(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉからなるＳｉ部材とＡｌからなるＡｌ部材との接続構造体であって、
前記Ｓｉ部材と前記Ａｌ部材との間には、第１の部分および第２の部分が介在しており、該第１の部分および該第２の部分はどちらも該Ｓｉ部材に接しているとともに該Ａｌ部材にも接しており
前記第１の部分には、Ｓｉ酸化物層およびＡｌ酸化物層が存在しており、該Ｓｉ酸化物層は前記Ｓｉ部材に接しており、該Ａｌ酸化物層は該Ｓｉ酸化物層と前記Ａｌ部材との間に介在しており、
前記第２の部分には、ＳｉおよびＡｌの少なくとも一方が存在しており、
前記第１の部分と前記第２の部分とは互いに隣接しており、
前記第２の部分は複数箇所に点在していることを特徴とする接続構造体。
【請求項２】
前記第２の部分では、前記Ｓｉ部材からＳｉが入り込み、前記Ａｌ部材からＡｌが入り込み、該Ｓｉが入り込んだ部分と該Ａｌが入り込んだ部分とが接していることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項３】
前記第２の部分は、Ａｌからなることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項４】
前記第２の部分は、Ｓｉからなることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項５】
前記第２の部分には、ＡｌからなるＡｌ部とＳｉからなるＳｉ部とが存在しており、
前記Ａｌ部は、前記Ａｌ部材から前記Ｓｉ部材の方へ延びており、
前記Ｓｉ部は、前記Ｓｉ部材から前記Ａｌ部材の方へ延びているとともに前記Ａｌ部に接していることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項６】
前記Ａｌ部には、Ｓｉが含まれており、
前記Ｓｉ部には、Ａｌが含まれていることを特徴とする請求項５に記載の接続構造体。
【請求項７】
前記第２の部分には、ＡｌとＳｉとが混合されていることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項８】
前記Ｓｉ部材は、Ｓｉ電極であり、
前記Ａｌ部材は、Ｓｉを含むＡｌワイヤであり、
前記第１の部分および前記第２の部分はどちらも、前記Ａｌワイヤが前記Ｓｉ電極の表面に接続されている接続部分に存在しており、
前記第２の部分は、前記Ｓｉ電極の表面における前記接続部分の周縁に点在していることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項９】
前記Ｓｉ部材は、Ｓｉ電極であり、
前記Ａｌ部材は、Ｓｉを含むＡｌワイヤであり、
前記第１の部分および前記第２の部分はどちらも、前記Ａｌワイヤが前記Ｓｉ電極の表面に接続されている接続部分に存在しており、
前記Ｓｉ電極の表面における前記接続部分の外形は、略楕円であり、
前記第２の部分は、接続部分内に、前記接続部分の長軸方向に沿って点在していることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項１０】
前記Ａｌワイヤのうち前記第１の部分および前記第２の部分に接している部分は変形しており、
変形しているＡｌワイヤ部分のワイヤ幅は、変形していないＡｌワイヤ部分のワイヤ幅の１．５倍以上であることを特徴とする請求項８または９に記載の接続構造体。
【請求項１１】
前記Ａｌ部材のうち前記第１の部分および前記第２の部分に接している部分は、変形しており、
変形しているＡｌ部材の部分には少なくとも、Ｓｉが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項１２】
前記Ｓｉ部材のうち前記第１の部分および前記第２の部分に接している部分には少なくとも、Ａｌが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項１３】
前記Ｓｉ部材の一部が前記第１の部分および前記第２の部分に接しており、
前記Ｓｉ部材の表面のうち前記第１の部分および前記第２の部分が接していない表面には自然酸化膜が存在しており、
前記自然酸化膜の厚みは、前記Ｓｉ酸化物層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の接続構造体。
【請求項１４】
ＳｉからなるＳｉ部材とＡｌからなるＡｌ部材との接続構造体であって、
前記Ｓｉ部材と前記Ａｌ部材との間にはＳｉ酸化物層およびＡｌ酸化物層からなる介在層が存在しており、該Ｓｉ部材、該Ｓｉ酸化物層、該Ａｌ酸化物層および該Ａｌ部材がこの順に積み重ねられており、
前記介在層には、該介在層を貫通して前記Ａｌ部材から前記Ｓｉ部材まで到達する貫通部が複数箇所に点在しており、
前記貫通部は、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方からなることを特徴とする接続構造体。
【請求項１５】
前記貫通部では、前記Ｓｉ部材からＳｉが入り込み、前記Ａｌ部材からＡｌが入り込み、該Ｓｉが入り込んだ部分と該Ａｌが入り込んだ部分とが接していることを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項１６】
前記貫通部は、Ａｌからなることを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項１７】
前記貫通部は、Ｓｉからなることを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項１８】
前記貫通部には、ＡｌからなるＡｌ部とＳｉからなるＳｉ部とが存在しており、
前記Ａｌ部は、前記Ａｌ部材から前記Ｓｉ部材の方へ延びており、
前記Ｓｉ部は、前記Ｓｉ部材から前記Ａｌ部材の方へ延びているとともに前記Ａｌ部に接していることを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項１９】
前記Ａｌ部には、Ｓｉが含まれており、
前記Ｓｉ部には、Ａｌが含まれていることを特徴とする請求項１８に記載の接続構造体。
【請求項２０】
前記貫通部には、ＡｌとＳｉとが混合されていることを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項２１】
前記Ｓｉ部材は、Ｓｉ電極であり、
前記Ａｌ部材は、Ｓｉを含むＡｌワイヤであり、
前記介在層は、前記Ａｌワイヤが前記Ｓｉ電極の表面に接続されている接続部分に存在しており、
前記貫通部は、前記Ｓｉ電極の表面における前記接続部分の周縁に点在していることを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項２２】
前記Ｓｉ部材は、Ｓｉ電極であり、
前記Ａｌ部材は、Ｓｉを含むＡｌワイヤであり、
前記介在層は、前記Ａｌワイヤが前記Ｓｉ電極の表面に接続されている接続部分に存在しており、
前記Ｓｉ電極の表面における前記接続部分の形状は、略楕円であり、
前記貫通部は、接続部分内に、前記接続部分の長軸方向に沿って点在していることを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項２３】
前記Ａｌワイヤのうち前記介在層に接している部分は変形しており、
変形しているＡｌワイヤ部分のワイヤ幅は、変形していないＡｌワイヤ部分のワイヤ幅の１．５倍以上であることを特徴とする請求項２１または２２に記載の接続構造体。
【請求項２４】
前記Ａｌ部材のうち前記介在層に接している部分は、変形しており、
変形しているＡｌ部材の部分には少なくとも、Ｓｉが含まれていることを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項２５】
前記Ｓｉ部材のうち前記介在層に接している部分には少なくとも、Ａｌが含まれていることを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項２６】
前記Ｓｉ部材の一部が前記介在層に接しており、
前記Ｓｉ部材の表面のうち前記介在層が接していない表面には自然酸化膜が存在しており、
前記自然酸化膜の厚みは、前記Ｓｉ酸化物層の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の接続構造体。
【請求項２７】
前記Ａｌ酸化物層および前記Ｓｉ酸化物層は、それぞれ、略均一の層厚を有していることを特徴とする請求項１または１４に記載の接続構造体。
【請求項２８】
前記Ａｌ酸化物層の層厚と前記Ｓｉ酸化物層の層厚との合計は、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または１４に記載の接続構造体。
【請求項２９】
前記Ｓｉは、多結晶シリコンであることを特徴とする請求項１または１４に記載の接続構造体。
【請求項３０】
Ｓｉ部材とＡｌ部材との接続構造体を製造する方法であって、
圧着振動部材を用いて前記Ａｌ部材を前記Ｓｉ部材に押し付け該圧着振動部材に超音波を印加することにより、該Ａｌ部材を該Ｓｉ部材に接合する接合ステップと、
接合された前記Ｓｉ部材と前記Ａｌ部材との間に電圧を印加する電圧印加ステップとを備え、
前記接合ステップでは、前記Ａｌ部材と前記Ｓｉ部材との間にＡｌ酸化物層およびＳｉ酸化物層からなる介在層を形成し、
前記電圧印加ステップでは、前記介在層を点在する複数箇所において除去して前記Ａｌ部材と前記Ｓｉ部材とを接触させることを特徴とする接続構造体の製造方法。
【請求項３１】
前記介在層を除去した前記箇所では、前記Ａｌ部材からＡｌが入り込み、前記Ｓｉ部材からＳｉが入り込み、前記Ａｌ部材と前記Ｓｉ部材とが接触することを特徴とする請求項３０に記載の接続構造体の製造方法。
【請求項３２】
前記電圧印加ステップでは、１Ｖ以上の電圧を印加することを特徴とする請求項３０に記載の接続構造体の製造方法。
【請求項３３】
前記Ｓｉ部材として多結晶シリコンからなる部材を用いることを特徴とする請求項３０に記載の接続構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続構造体および接続構造体の製造方法に関し、特にＳｉ部材とＡｌ部材との接続構造体およびその接続構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小且つ精密な装置を作製する技術として、Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ（ＭＥＭＳ）技術が注目され、盛んに研究が行われている。ＭＥＭＳ技術は、特許文献１に示すように、半導体加工、機械加工、電気回路などの複数種の技術を融合した技術が主流を占めており、この主流となる技術の大きな特徴は、シリコンウェファをエッチングすることにより装置の構造を作り込んでいくところにある。
【０００３】
このようにシリコンウェファに装置の構造を作り込むと、この装置を駆動・制御などする電子回路も同じシリコンウェファ上に一体に形成することができるので、装置の小型化などの点でもメリットがあり、例えば携帯電話のマイクロフォン等に用いられるようになってきている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−１９３３３６号公報
【特許文献２】特開２００２−２７５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＭＥＭＳ技術においてはシリコンウェファに装置構造をエッチングによって作り込むためシリコンだけではなく半導体装置の配線となるアルミニウムや銅なども除去されてしまい、装置構造が出来上がった時点においては装置の電極部はシリコンまたは二酸化シリコンが占めることになる。この装置に外部から電力を導入したり電気信号の入出力を行うためには外部回路となんらかの方法で接続を行う必要があるが、最も簡単で確実な接続である金線によるワイヤボンディングを行うには、装置の電極部分にめっきなどでＡｕやＡｌなどの金属層を形成する必要がある。このような金属層を形成するとコストが大きく上昇し、装置の値段が高くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低コストでＳｉとＡｌとの確実な接続を可能とする接続構造体および接続構造体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の接続構造体は、ＳｉからなるＳｉ部材とＡｌからなるＡｌ部材との接続構造体であって、Ｓｉ部材とＡｌ部材との間には、第１の部分および第２の部分が介在しており、第１の部分および第２の部分はどちらもＳｉ部材に接しているとともにＡｌ部材にも接している。第１の部分には、Ｓｉ酸化物層およびＡｌ酸化物層が存在しており、Ｓｉ酸化物層はＳｉ部材に接しており、Ａｌ酸化物層はＳｉ酸化物層とＡｌ部材との間に介在している。第２の部分には、ＳｉおよびＡｌの少なくとも一方が存在している。
【０００７】
このような構成では、Ａｌ部材はＡｕなどのめっきを介することなくＳｉ部材に接続されている。
【０００８】
後述の好ましい実施形態では、第２の部分はＡｌからなる。
【０００９】
後述の別の好ましい実施形態では、第２の部分はＳｉからなる。
【００１０】
後述のまた別の好ましい実施形態では、第２の部分には、ＡｌからなるＡｌ部とＳｉからなるＳｉ部とが存在している。Ａｌ部は、Ａｌ部材からＳｉ部材の方へ延びている。Ｓｉ部は、Ｓｉ部材からＡｌ部材の方へ延びているとともにＡｌ部に接している。ここで、Ａｌ部にはＳｉが含まれていてもよく、Ｓｉ部にはＡｌが含まれていてもよい。
【００１１】
後述の更に別の好ましい実施形態では、第２の部分には、ＡｌとＳｉとが混合されている。
【００１２】
後述の好ましい実施形態では、Ｓｉ部材はＳｉ電極であり、Ａｌ部材はＳｉを含むＡｌワイヤである。第１の部分および第２の部分はどちらも、ＡｌワイヤがＳｉ電極の表面に接続されている接続部分に存在している。第２の部分は、Ｓｉ電極の表面における接続部分の周縁に点在していてもよく、その周縁全体に存在していてもよい。また、Ｓｉ電極の表面における接続部分の外形は略楕円であり、第２の部分は、接続部分内に、接続部分の長軸方向に沿って点在していてもよく、その長軸方向に延びて存在していてもよい。この好ましい実施形態ではさらに、Ａｌワイヤのうち第１の部分および第２の部分に接している部分は変形しており、変形しているＡｌワイヤのワイヤ幅は、変形していないＡｌワイヤ部分のワイヤ幅の１．５倍以上である。
【００１３】
本発明の第１の接続構造体では、Ａｌ部材のうち第１の部分および第２の部分に接している部分は、変形しており、変形しているＡｌ部材の部分には少なくとも、Ｓｉが含まれていてもよい。また、本発明の第１の接続構造体では、Ｓｉ部材のうち第１の部分および第２の部分に接している部分には少なくとも、Ａｌが含まれていてもよい。
【００１４】
本発明の第１の接続構造体では、Ｓｉ部材の一部が第１の部分および第２の部分に接しており、Ｓｉ部材の表面のうち第１の部分および第２の部分が接していない表面には自然酸化膜が存在している。その自然酸化膜の厚みは、Ｓｉ酸化物層の厚みよりも大きくてもよい。
【００１５】
本発明の第２の接続構造体は、ＳｉからなるＳｉ部材とＡｌからなるＡｌ部材との接続構造体である。Ｓｉ部材とＡｌ部材との間にはＳｉ酸化物層およびＡｌ酸化物層からなる介在層が存在しており、Ｓｉ部材、Ｓｉ酸化物層、Ａｌ酸化物層およびＡｌ部材がこの順に積み重ねられている。介在層には、介在層を貫通してＡｌ部材からＳｉ部材まで到達する貫通部が存在しており、貫通部は、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方からなる。
【００１６】
後述の好ましい実施形態では、貫通部はＡｌからなる。
【００１７】
後述の別の好ましい実施形態では、貫通部はＳｉからなる。
【００１８】
後述のまた別の好ましい実施形態では、貫通部には、ＡｌからなるＡｌ部とＳｉからなるＳｉ部とが存在している。Ａｌ部は、Ａｌ部材からＳｉ部材の方へ延びており、Ｓｉ部は、Ｓｉ部材からＡｌ部材の方へ延びているとともにＡｌ部に接している。ここで、Ａｌ部にはＳｉが含まれており、Ｓｉ部にはＡｌが含まれている。
【００１９】
後述の更に別の好ましい実施形態では、貫通部には、ＡｌとＳｉとが混合されている。
【００２０】
後述の好ましい実施形態では、Ｓｉ部材はＳｉ電極であり、Ａｌ部材はＳｉを含むＡｌワイヤである。介在層は、ＡｌワイヤがＳｉ電極の表面に接続されている接続部分に存在している。貫通部は、Ｓｉ電極の表面における接続部分の周縁に点在していてもよく、周縁全体に存在していてもよい。また、Ｓｉ電極の表面における接続部分の形状は略楕円であり、貫通部は、接続部分内に、接続部分の長軸方向に沿って点在していてもよく、長軸方向に延びて存在していてもよい。この好ましい実施形態ではさらに、Ａｌワイヤのうち介在層に接している部分は変形しており、変形しているＡｌワイヤのワイヤ幅は、変形していないＡｌワイヤ部分のワイヤ幅の１．５倍以上である。
【００２１】
本発明の第２の接続構造体では、Ａｌ部材のうち介在層に接している部分は、変形しており、変形しているＡｌ部材の部分には少なくとも、Ｓｉが含まれていてもよい。また、本発明の第２の接続構造体では、Ｓｉ部材のうち介在層に接している部分には少なくとも、Ａｌが含まれていてもよい。
【００２２】
このような構成では、Ａｌ部材は、一部分では介在層を介してＳｉ部材に接続され、他の部分では貫通部を介してＳｉ部材に接続されている。そのため、Ａｌ部材はＡｕなどのめっきを介することなくＳｉ部材に接続されている。
【００２３】
本発明の第２の接続構造体では、Ｓｉ部材の一部が介在層に接しており、Ｓｉ部材の表面のうち介在層が接していない表面には自然酸化膜が存在している。その自然酸化膜の厚みは、Ｓｉ酸化物層の厚みよりも大きくてもよい。
【００２４】
本発明の第１および第２の接続構造体では、Ａｌ酸化物層およびＳｉ酸化物層は、それぞれ、略均一の層厚を有していてもよい。
【００２５】
本発明の第１および第２の接続構造体では、Ａｌ酸化物層の層厚とＳｉ酸化物層の層厚との合計は、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であってもよい。
【００２６】
後述の好ましい実施形態では、Ｓｉは、多結晶シリコンである。
【００２７】
本発明の接続構造体の製造方法は、ＳｉＳｉ部材とＡｌ部材との接続構造体を製造する方法である。具体的には、圧着振動部材を用いてＡｌ部材をＳｉ部材に押し付けその圧着振動部材に超音波を印加することにより、Ａｌ部材をＳｉ部材に接合する接合ステップと、接合されたＳｉ部材とＡｌ部材との間に電圧を印加する電圧印加ステップとを備えている。接合ステップでは、Ａｌ部材とＳｉ部材との間にＡｌ酸化物層およびＳｉ酸化物層からなる介在層を形成し、電圧印加ステップでは、介在層の一部を除去してＡｌ部材とＳｉ部材とを接触させる。
【００２８】
このような製造方法では、接合ステップにおいて介在層を介してＳｉ部材とＡｌ部材とを接続し、電圧印加ステップにおいてＡｌ部材の一部とＳｉ部材の一部とを接触させる。以上より、Ａｕなどのめっきを用いることなくＳｉ部材とＡｌ部材とを接続させて、接続構造体を製造することができる。
【００２９】
後述の好ましい実施形態において、接合ステップでは１Ｖ以上の電圧を印加する。
【００３０】
後述の好ましい実施形態において、Ｓｉ部材として多結晶シリコンからなる部材を用いる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明では、安価且つ確実にＳｉ部材とＡｌ部材とを接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００３３】
《発明の実施形態１》
実施形態１では、Ｓｉ部材の一例としてＳｉ電極を挙げ、Ａｌ部材の一例としてＡｌワイヤを挙げ、Ｓｉ電極とＡｌワイヤとの接続構造体およびその接続構造体の製造方法を説明する。
【００３４】
図１乃至図３はいずれも本実施形態にかかる接続構造体１を模式的に示す図である。図１は接続構造体１を模式的に示す断面図である。図２は図１の破線で囲まれた箇所の拡大平面図である。図３（ａ）は図１の破線で囲まれたある箇所の拡大断面図であり、図３（ｂ）は図１の破線で囲まれた別の箇所の拡大断面図である。
【００３５】
本実施形態にかかる接続構造体１は、図１に示すように、Ａｌワイヤ２０がＳｉ電極４０に接続されている接続部分３０を有する。接続部分３０では、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間に、図２に示すように、第１の部分２と複数個の第２の部分４，４，…と複数個の第２の部分１４，１４，…とが介在しており、第１の部分２と複数個の第２の部分４，４，…と複数個の第２の部分１４，１４，…とはいずれもＳｉ電極４０に接しているとともにＡｌワイヤ２０に接している。第１の部分２には、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、Ｓｉ酸化物層１３およびＡｌ酸化物層２３が存在しており、Ｓｉ酸化物層１３はＳｉ電極４０と接しており、Ａｌ酸化物層２３はＳｉ酸化物層１３とＡｌワイヤ２０との間に介在している。各第２の部分４には、図３（ａ）に示すようにＡｌが存在しており、このＡｌはＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０の方へ延びてＳｉ電極４０と接している。また、各第２の部分１４には、それぞれ、図３（ｂ）に示すようにＳｉ部１４ａとＡｌ部１４ｂとが存在しており、Ｓｉ部１４ａはＳｉ電極４０からＡｌワイヤ２０の方へ延びており、Ａｌ部１４ｂはＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０の方へ延びてＳｉ部１４ａと接している。このように、Ａｌワイヤ２０は、第１の部分２ではＳｉ酸化物層１３およびＡｌ酸化物層２３を介してＳｉ電極４０に接続されており、各第２の部分４および各第２の部分１４ではどちらでもＳｉ電極４０に接している。これにより、本実施形態にかかる接続構造体１では、Ａｌワイヤ２０はＡｕなどのめっきを介することなくＳｉ電極４０に接続されている。
【００３６】
本実施形態にかかる接続構造体１の構成について別の言い方をすると、接続部分３０では、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間に、Ｓｉ酸化物層１３およびＡｌ酸化物層２３からなる介在層７が存在している。介在層７には複数個の貫通部６，６，…が設けられており、その貫通部６，６，…は介在層７を貫通してＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０まで到達するようにそれぞれ設けられている。複数個の貫通部６，６，…のうちの数個の貫通部６，６，…には、それぞれ、図３（ａ）に示すようにＡｌが存在しており、ＡｌはＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０の方へ延びてＳｉ電極４０と接している。残りの貫通部６，６，…には、それぞれ、図３（ｂ）に示すようにＳｉ部１４ａとＡｌ部１４ｂとが存在しており、Ｓｉ部１４ａはＳｉ電極４０からＡｌワイヤ２０の方へ延びており、Ａｌ部１４ｂはＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０の方へ延びてＳｉ部１４ａと接している。
【００３７】
ここで、Ｓｉ電極４０は電気特性に優れた多結晶シリコンからなり、Ｓｉ基板１０の表面に設けられている。Ａｌワイヤ２０には、１％の割合でＳｉが含まれている。このようにＡｌワイヤ２０にＳｉが含まれているため、Ａｌワイヤ２０の機械的特性を向上させることができ（具体的にはＡｌワイヤ２０の曲げ強度を強くすることができ）、また、Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に強固に接続することができる。
【００３８】
本実施形態にかかる第２の部分４，４，…および第２の部分１４，１４，…について、以下に詳述する。
【００３９】
本願発明者らは、圧着振動部材（例えばウエッジツール）を用いてＡｌワイヤをＳｉ電極に押し付けその圧着振動部材に超音波を印加すると第１の部分を形成できることを発見していた。第２の部分４，４，…および第２の部分１４，１４，…を詳述する前に、第１の部分２について示す。なお、以下において、第１の部分２におけるＡｌワイヤ２０の状態を、「Ａｌワイヤ２０はＳｉ電極４０に接合されている」と記す。
【００４０】
図４（ａ）は第１の部分２の拡大断面図である。第１の部分２では、Ｓｉ酸化物層１３は上述のようにＳｉ電極４０に接しており、例えばＳｉＯ2から構成され、略均一な厚みＴ１で拡がっている。また、Ａｌ酸化物層２３は上述のようにＳｉ酸化物層１３とＡｌワイヤ２０との間に介在しており、例えばＡｌ2Ｏ3から構成され、略均一な厚みＴ２で拡がっている。なお、介在層７の厚み（Ｔ１＋Ｔ２）は０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。介在層７の厚みが０．１ｎｍ未満であれば、Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に強固に接続できなくなるためＡｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との接続が外れやすくなり好ましくない。一方、介在層７の厚みが１０ｎｍをこえると、Ａｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との間の電気抵抗が大きくなるためＡｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との電気的接続が困難となってしまい好ましくない。例えば、略均一な厚みＴ１が０．６ｎｍに対して±１０％の範囲内であり、略均一な厚みＴ２が０．４ｎｍに対して±１０％の範囲内であれば、介在層７の厚み（Ｔ１＋Ｔ２）が１．０ｎｍに対して±１０％の範囲内となるため好ましい。
【００４１】
図４（ｂ）はＳｉ電極４０のうちＡｌワイヤ２０が接合されていない部分の断面図である。このＡｌワイヤ２０が接合されていないＳｉ電極４０の部分の表面には、図４（ｂ）に示すように、Ｓｉの自然酸化膜１２が存在している。自然酸化膜１２の厚みＴ３は約１ｎｍであり、Ｓｉ酸化物層１３の厚みＴ１よりも厚い。Ｓｉ酸化物層１３が自然酸化膜１２よりも薄い理由は、Ｓｉの自然酸化膜１２上に超音波と荷重とを加えながらＡｌワイヤ２０を押し付けた時点でＳｉの自然酸化膜１２が破壊されてＳｉの新生面が現れて、Ａｌワイヤ２０との界面にＳｉ酸化物層１３が新たにできるためである。
【００４２】
そして、本願発明者らは、今回、ＡｌワイヤをＳｉ電極に接合させてから電圧を印加すると第１の部分の一部が除去されて第２の部分が形成されることを見いだした。接合後に電圧を印加させる方法として、以下に示す２通りの方法を行った。図５は、１つ目の印加方法で用いる電圧印加システムの模式図である。１つ目の印加方法では、まず、１つのＳｉ電極４０、Ｓｉ電極４０とは異なる１つの別電極８０および１本のＡｌワイヤ２０を用意した。次に、図５に示すように、Ａｌワイヤ２０の一端をＳｉ電極４０に接合させ、Ａｌワイヤ２０の他端を別電極８０に電気的に接続させた。それから、Ｓｉ電極４０と別電極８０との間に電圧を印加してＩ−Ｖ特性を調べた。図６はこの印加方法におけるＩ−Ｖ特性の結果を示すグラフ図である。図６に示すように、２Ｖ未満の電圧を印加したときにはＡｌ部材２０とＳｉ電極４０との間には大きな電気抵抗が存在していたが、２Ｖの電圧を印加するとＡｌ部材２０とＳｉ電極４０とを電気的に接続することができた。
【００４３】
２つ目の印加方法（不図示）では、まず、１つのＳｉ電極、Ｓｉ電極とは異なる２つの別電極および２本のＡｌワイヤを用意した。次に、一方のＡｌワイヤの一端を一方の別電極に電気的に接続し、他方のＡｌワイヤの一端を他方の別電極に電気的に接続した。と同時に、２本のＡｌワイヤの他端をそれぞれＳｉ電極に接合した。それから、別電極の間に電圧を印加した。すると、不図示であるが、０．８Ｖ未満の電圧を印加したときにはＡｌ部材とＳｉ電極との間には大きな電気抵抗が存在していたが、０．８Ｖの電圧を印加するとＡｌ部材とＳｉ電極とを電気的に接続することができた。
【００４４】
一般に、半導体と金属とを互いに近づけると、半導体と金属との間には、ショットキー障壁などの接合障壁が形成されることが知られている。接合障壁が形成されると整流作用が生じるため、印加電圧値を大きくしただけで半導体と金属との間にオーミック接触が形成されることはない。しかし、図６および２つ目の印加方法の結果に示すように、Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に接合させた後、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間に所定値以上の電圧を印加すれば、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間にオーミック接触を形成することができた。このことから、本願発明者らは、Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に接合させた場合にはＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間には接合障壁が形成されていないと考え、図６に示すＩ−Ｖ特性の結果および２つ目の印加方法におけるＩ−Ｖ特性の結果に対して以下のように考えた。
【００４５】
Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に接合させると、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間には介在層７が形成される。この介在層７はＳｉ酸化物層１３とＡｌ酸化物層２３とで構成されているため、絶縁層である。すなわち、Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に接合させると、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間に絶縁層が形成されるため、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間には大きな抵抗が発生する。よって、Ａｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との間に電圧を印加しても、電流はほとんど流れなかった。
【００４６】
しかし、所定値以上の電圧を印加すると、介在層７が複数箇所において除去される。複数箇所のうちの数箇所では、図３（ａ）に示すように、Ａｌワイヤ２０からＳｉ電極４０の方へ延びてＳｉ電極４０に接するようになる。また、残りの箇所では、図３（ｂ）に示すように、Ａｌワイヤ２０の一部がＳｉ電極４０の方へ延びてＡｌ部となりＳｉ電極４０の一部がＡｌワイヤ２０の方へ延びてＳｉ部１４ａとなり、Ａｌ部１４ｂとＳｉ部１４ａとが接するようになる。別の言い方をすると、２Ｖ以上の電圧を印加すれば、介在層７に複数個の貫通部６，６，…が形成される。そのうちの数個の貫通部６，６，…にはＡｌワイヤ２０のＡｌが充填されて、そのＡｌがＳｉ電極４０に接するようになる。また、残りの貫通部６，６，…にはＡｌワイヤ２０のＡｌが注入されてＡｌ部１４ｂを形成するとともにＳｉ電極４０のＳｉが注入されてＳｉ部１４ａを形成して、Ｓｉ部１４ａとＡｌ部１４ｂとが接するようになる。いずれにせよ、所定値以上の電圧を印加するとＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０とが互いに接し、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との接触によりＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間にオーミック接触が形成され、よって、Ｉ−Ｖ特性はオームの法則に従うようになった、と考えられる。
【００４７】
オーミック接触を形成するために必要な印加電圧値は、電圧の印加方法によって異なり、またＡｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に接合させる際の接合条件によっても異なると考えられる。よって、必要な印加電圧値は一概には言えないが、その下限値は１Ｖであればよく２Ｖであれば更に好ましい。一方、必要な印加電圧値の上限値は特に限定されないが、５Ｖ程度であればよい。５Ｖよりも大きな電圧値を印加してもＡｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との間の電気抵抗値をさらに小さくすることはできないと考えられるためである。
【００４８】
本願発明者らは、Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に電気的に接続させた後、ＳＥＭ観察およびＥＤＸ分析を行った。ＳＥＭ観察を行うために、まずＡｌワイヤ２０をＳｉ電極４０から剥離し、次に例えばリン酸溶液を用いてＡｌワイヤ２０が剥離されたＳｉ電極４０の表面をエッチングした。このエッチングされたＳｉ電極４０の表面に対してＳＥＭ観察を行った。図７は、Ｓｉ電極４０の上方から接続部分３０を見たときの模式図である。ＳＥＭ観察を行うと、Ｓｉ電極４０における接続部分３０の外形は略楕円であった。また、隆起３３が、接続部分３０の周縁に点在して観察されたとともに、接続部分３０内に接続部分３０の長軸方向に点在して観察された。なお、隆起３３はＳｉ電極４０の表面から隆起しているが、図７では実線で記載している。また、エッチングされたＳｉ電極４０の表面に対してＥＤＸ分析を行うと、ＳＥＭ観察で観察された隆起には、ＳｉおよびＯは検出されたがＡｌは検出されなかった。このＥＤＸ分析の分析結果から、隆起３３では、Ｓｉ電極４０が第１の部分２におけるＳｉ電極４０よりもＡｌワイヤ２０側に突出してＡｌワイヤ２０と接触していると考えられ、すなわち、隆起３３が第２の部分１４，１４，…であると考えられる。
【００４９】
隆起３３は、接合時に、相対的に強い荷重がかかったＳｉ電極４０の部分に生じていると考えられる。詳細には、Ａｌワイヤ２０の周縁部分は、Ａｌワイヤ２０の内側部分よりも強くＳｉ電極４０に押し付けられる。また、超音波を印加すると、Ａｌワイヤ２０はワイヤ延伸方向に沿って振動する。そのため、超音波印加時において、Ａｌワイヤ２０のうちワイヤ延伸方向に延びる部分は、ワイヤ延伸方向とは異なる方向（例えばワイヤ径方向）に延びる部分よりも強くＳｉ電極４０に押し付けられる。
【００５０】
Ｉ−Ｖ特性の結果、ＳＥＭ観察の観察結果およびＥＤＸ分析の分析結果をまとめると、接合されたＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間に所定値以上の電圧を印加すれば介在層７の一部が除去されてＡｌワイヤ２０がＳｉ電極４０に接触し、これによりＡｌワイヤ２０がＳｉ電極４０に電気的に接続された、と考えられる。
【００５１】
本実施形態にかかる接合によるＡｌワイヤ２０の変形について、以下に示す。
【００５２】
上述のように圧着振動部材５０を用いてＡｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に押し付けると、Ａｌワイヤ２０は変形する。Ａｌワイヤ２０が変形している部分（以下、単に「変形部分」という）のワイヤ幅は、Ａｌワイヤ２０の変形していない部分の幅の約２．４倍である。また、変形部分の長さ（変形部分と非変形部分との２つの境界線３１，３１間の距離）Ｌは電極の長さよりも大きく、変形部分はＳｉ電極４０の外側にも存している。変形部分がＳｉ電極４０の外側にも存在して広がっているので、Ａｌワイヤ２０とＳｉ電極４０とは確実且つ強固に接合されている。なお、Ａｌワイヤ２０の変形していない部分のワイヤ幅に対する変形部分のワイヤ幅の比は１．５倍以上であることが好ましい。このワイヤ幅の比が１．５倍未満であれば、Ａｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との接合強度が不十分となるため好ましくない。
【００５３】
また、上述のように圧着振動部材５０を用いてＡｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に押し付けると、ＳｉがＳｉ電極４０側からＡｌワイヤ２０へ向かって拡散する。そのため、Ａｌワイヤ２０におけるＳｉの含有率は、変形していないＡｌワイヤ２０の部分に比べて変形部分の方が大きい。また、Ｓｉの含有率は、変形部分においては、Ｓｉ電極４０に近づくにつれて大きくなる。同様に、ＡｌがＡｌワイヤ２０側からＳｉ電極４０へ向かって拡散するため、Ｓｉ電極４０におけるＡｌの含有率は、Ａｌワイヤ２０と接していない部分に比べてＡｌワイヤ２０と接している部分の方が大きい。これにより、Ａｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との接合強度の増大を図ることができる。また、上述のＡｌの拡散やＳｉの拡散により、各第２の部分４にはＳｉが含まれ、各第２の部分１４のＡｌ部１４ｂにはＳｉが含まれＳｉ部１４ａにはＡｌが含まれる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態にかかる接続構造体１では、Ａｕなどのめっきを介することなくＡｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に接続することができる。そのため、接続構造体１を安価に製造することができる。また、Ａｌワイヤ２０やＳｉ電極４０にめっきを設けなくてもよいため、簡便に且つ短時間で接続構造体１を製造することができる。
【００５５】
図８は、本実施形態にかかる接続構造体１の製造方法の一部を示す断面図である。本実施形態にかかる接続構造体１の製造方法は、Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に接合させた後、接合されたＳｉ電極４０およびＡｌワイヤ２０に電圧を印加するというものである。以下に具体的に示す。
【００５６】
まず、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０とを用意し、図８（ａ）に示すようにＡｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に近づける。
【００５７】
次に、大気圧下において、図８（ｂ）に示すように圧着振動部材（例えばウエッジツール）５０を用いてＡｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に押し付け、その圧着振動部材５０に超音波を印加する。Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に押し付けると、Ａｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との界面には自然酸化膜（不図示）が形成される。しかし、超音波を印加すると、Ａｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との界面には摩擦が発生し、その結果、界面に形成されていた自然酸化膜が除去される。と同時に、界面に発生した摩擦によってその界面では発熱が起こり、生じた熱によりＡｌワイヤ２０の抗張力が急減してＡｌワイヤ２０が塑性変形する。これにより、Ａｌワイヤ２０がＳｉ電極４０に接合される。酸素が存する大気下で接合を行うため、Ａｌワイヤ２０とＳｉ電極４０との界面には酸化物が生じる。
【００５８】
Ａｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に接合させる際、０．１４Ｎ以上０．４Ｎ以下の荷重をかけてＡｌワイヤ２０をＳｉ電極４０に押し付け、周波数が６０ｋＨｚ以上１４０ｋＨｚ以下である超音波を３０ｍｓ以上５０ｍｓ以下の間印加することが好ましい。荷重の大きさ、超音波の周波数および超音波の印加時間は、いずれも上記範囲に限定されない。しかし、これらの値が上記範囲をそれぞれ下回れば接合不良が生じる虞があるため好ましくなく、これらの値が上記範囲をそれぞれ上回ればＳｉ電極４０のクレタリング（Ｓｉ電極４０の下の層へ至る剥がれ）が発生したり接合箇所の形状がいびつになる虞があるため好ましくない。
【００５９】
続いて、接合されたＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間に電圧を印加する。この電圧印加により、接合により形成された介在層７の一部が除去されて、Ａｌワイヤ２０がＳｉ電極４０に接触する。このようにして接続構造体１を製造することができる。
【００６０】
印加電圧値は、接合条件、つまり、荷重の大きさ、超音波の周波数および超音波の印加時間などに応じて異なるため一概には言えないが、１Ｖ以上５Ｖ以下であることが好ましい。１Ｖ未満の電圧を印加するとＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０とを充分に電気的に接続できないため好ましくなく、５Ｖよりも大きな電圧を印加しても接続構造体１の電気特性はさらに向上しないと考えられるため好ましくない。
【００６１】
《発明の実施形態２》
実施形態２にかかる接続構造体では、第２の部分２４，２４，…および第２の部分３４，３４，…の構成が上記実施形態１における第２の部分４，４，…および第２の部分１４，１４，…の構成と異なる。図９（ａ）は本実施形態にかかる接続構造体の第２の部分２４，２４，…の構成を示す拡大断面図であり、図９（ｂ）は本実施形態にかかる接続構造体の第２の部分３４，３４，…の構成を示す拡大断面図である。
【００６２】
各第２の部分２４には、図９（ａ）に示すようにＳｉが存在しており、このＳｉはＳｉ電極４０からＡｌワイヤ２０の方へ延びてＡｌワイヤ２０に接している。各第２の部分３４では、図９（ｂ）に示すようにＳｉ部３４ａとＡｌ部３４ｂとが存在しており、Ｓｉ部３４ａはＳｉ電極４０からＡｌワイヤ２０の方へ延びており、Ａｌ部３４ｂはＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０の方へ延びてＳｉ部３４ａと接している。このように、各第２の部分２４および各第２の部分３４では、何れにおいても、Ａｌワイヤ２０はＳｉ電極４０に直接接している。
【００６３】
各第２の部分２４および各第２の部分３４について別の言い方をすると、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間には介在層７が存在しており、介在層７には複数個の貫通部６，６，…が設けられている。複数個の貫通部６，６，…のうちの数個の貫通部６，６，…には、それぞれ、図９（ａ）に示すようにＳｉが存在しており、このＳｉはＳｉ電極４０からＡｌワイヤ２０の方へ延びてＡｌワイヤ２０に接している。残りの貫通部６，６，…には、それぞれ、図９（ｂ）に示すようにＳｉ部３４ａとＡｌ部３４ｂとが存在しており、Ｓｉ部３４ａはＳｉ電極４０からＡｌワイヤ２０の方へ延びており、Ａｌ部３４ｂはＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０の方へ延びてＳｉ部３４ａと接している。
【００６４】
本実施形態にかかる接続構造体は、上記実施形態１にかかる接続構造体１と略同一の方法に従って製造される。なお、本実施形態の場合、接合されたＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間に上記実施形態１に記載の所定値以上の電圧を印加すると、介在層７の複数箇所が除去され、そのうちの数箇所では、図９（ａ）に示すように、Ｓｉ電極４０の一部がＡｌワイヤ２０の方へ延びてＳｉ部３４ａとなり、Ｓｉ部３４ａがＡｌワイヤ２０に接するようになる。また、残りの箇所では、図９（ｂ）に示すように、Ａｌワイヤ２０の一部がＳｉ電極４０の方へ延びてＡｌ部３４ｂとなりＳｉ電極４０の一部がＡｌワイヤ２０の方へ延びてＳｉ部３４ａとなり、Ｓｉ部３４ａとＡｌ部３４ｂとが接するようになる。別の言い方をすると、上記実施形態１に記載の所定値以上の電圧を印加すれば、介在層７に複数個の貫通部６，６，…が形成され、そのうちの数個の貫通部６，６，…にはＳｉ電極４０のＳｉが充填されて、そのＳｉがＡｌワイヤ２０に接するようになる。残りの貫通部６，６，…にはＡｌワイヤ２０のＡｌが注入されてＡｌ部３４ｂを形成するとともにＳｉ電極４０のＳｉが注入されてＳｉ部３４ａを形成して、Ｓｉ部３４ａとＡｌ部３４ｂとが接するようになる。いずれにせよ、上記所定値以上の電圧を印加するとＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０とが互いに接し、そのＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との接触によりＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間にオーミック接触が形成される。
【００６５】
《発明の実施形態３》
実施形態３にかかる接続構造体では、第２の部分４４，４４，…および第２の部分５４，５４，…の構成が上記実施形態１における第２の部分４，４，…および第２の部分１４，１４，…の構成と異なる。図１０（ａ）は本実施形態にかかる接続構造体の第２の部分４４，４４，…の構成を示す拡大断面図であり、図１０（ｂ）は本実施形態にかかる接続構造体の第２の部分５４，５４，…の構成を示す断面図である。
【００６６】
各第２の部分４４および各第２の部分５４には、それぞれ、Ｓｉ部４４ａ，５４ａとＡｌ部４４ｂ，５４ｂとが互いに接して存在しており、Ｓｉ部４４ａ，５４ａはそれぞれＳｉ電極４０からＡｌワイヤ２０へ向かって延び、Ａｌ部４４ｂ，５４ｂはそれぞれＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０へ向かって延びてＳｉ部４４ａ，５４ａと接している。各第２の部分４４では、Ｓｉ部４４ａとＡｌ部４４ｂとの境界は図１０（ａ）に示すようにＳｉ電極４０に対して略平行であり、各第２の部分５４ではＳｉ部５４ａとＡｌ部５４ｂとの境界はＳｉ電極４０に対して非平行である。いずれの場合であってもＡｌ部４４ｂがＳｉ部４４ａに接しＡｌ部５４ｂがＳｉ部５４ａに接しているため、Ａｌワイヤ２０はＳｉ電極４０に直接接している。
【００６７】
第２の部分４４，４４，…および第２の部分５４，５４，…について別の言い方をすると、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間には介在層７が存在しており、介在層７には複数個の貫通部６，６，…が設けられている。複数の貫通部６，６，…は介在層７を貫通してＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０まで到達するようにそれぞれ設けられており、そのうちの数個の貫通部６，６，…内ではそれぞれＳｉ部４４ａとＡｌ部４４ｂとが互いに接して存在しており、残りの貫通部６，６，…内ではそれぞれＳｉ部５４ａとＡｌ部５４ｂとが互いに接して存在している。Ｓｉ部４４ａとＡｌ部４４ｂとの境界はＳｉ電極４０に対して略平行であり、Ｓｉ部５４ａとＡｌ部５４ｂとの境界はＳｉ電極４０に対して非平行である。
【００６８】
本実施形態にかかる接続構造体は、上記実施形態１にかかる接続構造体１と略同一の方法に従って製造される。なお、本実施形態の場合、接合されたＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間に上記実施形態１に記載の所定値以上の電圧を印加すると介在層７の複数箇所が除去され、除去された箇所では、それぞれ、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、Ｓｉ電極４０の一部がＡｌワイヤ２０の方へ延びてＳｉ部４４ａ，５４ａを形成し、Ａｌワイヤ２０の一部がＳｉ電極４０の方へ延びてＡｌ部４４ｂ，５４ｂを形成し、Ｓｉ部４４ａとＡｌ部４４ｂとが互いに接するようになり、またＳｉ部５４ａとＡｌ部５４ｂとが互いに接するようになる。別の言い方をすると、上記実施形態１に記載の所定値以上の電圧を印加すれば、介在層７に複数個の貫通部６，６，…が形成される。各貫通部６では、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、Ａｌワイヤ２０のＡｌが注入されてＡｌ部４４ｂ，５４ｂを形成するとともにＳｉ電極４０のＳｉが注入されてＳｉ部４４ａ，５４ａを形成し、Ｓｉ部４４ａとＡｌ部４４ｂとが互いに接するようになり、またＳｉ部５４ａとＡｌ部５４ｂとが互いに接するようになる。これにより、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間にオーミック接触が形成される。
【００６９】
《発明の実施形態４》
実施形態４にかかる接続構造体では、第２の部分６４，６４，…の構成が上記実施形態１における第２の部分４，４，…および第２の部分１４，１４，…の構成と異なる。図１１は、本実施形態にかかる接続構造体の第２の部分６４，６４，…の構成を示す拡大断面図である。
【００７０】
複数の第２の部分６４，６４，…には、いずれも、ＳｉとＡｌとが混合して存在している。このＳｉは、第２の部分６４内のＡｌに接しているとともにＡｌワイヤ２０に接している。また、Ａｌは、第２の部分６４内のＳｉに接しているとともにＳｉ電極４０に接している。
【００７１】
第２の部分６４，６４，…について別の言い方をすると、Ｓｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間には介在層７が存在しており、介在層７には複数個の貫通部６，６，…が設けられている。各貫通部６は介在層７を貫通してＡｌワイヤ２０からＳｉ電極４０まで到達するように設けられており、各貫通部６内にはＳｉとＡｌとが混合して存在している。
【００７２】
本実施形態にかかる接続構造体は、上記実施形態１にかかる接続構造体１と略同一の方法に従って製造される。なお、本実施形態の場合、接合されたＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間に上記実施形態１に記載の所定値以上の電圧を印加すると介在層７の複数箇所が除去され、介在層７が除去された複数箇所では、Ｓｉ電極４０からＳｉが取り出されＡｌワイヤ２０からＡｌが取り出され、そのＳｉとＡｌとが互いに接するようになる。別の言い方をすると、上記実施形態１に記載の所定値以上の電圧を印加すれば介在層７に複数個の貫通部６，６，…が形成され、各貫通部６では、Ａｌワイヤ２０からのＡｌとＳｉ電極４０からのＳｉとが充填される。このように上記所定値以上の電圧を印加するとＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０とが第２の部分６４，６４，…を介して互いに接し、そのＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との接触によりＳｉ電極４０とＡｌワイヤ２０との間にオーミック接触が形成される。
【００７３】
《発明の実施形態５》
実施形態５では、Ｓｉ部材の一例としてＳｉ電極を挙げＡｌ部材の一例としてＡｌバンプを挙げて、上記実施形態１乃至４のいずれか一つの接続構造体を備えたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の製造方法を示す。
【００７４】
図１２は、本実施形態にかかるＣＳＰの製造工程を示す断面図である。本実施形態にかかるＣＳＰは、以下に示す方法に従って製造される。
【００７５】
まず図１２（ａ）に示すように、半導体回路が形成されたＳｉ基板（半導体チップ）１０のＳｉ電極４０にＡｌバンプ６０を形成する。Ａｌバンプ６０はＳｉ電極４０の全面をほぼ覆うくらいの大きさを有している。また、Ｓｉ基板１０上にはＳｉ電極４０は複数存しており、その全てにＡｌバンプ６０を載せる。
【００７６】
次に図１２（ｂ）に示すように、Ａｌバンプ６０を不図示の圧着振動部材によってＳｉ電極４０に押し付け超音波と荷重とを印加して接合させる。この時の接合条件は上記実施形態１の条件と同じである。なお、本実施形態においては、１つのＳｉ基板１０上に形成された全てのＡｌバンプ６０を一つ一つＳｉ電極４０に対して接合させる。このように接合させることにより、Ａｌバンプ６０とＳｉ電極４０との間に上記実施形態１乃至４と同様にＡｌ酸化物層２３とＳｉ酸化物層１３とが広がって、Ａｌバンプ６０とＳｉ電極４０とは機械的にも電気的にも確実且つ強固に且つ低コストで接続される。Ａｌ酸化物からなる層とＳｉ酸化物からなる層との厚みに関しては実施形態１と同様である。
【００７７】
続いて不図示であるが、接合されたＳｉ電極４０とＡｌバンプとの間に上記実施形態１に記載の所定値以上の電圧を印加し、Ｓｉ電極４０とＡｌバンプとを電気的に接続する。
【００７８】
続いて図１２（ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１０をパッケージ基板７０に向かい合わせにして配置する。この時、Ｓｉ基板１０のＡｌバンプ６０とパッケージ基板７０の基板側電極７１とが相対するように位置を合わせて配置する。パッケージ基板７０の基板側電極７１が形成された面とは反対側の面にははんだボール７４が形成されていて、パッケージ基板７０内部には基板側電極７１とはんだボール７４とを電気的に接続する内部配線が形成されている。
【００７９】
そして図１２（ｄ）に示すように、Ｓｉ基板１０のＡｌバンプ６０とパッケージ基板７０の基板側電極７１とを接触させて接続させ、Ｓｉ基板１０とパッケージ基板７０との間にアンダーフィル７２を流し込んで硬化させて接続部分の保護を行う。こうしてＣＳＰが出来上がる。なお、さらに広範に樹脂封止を行っても構わない。本実施形態では、樹脂封止はいわゆる「後入れ」としたが、封止樹脂を先に塗布しておきＳｉ基板１０のＡｌバンプ６０とパッケージ基板７０の基板側電極７１とを接触させて接続を行う「先入れ」方法であっても構わない。
【００８０】
本実施形態においては、簡単且つ短時間の工程によってＳｉ基板１０のＳｉ電極４０に対してＡｌバンプ６０を接合させることができる。この接合により、Ａｌバンプ６０とＳｉ電極４０とは機械的にも電気的にも確実且つ強固に接続され低コストな接続を行うことができる。
【００８１】
《その他の実施形態》
上記実施形態１乃至５において、以下の構成であってもよい。
【００８２】
本技術を適用するデバイスは、半導体集積回路、ＭＥＭＳデバイスのみでなく、イメージセンサーやレーザー素子のような光学デバイスでも良い。
【００８３】
Ｓｉ電極を設ける基板はＳｉ基板のみではなく、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニュウム）基板やＳｉＧｅＣ（シリコンゲルマニュウムカーボン）基板、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板などを用いても構わない。
【００８４】
上記実施形態１乃至４において、以下の構成であってもよい。
【００８５】
上記実施形態１乃至４において第２の部分の構成をそれぞれ示したが、１つの接続構造体がこれらの実施形態に記載の第２の部分の構成をすべて有していてもよい。すなわち、接続構造体は複数個の第２の部分を有しており、そのうちの数個の第２の部分にはＡｌが存在しており、別の数個の第２の部分にはＳｉが存在しており、また別の数個の第２の部分にはＡｌ部とＳｉ部とが存在しており、残りの第２の部分にはＳｉとＡｌとが混合していてもよい。また、１つの接続構造体が任意の２つの実施形態に記載の第２の部分の構成を有していても良く、任意の３つの実施形態に記載の第２の部分の構成を有していても良い。第２の部分の構成は、ＡｌワイヤをＳｉ電極に接合させるさいの接合条件、電圧の印加方法および印加電圧値に依存すると考えられる。
【００８６】
また、第２の部分の形状および大きさは、図２に記載の形状および大きさに限定されない。第２の部分の形状および大きさも、上記接合条件、電圧の印加方法および印加電圧値に依存すると考えられる。なお、第２の部分の大きさは、Ａｌのイオン半径や多結晶Ｓｉのグレイン（ｇｒａｉｎ）サイズよりも大きいことが好ましく、４０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００８７】
また、第２の部分は、接続部分の周縁にのみ点在して分布していてもよく、接続部分内に接続部分の長軸方向にのみ点在して分布していてもよい。また、第２の部分は、接続部分の周縁や上記長軸方向以外の部分に存在していてもよい。
【００８８】
さらに、第２の部分は、接続部分の周縁全体に存在していてもよく、上記長軸方向に延びて存在していてもよい。すなわち、第２の部分は複数存在しており、そのそれぞれが互いに接続されることなく接続部分の周縁や上記長軸方向に沿って存在していてもよい。または、第２の部分は、とぎれることなく接続部分の周縁や上記長軸方向に延びて存在していてもよい。
【００８９】
また、Ａｌ部材としては、ＡｌワイヤおよびＡｌバンプを例に挙げたが、これらに限定されることはなく、Ｓｉが含まれていなくてもよく、Ｓｉ以外の他の元素が含まれていてもよい。Ｓｉ部材としては、Ｓｉ電極を例に挙げたが、これに限定されることはなく、他の元素が含まれていても良い。
【００９０】
上記実施形態５において、以下の構成であってもよい。
【００９１】
Ｓｉ基板上にＡｌバンプを接合する方法は、図１２（ｂ）に示す工程のようにシングルポイントボンディングのように１つ１つ接合する方法であってもよいし、全て一度に接合してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上説明したように、本発明は、接続構造体および接続構造体の製造方法について有用であり、特に、Ｓｉ部材とＡｌ部材との接続構造体およびその製造方法について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】接続構造体１を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す破線で囲まれた箇所の拡大平面図である。
【図３】（ａ）は実施形態１にかかる接続構造体の第２の部分の構成を示す拡大断面図であり、（ｂ）は実施形態１にかかる接続構造体の第２の部分の構成を示す拡大断面図である。
【図４】（ａ）は第１の部分の拡大断面図であり、（ｂ）はＳｉ電極のうちＡｌワイヤが接合されていないＳｉ電極の部分の拡大断面図である。
【図５】接合されたＳｉ電極とＡｌワイヤとの間に電圧を印加するためのシステムの１形態を模式的に示す図である。
【図６】Ｉ−Ｖ特性の結果を示すグラフ図である。
【図７】Ｓｉ電極の上方から接続部分を見たときの模式図である。
【図８】接続構造体の製造方法の一部を示す断面図である。
【図９】（ａ）は実施形態２にかかる接続構造体の第２の部分の構成を示す拡大断面図であり、（ｂ）は実施形態２にかかる接続構造体の第２の部分の構成を示す拡大断面図である。
【図１０】（ａ）は実施形態３にかかる接続構造体の第２の部分の構成を示す拡大断面図であり、（ｂ）は実施形態３にかかる接続構造体の第２の部分の構成を示す拡大断面図である。
【図１１】実施形態４にかかる接続構造体の第２の部分の構成を示す拡大断面図である。
【図１２】実施形態５にかかるＣＳＰの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１    接続構造体
２    第１の部分
４，１４，２４，３４，４４，５４，６４    第２の部分
６    貫通部
７    介在層
１０    Ｓｉ基板
１３    Ｓｉ酸化物層
１４ａ，３４ａ，４４ａ，５４ａ    Ｓｉ部
１４ｂ，３４ｂ，４４ｂ，５４ｂ    Ａｌ部
２０    Ａｌワイヤ（Ａｌ部材）
２３    Ａｌ酸化物層
３０    接続部分
４０    Ｓｉ電極（Ｓｉ部材）
５０    圧着振動部材
６０    Ａｌバンプ（Ａｌ部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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