噴出法將液狀體(Ni分散液或Au分散液)配置在圍堰層23的劃分區(qū)域內(nèi)，并實(shí)施干燥處理，分別形成基底層27及表面層28。這樣，通過(guò)利用圍堰層23，即使使用液滴噴出法也能以與光刻技術(shù)同樣的精度進(jìn)行薄膜的圖案形成。
另外，在配置液狀體之前，也可對(duì)劃分區(qū)域內(nèi)的絕緣層22的表面進(jìn)行親液化處理(O2等離子體處理等)、對(duì)圍堰層23的表面進(jìn)行疏液化處理(CF4等離子體處理等)。通過(guò)進(jìn)行這種前處理，可進(jìn)一步提高上述圖案形成的精度。
集成電路20還包括被覆層24，其由被覆圍堰層23及導(dǎo)電布線25的SiO2或SiN等構(gòu)成。被覆層24通過(guò)在圍堰層23、導(dǎo)電布線25、接合焊盤26的整個(gè)上面層疊絕緣材料后，選擇蝕刻與接合焊盤26對(duì)應(yīng)的區(qū)域而形成。并且，接合引線30被接合在露出的接合焊盤26的表面(表面層28)。
如該實(shí)施方式所述，本發(fā)明的接合焊盤也可與導(dǎo)電布線一體形成。而且，在使用液滴噴出法圖案形成接合焊盤時(shí)，也可利用如圍堰層的物理劃分機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明并非限定于上述的實(shí)施方式。
例如，在本發(fā)明所適用的電子器件中，除了上述的集成電路以外，還可舉出加速度傳感器或陀螺(gyro)傳感器、激光器件等各種半導(dǎo)體器件等。
而且，還可以代替Ni或與Ni一同使用包含Cr、Mn及這些的化合物(特別是氧化物)的液狀體形成基底層。但是，在如第1實(shí)施方式那樣，基底層形成為在導(dǎo)電布線與表面層之間發(fā)揮電連接的作用時(shí)，不優(yōu)選使用包含電阻高的Mn或氧化物的液狀體。
并且，還可以代替Au或與Au一同使用包含Ag、Cu乃至這些的化合物的液狀體形成表面層。
另外，本發(fā)明的接合焊盤還可形成在Si層(Si基板表層)。
而且，由液滴噴出法進(jìn)行的液狀體配置，還可使用分配器等來(lái)進(jìn)行。
并且，可將各實(shí)施方式的各構(gòu)造進(jìn)行適當(dāng)組合、或省略，或與未圖示的其他構(gòu)造組合。
權(quán)利要求
1.一種電子器件的制造方法，在Si層乃至Si系絕緣層上形成有由基底層與表面層構(gòu)成的接合焊盤，該制造方法具有在所述Si層乃至Si系絕緣層上，通過(guò)液滴噴出法，使用包含從Ni、Cr、Mn乃至這些的化合物中選擇的一種以上的材料的液狀體，形成所述基底層的工序；和通過(guò)液滴噴出法，在所述基底層上重疊形成所述表面層的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子器件的制造方法，其特征在于，使用包含從Au、Ag、Cu中選擇的一種以上微粒或化合物材料的液狀體，形成所述表面層。
3.一種電子器件，在Si層乃至Si系絕緣層上形成有由基底層與表面層構(gòu)成的接合焊盤，所述基底層，使用包含從Ni、Cr、Mn乃至這些的化合物中選擇的一種以上的材料的液狀體，通過(guò)液滴噴出法，形成在所述Si層乃至Si系絕緣層上，所述表面層通過(guò)液滴噴出法形成在所述基底層上。
全文摘要
本發(fā)明為解決上述的課題，其目的在于，提供一種用于以高生產(chǎn)率制造可靠性優(yōu)異的電子器件的電子器件制造方法，以及通過(guò)該制造方法制造的電子器件。集成電路(1)包括雙層構(gòu)造的接合焊盤(8)，該接合焊盤(8)經(jīng)由接觸孔(10)與導(dǎo)電布線(5)連接，接合焊盤(8)包括與接合引線(9)接合的表面層(7)；和提高表面層(7)與被覆層(4)的密接性的基底層(6)，基底層(6)及表面層(7)是通過(guò)液滴噴出法而形成的層，在適合使用液滴噴出法的條件下，使用可液狀體化的Ni及Au作為材料。
文檔編號(hào)H01L23/482GK1905137SQ20061010860
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者森山英和 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社