JP2003305565A - Method for manufacturing copper electrode for solder connecting and copper electrode - Google Patents
Method for manufacturing copper electrode for solder connecting and copper electrodeInfo
- Publication number
- JP2003305565A JP2003305565A JP2002111138A JP2002111138A JP2003305565A JP 2003305565 A JP2003305565 A JP 2003305565A JP 2002111138 A JP2002111138 A JP 2002111138A JP 2002111138 A JP2002111138 A JP 2002111138A JP 2003305565 A JP2003305565 A JP 2003305565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper electrode
- solder
- hydrogen
- copper
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、銅電極の表面の酸
化を防止して、銅電極のはんだ接合性を良好にするため
の技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for preventing the surface of a copper electrode from being oxidized and improving the solder bondability of the copper electrode.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、はんだ接合される銅の表面を
プラズマ処理することによって、はんだ濡れ性を改善す
ることが行われている。2. Description of the Related Art Conventionally, the wettability of solder has been improved by plasma-treating the surface of copper to be soldered.
【０００３】例えば、特開平09-307219号公報の段落[０
０８１]〜[００８５]には、プリント回路基板における
部品リードや銅ランドに対し、RFプラズマ装置を用いて
水素プラズマ処理を行うと、はんだ接合を阻害する銅表
面の酸化物や有機物が除去されるため、はんだ濡れ性が
改善されることが記載されている。For example, paragraph [0] of Japanese Patent Laid-Open No. 09-307219
[081] to [0085], when hydrogen plasma treatment is performed on a component lead or a copper land on a printed circuit board by using an RF plasma device, oxides and organic substances on the copper surface that hinder solder bonding are removed. Therefore, it is described that the solder wettability is improved.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに酸化物や有機物を除去して清浄化しても、表面は急
激に（多くの場合、１分以内に）再酸化されるため、プ
ラズマ処理後直ちにはんだ接合を行うか、又はプラズマ
処理とはんだ接合とを窒素雰囲気、非酸化性雰囲気或い
は還元性雰囲気で行わなければならなかった。However, even if the oxides and organic substances are removed and cleaned in this manner, the surface is rapidly reoxidized (in most cases, within 1 minute). Either solder bonding must be performed immediately, or plasma treatment and solder bonding must be performed in a nitrogen atmosphere, a non-oxidizing atmosphere, or a reducing atmosphere.
【０００５】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、プラズ
マ処理後、大気中に放置しておいてもはんだ接合性が失
われない、はんだ接合用銅電極の製造方法及び銅電極−
はんだ接合方法を提供することにある。また、それらの
方法によって得られる、はんだ接合用銅電極及び半導体
チップを提供する。The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to prevent the solder bondability from being lost even after being left in the air after the plasma treatment. Manufacturing method of copper electrode for solder joint and copper electrode-
It is to provide a solder joining method. Further, a copper electrode for solder bonding and a semiconductor chip obtained by those methods are provided.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係るはんだ接合用銅電極の製造方法
は、はんだ接合用銅電極に水素を吸蔵させる水素吸蔵工
程を含むことを特徴とする。A method for manufacturing a solder-bonding copper electrode according to the present invention, which was made to solve the above-mentioned problems, includes a hydrogen storage step of storing hydrogen in the solder-bonding copper electrode. Characterize.
【０００７】はんだ接合用銅電極に対する水素吸蔵は、
水素ガスを含むガス（処理ガス）を高周波電力によりプ
ラズマ化した水素プラズマを照射することにより、行う
ことができる。Hydrogen absorption for the copper electrode for soldering is
This can be performed by irradiating a hydrogen plasma, which is a gas containing hydrogen gas (processing gas) with high-frequency power.
【０００８】このような水素吸蔵工程を施したはんだ接
合用銅電極に対しては、その水素吸蔵工程後5分経過し
た以降にはんだ接合工程を施すことが望ましい。It is desirable that the solder bonding copper electrode subjected to such a hydrogen storage step is subjected to the solder bonding step 5 minutes after the hydrogen storage step.
【０００９】水素を吸蔵させたはんだ接合用銅電極は、
その特性が次のようになっていることが望ましい。すな
わち、レーザーエリプソメトリーで波長632.8nmのレー
ザービームを入射角度70°ではんだ接合用銅電極の表面
に入射したとき、その反射光の、該レーザービーム入射
面に平行な偏光と垂直な偏光の位相差として定義される
角度Δが73°以上87°以下であることが望ましい。The copper electrode for soldering that has absorbed hydrogen is
It is desirable that the characteristics are as follows. That is, when a laser beam with a wavelength of 632.8 nm is incident on the surface of the copper electrode for solder bonding at an incident angle of 70 ° by laser ellipsometry, the level of polarization of the reflected light is parallel to the laser beam incident surface and perpendicular to the laser beam incident surface. It is desirable that the angle Δ defined as the phase difference is 73 ° or more and 87 ° or less.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態及び効果】はんだ接合用銅電極に水
素を吸蔵させておくと、その後暫くの間は、吸蔵された
水素が電極表面から自然放出する。これが電極表面の酸
化を防止するため、本発明に係る方法により作製した銅
電極は、作製後暫くの間は良好なはんだ接合性を有す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION When hydrogen is stored in a soldering copper electrode, the stored hydrogen is spontaneously released from the electrode surface for a while after that. Since this prevents oxidation of the electrode surface, the copper electrode produced by the method according to the present invention has good solder bondability for a while after the production.
【００１１】このような水素吸蔵処理は、工業的には、
水素プラズマ処理により行うのが最も効率的である。す
なわち、水素ガスを含む処理ガスを適切な条件で高周波
電力によりプラズマ化し、銅電極の表面に照射すること
により、水素は銅電極内部に容易に吸蔵される。処理ガ
スとしては、不活性ガスと水素ガスとを含む混合ガスを
使用することができ、当該不活性ガスとしては、アルゴ
ンガスやヘリウムガスを使用することができる。Such hydrogen storage treatment is industrially conducted as follows.
It is most efficient to carry out by hydrogen plasma treatment. That is, hydrogen is easily occluded inside the copper electrode by irradiating the surface of the copper electrode with the treatment gas containing hydrogen gas which is turned into plasma by high-frequency power under appropriate conditions. A mixed gas containing an inert gas and a hydrogen gas can be used as the processing gas, and an argon gas or a helium gas can be used as the inert gas.
【００１２】なお、前記特開平09-307219号公報に記載
されているような、銅表面の酸化物や有機物を除去する
ためのプラズマ処理工程とは異なり、本発明では銅電極
の内部に水素を吸蔵させる。そのため、従来よりは水素
ガス濃度の高い処理ガスを使用するか、或いは、プラズ
マ処理時間を従来よりも長くする。なお、この処理ガス
から生成される水素プラズマの中には、水素ラジカルも
含まれる。Incidentally, unlike the plasma treatment process for removing oxides and organic substances on the copper surface as described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-307219, in the present invention, hydrogen is introduced inside the copper electrode. Let it occlude. Therefore, a processing gas having a higher hydrogen gas concentration than that used conventionally is used, or the plasma processing time is made longer than before. Hydrogen radicals are also contained in the hydrogen plasma generated from this processing gas.
【００１３】ただし、水素ガス濃度やプラズマ処理時間
の条件によっては、プラズマ処理の直後は、はんだ接合
性が弱くなったり、接合面にボイドが発生することがあ
る。これは、銅表面に吸蔵される水素が過多となり、プ
ラズマ処理の直後は銅表面から水素が激しく放出される
ためと考えられる。しかし、そのような場合でも、プラ
ズマ処理後暫く時間が経過してから銅電極の表面にはん
だを接合すれば、放出の勢いも弱まっているため、良好
なはんだ接合性が得られる。However, depending on the conditions of the hydrogen gas concentration and the plasma processing time, the solder bondability may be weakened immediately after the plasma process, or a void may be generated on the bonding surface. It is considered that this is because the hydrogen absorbed on the copper surface becomes excessive and hydrogen is intensely released from the copper surface immediately after the plasma treatment. However, even in such a case, if the solder is joined to the surface of the copper electrode after a lapse of a short time after the plasma treatment, the momentum of the emission is weakened, so that good solder jointability can be obtained.
【００１４】はんだ接合性を良好にするためには、プラ
ズマ処理条件を適切に設定する必要がある。しかし、プ
ラズマ処理条件には、処理ガス中の水素ガスの濃度やプ
ラズマ処理時間以外にも、処理ガスの濃度、圧力、投入
高周波電力、温度等の多くのパラメータがからんでくる
ため、これらの条件により適切な範囲を特定するのは容
易ではない。また、銅表面に吸蔵される水素原子の量の
具体的範囲を特定することも困難である。In order to improve the solder bondability, it is necessary to set the plasma processing conditions appropriately. However, in addition to the concentration of hydrogen gas in the processing gas and the plasma processing time, many parameters such as the concentration of the processing gas, the pressure, the input high-frequency power, and the temperature are involved in the plasma processing conditions. It is not easy to specify the appropriate range. It is also difficult to specify the specific range of the amount of hydrogen atoms stored on the copper surface.
【００１５】そこで、それらに代わって、容易に銅電極
の水素吸蔵状態、すなわち、はんだ接合性の良否を判断
する方法を本願発明者は見いだした。それは、レーザー
エリプソメトリーで処理後の銅電極の表面を測定する方
法である。レーザーエリプソメトリーとは、レーザービ
ームを物体表面に照射し、その反射光における入射面に
平行な偏光と垂直な偏光の位相差である角度Δ等を測定
するものである。本願発明に係るはんだ接合用銅電極で
は、この位相差角Δを水素吸蔵処理の良否のパラメータ
ーとして用いる。後述するように、入射するレーザービ
ームの波長を632.8nm、入射角度を70°とした場合、位
相差角Δが73°以上87°以下のときに良好なはんだ接合
強度が得られる。このレーザーエリプソメトリーによる
測定値を基に、プラズマ処理における混合ガスの水素濃
度や処理時間を適切に決定することができる。Therefore, the inventor of the present application has found a method for easily determining the hydrogen storage state of the copper electrode, that is, the quality of the solder bondability, instead of them. It is a method of measuring the surface of a copper electrode after processing by laser ellipsometry. The laser ellipsometry is a method of irradiating a surface of an object with a laser beam and measuring an angle Δ, which is a phase difference between polarized light parallel to an incident surface and polarized light in the reflected light. In the solder bonding copper electrode according to the present invention, this phase difference angle Δ is used as a parameter of whether or not the hydrogen storage process is good. As will be described later, when the wavelength of the incident laser beam is 632.8 nm and the incident angle is 70 °, good solder joint strength can be obtained when the phase difference angle Δ is 73 ° or more and 87 ° or less. Based on the measurement value by this laser ellipsometry, the hydrogen concentration of the mixed gas and the treatment time in the plasma treatment can be appropriately determined.
【００１６】本発明に係る処理を施した銅電極は、プラ
ズマ処理条件にも依存するが、処理直後は上記理由によ
りはんだ接合性が低い場合があり得る。そこで、プラズ
マ処理後5分ははんだ接合処理を行わず、その後行うよ
うにすることにより、はんだ接合の信頼性を向上させる
ことができる。The copper electrode subjected to the treatment according to the present invention may have low solder bondability immediately after the treatment due to the above-mentioned reasons, although it depends on the plasma treatment conditions. Therefore, by not performing the solder joining treatment for 5 minutes after the plasma treatment and thereafter performing the solder joining treatment, the reliability of the solder joining can be improved.
【００１７】なお、これももちろんプラズマ処理条件に
依存するが、本発明に係る方法で処理を施した銅電極
は、1ヶ月経過した後も良好なはんだ接合性を有する。
これは、上記従来技術において、プラズマ処理後におい
ても急激に(１分以内に)再酸化され、銅表面に酸化膜が
でき、はんだと銅との接合が阻害されていたこととは対
照的である。Incidentally, although this also depends on the plasma treatment conditions, the copper electrode treated by the method according to the present invention has good solder bondability even after one month has passed.
This is in contrast to the above-mentioned conventional technique, in which the oxide film was formed on the copper surface rapidly (within 1 minute) after the plasma treatment and the bonding between the solder and the copper was inhibited. is there.
【００１８】このように、本発明に係る方法により製造
した銅電極は優れたはんだ接合特性を有するため、それ
を採用した半導体チップは高い信頼性を有するものとな
る。As described above, since the copper electrode manufactured by the method according to the present invention has excellent solder joining characteristics, the semiconductor chip employing it has high reliability.
【００１９】また、本発明が提供するはんだ接合用銅電
極の作成方法及び銅−はんだ接合方法は、半導体実装技
術、例えばTAB(Tape Automated Bonding)やFC(Flip Chi
p)のはんだバンプ形成技術に応用することもできる。The method for producing a copper electrode for solder joining and the copper-solder joining method provided by the present invention are based on semiconductor mounting techniques such as TAB (Tape Automated Bonding) and FC (Flip Chipping).
It can also be applied to the solder bump forming technology of p).
【００２０】[0020]
【実施例】本発明を実施した銅電極サンプルの特性を試
験した結果を図１〜図７により説明する。まず、サンプ
ルの作製方法を説明する。図１に示すように、基板１１
の上面に皮膜状の銅電極１２を形成した。そして、同じ
く基板１１の上面に、銅電極１２の直上のみを開口する
ように、エポキシ系樹脂被膜１３を形成した。銅電極１
２の表面の汚れ（スミア）を除去（デスミア処理）し
て、サンプルとした。EXAMPLES The results of testing the characteristics of the copper electrode samples according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, a method for manufacturing a sample will be described. As shown in FIG.
A film-shaped copper electrode 12 was formed on the upper surface of the. Then, the epoxy resin coating 13 was formed on the upper surface of the substrate 11 so as to open only just above the copper electrode 12. Copper electrode 1
The stain (smear) on the surface of No. 2 was removed (desmear treatment) to obtain a sample.
【００２１】このサンプルをプラズマ処理装置内にセッ
トし、図２に示すように、銅電極１２の表面に水素プラ
ズマを照射した。本実施例においては、プラズマ用ガス
（処理ガス）としてアルゴンガスと水素ガスの混合ガス
を使用し、混合ガスの圧力を40Pa、高周波電力の周波数
は13.56MHz、投入電力は450Wとした。この条件の下で混
合ガス中の水素ガスの濃度とプラズマ処理時間を各種変
化させてプラズマ処理を行い、各条件により処理を行っ
たサンプルの特性を評価した。This sample was set in the plasma processing apparatus, and the surface of the copper electrode 12 was irradiated with hydrogen plasma as shown in FIG. In this example, a mixed gas of argon gas and hydrogen gas was used as the plasma gas (processing gas), the pressure of the mixed gas was 40 Pa, the frequency of the high frequency power was 13.56 MHz, and the input power was 450 W. Under this condition, the plasma treatment was performed by changing the concentration of hydrogen gas in the mixed gas and the plasma treatment time, and the characteristics of the sample treated under each condition were evaluated.
【００２２】まず、レーザーエリプソメトリーについて
詳しく説明する。物体表面で反射する光の偏光状態の変
化は、その表面の性質に極めて敏感であることが一般に
知られている。レーザーエリプソメトリーは、入射光に
対する反射光の偏光状態の変化を測定する測定手段とし
て用いられている。この装置では、レーザービームを物
体表面に照射し、反射される光を偏光解析器で測定す
る。偏光解析器は、反射光の角度Δ及びΨを決定する。
角度Δは、上記の通り、入射面に平行な偏光（ｐ）と垂
直な偏光（ｓ）の位相差として定義される。角度Ψは、
入射面に平行な方向と垂直な方向における入射光と反射
光の振幅比の逆正接として定義される。First, the laser ellipsometry will be described in detail. It is generally known that the change in the polarization state of light reflected on the surface of an object is extremely sensitive to the properties of the surface. Laser ellipsometry is used as a measuring means for measuring changes in the polarization state of reflected light with respect to incident light. In this device, a laser beam is applied to the surface of an object, and the reflected light is measured by an ellipsometer. The ellipsometer determines the angles Δ and Ψ of the reflected light.
The angle Δ is defined as the phase difference between the polarized light (p) parallel to the plane of incidence and the polarized light (s) perpendicular to it as described above. The angle Ψ is
It is defined as the arctangent of the amplitude ratio of incident light and reflected light in a direction parallel to the incident surface and a direction perpendicular to the incident surface.
【００２３】図３は、銅表面を徐々に酸化させつつ、そ
の過程で表面をレーザーエリプソメトリーで測定した際
の、角度Δ及び角度Ψの値の関係を示すものである。横
軸が角度Ψの値、縦軸が角度Δの値を表している。酸化
が進むに従って、角度Ψの値は僅かに増加し、角度Δの
値は大きく減少している。このグラフより、銅表面の酸
化状態を測定する場合は、酸化状態による変動幅が大き
い角度Δの値をパラメーターとして用いることが適切で
あることがわかる。FIG. 3 shows the relationship between the values of the angle Δ and the angle ψ when the copper surface is gradually oxidized and the surface is measured by laser ellipsometry in the process. The horizontal axis represents the value of the angle Ψ, and the vertical axis represents the value of the angle Δ. As the oxidation progresses, the value of the angle ψ increases slightly and the value of the angle Δ decreases greatly. From this graph, it is understood that when measuring the oxidation state of the copper surface, it is appropriate to use the value of the angle Δ, which has a large fluctuation range depending on the oxidation state, as a parameter.
【００２４】本発明に係るプラズマ処理に関して、良好
なはんだ接合性を得るための条件を調べるために、混合
ガス中の水素ガスの濃度、プラズマ処理時間、及びプラ
ズマ処理後の大気中放置時間を種々に変化させてレーザ
ーエリプソメトリーのΔ値を測定するとともに、各サン
プルについてはんだ接合部の強度を調べた。Regarding the plasma treatment according to the present invention, in order to investigate the conditions for obtaining good solder bondability, the concentration of hydrogen gas in the mixed gas, the plasma treatment time, and the standing time in the atmosphere after the plasma treatment were varied. The Δ value of laser ellipsometry was measured by changing the value to, and the strength of the solder joint was examined for each sample.
【００２５】(接合強度試験)まず、上記のように形成し
た銅電極１２を、プラズマ処理終了後一定時間大気中に
放置した。その後、銅電極表面にフラックスを塗布し、
その上にはんだボールを載せた。このサンプルを220℃
に加熱したホットプレート上に置き、良く熱が伝わるよ
うにピンセットでサンプルを押さえ、45秒間保持した。
これにより、図４のように、銅電極１２上に はんだバ
ンプ１４が形成された。加熱終了後、サンプルをホット
プレートから引き上げ、室温の定盤上に約１分間放置し
て冷却した。サンプルは小さいため、これによりサンプ
ルは十分冷却された。エタノールにてフラックスを除去
し、ブロワーで乾かした。その後、カッターの刃先で弾
くことによりはんだバンプ１４を銅電極１２の表面から
剥離して、その破断面を光学顕微鏡で観察した。試験し
たサンプルは、１つの条件につき8〜9個である。(Bonding Strength Test) First, the copper electrode 12 formed as described above was left in the atmosphere for a certain period of time after completion of the plasma treatment. After that, apply flux to the copper electrode surface,
A solder ball was placed on it. 220 ° C for this sample
The sample was placed on a hot plate heated to 1, and the sample was held with tweezers so that heat could be transferred well, and was held for 45 seconds.
As a result, solder bumps 14 were formed on the copper electrodes 12, as shown in FIG. After the heating was completed, the sample was pulled up from the hot plate and left to cool on a surface plate at room temperature for about 1 minute. This allowed the sample to cool well, as the sample was small. The flux was removed with ethanol and dried with a blower. After that, the solder bumps 14 were peeled from the surface of the copper electrode 12 by flipping with the blade of a cutter, and the fracture surface was observed with an optical microscope. There are 8-9 samples tested per condition.
【００２６】なお、通常の半導体チップ等の電極のはん
だ接合工程においては、機械ではんだボールに一定量の
フラックスをつけ、そのはんだボールを銅電極に載せる
という手順になる。しかし、上記接合強度試験では、フ
ラックス塗布を手動で行ったことと、プラズマ処理をし
てからフラックスを塗布するまでの時間を一定にするた
めという２つの理由により、先に銅電極にフラックスを
塗布するという方法をとった。In the usual solder joining process for electrodes of semiconductor chips and the like, a certain amount of flux is mechanically applied to the solder balls and the solder balls are placed on the copper electrodes. However, in the above bonding strength test, the flux was applied to the copper electrode first for two reasons: the flux was applied manually and the time from the plasma treatment to the application of the flux was constant. I took the method of doing.
【００２７】図５は、はんだ接合性の良否を判定する際
の判定基準を説明するための図である。はんだバンプ１
４がサンプルから剥離する場合、図５(a)に示すように
はんだバンプ１４と銅電極１２の境界で剥離する場合、
同図(b)に示すようにはんだバンプ１４の内部で破壊す
る場合、及び同図(c)に示すように銅電極１２が破壊す
る場合の3種の場合があり得る。同図(b)、(c)に示すよ
うに、はんだバンプ１４内部で破壊したり銅電極１２が
破壊する場合、はんだバンプ１４と銅電極１２とはしっ
かり接合しているので、はんだ接合性に関しては「良」
と評価する。それに対し、同図(a)に示すように、はん
だバンプ１４が銅電極１２との接合部分から剥離してい
る場合には、接合性は「不良」と評価する。FIG. 5 is a view for explaining the judgment standard when judging the quality of the solder bondability. Solder bump 1
4 peels from the sample, as shown in FIG. 5 (a), when peeling at the boundary between the solder bump 14 and the copper electrode 12,
There are three types of cases, namely, a case where the copper bumps 12 are broken inside the solder bump 14 as shown in FIG. 7B, and a case where the copper electrodes 12 are broken as shown in FIG. As shown in (b) and (c) of the figure, when the solder bump 14 is destroyed or the copper electrode 12 is destroyed, the solder bump 14 and the copper electrode 12 are firmly joined. Is "good"
Evaluate. On the other hand, as shown in FIG. 4A, when the solder bump 14 is separated from the joint portion with the copper electrode 12, the joint property is evaluated as “poor”.
【００２８】(レーザーエリプソメトリー)上記接合強度
試験を行ったサンプルに対して、レーザーエリプソメト
リーのΔ値の測定を行った。ここで、入射レーザーの波
長を632.8nmとし、入射角度を70°とした。(Laser Ellipsometry) The Δ value of laser ellipsometry was measured for the sample subjected to the above-mentioned bonding strength test. Here, the wavelength of the incident laser was 632.8 nm, and the incident angle was 70 °.
【００２９】図６は、Δ値とはんだ接合性の関係を示す
グラフである。図６において、横軸は水素プラズマ処理
後にサンプルを放置した時間、縦軸は測定されたレーザ
ーエリプソメトリーのΔ値を表している。グラフ中にお
いて、○印をつけたサンプルは接合性評価が「良」であ
ったもの、×印をつけたサンプルは接合性評価が「不
良」であったものである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the Δ value and the solder bondability. In FIG. 6, the horizontal axis represents the time when the sample was left after the hydrogen plasma treatment, and the vertical axis represents the measured laser ellipsometry Δ value. In the graph, the samples marked with a circle have a good bondability evaluation, and the samples marked with a x have a bad bondability evaluation.
【００３０】図７は、図６の結果をまとめた概略説明図
である。図７においても、横軸は水素プラズマ処理後に
サンプルを放置した時間、縦軸は測定されたレーザーエ
リプソメトリーのΔ値を表している。FIG. 7 is a schematic explanatory view summarizing the results of FIG. Also in FIG. 7, the horizontal axis represents the time when the sample was left after the hydrogen plasma treatment, and the vertical axis represents the measured Δ value of the laser ellipsometry.
【００３１】プラズマ処理後大気中に放置した銅表面
は、時間が経過するに従って角度Δの値が下がることが
一般的傾向として認められる。図７中の曲線はその変化
を示したものである。また、プラズマ処理の混合ガス中
の水素ガスの濃度が高くなる、又はプラズマ処理時間が
長くなるに従い、曲線の位置は図７中の矢印のように上
方に移動する。It is generally accepted that the value of the angle Δ of the copper surface left in the atmosphere after the plasma treatment decreases with time. The curve in FIG. 7 shows the change. Further, the position of the curve moves upward as indicated by the arrow in FIG. 7 as the concentration of hydrogen gas in the mixed gas for plasma processing increases or the plasma processing time increases.
【００３２】図６より、混合ガス中の水素の濃度が10%
の場合、プラズマ処理を10分間行うと、プラズマ処理後
の銅表面をしばらく大気中に放置してもはんだ接合性が
失われなくなることがわかる。しかし、プラズマ処理時
間が8分以下である場合、比較的早期にはんだ接合性が
劣化している。このような図６の結果を考慮すると、銅
電極表面の再酸化を防止するためには、レーザーエリプ
ソメトリーのΔ値が73°以上であること、という基準を
定めることができる。From FIG. 6, the concentration of hydrogen in the mixed gas is 10%.
In this case, it can be seen that if the plasma treatment is performed for 10 minutes, the solder bondability will not be lost even if the copper surface after the plasma treatment is left in the atmosphere for a while. However, when the plasma treatment time is 8 minutes or less, the solder bondability deteriorates relatively early. In consideration of the result of FIG. 6, it is possible to set a criterion that the Δ value of laser ellipsometry is 73 ° or more in order to prevent reoxidation of the copper electrode surface.
【００３３】ただし、水素濃度が40%の場合、プラズマ
処理を10分間行うと、プラズマ処理直後の僅かの時間だ
けは、はんだ接合性が弱くなる(図７において、一番上
の曲線参照)。この、プラズマ処理直後のはんだ接合性
が低下する時間はせいぜい5分程度であり、その後は良
好なはんだ接合性が復活し、その良好なはんだ接合性は
長時間大気中に放置しても失われない。このことを考慮
すると、図６に示すように、レーザーエリプソメトリー
のΔ値の上限は87°とすることが好ましい。なお、プラ
ズマ処理直後にはんだ接合を行った場合、具体的には、
一部のサンプルにおいて、はんだバンプ１４と銅電極１
２との接合面にボイドが発生していることが観察され
た。However, when the hydrogen concentration is 40% and the plasma treatment is performed for 10 minutes, the solder bondability becomes weak only for a short time immediately after the plasma treatment (see the uppermost curve in FIG. 7). The time after which the solder bondability immediately after plasma treatment declines is at most about 5 minutes, after which good solder bondability is restored, and the good solder bondability is lost even if left in the atmosphere for a long time. Absent. Considering this, as shown in FIG. 6, it is preferable that the upper limit of the Δ value of laser ellipsometry is 87 °. When soldering is performed immediately after the plasma treatment, specifically,
Solder bump 14 and copper electrode 1 in some samples
It was observed that a void was generated on the joint surface with 2.
【００３４】なお、図７の「接合良好域」に示されてい
るように、プラズマ処理条件を適切に設定することによ
り、プラズマ処理後の上記時間を待つことなく、直ちに
はんだ接合工程を行うことができる場合もある。また、
同様にプラズマ処理条件を適切に設定することにより、
再酸化防止の効果は1ヶ月程度も保持されることが確認
された。It should be noted that, as shown in the "good joining region" in FIG. 7, by appropriately setting the plasma treatment conditions, it is possible to immediately perform the solder joining step without waiting for the above time after the plasma treatment. You may be able to Also,
Similarly, by setting the plasma processing conditions appropriately,
It was confirmed that the effect of preventing reoxidation was maintained for about 1 month.
【００３５】上記実施例では、多くのプラズマ処理条件
の中で、混合ガス中の水素ガス濃度及びプラズマ処理時
間のみを変化させた。しかし、他の処理条件、例えば処
理ガスの圧力やRF出力等の処理条件も、銅電極に吸蔵さ
れる水素の量に影響を及ぼすことはもちろんである。従
って、これら条件を適宜調整することにより、レーザー
エリプソメトリーのΔ値が73°以上87°以下の表面状態
とすることももちろん可能である。また、レーザーエリ
プソメトリーのΔ値が73°〜87°という基準は、あくま
で、入射レーザービームの波長を632.8nmとし、入射角
度を70°とした場合の値であり、その他の測定条件で測
定した場合には別の基準値を適用すべきであることはも
ちろんである。In the above-mentioned embodiment, only the hydrogen gas concentration in the mixed gas and the plasma treatment time were changed among many plasma treatment conditions. However, it goes without saying that other processing conditions such as the pressure of the processing gas and the RF output also affect the amount of hydrogen stored in the copper electrode. Therefore, it is of course possible to obtain a surface state in which the Δ value of laser ellipsometry is 73 ° or more and 87 ° or less by appropriately adjusting these conditions. Moreover, the standard that the Δ value of laser ellipsometry is 73 ° to 87 ° is the value when the wavelength of the incident laser beam is 632.8 nm and the incident angle is 70 °, and is measured under other measurement conditions. Of course, different reference values should be applied in some cases.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】 本発明の一実施例において使用したサンプル
の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a sample used in an example of the present invention.
【図２】 サンプルへの水素プラズマ照射の状態を示す
断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state of hydrogen plasma irradiation of a sample.
【図３】 銅表面を徐々に酸化しつつレーザーエリプソ
メトリーで測定した際の、Δ値とΨ値の関係を示すグラ
フ。FIG. 3 is a graph showing the relationship between Δ value and Ψ value when measured by laser ellipsometry while gradually oxidizing the copper surface.
【図４】 サンプルの銅電極上にはんだバンプを形成し
た状態を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where solder bumps are formed on a copper electrode of a sample.
【図５】 はんだ接合性の良否を説明するための説明
図。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the quality of solder bondability.
【図６】 Δ値とはんだ接合性の関係を示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing the relationship between Δ value and solder bondability.
【図７】 図６のグラフの概略説明図。FIG. 7 is a schematic explanatory view of the graph of FIG.
１１…基板 １２…銅電極 １３…エポキシ系樹脂 １４…はんだバンプ １５…破断面 11 ... Substrate 12 ... Copper electrode 13 ... Epoxy resin 14 ... Solder bump 15 ... fracture surface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺井 弘和 京都市伏見区竹田藁屋町36番地 株式会社 サムコインターナショナル研究所内 (72)発明者 本庄 一大 京都市伏見区竹田藁屋町36番地 株式会社 サムコインターナショナル研究所内 (72)発明者 山添 博司 京都市伏見区竹田藁屋町36番地 株式会社 サムコインターナショナル研究所内 Ｆターム(参考） 5F033 HH00 HH11 QQ00 QQ91 RR21 VV07 WW00 XX13 XX20 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hirokazu Terai 36 Takeda Warayacho, Fushimi-ku, Kyoto Samco International Institute (72) Inventor Kazuhiro Honjo 36 Takeda Warayacho, Fushimi-ku, Kyoto Samco International Institute (72) Inventor Hiroshi Yamazoe 36 Takeda Warayacho, Fushimi-ku, Kyoto Samco International Institute F term (reference) 5F033 HH00 HH11 QQ00 QQ91 RR21 VV07 WW00 XX13 XX20
Claims (7)
水素吸蔵工程を含むことを特徴とするはんだ接合用銅電
極の製造方法。1. A method of manufacturing a copper electrode for soldering, comprising a hydrogen storage step of storing hydrogen in the copper electrode for soldering.
スを高周波電力によりプラズマ化した水素プラズマを上
記銅電極に照射することにより行われるものであること
を特徴とする請求項１に記載のはんだ接合用銅電極の製
造方法。2. The hydrogen storage step is performed by irradiating the copper electrode with hydrogen plasma obtained by converting a gas containing hydrogen gas into plasma with high-frequency power. Manufacturing method of copper electrode for solder joint.
る水素吸蔵工程と、 b)前記水素吸蔵工程後5分経過した以降に前記銅電極表
面にはんだを接合する接合工程と、 を含むことを特徴とする銅電極−はんだ接合方法。3. A hydrogen storage step of storing hydrogen in a copper electrode for solder bonding, and b) a bonding step of bonding solder to the surface of the copper electrode 5 minutes after the hydrogen storage step. A copper electrode-solder joining method characterized by the above.
スを高周波電力によりプラズマ化した水素プラズマを上
記銅電極に照射することにより行われるものであること
を特徴とする請求項３に記載の銅電極−はんだ接合方
法。4. The hydrogen storage step is performed by irradiating the copper electrode with hydrogen plasma obtained by converting a gas containing hydrogen gas into plasma by high-frequency power. Copper electrode-solder joining method.
だ接合用銅電極。5. A copper electrode for soldering, wherein hydrogen is occluded.
る、波長632.8nmのレーザービームを入射角度70°で表
面に入射したときの反射光の、該レーザービーム入射面
に平行な偏光と垂直な偏光の位相差として定義される角
度Δが、73°以上87°以下であることを特徴とする請求
項５に記載のはんだ接合用銅電極。6. The position of polarized light parallel to the laser beam incident surface and perpendicular to the reflected light when a laser beam having a wavelength of 632.8 nm is incident on the surface at an incident angle of 70 ° as measured by laser ellipsometry. The copper electrode for solder joining according to claim 5, wherein an angle Δ defined as a phase difference is 73 ° or more and 87 ° or less.
電極が基板上に形成されていることを特徴とする半導体
チップ。7. A semiconductor chip, wherein the solder bonding copper electrode according to claim 5 or 6 is formed on a substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002111138A JP2003305565A (en) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | Method for manufacturing copper electrode for solder connecting and copper electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002111138A JP2003305565A (en) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | Method for manufacturing copper electrode for solder connecting and copper electrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003305565A true JP2003305565A (en) | 2003-10-28 |
Family
ID=29394065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002111138A Pending JP2003305565A (en) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | Method for manufacturing copper electrode for solder connecting and copper electrode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003305565A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006043402A1 (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Yamaguchi University | Thermoelectric conversion module |
| JP2011017668A (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Toray Eng Co Ltd | Apparatus and method for measuring bonding strength |
| WO2019003841A1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | 国立大学法人京都大学 | Hydrogen storage material, hydrogen storage method, and method for producing hydrogen storage material |
-
2002
- 2002-04-12 JP JP2002111138A patent/JP2003305565A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006043402A1 (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Yamaguchi University | Thermoelectric conversion module |
| JP2011017668A (en) * | 2009-07-10 | 2011-01-27 | Toray Eng Co Ltd | Apparatus and method for measuring bonding strength |
| WO2019003841A1 (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-03 | 国立大学法人京都大学 | Hydrogen storage material, hydrogen storage method, and method for producing hydrogen storage material |
| JP2019010611A (en) * | 2017-06-30 | 2019-01-24 | 国立大学法人京都大学 | Hydrogen storage body, hydrogen storage method, and manufacturing method of hydrogen storage body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6917011B2 (en) | Method and apparatus for decapping integrated circuit packages | |
| JP2003305565A (en) | Method for manufacturing copper electrode for solder connecting and copper electrode | |
| JP2817664B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JPH06132373A (en) | Lifetime evaluation method and device of semiconductor material | |
| Liu et al. | Fluxless soldering of copper substrates using self-assembled monolayers for preservation | |
| JP2001234356A (en) | Producing method of film and film obtained thereby | |
| JP3536618B2 (en) | Method of improving surface roughness of silicon wafer and silicon wafer having improved surface roughness | |
| Howlader et al. | Enhanced Cu/LCP adhesion by pre-sputter cleaning prior to Cu deposition | |
| JP2004273771A (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
| JP3926620B2 (en) | Laser processing apparatus and method | |
| Tang et al. | Decapsulation of high pin count IC packages with palladium coated copper wire bonds using an atmospheric pressure plasma | |
| JP3083120B2 (en) | Method and apparatus for evaluating solder wettability | |
| Shin et al. | Chemical and mechanical analysis of PCB surface treated by argon plasma to enhance interfacial adhesion | |
| JP2004214481A (en) | Bump forming device, bump forming method, inspecting device and inspecting method | |
| Tang et al. | Flexible system for real-time plasma decapsulation of copper wire bonded IC packages | |
| JP3133212B2 (en) | Surface treatment method for conductor on circuit board and circuit board | |
| JP3758706B2 (en) | Semiconductor substrate sorting method | |
| JPH11211675A (en) | Crack inspection method | |
| Moor et al. | Single Die'Hands-Free'Layer-by-Layer Mechanical Deprocessing for Failure Analysis or Reverse Engineering | |
| Scandurra et al. | SIMS microprofiles of Pb 5% Sn solder joints in electronic devices after accelerated life tests | |
| JP2000114313A (en) | Manufacture of solder bump electrode | |
| Ngo | Die Exposure | |
| Kor et al. | Laser focus depth adaptation for decapsulation of copper wirebonded devices | |
| Jellison | Susceptibility of Microweids in Hybrid Microcincuits to Corrosion Degradation | |
| Marks | Novel deprocessing technique for failure analysis of flip-chip integrated circuit packages |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041109 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061016 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061219 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070216 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070313 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070511 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20070518 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20070622 |