200406875 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於接合晶片或晶圓、各種電路基板等的在基 材表面具有金屬接合部的被接合物彼此間的接合方法及裝 置。 【先前技術】 作為接合具有金屬接合部的被接合物彼此間的接合方 法，迄今以來已知有利用超音波的接合方法。但是，習知 之超音波接合中，若形成於接合面的表面的氧化膜及有機 物層、污染層為較厚層者、或為牢固黏接者時，要藉由施 加超音波充分破壞或除去此等有相當的困難，事實上無法 進行可靠度高的超音波接合。另外，在此種狀況下，若要 強制接合，而提高超音波的強度（例如，增大振幅）、或長 時間施加時，會對作為被接合物的晶片及形成於此的凸塊 造成損傷，從而使得接合製品的可靠度大幅下降。另外， 長時間的施加將招致接合的生產節拍時間增加，而並不理 想。因此，在習知之方法中，超音波的強度增大及施加時 間的增加為困難而並不理想者，若因為如此而若維持低強 度、短時間施加的話，便無法進行可靠度高的超音波接合。 另一方面，與上述超音波接合不同，作為接合具有接合 部的被接合物彼此間的接合方法，日本特許第2 7 9 1 4 2 9號 公報揭示有在接合矽晶圓的接合'面彼此間時，接合前先在 溫室的真空中照射惰性氣體離子束或惰性氣體高速原子束 以進行濺射蝕刻的矽晶圓的接合方法。該接合方法中，在 312/發明說明書(補件)92-12/921263 09 200406875 砍晶圓的接合面上 飛散，並以被活性 由原子間的高結合 可不需要接合用的 接觸，即可以常溫 但是，該接合方 在真空中，必須在 此，從藉由上述電 保持指定的真空狀 一部分構成於可保 密封機構變得規模 價。另外，為了分 驟，若將此等在不 持指定的真空狀態 被接合物搬送至接 得困難，同時，會 方法中，因為未進 而獲得良好的接合 力，因此可能對半 物半導體造成損傷 關於藉由如上述 洗淨而予以接合的 如上述的接合面的 且，在大氣中進行 的氧化物或有機物等 化的原子形成表面， 力而接合。因此，在 加熱，而僅僅使被活 或接近此的低溫進行 法中，被姓刻的接合 維持表面活性化的狀 子束的表面洗淨至接 態，尤其是必須將接 持為指定的真空度的 大，造成裝置全體的 別依上述電子束的表 同的處所進行，則需 ，或在保持該真空的 合處所的機構，不僅 招致裝置全體的大型 行高溫加熱，因此為 面積，有必要施加3 0 導體電路上的類似凸 〇 的依電子束照射的濺 方法，最近，開始探 表面活性化的對於接 被接合物的金屬接合 將因上述電子束而 其表面彼此間係藉 該方法中，基本上 性化的表面彼此間 接合。 面彼此間的接合， 態下才能進行。因 合為止，必須始終 合用的機構的至少 處理室内，因此其 大型化、且變得高 面洗淨與接合的步 要在兩個處所間保 狀態下從洗淨處將 實際的裝置設計變 化。另外，本接合 擊潰接合面的凹凸 0 MPa程度的高加壓 塊及光元件的化合 射蝕刻進行表面 究最大限度確保依 合的有利點，並 部彼此間的接合的 312/發明說明書(補件)92-12/92126309 6 200406875 可行性。若表面活性化後，可在大氣中進行接合的 在真空中等進行接合的情況比較，可大幅簡略化接 及裝置。 【發明内容】 在此，本發明等考慮到前述習知存在的超音波接 題點，著重於最近所開始檢討的依如上述的表面活 接合技術，經過刻意檢討、試驗的結果，藉由很好 入上述兩技術及加熱，發現可解決上述習知超音波 問題點，從而完成可以習知之銲接熔點以下的溫度 屬接合的本發明。 也就是說，本發明之目的在於，提供一種利用超 接合方法及裝置，其可使超音波的強度降低及施加 短，可進行不會對被接合物及接合部造成損傷的所 音波接合，同時，接合的生產節拍時間也可縮短， 可減低接合所要求的超音波能的容量，以使裝置全 型化、成本降低成為可能。另外，提供一種接合方 置，其即使在依接合面的表面活性化的低溫接合， 加超音波，仍可以無對凸塊等造成損傷之虞的低加 行接合。 為了達成上述目的，本發明之接合方法，其特徵 將具有金屬接合部的被接合物彼此間接合於基材的 時，藉由能量波洗淨兩被接合物的上述金屬接合部 後，在大氣中以超音波接合金屬接合部彼此間。金 部的表面的藉由能量波的洗淨，可在大氣壓下進行 312/發明說明書(補件)92-12/921263 09 話，與 合步驟 合的問 性化的 地組合 接合的 進行金 音波的 時間縮 需的超 並且， 體的小 法及裝 藉由施 壓力進 為：在 表面上 的表面 屬接合 ，也可 7 200406875 在減壓條件下進行。 接合用的超音波施加條件，為了可抑制對金屬接合部的 損傷（尤其是裂縫的產生），最好為如下的較佳條件。也就 是說，設定施加之超音波的振幅未滿3 // m。較好為2 // m 以下。最好為1 μ m以下。 另外，因減小如上述的超音波的振幅以使施加超音波強 度降低而引起的接合性能的降低，可利用提高所施加的超 音波的頻率來彌補。作為超音波的頻率較好為40kHz以 上，最好為60kHz以上。 另外，及由施加超音波，與依習知的表面活性化的低溫 下的加壓接合比較，可大幅降低接合荷重。為了抑制對金 屬接合部的損傷而達成良好的接合，最好將接合荷重設定 為150MPa以下。 作為金屬接合部的表面洗淨用的能量波，最好為電漿， 其中，最好為在氬氣環境下的電漿。 上述接合可在常溫下進行，但是因為藉由加熱的一併利 用，可助長顆粒的擴散，因此，更為容易擊潰接合界面的 凹凸而達成平坦化，從而可獲得良好的接合狀態。作為加 熱溫度較好為1 8 0 °C以下，而最好為1 5 0 °C以下。也就是 說，因為習知一般的低溫金屬接合係為銲接接合，其銲接 熔點在1 8 3 °C的程度，因此，本發明可進行較此還低溫的 接合，亦即，可進行1 8 0 °C以下而最好為1 5 0 °C以下的接合。 在依上述能量波的洗淨中，在金屬接合部的被接合的全 表面最好蝕刻1 n m以上的深度。藉由可蝕刻如此之深度以 8 312/發明說明書(補件)92-12/92126309 200406875 上的能量波照射，可獲得在大氣中接合金屬接合部彼此間 所需要的表面性狀態。 本發明之超音波接合，尤其是為接合表面由Au、Cu、Al、 I η、S η的任一者所組成的金屬接合部彼此間的情況為佳。 例如，作為相互接合的金屬接合部的組合，可為Au、Cu、 A 1、I η、S η的任一的同種金屬彼此間、或任意的2個異種 金屬彼此間、或一方為Au而另一方為Cu、Al、In、Sn的 任一者的組合。其中，在Au彼此間的組合情況，常溫下也 可確實接合。但是，即便在A u彼此間的接合以外的情況（例 如，A u / C u、A u / A 1等的接合等），仍可在常溫或接近此的 低溫下進行接合。另外，在由特定的金屬、例如由Au來組 成至少一邊的金屬接合部的情況，可由Au來構成形成金 屬接合部的電極等的全體，但也可由Au來僅僅構成表面。 由Au來構成表面用的形態並無特別的限定，可採用藉由濺 鍍或蒸鍍等來形成鍍金的形態或Au薄膜的形態。另外，若 將接合表面限定於Au，藉由表面活性化，使得即使在大氣 中仍可以常溫進行接合，在依常溫接合的接合基礎上，即 便藉由施加超音波減去約一半的加壓力，仍可擊潰界面的 凹凸而獲得良好的接合。習知，需要3 0 0 Μ P a程度的加壓 力，但是，表面活性化後藉由施加超音波，可降低為約 1 5 0 Μ P a 程度。 上述金屬接合部彼此間的接合時，最好將金屬接合部間 的間隙變動設定在最大4 // m以下。若間隙變動設為4 // m 以下，以適宜的接合荷重、例如3 0 0 Μ P a程度（最好為 9 312/發明說明書(補件)92-12/92126309 200406875 1 5 0 Μ P a以下）的接合荷重，可抑制在金屬接合部彼此間的 接合所需要的間隙變動以下。另外，金屬接合部彼此間的 接合時，最好將被接合物間的平行度調整在4 // m以内。藉 由如此之平行度調整，可較小地抑制上述間隙變動，同時， 可由金屬接合部彼此間進行密接的面接觸，可更為容易進 行低溫接合。 另外，金屬接合部彼此間的接合時，最好將至少一邊的 金屬接合部的接合前的表面粗糙度（尤其是表面的起伏）設 定在3 0 0 n m以下，以便使表面彼此間能良好密接。藉由設 定如此之表面粗糙度，可進行更為密接地接合。 最好將金屬接合部的接合後的表面粗糙度設定在1 0 n m 以下。藉由將接合後的界面壓潰為表面粗糙度1 0 n m以下， 使得接合面積增大，而可成為低電阻且分配強度也良好的 接合。 另外，以上述相同的目的，將至少一邊的金屬接合部的 表面硬度設定在維氏硬度H v 1 2 0以下，最好係藉由退火將 硬度降低為1 0 0以下。例如，表面硬度Η ν最好為3 0〜7 0 的範圍内（例如，平均Η ν為5 0 )。利用設為如此之低硬度， 於施加接合荷重時適當使金屬接合部的表面變形，而可更 為密接地接合。 本發明之接合裝置，係為將具有金屬接合部的被接合物 彼此間接合於基材的表面的裝置，其特徵為：具備洗淨機 構，係將能量波照射於各被接合物的上述金屬接合部的表 面；及接合機構，在大氣中以超音波接合從上述機構取出 10 312/發明說明書(補件)92-12/921263 09 200406875 的被接合物的金屬接合部彼此間。在該接合裝置中，也可 將上述洗淨機構形成於在大氣壓下將能量波照射於金屬接 合部的表面的機構上，也可形成為在減壓條件下將能量波 照射於金屬接合部的表面的機構。 為了將接合用的超音波施加條件設為最佳條件，上述接 合機構，為了減少損傷，最好為可施加振幅未滿3 // m、較 好為2 // m以下，而最好為1 // m以下的超音波的機構。另 外，接合機構藉由構成為可施加頻率為4 0 k Η z以上，最好 為6 0 k Η ζ以上的超音波的機構，而可減小振幅而增加能 量，因此此構成較為理想。又，接合機構最好構成為可以 1 5 OMPa以下的接合荷重進行接合的機構。 在該接合裝置中，上述洗淨機構最好由電漿照射機構所 組成，其中，最好為由氬氣電漿照射機構所構成。 上述接合機構具有加熱機構，最好構成為以較銲接熔點 低的1 8 0 °C以下而最好為1 5 0 °C以下的溫度而可超音波接 合金屬接合部彼此間的機構。 上述洗淨機構，為進行在大氣中接合金屬接合部彼此間 所需要的表面蝕刻，最好構成為可在金屬接合部的被接合 的全表面餘刻1 n m以上的深度的能量以上照射能量波的機 構。 另外，被接合之兩金屬接合部的表面金屬種的組合，如 上述，可為A u、C u、A 1、I η、S η的任一的同種金屬彼此間、 或任意的2個異種金屬彼此間、或一方為Au而另一方為 C u、A 1、I η、S η的任一者的組合。其中，在A u彼此間的 11 312/發明說明書(補件)92-12/921263 09 200406875 組合的情況，接合最為容易。 另外，上述接合機構最好具備將金屬接合部彼此間的接 合時的間隙的變動設定在最大4 // m以下的機構。另外，上 述接合機構最好具備將金屬接合部彼此間的接合時的被接 合物間的平行度調整在4 // m以内的機構。另外，最好將至 少一邊的金屬接合部的接合前的表面粗糙度設定在3 0 0 n m 以下。另外，最好將至少一邊的金屬接合部的接合後的表 面粗糙度設定在1 0 n m以下。又，將至少一邊的金屬接合部 的表面硬度設定在維氏硬度H v 1 2 0以下，最好為1 0 0以下。 本發明還提供藉由上述接合方法所製作的接合體。也就 是說，本發明之接合體，係為在基材的表面具有金屬接合 部的被接合物彼此間的接合體，其特徵為：藉由能量波洗 淨兩被接合物的上述金屬接合部的表面後，在大氣中藉由 超音波接合金屬接合部彼此間來製成。 上述接合體中，可由半導體來構成被接合之被接合物的 至少一邊的被接合物。 在如上述的本發明之接合方法及裝置中，在減壓條件下 或大氣壓下將能量波照射於被接合物的金屬接合部的表 面，在大氣中超音波接合藉由餘刻洗淨表面而被活性化的 金屬接合部彼此間。因為事先藉由能量波照射除去表面的 氧化膜、有機物層、污染層，因此，可以低強度的超音波 在短時間内進行所需的接合。據此，可進行不會施加損傷 於被接合物或接合部的良好的超音波接合，同時，超音波 接合所需時間短，接合步驟全體的生產節拍時間亦可縮 12 312/發明說明書(補件)92-12/921263 09 200406875 短。另外，因為超音波施加機構的容量也小，因此可達成 裝置全體的小型化、低成本化。又，因為可在大氣中進行 接合，因此用於接合的大規模的真空裝置及其所需要的密 封裝置等變得沒有必要，從該點看，也可大幅簡略步驟全 體、裝置全體，而可使成本降低。另外，因為可在低溫或 接近此的溫度進行接合，因此用於加熱之裝置負擔也減小。 因為事先藉由能量波照射除去表面的氧化膜、有機物 層、污染層，因此，可進行習知所無法進行的異種金屬彼 此間的接合，例如，可進行金/銅或金/紹的超音波接合， 可大幅擴大超音波接备的適用範圍。 另外，因為是在依事先的能量波照射的接合面的表面活 性化後，藉由施加超音波的接合，即使在常溫接合，仍可 大幅減低接合荷重。接合表面為金的情況，除藉由表面活 性化即便在大氣中也可以常溫進行接合外，在依該常溫接 合之接合中，藉由施加超音波即使降低約一半的加壓力， 仍可擊潰界面的凹凸而形成良好的接合。 又，尤其是本發明中，藉由依事先的能量波照射的洗淨 與超音波接合的組合，以大幅緩和接合條件。在習知之超 音波接合中，必須要施加振幅為3 // in以上的超音波^但是 在振幅為3 // m以上進行接合雖可大大增加接合性，但也有 造成損傷之虞。本發明中，藉由依能量波洗淨的接合面的 表面活性化，其污染層變得極薄，因此可降低振幅。因此， 不會因施加超音波而造成損傷（例如，裂縫的產生）。另外， 因振幅降低使得超音波強度也降低，由此雖有降低接合性 13 312/發明說明書(補件)92-12/921263 09 200406875 之虞，但即使因為損傷降低而使振幅降低，但可藉由提高 頻率，尤其是提高頻率為40kHz以上，最好為60kHz以上， 即可充分維持對接合性的貢獻度。總之，因為可以想像接 合機構藉由高頻振動重複進行著金屬本身的膨脹收縮，因 此幾乎不需要增大振幅。 另外，因為藉由施加超音波，增大在接合界面的應力， 因此容易擊潰界面的凹凸，結果可創造出與變柔軟相同的 效果。其結果與僅施加壓力的情況相比較，可以低荷重進 行接合。相對於習知至少需要3 0 0 Μ P a的接合荷重，只要 1 5 0 Μ P a以下的接合荷重即可。 又，藉由進行在適宜溫度下的加熱的併用、對金屬接合 部的間隙變動的抑制、平行度的調整等，可更^容易地進 行指定的超音波接合。 如此，根據本發明之接合方法及裝置，可進行不會被施 加損傷之所需超音波接合，亦可達成超音波接合時間的縮 短、進而達成接合步驟全體的生產節拍時間的縮短，同時， 可縮小超音波能容量，因此可實現裝置全體的小型化、低 成本。另外，可進行習知所無法進行超音波接合的異種金 屬，例如，金/銅或金/铭的組合的接合。 另外，藉由事先的能量波洗淨，可大幅降低施加超音波 的強度，藉由將施加條件最佳化，即便為易受損傷的被接 合物，仍不會產生損傷，從而可以高生產效率進行良好的 接合。 又，與習知之依表面活性化的低溫接合相比較，藉由施 14 312/發明說明書(補件)92-12/92126309 200406875 加超音波，可大幅減低接合荷重，即便對無法將大的荷重 施加於類似半導體電路上的凸塊或光元件者，仍可進行接 合0 【實施方式】 以下，參照圖式說明本發明之較佳實施形態。 圖1顯示本發明之一實施形態之接合裝置1。在基材的 表面具有金屬接合部2或3的被接合物4或5，首先，在 藉由真空泵6所減壓而為指定的真空度的處理室7内，藉 由從作為依能量波的洗淨機構的電漿照射機構8所照射的 電漿9，藉由蝕刻金屬接合部2或3的表面而被洗淨（洗淨 步驟）。本實施形態中，可為藉由泵1 0在處理室7内供給 氬氣的構成，而可成為在氬氣環境下且在指定的減壓條件 下可照射電漿的構成。又，本實施形態中，係在指定的減 壓條件下照射電漿，但也可在大氣壓下照射電漿。被洗淨 的被接合物4或5係從處理室7内取出，依接合步驟（接合 裝置部1 1 )，金屬接合部2、3彼此間在大氣中進行超音波 接合。 又，上述被接合物4如係由晶片構成，被接合物5如係 由基板構成。但是，在此，晶片係指例如I C晶片、半導體 晶片、光元件、表面安裝零件、晶圓等無關種類及大小而 與基板接合側的全部形態者。在該被接合物4上作為金屬 接合部2形成有如凸塊。另外，基板係指例如樹脂基板、 玻璃基板、薄膜基板、晶片、晶圓等無關種類及大小而與 晶片接合側的全部形態者。作為本發明之具代表性的態 15 312/發明說明書(補件)92-12/92126309 200406875 樣，可舉出被接合之被接合物的至少一者係由半導體所構 成的態樣。 上述被洗淨之被接合物4、5，從具有處理室7的洗淨機 構至接合裝置部1 1的接合機構，係以適當的搬送機構進行 搬送。在接合裝置部1 1，例如在指定的待機部1 2載置有 上述被洗淨之被接合物4、5。被接合物4係於反轉機構1 3 的頭部1 4，以不觸及洗淨面的方式藉由吸附等予以保持， 在上下反轉後，以金屬接合部2面向下的形態藉由吸附等 保持在設於搭接頭1 5下部的搭接具1 6上。被接合物5係 從待機部1 2進行移載，例如，以金屬接合部3面向上的形 態藉由吸附等保持在搭接台1 7上。本實施形態中，搭接具 16内建有作為加熱機構的加熱器18，成為在大氣中、在常 溫下的接合、加熱下的接合的任一情況均可接合的構成。 搭接頭1 5係形成為可控制介由搭接具1 6，將被接合物 4向下方頂壓，對被接合物5施加指定的接合荷重的狀態。 本實施形態中，搭接頭1 5係形成為可上下方向（Z方向）移 動及位置定位的狀態。於該搭接頭1 5或搭接具1 6設有超 音波施加機構1 9，本實施形態中，藉由施加超音波振動於 被接合物4側、尤其是其金屬接合部2，即可在與被接合 物5的金屬接合部3之間進行超音波接合。 另外，保持上述被接合物5的搭接台1 7，在本實施形態 中，係形成為藉由依設於下部的位置調整台2 0的X、Y方 向的水平方向位置控制、0方向的旋轉方向位置控制、及 X軸、Y軸周圍的傾斜調整控制，可進行與被接合物4之間 16 312/發明說明書(補件)92-12/921263 09 200406875 的相對位置定位及平行度調整的構成，成為可將 部彼此間的接合時的間隙變動抑制在最小限度的 相對位置定位及平行度調整，係藉由可進退插入 物4、5之間的認識機構、例如2視野的認識機構 2視野照相機），讀取附設於被接合物4、5或此 機構的認識標記（省略圖示），基於所讀取的資訊 行位置或角度的必要修正來實施。2視野的認識米 可進行X、Y方向的位置調整，根據情況也可進行 位置調整。該相對位置定位及平行度調整，在本 中，只要是在搭接台1 7側進行，但也可在搭接耳 接具1 6側進行，也可在兩側進行。在兩側進行的 據必要在搭接頭1 5側不只進行升降控制，還可進 制及/或平行移動控制，而在搭接台1 7側也可進 制、平行移動控制及升降控制，此等控制形態根 作任意的組合。 使用如上述的接合裝置，依如下動作實施本發 方法。首先，在成為指定的真空度的處理室7内 電漿洗淨作為被接合物4的晶片4的金屬接合部 凸塊），及作為被接合物5的基板5的金屬接合部 電極），將表面活性化。在電漿洗淨中，為進行超 而充分除去表面異物層以使表面活性化，因此最 接合部的被接合全表面以可钮刻1 n m以上的方式 漿照射強度、時間。若以一例表示，為由1 0 0 V、 漿洗淨機構照射5秒鐘的Ar電漿的水準。 312/發明說明書(補件)92-12/921263 09 金屬接合 構成。該 於被接合 2 1 (例如， 等的保持 ，藉由進 I構21係 Z方向的 實施形態 員1 5或搭 情況，根 行旋轉控 行旋轉控 據必要可 明之接合 ，由 A r 2 (例如， 3 (例如， 音波接合 好在金屬 來設定電 5 0W的電 17 200406875 被表面洗淨之晶片4及基板5，暫時放置於待機部1 2， 晶片4被上下反轉後保持於搭接具1 6上，而基板5未被反 轉地保持於搭接台1 7上。對向保持之晶片4及基板5，係 基於由2視野的認識機構2 1所讀取的資訊，以進入指定的 精度内的方式進行位置對準，以平行度也進入指定的精度 内的方式進行調整。尤其是關於平行度，為達成良好的超 音波接合，最好將兩被接合物間的平行度設為4 v m以下， 並且，調整金屬接合部間的間隙的變動最大為4 // m以下。 從該狀態降下搭接具1 6，施加指定的接合荷重，根據必 要藉由加熱器1 8進行加熱，利用藉由超音波施加機構1 9 所施加的超音波振動，在大氣中超音波接合晶片4的金屬 接合部2 (凸塊）及基板5的金屬接合部3。 在習知之超音波接合中，如上所述，若接合面表面的氧 化膜及有機物層、污染層為較厚層、或為.牢固黏接時，事 實上無法進行超音波接合。但是，在如上述的本發明之超 音波接合中，在接合前施加能量波，本實施形態中施加依 Ar電漿的表面洗淨，於接合面表面施以超音波接合所必要 的餘刻，充分除去如上述的異物層或使被分解的表面充分 活性化，因此，可以較習知低的超音波施加強度（例如，較 習知小的振幅），且以較習知短的時間進行所需的超音波接 合。因此，不需要為用於接合而勉強地提高超音波施加強 度或增加施加時間，還可除去施加損傷於晶片及凸塊之 虞，從而可確保接合品質。另外，因為可縮短超音波接合 時間，也可縮短接合步驟全體的生產節拍時間，可大幅提 18 312/發明說明書(補件)92-12/92126309 200406875 升生產效率。又，因為超音波施加強度可小，因而可縮小 超音波能量容量，可使超音波施加機構1 9小型化及廉價。 因此，可實現裝置全體的小型化及低成本化。 在該超音波接合中，如上所述，若將至少一邊的金屬接 合部的接合前的表面粗糙度設定在3 0 0 n m以下，或是，將 至少一邊的金屬接合部的接合後的表面粗糙度設定在 1 0 n m以下，或是，將至少一邊的金屬接合部的表面硬度設 定在維氏硬度H v 1 2 0以下，或是，接合時併用加熱的手段 側相當有效。藉由加熱可降低表面的硬度，或使接合時之 表面上的原子的移動活性化，從而可更為容易進行所需的 超音波接合。 尤其是藉由加熱的併用的效果很大，期可獲得依加熱的 效果與依能量波洗淨的效果兩方的相乘效果。尤其是加熱 至1 5 0 °C時，可獲得極大的效果。尤其是以較習知的銲接 熔點低的溫度進行接合，與習知的銲接接合相比較維持低 溫接合的特徵，可發揮依能量波洗淨的效果。但是，加熱 溫度可以在不會對裝置產生過大的負擔的方式，且不會因 加熱而於金屬接合部產生不利的方式，適當設定為例如 1 8 0 °C以下，最好為1 5 0 °C以下的溫度（例如，如上述，為 1 5 0 °C附近的溫度或其以下的溫度）。 另外，本發明之在能量波洗淨後在大氣中進行超音波接 合的方法中，如後述之實施例所示，尤其是金屬接合部的 表面均由Au組成的情況，可以較低的超音波施加強度、較 短的施加時間進行所需的超音波接合。但是，本發明之接 19 312/發明說明書(補件)92_ 12/92126309 200406875 合方法中，為於事先進行能量波洗淨，並不限於A u / A u接 合，可進行上述各種金屬的任意組合，例如，可成為A u / C u 或A u / A 1的超音波接合，若如上述併用加熱的手段，有關 此等異種金屬彼此間的超音波接合也可更為容易地進行。 為確認如上述的本發明的作用、效果，在進行A u / A u的 金屬接合部的超音波接合時，針對無事先的電漿洗淨而進 行超音波接合的情況，與有進行電漿洗淨後進行超音波接 合的情況，還加上加熱之效果確認，進行了試驗。電漿洗 淨係進行1次可蝕刻作為金屬接合部的凸塊表面1 n m的深 度的能量處理。作為一例，以1 0 0 V、5 0 W的電漿機構進行 5秒鐘的A r電漿洗淨。評價係於接合體重複加上-6 5 °C〜 + 1 5 0 °C間的溫度變動，進行測定針對此時的凸塊接合的良 品率（％)的熱衝擊試驗。其結果可獲得圖2所示的特性。 如圖2所示，在無事先的電漿洗淨而依常溫進行超音波 接合的情況，即使在熱衝擊週期數少的階段，也只能獲得 低良品率，但是，藉由事先進行電漿洗淨（2次的照射）， 一直到熱衝擊週期數多的階段為止均可獲得高良品率。另 外，為確認加熱的效果，在無事先的電漿洗淨而使接合時 的溫度為1 5 0 °C進行超音波接合時，一直到熱衝擊週期數 多的階段為止均可獲得高良品率。在該圖2所示結果中， 加熱之效果表現得較藉由事先進行電漿洗淨更高，但是， 這是因為在1 5 0 °C的較高溫度下進行的試驗，因此可以認 為加熱效果係依賴於溫度，但在較1 5 0 °C低溫的條件下進 行試驗的情況，也有出現事先電漿洗淨的效果較高的情 20 312/發明說明書(補件)92-12/92126309 200406875 況。在進行事先電漿洗淨與加熱兩方的情況，進行1次電 漿洗淨的情況與進行2次電漿洗淨的情況的雙方，均可獲 得極高的效果，因此可以知道上述二者之併用為最佳形態。 另外，在進行A u / A u接合的情況，與習知之僅僅進行超 音波接合的情況比較，為了確認在本發明之進行事先電漿 洗淨時，可降低超音波的施加強度的情況，進行求得施加 超音波的振幅（// m)與接合品的分布強度（g /凸塊）的關係 的模型試驗。結果如圖3所 的超音波施加為對象，尤其 果，而使用在現在普通使用 者。在該模型試驗的條件中 振幅的超音波比較，本發明 加超音波降低為4 // m，仍可 以確認事先電漿洗淨可對施 的作用。可減小超音波的振 傷也減少，另外，作為超音 價者，而可貢獻裝置全體的 接合所必要的超音波能量也 時間也可縮短，可縮短接合 合步驟全體的生產節拍時間 Au彼此間的情況，表面不存 況，即使不以減壓電漿強制 漿機構的氧氣電漿將有機物 接合。 示，該模型試驗係以較大振幅 是為了確認事先電漿洗淨的效 的晶片上形成較大型的凸塊 ，與習知之施加1 0 # in程度的 之方法中，可確認到即便將施 獲得相同的接合強度，因而可 加超音波強度的降低貢獻較大 幅，即意味著晶片及凸塊的損 波施加機構也可成為小型且廉 小型化、低成本。另外，可知 可為較小，因而，超音波施加 所需要的時間，進而可貢獻接 的縮短。又，在金屬接合部為 在氧化而僅為有機物。該情 進行蝕刻，亦可利用大氣壓電 除去，仍可進行其後的超音波 21 312/發明說明書(補件)92-12/921263 09 200406875 又，隨著近年來的急速發展，金屬接合部（凸塊）的間隙 極小的被微細間距化的晶片、亦即習知為進行超音波接合 有必要施加3 // m以上的振幅的超音波，藉由本發明之方法 可進行上述相同的模型試驗。針對試驗結果，圖4顯示與 接合品的分布強度（g /凸塊）的關係。藉由進行事先電漿洗 淨，可知以未滿3 // m的超音波振幅可獲得優良的效果。 即，在3 // m的振幅時，在凸塊内進入有微小的裂縫，但在 2 // m的振幅時，則完全未進入有裂縫。另外，在1 // m的 振幅也可進行接合。 另外，在該模型試驗中，圖5顯示測定在不施加超音波 於凸塊（材質：A u、硬度：6 0 H v、初期表面粗糙度：3 0 0 n m ) 的情況的凸塊的崩潰量與接合荷重的結果。如圖5所示， 在習知之常溫結合中，為達成良好的接合（凸塊崩潰量：1 μ m以上、接合後的表面粗糙度：1 0 n m以下），需要施加 3 0 0 Μ P a的接合荷重，但是利用施加超音波，以一半的 1 5 0 Μ P a的接合荷重即可獲得相同的效果。 又，圖6顯示本發明之方法之振幅1 // m之超音波施加 時之接合後的良品率與施加超音波的頻率的關係。如圖6 所示，利用頻率為4 0 k Η z以上，尤其是6 0 k Η z以上，即便 為振幅1 // Π1之超音波’仍可獲得極為優良的效果。 如此，尤其是通過上述的模型試驗可知，在習知之超音 波接合中，需要有3 0 0 MPa或此以上的接合荷重，但在本發 明之方法中，可成功以1 50MPa的接合荷重進行接合。 (產業上之可利用性） 22 312/發明說明書(補件)92-12/92126309 200406875 本發明之接合裝置及方法，可適用具有金屬接合部的被 接合物彼此間的任何超音波接合，尤其是適合於至少一邊 的被接合物為半導體的情況的超音波接合。 【圖式簡單說明】 圖1為本發明之一實施形態之接合裝置的概略構成圖。 圖2為熱衝擊試驗週期與良品率的關係圖。 圖3為模型試驗之超音波振幅與分布強度的關係圖。 圖4為另一模型試驗之超音波振幅與分布強度（相對值） 的關係圖。 圖5為模型試驗之接合荷重與凸塊崩潰量的關係圖。 圖6為振幅1 // m之超音波施加試驗之頻率與良品率（相 對值）的關係圖。 (元件符號說明） 1 接合裝置 2 金屬接合部 3 金屬接合部 4 被接合物（晶片） 5 被接合物（基板） 6 真空泵 7 處理室 8 電漿照射機構 9 電漿 10 A r氣體供給泵 11 接合裝置部 23 312/發明說明書(補件)92-12/92126309 200406875 12 待 機 部 13 反 轉 機 構 14 反 轉 機 構 的 頭 部 15 搭 接 頭 16 搭 接 具 17 搭 接 台 18 作 為 加 熱 機 構 的加熱器 19 超 音 波 施 加 機 構 20 位 置 調 整 台 21 2 視 野 的 認 識 機構 312/發明說明書(補件)92-12/92126309