专利名称：电子零部件装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及电子零部件装置及其制造方法，特别涉及具有使用低熔点金属来对由高熔点金属构成的导体膜的彼此之间进行接合的结构的电子零部件装置及其制造方法。
背景技术：
作为本发明所感兴趣的电子零部件的制造方法，具备图7所示的工序。在图7中，示出了将电子零部件装置所包括的第一构件1和第二构件2相互接合的工序，这种工序在例如日本专利特开2002-110726号公报(专利文献I)中已有记载。在专利文献l中所记载的实施方式中，图7中所示的第一构件1是例如半导体芯片，第二构件2是例如用于装载半导体芯片的基板。
在将第一构件1和第二构件2相互接合之前的阶段中，如图7 (1)所示，在第一构件1上形成第一导体膜3，另一方面，在第二构件2上形成第二导体膜4。第一及第二导体膜3及4由例如Cu那样的高熔点金属构成。在第一导体膜3上，形成例如由Au构成的防氧化膜5。防氧化膜5在第一导体膜3是如上所述那样由Cu构成的情况下，用于防止Cu的氧化。另一方面，在第二导体膜4上，形成由比上述高熔点金属的熔点要低的低熔点金属所构成的低熔点金属层6。低熔点金属层6是起到作为接合材料的功能的金属层，由例如Sn构成。
为使第一导体膜3和第二导体膜4成为相互接合的状态，如图7 (1)所示那样配置第一导体膜3和第二导体膜4，成为夹着低熔点金属层6而相互相对的状态，并同时以构成导体膜3及4的高熔点金属的熔点和构成低熔点金属层6的低熔点金属的熔点之间的温度进行加热。其结果是，首先，构成防氧化膜5的Au向低熔点金属层6中熔解，成为图7 (2)所示的状态。
若进一步持续加热，则构成第一及第二导体膜3及4的高熔点金属向低熔点金属层6扩散，并生成高熔点金属和低熔点金属的金属间化合物，如图
7 (3)所示，分别在第一及第二导体膜3及4和低熔点金属层6之间形成金属间化合物层7。然后，最终如图7 (4)所示，低熔点金属层6消失，形成通过金属间化合物层7而将第一导体膜3和第二导体膜4相互接合的接合部8。
低熔点金属层6也具有吸收第一导体膜3和第二导体膜4的间隔的不均匀性的功能，因此，要求低熔点金属层6具有预定以上的厚度。然而，低熔点金属层6的厚度越厚，则由于使高熔点金属扩散至低熔点金属层6中所需要的时间越长，因此会导致生产率降低的问题。
另一方面，为了解决该问题，在将低熔点金属层6形成得较薄的情况下，则其对第一导体膜3和第二导体膜4的间隔的不均匀性进行吸收的能力降低，并将导致另一个容易产生未良好接合的部分的问题。
另外，己知在金属间化合物层7中所形成的金属间化合物一般比纯金属要硬且脆。例如作为Cu和Sn进行化合后所生成的金属间化合物，有Cu6Sn5或Cii3Sn等，但是如果Cu向Sn中的扩散量不充分，则在Cu6Sns及Cu3Sn中，也特别容易生成较脆的Cu6Sn5，因而在第一构件1和第二构件2之间例如发
生了起因于热膨胀差的应力时，有可能无法吸收该应变，在生成Cll6Sll5的
部分发生裂纹，从而导致传导不良。
另一方面，为了縮短第一导体膜3和第二导体膜4的接合所需要的时间，在日本专利特开2007-19360号公报(专利文献2)中，提出了如图8所示的方法。图8是与图7 (1)对应的图。在图8中，对与图7所示要素相当的要素附加了相同的参考标号，并省略重复说明。
参照图8，在第一构件l上，形成了第一导体膜3及其上的第一低熔点金属层6a。另一方面，在第二构件2上，形成了第二导体膜4及其上的第二低熔点金属层6b。接着，在例如第一低熔点金属层6a上，施加了由高熔点金属构成的金属粉末9。
当将第一构件1和第二构件2相互接合时，若使第一及第二低熔点金属层6a及6b位于夹着金属粉末9的位置，使第一导体膜3和第二导体膜4处于夹着这些低熔点金属层6a及6b而相互相对的状态并进行加热，则不仅分别从第一及第二导体膜3及4、也从金属粉末9来向低熔点金属层6a及6b分别进行
6扩散，从而生成金属间化合物，因此，能縮短在低熔点金属层6a及6b的整个区域中扩散高熔点金属所需要的时间。
然而，在图8所示的方法中，在产生金属粉末9的施加量不均匀时，难以从第一及第二低熔点金属层6a及6b相互间的界面部分来均匀地进行金属间化合物的生长。另外，在使用Cu作为高熔点金属、使用Sn作为低熔点金属时，在金属粉末9的施加量不足以形成Cu3Sn的情况下，容易生成较脆的Cu6Sn5，根据与上述专利文献l记载的相同的理由，容易发生裂纹，从而导致传导不良。
专利文献l:日本专利特开2002-110726号公报
专利文献2:日本专利特开2007-19360号公报
发明内容
这里，本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的电子零部件装置的制造方法。
本发明的另一个目的在于提供能有利于利用上述制造方法进行制造的
电子零部件装置。
本发明首先是面向电子零部件装置的制造方法的发明，包括准备工序，上述准备工序分别准备形成了由第一高熔点金属所构成的第一导体膜的第一构件和形成了由第二高熔点金属所构成的第二导体膜的第二构件；
低熔点金属层形成工序，上述低熔点金属层形成工序将由比上述第一及第二高熔点金属的熔点要低的低熔点金属所构成的低熔点金属层在上述第一
及第二导体膜的至少一方上形成；以及加热接合工序，上述加热接合工序通过使第一导体膜和第二导体膜处于夹着上述低熔点金属层而相互相对的状态，并同时以第一及第二高熔点金属的熔点和低熔点金属的熔点之间的温度进行加热，来生成第一及第二高熔点金属和低熔点金属的金属间化合物，从而形成将第一导体膜和第二导体膜相互接合的接合部，其特征在于，为了解决上述的技术课题，而包括以下的结构。
首先，本发明的电子零部件装置的制造方法，进一步包括高熔点金属层形成工序，上述高熔点金属层形成工序形成由与第一及第二高熔点金属中的任一种相同的高熔点金属所构成的高熔点金属层，以连接所述低熔点金属层。另外，在上述低熔点金属层形成工序中，在上述的加热接合工序中形成低熔点金属层，形成利用低熔点金属层沿着厚度方向夹着高熔点金属层的状态。
在上述的高熔点金属层形成工序中形成的高熔点金属层所具有的厚度能提供比用于生成金属间化合物所消耗的量更多的量，实施加热接合工序，使得在接合部中残留一部分高熔点金属层，并同时生成金属间化合物。
最好使上述的第一高熔点金属和第二高熔点金属互相为相同的种类。
在这种情况下，当高熔点金属以Cu为主要成分，低熔点金属以Sn为主要成分，生成的金属间化合物为Cu3Sn时，特别有利于应用本发明。
更好的是在上述所偏好的实施方式中，通过实施低熔点金属层形成工序及高熔点金属层形成工序，在以Cu为主要成分的第一导体膜上，获得形成了以Sn为主要成分的低熔点金属层的状态，另一方面，在以Cu为主要成分的第二导体膜上，获得依次形成了以Sn为主要成分的低熔点金属层、在其上的以Cu为主要成分的高熔点金属层、及在其上的以Sn为主要成分的低熔点金属层的状态。
第一构件是在其一侧主表面上形成了电子电路形成部分及围住该电子电路形成部分的第一密封框的主基板，第二构件是在其一侧主表面上形成了要与上述第一密封框相接合的第二密封框的盖基板，在第一密封框由上述第一导体膜提供、第二密封框由上述第二导体膜提供时，本发明的电子零部件装置的制造方法有利于应用于将上述第一密封框和第二密封框相互接合。
在上述情况下，最好在主基板的一侧主表面上的由第一密封框包围的位置中形成第一连接用电极，在盖基板的一侧主表面上的由第二密封框包围的位置中形成第二连接用电极，在实施上述加热接合工序的同时，实施将第一连接用电极和第二连接用电极相互电连接的工序。
在本发明的电子零部件装置的制造方法中，也可以准备分别提供多个第一及第二构件的第一及第二集合基板，并且在第一及第二集合基板的状态下实施低熔点金属层形成工序、高熔点金属层形成工序、及加热接合工序。在这种情况下，在加热接合工序后，为了取出多个第一及第二构件而对第一及第二的集合基板进一步实施分割的工序。
本发明也面向能有利于利用以上制造方法而进行制造的具有以下结构的电子零部件装置。
本发明的电子零部件装置的特征在于，包括形成了由第一高熔点金属构成的第一导体膜的第一构件；形成了由第二高熔点金属构成的第二导体膜的第二构件；以及将第一导体膜和第二导体膜相互接合的接合部。而且，接合部包括第一金属间化合物层，上述第一金属间化合物层包含第一高熔点金属和比第一及第二高熔点金属的熔点要低的低熔点金属的金属间化合物；第二金属间化合物层，上述第二金属间化合物层包含第二高熔点金属和上述低熔点金属的金属间化合物；及高熔点金属层，上述高熔点金属层位于第一及第二金属间化合物层之间，且由第一及第二高熔点金属的任一方构成。
若根据本发明的电子零部件装置的制造方法，则由于向低熔点金属层提供能充分地吸收第一导体膜和第二导体膜的间隔的不均匀性的厚度，并同时在加热接合工序中，处于利用低熔点金属层沿着厚度方向夹着高熔点金属层的状态，即，使高熔点金属层位于作为接合材料的低熔点金属层的厚度方向上的中间部分的状态，因此，能縮短要使高熔点金属向低熔点金属层中进行扩散的距离，并能相应地缩短扩散所需要的时间，其结果是能实现加热接合工序的高效化。
另外，由于高熔点金属层具有的厚度能提供比用于生成金属间化合物所消耗的量更多的量，因此，能向低熔点金属层中充分地提供高熔点金属。因而，在第一及第二高熔点金属都以Cu为主要成分、低熔点金属以Sn为主要成分时，由于能提供足够的Cu以生成作为金属间化合物的Cu3Sn，因此在金属间化合物中也能防止生成特别脆的Cu6Sri5。因此，即使在第一构件和第二构件之间发生例如起因于热膨胀差的应力时，也能抑制由该应变而发生的裂纹、以及作为其结果所导致的传导不良。
另外，特别是由于Cu向Sn中的扩散需要很长时间，因此上述的短时间化的效果在高熔点金属以Cu为主要成分、低熔点金属以Sn为主要成分时很
9显著。
在高熔点金属以Cu为主要成分、低熔点金属以Sn为主要成分时，若在 以Cu为主要成分的第一导体膜上，获得形成了以Sn为主要成分的低熔点金 属层的状态，另一方面，在以Cu为主要成分的第二导体膜上，获得依次形 成以Sn为主要成分的低熔点金属层、在其上的以Cu为主要成分的高熔点金 属层、及在其上的以Sn为主要成分的低熔点金属层的状态，则分别在第一 导体膜侧和第二导体膜侧，以容易被氧化的Cu为主要成分的高熔点金属层 及第二导体膜中的任一方都处于被以还具有防氧化功能的Sn为主要成分的 低烙点金属层所覆盖的状态。因而，不用特别设置例如防氧化膜，就能有 利于防止以Cu为主要成分的高熔点金属层及第二导体膜的氧化。
在第一构件是形成了由上述的第一导体膜提供的第一密封框的主基 板、且第二构件是形成了由上述的第二导体膜提供的第二密封框的盖基板 时，由于在主基板和盖基板之间形成了密封空间的状态下，将第一密封框 和第二密封框相互接合，因此能有利于应用本发明。
在上述实施方式中，若进一步使得在由第一密封框包围的位置中形成 第一连接用电极，在由第二密封框包围的位置中形成第二连接用电极，在 将第一密封框和第二密封框相互接合的同时，将第一连接用电极和第二连 接用电极相互电连接，则能同时进行电连接和密封，从而能提高电子零部 件装置的生产率。
另外，若利用第一及第二集合基板来分别准备第一及第二构件，并在 这些第一及第二集合基板的状态下，来实施低熔点金属层形成工序、高熔 点金属层形成工序、及加热接合工序，则由于能一并进行多个电子零部件 装置的制造，因此能期待提高电子零部件装置的生产率。 一般而言，由于 集合基板的面积很宽，且因集合基板的弯曲等而引起密封框间的距离在面 内的不均匀性容易变大，因此以集合基板状态所进行的一并密封容易产生 不完全密封的地方，但是若根据本发明的电子零部件装置的制造方法，因 为能保持接合时间短、而加大密封框间的距离，所以即使存在面内的不均 匀性，也能对其进行吸收并在整个集合基板的面上进行充分的密封。
根据本发明的电子零部件装置，在第一及第二金属间化合物间存在高熔点金属层。由于高熔点金属比金属间化合物的硬度小，因此即使在第一 构件与第二构件之间发生起因于热膨胀差的应力，高熔点金属层也能对该
应力起到缓和的作用，从而能有效地抑制接合部被破坏的情况。
图l是依次表示本发明的实施方式l的电子零部件装置的制造方法所包 括的工序的剖视图。
图2是用于说明本发明的实施方式2的相当于图1 (1)的剖视图。 图3是用于说明本发明的实施方式3的相当于图1 (1)的剖视图。 图4是表示能应用本发明的电子零部件装置的第一个例子，(a)是电
子零部件装置31的剖视图，(b)是表示(a)所示的盖基板33的下方主表面34
的图，(c)是表示(a)所示的主基板32的上方主表面35的图。
图5是表示能应用本发明的电子零部件装置的第二个例子的剖视图。 图6是表示能应用本发明的电子零部件装置的第三个例子的剖视图。 图7是依次表示本发明感兴趣的电子零部件装置的制造方法的第一个
现有例所包括的工序的剖视图。
图8是用于说明本发明感兴趣的电子零部件装置的制造方法的第二个
现有例的、相当于图7 (1)的剖视图。
标号说明
11第一构件
12第二构件
13第一导体膜
14第二导体膜
16、 18低熔点金属层
17高熔点金属层
19至24金属间化合物层
25、 44、 57、 69接合部
31、 51、 61电子零部件装置32主基板
33盖基板
36电子电路形成部分
37第一密封框
38第一连接用电极
39第二密封框
40第二连接用电极
45、 46集合基板
具体实施例方式
图l是依次表示根据本发明的实施方式l的电子零部件装置的制造方法 所包括的工序的剖视图。在图1中，示出了将特定的电子零部件装置所包括 的第一构件11和第二构件12进行相互接合的工序。这些第一及第二构件ll 及12由例如硅、玻璃、或陶瓷等构成。
在图l(l)中，示出了将第一构件11和第二构件12进行相互接合前的状 态。在第一构件11上形成第一导体膜13，另一方面，在第二构件12上形成 第二导体膜14。第一及第二导体膜13及14分别由第一及第二高熔点金属构 成。为了简化工序，这些第一及第二高熔点金属最好互相是相同的种类， 例如以Cu为主要成分。
作为一个例子，可将以Cu为主要成分的第一导体膜13按4pm左右的厚 度形成，但是作为与第一构件ll连接的基底膜，尽管未图示，也可形成具 有0.05pm左右的厚度的由Ti构成的膜。另外，作为一个例子，可将以Cu为 主要成分的第二导体膜14按4pm左右的厚度形成，但是作为与第二构件12 连接的基底膜，尽管未图示，也可形成具有0.05jim左右的厚度的由Ti构成 的膜。
在第一导体膜13上，将例如由Au构成的防氧化膜15按0.1pm左右的厚 度形成。防氧化膜15用于防止以Cu为主要成分的第一导体膜13的氧化。
另一方面，在第二导体膜14上，形成由比上述Cu那样的高熔点金属的 熔点要低的低熔点金属构成的第一低熔点金属层16，并在其上形成由上述步在其上形成由上述低熔点金属构成的第二低熔点金属层18。低熔点金属层16及18是起到作为接合材料 的功能的金属层，例如以Sn为主要成分。高熔点金属层17与导体膜13及14 相同，例如以Cu为主要成分。作为一个例子，使以Sn为主要成分的第一低熔点金属层16的厚度为 3pm左右，使以Cu为主要成分的高熔点金属层17的厚度为6nm左右，使以 Sn为主要成分的第二低熔点金属层18的厚度为3pm左右。此外，选择高熔 点金属层17的厚度，使其在后述的加热接合工序中能提供的量大于用于生 成金属间化合物而消耗的量。为了形成上述导体膜13及14、防氧化膜15、低熔点金属层16及18、以 及高熔点金属层n，可应用蒸镀、溅射、或镀敷等成膜方法。这些成膜方 法与上文所述的专利文献l中所记载的施加金属粉末的方法相比，容易控制 施加量即膜厚，不易产生膜厚的不均匀性。接着，在使第一构件11和第二构件12如图1 (1)所示那样以彼此相对 的状态相互靠近并进行位置对齐后，对其进行加压。在该加压中，施加例 如5至10MPa的压力。通过加压，可使第一构件11侧的防氧化膜15和第二构 件12侧的第二低熔点金属层18相互接触，但是由于通常存在厚度方向的不 均匀性，所以，在很多情况下它们只有一部分为接触状态。维持上述的加压状态不变，实施以作为高熔点金属的Cu的熔点和作为 低熔点金属的Sn的熔点之间的温度进行加热的加热接合工序。在该加热接 合工序中，最好应用氯气气氛或真空等惰性气氛，使升温速度为例如1(TC/ 分钟。由于Sn的熔点是232'C，因此，在该温度以上的温度时，构成低熔点 金属层16及18的Sn发生熔融。此时，因为如上所述处于加压状态，所以低 熔点金属层16及18容易发生变形，并吸收厚度方向上的不均匀性，从而使 防氧化膜15在其整个面上和第二低熔点金属层18接触。在到达例如260'C的时刻停止升温，并保持该温度。通过该加热保持， 则构成防氧化膜15的Au熔解并消失在构成第二低熔点金属层18的熔融后的 Sn中，如图1(2)所示，第一构件11侧的第一导体膜13与第二构件12侧的第二 低熔点金属层18接触。若进一步持续加热，则作为高熔点金属的Cu在作为低熔点金属的熔融 后的Sn中进行扩散并生成Cu和Sn的金属间化合物的现象，将发生在第一导 体膜13和第二低熔点金属层18之间、第二低熔点金属层18和高熔点金属层 17之间、高熔点金属层17和第一低熔点金属层16之间、及第一低熔点金属 层16和第二导体膜14之间。因此，如图1(3)所示，金属间化合物层19、 20、 21及22分别形成于上述的第一导体膜13和第二低熔点金属层18之间、第二 低熔点金属层18和高熔点金属层17之间、高熔点金属层17和第一低熔点金 属层16之间、以及第一低熔点金属层和第二导体膜14之间。若进一步继续上述加热，使Cu向熔融后的Sn中的扩散进一步进行，则 如图1(4)所示，第一及第二低熔点金属层16及18消失，其结果是，金属间化 合物层19及20成为一体而形成第一金属间化合物层23，且金属间化合物层 21及22成为一体而形成第二金属间化合物层24。由此，形成了将第一导体膜13和第二导体膜14相互接合的接合部25。 在该接合部25中，高熔点金属层17为残留了其一部分的状态。因此，使高 熔点金属层17在其形成最初时的厚度所能提供的量大于用于生成构成第一 及第二金属间化合物层23及24的金属间化合物所消耗的量。若根据上述制造方法，则由于对低熔点金属层16及18提供能充分地吸 收第一导体膜13和第二导体膜14的间隔的不均匀性的厚度，同时也在加热 接合工序中，使高熔点金属层17处于利用第一及第二低熔点金属层16及18 沿着厚度方向夹着的状态，因此，能縮短要使高熔点金属分别向低熔点金 属层16及18中进行扩散的距离，并相应地縮短扩散所需要的时间。若结束加热接合工序，则以例如l(TC/分钟的降温速度进行冷却。此外，在未有足够的Cu扩散至熔融后的Sn中的情况下，作为金属间化 合物，容易生成Cu6Sns。由于Cu6Sns又硬又脆，因此不适合作为接合材料。 更具体而言，若测量在28(TC的温度条件下向接合部施加了剪应力时的破裂 应力，则通过实验可确认了，在生成了Cu6Sn5的情况下，只获得了62.1MPa 的破裂应力，而在生成了Cu3Sn时，可获得230.9MPa的破裂应力。因此，在 加热接合工序中，需要使Cu充分地扩散至熔融后的Sn中，从而作为金属间 化合物，生成Oi3Sn。14如上所述，为了使Cu充分地扩散至熔融后的Sn中来生成Cu3Sn，重要 的是以Cu为主要成分的高熔点金属层17等有足够的厚度，能向Sn中提供足 够的Cu。对于分别以Cu为主要成分的导体膜13、 14、以Sn为主要成分的低熔点 金属层16、 18、及以Cu为主要成分的高熔点金属层17，如果就成膜后未发 现不均匀性或缺陷、且用设定为可在尽可能短的时间内进行成膜的成膜速 度来进行成膜后的厚度而言，相对于以Sn为主要成分的低熔点金属层16及 18的总厚度的、以Cu为主要成分的导体膜13及14及高熔点金属层17的总厚 度之比(下文，称之为"Cu厚度/Sn厚度之比")为"4/3"以上，另外，在 第一导体膜13、第二导体膜14、及高熔点余属层17的厚度分别满足下式的 关系时，能向Sn中提供足够的用于生成Oi3Sn的Cu，且在接合后，能使第一 导体膜13、第二导体膜14、及高熔点金属层17全部残留。(第一导体膜13的厚度)〉4/3X1/2X(第二低熔点金属层18的厚度) (第二导体膜14的厚度)〉4/3X1/2X(第一低熔点金属层16的厚度) (高熔点金属层17的厚度)〉4/3X1/2X(第一低熔点金属层16的厚度十 第二低熔点金属层18的厚度)如上所述，在第一导体膜13的厚度为4pm、第二导体膜14的厚度为化m、 第一低熔点金属层16的厚度为3pm、高熔点金属层17的厚度为6pm、及第二 低熔点金属层18的厚度为3pm时，由于以Cu为主要成分的导体膜13、 14及 高熔点金属层17的总厚度为14pm，以Sn为主要成分的低熔点金属层16与18 的总厚度为6pm， Cu厚度/Sn厚度之比为"4/3"以上的"7/3"，因此，能 向Sn中提供足够的用于生成Cii3Sn的Cu,另外，由于第一导体膜13的厚度超 过4/3Xl/2X(第二低熔点金属层18的厚度)、即2^im，第二导体膜14的厚度 超过4/3Xl/2X(第一低熔点金属层16的厚度)、即2)im，再有，高熔点金属 层17的厚度超过4/3Xl/2X(第一低熔点金属层16的厚度+第二低熔点金属 层18的厚度)、即4pm，因此，在接合后能使第一导体膜13、第二导体膜14、 及高熔点金属层17全部残留。而且，若根据上述的Cu厚度/Sn厚度之比，则提供分别向厚度为3nm的 低熔点金属层16、 18扩散的Cu所需要的层厚为4^im,但是因为分别在低熔15点金属层16、 18的两侧都存在以Cu为主要成分的层(导体膜13、 14及高熔 点金属层17)，所以，只要分别在低熔点金属层16、 18的各侧存在2pm厚的 以Cu为主要成分的层就足够了。因而，在厚度为6nm的高熔点金属层17中， 由于从其两面到深度为2nm为止都生成金属间化合物，因此以Cu为主要成 分的高熔点金属层17所残留的厚度为2pm。另外，如上所述，为了使Cu进行充分地扩散至熔融后的Sn中，并生成 Cu3Sn，在加热结合工序中所施加的加热保持温度及加热保持时间也很重 要。若加热保持温度及加热保持时间不充分，则有可能只能生成Cu6Sns。 在这种情况下，通过进一步提高加热保持温度、或进一步延长加热保持时 间，从而能促进Cu3Sn的生成。例如，在以260。C进行加热保持时，通过15 分钟的加热保持，可确认形成了厚度为2pm左右的Cu3Sn层。此外，在加热接合工序中所应用的温度最好在电子零部件装置所允许 的范围内是更高的温度。加热温度越是更高温，则Oi3Sn的生长速度就越快， 从而能实现进一步縮短接合的所需时间。图2是用于说明本发明的实施方式2的电子零部件装置的制造方法，是 相当于图l(l)的剖视图。在图2中，对与图l所示的要素相当的要素附加同一 参考标号，并省略其重复说明。在图2所示的实施方式中，其特征在于，准备第一构件ll，使其处于在 第一导体膜13上形成了第二低熔点金属层18的状态，准备第二构件12，使 其处于在高熔点金属层17上未形成低熔点金属层、而是形成了防氧化膜15 的状态。在该实施方式2中，使第一构件11和第二构件12相互靠近，并实施加热 接合工序，在构成防氧化膜15的Au向第二低熔点金属层18中熔解时，成为 与图1(2)所示的断面结构实质上相同的断面结构。因而，对于其后续工序， 也与实施方式l的情况相同。图3是用于说明本发明的实施方式3的电子零部件装置的制造方法，是 相当于图l(l)的剖视图。在图3中，对与图l所示的要素相当的要素附加同一 参考标号，并省略其重复说明。在实施方式3中，简单而言，其特征在于，与实施方式l相比较，第二低熔点金属层18在厚度方向上被一分为二，形成于第一构件ll侧和第二构
件12侧这两侧。g卩，在以Cu为主要成分的第一导体膜13上，形成了以Sn为 最主要成分的第二低熔点金属层18,另一方面，在以Cu为主要成分的第二 导体膜14上，形成了以Sn为主要成分的第一低熔点金属层16，并在其上形 成了以Cu为主要成分的高熔点金属层17，再进一步在其上形成了以Sn为主 要成分的第二低熔点金属层18。
根据该实施方式3，由于以Cu为主要成分的第一导体膜13被以Sn为主要 成分的第二低熔点金属层18覆盖，因此不需要形成防氧化膜，从而能够避 免使用高价的Au。
以上，是将本发明与图示的实施方式相联系并进行了说明，但在本发 明的范围内还可能存在其他种种变形例。
例如，在上述实施方式中，是使用Cu作为高熔点金属，但是除此之外， 也可使用Au、 Ag、 Ni等。另外，也可使构成第一导体膜13的第一高熔点金 属和构成第二导体膜14的第二高熔点金属互不相同。另外，这些高熔点金 属也既可以在纯金属状态下使用，也可以在混合了微量添加物的状态下使 用。
另一方面，在上述实施方式中，是使用Sn作为低熔点金属，但是除此 之外，也可使用In、多组分的Sn基焊锡、Pb基焊锡等。
另外，在图示的实施方式中，是使用夹着高熔点金属层17的两层低熔 点金属层16及18，但是也可以使用例如低熔点金属层/高熔点金属层/低熔点 金属层/高熔点金属层/低熔点金属层/高熔点金属层…那样的三层以上的低 熔点金属层。
本发明涉及的制造方法可应用于具有使用低熔点金属来对由高熔点金 属构成的导体膜的彼此之间进行接合的结构的电子零部件装置的制造方 法，作为这样的电子零部件装置，例如有滤波器、振荡器、MEMS (Micro Electro Mechanical System:微机电系统)零部件等。作为MEMS零部件，例
如有陀螺仪、加速度传感器等。以下，对能应用本发明的电子零部件装置 的具体结构进行说明。
图4中示出了这样的电子零部件装置的第一个例子。图4所示的电子零
17部件装置31具有(a)所示的剖面结构，包括主基板32、及与主基板32隔着 预定的间隔而相对的盖基板33。盖基板33的下方主表面34侧的结构如(b) 所示，主基板32的上方主表面35侧的结构如(c)所示。
在主基板32的上方主表面35上，形成电子电路形成部分36 (简单图示) 及围住电子电路形成部分36的第一密封框37。另外，在主基板32的上方主 表面35上，在第一密封框37所围住的位置中，形成了多个从电子电路形成 部分36引出的第一连接用电极38。
另一方面，在盖基板33的下方主表面34上，形成了要与第一密封框37 相接合的第二密封框39。另外，在盖基板33的下方主表面34上，在第二密 封框39所围住的位置中，形成了多个与第一连接用电极38相对应的第二连 接用电极40。在盖基板33的上方主表面41上，形成了多个端子电极42，这 些端子电极42通过沿着厚度方向贯通盖基板33而设置的通孔导体43，与第 二连接用电极40电连接。
在制造这样的电子零部件装置31时，可应用参照图l等进行了说明的制 造方法。若对电子零部件装置31和图1所示的要素的对应关系进行说明，则 主基板32对应于第一构件11，盖基板33对应于第二构件12。另外，第一密 封框37对应于第一导体膜13，第二密封框39对应于第二导体膜14。然后， 为了使第一密封框37和第二密封框39相互接合，可应用图l所示的方法。在 图4(a)中，简单图示了接合部44。
最好在实施将第一密封框37和第二密封框39相互接合的加热接合工序 的同时，实施将第一连接用电极38和第二连接用电极40相互电连接的工序。 在这种情况下，在第一连接用电极38及第二连接用电极40中，也可以应用 与第一密封框37及第二密封框39的情况相同的剖面结构。
另外，主基板32及盖基板33也可以分别如图4 (c)及(b)中的辅助线 所示的那样以集合基板45及46的状态进行准备，并在该集合基板45及46的 状态下，实施上述低熔点金属层形成工序、高熔点金属层形成工序、及加 热接合工序，在加热接合工序后，为了取出多个主基板32及盖基板33，而 对集合基板45及46进行分割。
在图4所示的电子零部件装置31中，在接合部44中形成的金属间化合物层是如上所述地由Cii3Sn构成时，因为该Cu3Sn具有致密的结构，所以对于 利用密封框37及39包围的电子电路形成部分36等，可以可靠地进行气密。
另外，由于Cu3Sn的烙点高达676'C，因此即使为了对电子零部件装置 31进行表面安装而应用回流焊(峰值温度260°C)，也不在接合部44发生 再熔融，从而能维持高可靠性的导电性及气密性。
在图5及图6中，分别示出了可应用本发明的电子零部件装置的第二及 第三个例子的剖视图。
图5所示的电子零部件装置51采用以下结构g卩，在陶瓷封装52中容纳 电子零部件芯片53，为了密封电子零部件芯片53，将陶瓷封装52与盖54相 接合。电子零部件芯片53相对于陶瓷封装52以倒装芯片法进行安装。
为了制造这样的电子零部件装置51，也应用参照图l等进行了说明的制 造方法。若说明电子零部件装置51和图1所示要素的对应关系，则陶瓷封装 52对应于第一构件11，盖54对应于第二构件12。另外，在陶瓷封装52的开 口的周边部，形成对应于第一导体膜13的第一导体膜55，在盖54的下表面 上，形成对应于第二导体膜14的第二导体膜56，为了将第一导体膜55和第 二导体膜56相接合，可应用图l所示的方法。在图5中简单图示了接合部57。
图6所示的电子零部件装置61采用以下结构即，在基板62上安装电子 零部件芯片63，为了密封和屏蔽电子零部件芯片63，将屏蔽壳体64与基板62 相接合。电子零部件芯片63与基板62通过接合材料65来进行机械固定，且 与基板62通过引线结合法进行电连接。
为了制造这样的电子零部件装置61，可应用参照图l等进行了说明的制 造方法。若说明电子零部件装置61和图1所示要素的对应关系，则基板62对 应于第一构件ll，屏蔽壳体64对应于第二构件12。另外，在基板62的上表 面上，形成对应于第一导体膜13的第一导体膜67，在屏蔽壳体64的开口的 周边部，形成对应于第二导体膜14的第二导体膜68，为了将第一导体膜67 和第二导体膜68相接合，可应用图l所示的方法。在图5中简单图示了接合 部69。
权利要求
1.一种电子零部件装置的制造方法，包括准备工序，所述准备工序分别准备形成了由第一高熔点金属所构成的第一导体膜的第一构件和形成了由第二高熔点金属所构成的第二导体膜的第二构件；低熔点金属层形成工序，所述低熔点金属层形成工序将由比所述第一及第二高熔点金属的熔点要低的低熔点金属所构成的低熔点金属层在所述第一及第二导体膜的至少一方上形成；以及加热接合工序，所述加热接合工序通过使所述第一导体膜和所述第二导体膜处于夹着所述低熔点金属层而相互相对的状态，并同时以所述第一及第二高熔点金属的熔点和所述低熔点金属的熔点之间的温度进行加热，来生成所述第一及第二高熔点金属和所述低熔点金属的金属间化合物，从而形成将所述第一导体膜和所述第二导体膜相互接合的接合部；该制造方法的特征在于，还进一步包括高熔点金属层形成工序，所述高熔点金属层形成工序形成由与所述第一及第二高熔点金属中的任一种相同的高熔点金属所构成的高熔点金属层，以连接所述低熔点金属层，所述低熔点金属层形成工序包含在所述加热接合工序中形成所述低熔点金属层的工序，形成利用所述低熔点金属层沿着厚度方向夹着所述高熔点金属层的状态，在所述高熔点金属层形成工序中形成的所述高熔点金属层所具有的厚度，能提供比用于生成所述金属间化合物所消耗的量更多的量，实施所述加热接合工序，使得在所述接合部中残留所述高熔点金属层的一部分并同时生成所述金属间化合物。
2. 如权利要求项l所述的电子零部件装置的制造方法，其特征在于，所述第一高熔点金属和所述第二高熔点金属为相同种类的金属。
3. 如权利要求项2所述的电子零部件装置的制造方法，其特征在于，所述高熔点金属以Cu为主要成分，所述低熔点金属以Sn为主要成分，所述金属间化合物为Cu3Sn。
4. 如权利要求项3所述的电子零部件装置的制造方法，其特征在于，通过实施所述低熔点金属层形成工序及所述高熔点金属层形成工序，在以Cu为主要成分的所述第一导体膜上，获得形成了以Sn为主要成分的所 述低熔点金属层的状态，另一方面，在以Cu为主要成分的所述第二导体膜 上，获得依次形成了以Sn为主要成分的所述低熔点金属层、在其上的以Cu 为主要成分的所述高熔点金属膜、及在其上的以Sn为主要成分的所述低熔 点金属层的状态。
5. 如权利要求项l所述的电子零部件装置的制造方法，其特征在于， 所述第一构件是在其一侧主表面上形成了电子电路形成部分及包围所述电子电路形成部分的第一密封框的主基板，所述第二构件是在其一侧主 表面上形成了要与所述第一密封框相接合的第二密封框的盖基板，所述第一密封框由所述第一导体膜提供，所述第二密封框由所述第二 导体膜提供，可应用于将所述第一密封框和所述第二密封框相互接合。
6. 如权利要求项5所述的电子零部件装置的制造方法，其特征在于， 在所述主基板的所述一侧主表面上的所述第一密封框所包围的位置中形成第一连接用电极，在所述盖基板的所述一侧主表面上的所述第二密封 框所包围的位置中形成第二连接用电极，在实施所述加热接合工序的同时， 实施将所述第一连接用电极和所述第二连接用电极相互电连接的工序。
7. 如权利要求项1至6中的任一项所述的电子零部件装置的制造方法， 其特征在于，分别准备所述第一及第二构件的工序包含了准备分别提供多个所述第 一及第二构件的第一及第二集合基板的工序，可在所述第一及第二集合基板的状态下，实施所述低熔点金属层形成 工序、所述高熔点金属层形成工序及所述加热接合工序，在所述加热接合工序后还进一步包括为了取出多个所述第一及第二构 件而对所述第一及第二集合基板进行分割的工序。
8. —种电子零部件装置，其特征在于，包括 形成了由第一高熔点金属构成的第一导体膜的第一构件；形成了由第二高熔点金属构成的第二导体膜的第二构件；以及将所述第一导体膜和所述第二导体膜相接合的接合部，所述接合部包括第一金属间化合物层，所述第一金属间化合物层包含所述第一高熔点 金属和比所述第一及第二高熔点金属的熔点要低的低熔点金属的金属间化 合物；第二金属间化合物层，所述第二金属间化合物层包含所述第二高熔点 金属和所述低熔点金属的金属间化合物；以及高熔点金属层，所述高熔点金属层位于所述第一及第二金属间化合物 层之间，且由所述第一及第二高熔点金属的任一方形成。
全文摘要
本发明提供一种电子零部件装置及其制造方法，力图在使用例如以Sn为主要成分的低熔点金属作为接合材料、来将由例如以Cu为主要成分的高熔点金属构成的导体膜的彼此之间进行接合时，能缩短接合所需要的时间。在配置了由例如以Sn为主要成分的低熔点金属所构成的低熔点金属层(16及18)的状态下，使其沿着厚度方向夹着与构成要接合的第一及第二导体膜(13及14)的高熔点金属是相同种类的、由例如以Cu为主要成分的高熔点金属所构成的高熔点金属层(17)，实施加热接合工序。因为要生成高熔点金属和低熔点金属的金属间化合物，能缩短要使高熔点金属分别扩散到低熔点金属层(16及18)中的距离，因此能缩短扩散所需要的时间，所以，能缩短接合所需要的时间。
文档编号H01L23/02GK101681888SQ20088001841
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月6日 优先权日2007年6月4日
发明者堀口广贵, 木村裕二 申请人:株式会社村田制作所