(57)【要約】      （修正有）【課題】バンプのＵＢＭとしてのＮｉとバンプ材料との接触に起因する金属間化合物の形成によるＮｉの破壊を防止できる、信頼性の高いバンプ形成方法を提供する。【解決手段】集積回路の端子６にＳｎを主成分とする鉛フリーバンプ１７を形成する方法であって、前記端子上にＮｉ層１１を形成し、Ｎｉ層１１の上にＣｕ層１５を形成し、Ｃｕ層１５の上に、Ｓｎを主成分とする鉛フリーはんだ層１６を形成し、Ｎｉ層１１、Ｃｕ層１５、および鉛フリーはんだ層１６を加熱することにより球状の鉛フリーバンプを形成する。【選択図】図３
2010040691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路の端子上にＳｎを主成分とする鉛フリーバンプを形成する方法であって、
前記端子上にＮｉ層を形成し、
前記Ｎｉ層上にＣｕ層を形成し、
前記Ｃｕ層上にＳｎを主成分とする鉛フリーはんだ層を形成し、
前記Ｎｉ層、前記Ｃｕ層、および前記鉛フリーはんだ層からなる鉛フリーバンプを加熱することにより球状の鉛フリーバンプを形成することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記Ｃｕ層は、０．５μｍ〜１μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記鉛フリーはんだ層は、Ｓｎ−Ａｇ合金からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記鉛フリーはんだ層は、Ｓｎからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記端子は、基板上に形成された集積回路の金属電極としてのパッドであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記Ｎｉ層、前記Ｃｕ層、及び前記鉛フリーはんだ層の形成は、レジストに開口されたパターンに連続的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記球状の鉛フリーバンプが、Ｓｎ−Ｎｉ金属間化合物の結晶を実質的に含有していないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
集積回路の外部接合点としての鉛フリーバンプであって、
前記集積回路の端子に接続された、バリア層としてのＮｉ層と、
前記Ｎｉ層上に形成されたＣｕ層と、
前記Ｃｕ層の上に形成された、Ｓｎを主成分とする鉛フリーはんだ層とを有し、
前記鉛フリーはんだ層と前記Ｎｉ層との間にＳｎ−Ｃｕ金属間化合物が形成されていることを特徴とする鉛フリーバンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、集積回路パッケージにおけるバンプ形成方法に関し、より特定的には、フリップチップまたはウェハレベルパッケージに使われる信頼性の高い鉛フリーバンプの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンシューマ製品の機能が増大する中で、機器のさらなる小型化が進んでいる。集積回路パッケージ（以下、単にパッケージという）のフットプリント面積、つまりパッケージに占められる回路基板の面積を最小化し、プリント基板上にパッケージを互いに密に配置することが、機器のさらなる小型化を実現する上で求められている。近年では、携帯電話やデジタルカメラなどのコンシューマ製品が市場を支配し、イノベーションとインテグレーションを牽引している。
【０００３】
多くの機能を追加する要求が高まるに従い、ＣＳＰ（Chip  Size  Packaging）の導入が進んでいる。このＣＳＰは、チップサイズの回路基板を有し、従来のパッケージに比べて小型である。したがって、このＣＳＰの導入は、高密度配置、最小のフットプリント面積、および短い電気的経路を可能とし、電子機器のさらなる小型化に大きく貢献している。
【０００４】
しかしながら、パッケージの小型化は多くの困難に直面している。ＩＴＲＳ（国際半導体技術ロードマップ）では、最も難しい課題の中の一つとしてシステムレベルの問題を挙げている。１つのチップに複数の機能を収容したＳＯＣ（System  on  a  Chip）や、１つのパッケージ内に複数のチップが集積されたＳＩＰ（System  in  Packaging）の開発が進められている中、これらシステムが小型化するに従い、直面する課題は増大する。例えば、システム全体の信頼性の問題、個々のコンポーネントの熱問題、複数のコンポーネントが収容されたパッケージを如何にテスティングするかという問題である。さらに、微細化による製造の難しさによる品質の問題や、応力など機械的な信頼性の問題も提起される。これに加え、高密度実装では、単位面積に流される電流が非常に高くなるため、電気的、熱的な信頼性を高めることが非常に厳しく要求されている。
【０００５】
典型的なＣＳＰでは、Ｓｉ基板の表面上に集積回路が形成され、その集積回路の端部に金属パッド（集積回路の端子）が形成される。その集積回路を有する基板の上に、ＵＢＭ（Under  Bump  Metallurgy）の形成、レジストの塗布、バンプパターンの形成、バンプの形成、レジストの剥離、ＵＢＭのエッチング、リフローなどの一連の工程が施され、ＣＳＰの外部接合点としてのはんだバンプが製作される。そして、このＳｉ基板が各々の集積回路領域（Die）ごとに切り離され半導体チップとなる。この半導体チップはこれらはんだバンプを介して、最終製品の配線基板上に機械的および電気的に固定される。より具体的には、導電性接合材料であるはんだバンプを配線基板に押し付けながらはんだバンプを加熱することにより、半導体チップの集積回路と配線基板とを電気的に接続させる。
【０００６】
さらに最近では、環境に対する意識が高まる中、鉛を含有するはんだを電気製品に使用することを禁止することが世界的な傾向となっている。現在、最も広く用いられている鉛フリーはんだとしては、Ｓｎ（錫）に、Ａｇ（銀）およびＣｕ（銅）の少なくとも一方を少量添加することで得られるＳｎ合金が挙げられる。したがって、従来のアプリケーションのために使用されている鉛−錫合金に直接替わる鉛フリーバンプの組成は、殆どＳｎに近いものであるといえる。
【０００７】
ここで、Ｓｎ系無鉛バンプの一般的な形成工程について図１を参照して説明する。まず、表面に集積回路が形成された基板（半導体ウェハ）Ｗを用意する（ステップ１）。この基板Ｗの表面には集積回路の端子としてのパッド６および保護膜５が形成され、さらにパッド６の中央部は保護膜５から露出している。その集積回路を有する基板Ｗに逆スパッタによりイオンを照射して、基板Ｗの表面上の不純物を物理的に除去する（ステップ２）。逆スパッタにより清浄化された基板Ｗの表面にバリア層としてのＴｉ層７を形成する（ステップ３）。続いて、Ｔｉ層７の上に導電シード層としてのＣｕ層８を形成する（ステップ４）。さらに、レジスト９をＣｕ層８の上に形成し（ステップ５）、露光する（ステップ６）。レジスト９を現像し、パッド６の上方にレジストパターン（開口部）１０を形成する（ステップ７）。レジストパターン１０内のＣｕ層８にはレジストの残さ（スカム）が残留するので、これを除去する（ステップ８）。
【０００８】
次に、Ｃｕ層８をシードとして、電気めっきによりＮｉ層１１をレジストパターン１０内に形成する（ステップ９）。次いで、Ｎｉ層１１の上にＳｎまたはＳｎ系合金からなる鉛フリーはんだ層１２を電気めっきにより形成する（ステップ１０）。レジスト９を剥離し（ステップ１１）、さらにバンプ形成部以外の領域について保護膜５が露出するまでＣｕ層８およびＴｉ層７をエッチングする（ステップ１２）。そして、リフロー（加熱）工程により鉛フリーはんだ層１２を溶解してボール形のはんだバンプ１３を形成する（ステップ１３）。このようにして直径１００μｍ以下の球状のバンプが形成される。
【０００９】
上述のように、Ｎｉ層を形成し、その上にＳｎまたはＳｎ系合金からなる鉛フリーはんだ層を形成する理由は、Ｎｉ層がバリア層として機能することにある。すなわち、Ｎｉ層は、はんだバンプ１３と集積回路との拡散反応、エレクトロマイグレーションなど導電性の異種材料間の反応によって集積回路の信頼性が損なわれることを防ぐ役割がある。
【００１０】
しかしながら、ＮｉはＳｎ中に容易に拡散しやすい金属として知られている。従来のバンプ材料は主に鉛系はんだであり、バンプ材料中に含まれるＳｎによるＮｉへの影響は、実用上の信頼性においては問題がない程度のものであったが、最近の鉛フリー化にともない、バンプ材料に占めるＳｎの割合が多くなったことにより、ＳｎによるＮｉの影響が無視できない状況になっている。特に、電気めっきでＳｎを主成分とするはんだ層を形成した後、リフロー工程によりはんだ層を溶融すると、図２に示すように、ＮｉとＳｎとの接触反応に起因する金属間化合物(ＩＭＣ：Intermetallic  Compound)が形成される。このＩＭＣは、時間の経過とともに成長し、その厚さは１μｍ以上に達する。ＮｉとＳｎとのＩＭＣは脆く、温度サイクル試験などの信頼性試験で、このＩＭＣ内から早期に破断して不良になるなどの問題がある。また、ＩＭＣの形成によって、Ｎｉが消費され、そのバリア層としての役割が果せなくなり、半導体デバイスの寿命が大幅に短縮されてしまう懸念がある。
また、サイズにおいても、従来は数１００−２５０μｍと大きなバンプであったが、最近の高集積化によりバンプサイズはますます微細化が進む一方で、確実なＮｉバリア層の形成が必要とされる。
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２００４／０５９０４２号パンフレット
【特許文献２】特開２００３−３４２７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、バンプのＵＢＭとしてのＮｉとバンプ材料との接触に起因する金属間化合物の形成によるＮｉの破壊を防止できる、信頼性の高い鉛フリーバンプ形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、集積回路の端子上にＳｎを主成分とする鉛フリーバンプを形成する方法であって、前記端子上にＮｉ層を形成し、前記Ｎｉ層上にＣｕ層を形成し、前記Ｃｕ層上にＳｎを主成分とする鉛フリーはんだ層を形成し、前記Ｎｉ層、前記Ｃｕ層、および前記鉛フリーはんだ層からなる鉛フリーバンプを加熱することにより球状の鉛フリーバンプを形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記Ｃｕ層は、０．５μｍ〜１μｍの厚さを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記鉛フリーはんだ層は、Ｓｎ−Ａｇ合金からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記鉛フリーはんだ層は、Ｓｎからなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記端子は、基板上に形成された集積回路の金属電極としてのパッドであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の好ましい態様は、前記Ｎｉ層、前記Ｃｕ層、及び前記鉛フリーはんだ層の形成は、レジストに開口されたパターンに連続的に形成されることを特徴とする請求項１記載のバンプ形成方法。
本発明の好ましい態様は、前記球状の鉛フリーバンプが、Ｓｎ−Ｎｉ金属間化合物の結晶を実質的に含有していないことを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の態様は、集積回路の外部接合点としての鉛フリーバンプであって、前記集積回路の端子に接続された、バリア層としてのＮｉ層と、前記Ｎｉ層上に形成されたＣｕ層と、前記Ｃｕ層の上に形成された、Ｓｎを主成分とする鉛フリーはんだ層とを有し、前記鉛フリーはんだ層と前記Ｎｉ層との間にＳｎ−Ｃｕ金属間化合物が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、はんだバンプとＮｉ層との間にＣｕ層を形成することでＮｉ層の崩壊を防ぎ、集積回路の信頼性が損なわれることを防止することができる。はんだバンプとＮｉ層の間に、脆いＳｎ−Ｎｉ  ＩＭＣの代わりに、Ｓｎ−Ｃｕ  ＩＭＣ（ＳｎとＣｕとの金属間化合物）を形成させ、機械的強度を高めることによりバンプの信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図３は本発明の一実施形態に係るバンプ形成方法を示すフローダイヤグラムである。図３に示すように、まず、表面に集積回路が形成された基板（半導体ウェハ）Ｗを用意する（ステップ１）。この基板Ｗの表面には集積回路の端子としてのパッド６および保護膜５が形成され、さらにパッド６の中央部は保護膜５から露出している。パッド６は、基板Ｗ上に形成された集積回路の金属電極として機能する。その集積回路を有する基板Ｗに逆スパッタによりイオンを照射して、基板Ｗの表面上の不純物を物理的に除去する（ステップ２）。逆スパッタにより清浄化された基板Ｗの表面にバリア層としてのＴｉ層７を形成する（ステップ３）。続いて、Ｔｉ層７の上に導電シード層としてのＣｕ層８を形成する（ステップ４）。なお、シード層としてＣｕ層に代えてＣｕ合金からなる層を形成してもよい。さらに、レジスト９をＣｕ層８の上に形成し（ステップ５）、露光する（ステップ６）。レジスト９を現像し、パッド６の上方にレジストパターン（開口部）１０を形成する（ステップ７）。レジストパターン１０のＣｕ層８にはレジスト９の残さ（スカム）が残留するので、これを除去する（ステップ８）。
【００１９】
次に、Ｃｕ層８をシードとして、電気めっきによりＮｉ層（ＵＢＭ）１１をレジストパターン１０内に形成する（ステップ９）。次いで、Ｎｉ層１１の上にＣｕ層１５を電気めっきにより形成する（ステップ１０）。そして、Ｃｕ層１５の上にＳｎまたはＳｎ合金（例えばＳｎ−Ａｇ）からなる鉛フリーはんだ層１６を電気めっきにより形成する（ステップ１１）。このようにして、Ｎｉ層１１、Ｃｕ層１５、および鉛フリーはんだ層１６を連続的にレジストパターン１０に形成する。レジスト９を剥離し（ステップ１２）、さらにＣｕ層８およびＴｉ層７をバンプ形成部以外の領域について保護膜５が露出するまでエッチングする（ステップ１３）。そして、リフロー（加熱）工程によりＮｉ層１１、Ｃｕ層１５、および鉛フリーはんだ層１６からなる鉛フリーバンプを加熱し、鉛フリーはんだ層１６を溶解してボール形のはんだバンプ１７を形成する（ステップ１４）。このようにして球状の鉛フリーバンプが形成される。
【００２０】
図４は上述のようにして形成された鉛フリーバンプの構造を示す断面図である。図４から分かるように、Ｎｉ層とはんだバンプとの間にはＳｎ−Ｃｕ  ＩＭＣが存在し、Ｓｎ−Ｎｉ  ＩＭＣはほとんど形成されていない。Ｃｕ層の厚みは、Ｓｎ−Ｎｉ  ＩＭＣの形成の有無に影響する。つまり、Ｃｕ層の厚みが充分でないと、Ｓｎと合金化するＣｕが消滅し、ＳｎがさらにＮｉと合金化してＳｎ−Ｎｉ  ＩＭＣ形成されてしまう。めっき直後のＣｕ層１５（図３参照）の厚みは、０．２μｍ〜５μｍ、好ましくは０．５ｕｍ〜１μｍである。Ｃｕ層の厚みは０．５ｕｍ以上であると、Ｓｎ−Ｃｕ  ＩＭＣが厚く形成される。ただし、Ｃｕの量が多いとはんだバンプの融点が上昇し、接続時の不良を発生させるので、Ｃｕ層を構成するＣｕの量は鉛フリーはんだ層の量に比較して１．０ａｔ％〜２０ａｔ％（ａｔ％は、原子数量比割合）であることが好ましい。Ｃｕ層はＳｎとの反応によって消費されるが、Ｃｕ層の厚さが一般的には１μｍ以上であれば、層としてなくなることはない。
【００２１】
鉛フリーはんだ層１６の材料としてＳｎ−Ａｇ合金を用いる場合には、Ｓｎ−Ａｇ合金中のＡｇ濃度を３．５質量％以下、好ましくは１．６〜２．６質量％とすることが好ましい。これは、はんだバンプ中にボイドが形成されることを避けるためである。リフロー温度は、鉛フリーはんだ層１６の材料によって多少異なるが、一般的には２５０〜２７０℃である。また、リフロー処理時間は１〜３分である。
【００２２】
一般に合金めっきにおける析出成分組成は、めっき液中の各成分濃度や、電析条件で決定する。従って、本実施形態の合金めっきにおいても、合金めっき液中のＡｇイオンとＳｎイオンとの濃度比を調整したり、電析条件を制御したりすることにより、合金めっき膜中のＡｇ濃度を上記範囲とすることができる。具体的には、（ａ）めっき浴中のＡｇイオンとＳｎイオンの濃度比を一定にし、電析条件を変化させることにより合金めっき膜中のＡｇ濃度を制御する方法や、（ｂ）電析条件を一定にし、めっき浴中のＡｇイオンとＳｎイオンの濃度比を変化させることにより合金めっき膜中のＡｇ濃度を制御することができる。
【００２３】
すなわち、合金めっき液中には、合金を形成する金属のイオンの他、金属イオンを安定化する錯化剤や、めっき膜表面を綺麗に形成するための光沢剤、あるいはその他の添加剤が配合されている。しかし、合金めっき膜中のＡｇ濃度を主に決めるものは合金めっき浴中のＡｇイオンとＳｎイオンの濃度比であるから、実験的に好ましい範囲を見出し、この濃度比を維持しつつめっきすることにより、Ａｇ濃度が制御された合金めっき膜が得られる。実際、電析条件を固定した状態で合金めっきを行うと、合金めっき膜中のＡｇ濃度は、めっき液中に存在するＡｇイオンとＳｎイオンとの濃度比と比例関係にある。
【００２４】
したがって、被処理物を、ＡｇイオンとＳｎイオンを所定の濃度比とした合金めっき液に浸漬させ、一定の電析条件でめっきすれば、Ａｇ濃度の制御された合金めっき膜が得られ、これをリフローすることにより、ボイド発生のないバンプが得られる。
【００２５】
本実施形態で使用される合金めっき液の一例としては、次のめっき液を挙げることができる。
組成：
Ｓｎイオン（Ｓｎ２＋）：  １０〜１００ｇ／Ｌ（好適には３５〜５０ｇ／Ｌ）
Ａｇイオン（Ａｇ＋）：  ０．３〜８ｇ／Ｌ（好適には０．６〜４ｇ／Ｌ）
メタンスルホン酸：  １００ｇ／Ｌ
【００２６】
また、合金めっきでは、電析条件により析出成分組成が異なることは知られており、本実施形態の合金めっきでも、電析条件を変化させることにより、合金めっき膜中のＡｇ濃度を変化させることができる。
【００２７】
本実施形態の合金めっきは、種々の電流パターンで行うことができ、直流電流を連続的に印加する直流めっきであっても、直流電流を間歇的に印加して周期的に休止期が存在する間歇めっきであっても良い。
【００２８】
直流電流を連続的に印加してめっきを行う直流めっきの場合は、電流密度が高くなるほど合金めっき膜中のＡｇ含有濃度が低下する関係があるので、好ましい電流条件を実験的に決め、この条件を維持しつつめっきすればよい。この直流めっきの場合の好ましい電流密度は、１０〜１００ｍＡ／ｃｍ２程度である。
【００２９】
また、直流電流を間歇的に印加してめっきを行うことで周期的に休止期が存在する間歇めっきの場合は、直流を連続して印加する場合と同じ電流を間歇的に印加する場合のＡｇ含有濃度が異なるので、この場合も、好ましい印加電圧、休止時間の割合等を実験的に定め、この条件を維持しつつめっきすればよい。この間歇めっきの場合の好ましい印加時電流密度は、１０〜２００ｍＡ／ｃｍ２程度であり、休止時間（ゼロ電流）は、印加時間の１／１０〜１倍の範囲である。
【００３０】
上記両めっきでの印加電圧は、電流強度、下地材料、厚さ、めっき液、アノードなどの条件によっても変動するが、１〜５Ｖ程度であることが好ましい。上記した合金めっきを実施するための装置としては、特に制約はなく、一般のディップ式めっき装置等を使用することができる。しかし、実際の作業にあたっては、被処理物の機械的条件を考慮した治具構造、金属イオンをウェハ等の被処理物の全面に均一かつ迅速供給するための撹拌機構（パドル構造）、電場分布を均一にさせるためのマスクの形状と大きさ、異物をとり、めっき液の変質を防ぎ、金属イオンを被処理物全面に均一かつ迅速に提供するためのめっき液循環システム等を備えた装置を使用することが好ましい。
【００３１】
また、前記のように、めっき液中のＡｇイオンやＳｎイオンの濃度の調整や、電析条件を制御しつつ合金めっきを行うことが必要であるため、Ａｇイオン及びＳｎイオンを補充する補充機構、Ａｇイオン及びＳｎイオンをモニターする分析装置および分析装置からの分析情報をもとに、合金めっき液中のＡｇイオンやＳｎイオンの濃度の調整および／または電析条件を制御するための制御機構を有するめっき装置を使用することが好ましい。
図３に示した、パッドの形成、レジスト塗布、レジストパターンの形成、およびレジストの除去は、何れもこの技術分野における常法に従って行うことができる。
【００３２】
次に、本実施形態に係るバンプ形成方法と、従来の方法を用いて形成されたバンプの試験結果について説明する。この試験は、ＩＭＣができるだけ薄く、かつシェア強度ができるだけ高くなる材料を選定することを目的として行われた。
【００３３】
以下の表１は、試験に用いた各サンプルの条件を示す。
【表１】
2010040691.tif 000003
【００３４】
上記各サンプルは、電解めっきによりＮｉ層、Ｃｕ層、および鉛フリーはんだ層をこの順に形成することによって得られたものである。めっき後およびリフロー処理後、各サンプルのシェア強度および断面を調べた。さらに、リフロー処理後、各サンプルをＨＴＳ（High  Temperature  Storage：高温放置）テストに付した。このＨＴＳテストでは、各サンプルを１２５℃の温度下に置き、その状態で１００時間、３００時間、および５００時間経過後の各サンプルのシェア強度および断面を調べた。サンプルの断面は研磨され、その断面に見られるＩＭＣの厚みや成長状態を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、Ｘ線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）、及びエネルギー分散型蛍光X線分析装置（ＥＤＸ）などを用いて観察した。
【００３５】
以下の表２は、上記表１に示す各サンプルのシェア強度の測定結果を示す。下記の表２において、矢印の左側の数値は、めっき直後の鉛フリーはんだ層の強度を示し、矢印の右側の数値は、リフロー後のはんだバンプ（溶解した鉛フリーはんだ層）の強度を示す。なお、数値の単位はｍＮである。
【表２】
2010040691.tif 000004
【００３６】
上記表２から、ＳｎバンプよりもＳｎ−Ａｇバンプの方が、ややシェア強度が高いことが分かる。また、Ｃｕの厚みが大きいほど、ＳｎバンプとＳｎ−Ａｇバンプとの強度の差異が大きくなる傾向にあることが分かる。
【００３７】
以下、上述の試験におけるめっき条件の一例を挙げる。
（ａ）Ｃｕめっき
めっき浴組成：
Ｃｕ２＋                      ２２０ｇ／Ｌ
Ｈ２ＳＯ４                    ２００ｇ／Ｌ
ＨＣｌ                      ５ｍＬ／Ｌ
添加剤                      ５ｍＬ／Ｌ
めっき温度：２５℃
撹拌：機械撹拌（パドル撹拌速度１０ｍ／ｍｉｎ）
めっき液循環：流量２.５Ｌ／ｍｉｎ
電極：銅陽極、電極間距離約７.５ｍｍ、アノードマスクφ２５０ｍｍ
陰極電流密度（総電流）：５Ａ／ｄｍ２（７.４８Ａ）
【００３８】
（ｂ）Ｎｉめっき
めっき浴組成
Ｎｉ（ＮＨ２ＳＯ４）・４Ｈ２Ｏ    ４５０ｇ／Ｌ
Ｈ３ＢＯ３                        ３０ｇ／Ｌ
ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ              １０ｇ／Ｌ
添加剤                        ２ｍＬ／Ｌ
めっき温度：５０℃
撹拌：機械撹拌（パドル撹拌速度１０ｍ／ｍｉｎ）
めっき液循環：流量  ２.５Ｌ／ｍｉｎ
電極：ニッケル陽極、電極間距離約７５ｍｍ、アノードマスクφ２５０ｍｍ
陰極電流密度（総電流）：３Ａ／ｄｍ２（４.４９Ａ）
めっき厚：３μｍ
【００３９】
（ｃ）Ｓｎ−Ａｇめっき
めっき浴組成
Ｓｎ２＋                        ４０ｇ／Ｌ
Ａｇ＋                      １.５ｇ／Ｌ
メタンスルホン酸          １００ｇ／Ｌ
添加剤                      １０ｇ／Ｌ
（ポリオキシエチレン系界面活性剤、チオ尿素、カテコールを重量比で
２：２：１としたもの）
めっき温度：２５℃
撹拌：機械撹拌（パドル撹拌速度１０ｍ／ｍｉｎ）
めっき液循環：流量  ２.５Ｌ／ｍｉｎ
電極：チタン陽極、電極間距離約７.５ｍｍ、アノードマスクφ２５０ｍｍ
陰極電流密度（総電流）：１０Ａ／ｄｍ２（１４.９Ａ）、直流めっき
めっき厚：１４０μｍ
【００４０】
図５乃至図７は、それぞれ表１に示すサンプル１，２，３のリフロー後のバンプと、５００時間のＨＴＳテスト後のバンプＳＥＭ画像の模式図とＥＰＭＡ分析結果を示す。図５はＮｉ層とＳｎ層との間にＣｕ層を形成しない場合の結果を示している。リフロー後（左図）では、Ｓｎ層とＮｉ層との界面において一部のＳｎとＮｉとが合金化している。ＨＴＳ後（右図）においては、ＳｎとＮｉとの合金化が進み、Ｓｎ層とＮｉ層との間にＳｎ−Ｎｉ  ＩＭＣが形成されている。
【００４１】
図７はＮｉ層とＳｎ層との間に０．５μｍのＣｕ層を形成した場合の結果を示している。リフロー後（左図）に於いてはＳｎ層とＣｕ層との間でＳｎとＣｕとの合金化が始まっているがＣｕ層が残っており、ＳｎとＮｉとの合金化は殆ど行われていない。また、ＨＴＳ後（右図）においては、ＳｎとＣｕとの相互拡散が進みＳｎ−Ｃｕ  ＩＭＣが形成されている。しかし、Ｓｎ−Ｎｉ  ＩＭＣは殆ど形成されておらず、Ｎｉ層の侵食が進んでいない。このようにＳｎ層とＮｉ層との間に０．５μｍのＣｕ層を形成することによりＮｉ層の破壊を防止することができる。
【００４２】
図６はＮｉ層とＳｎ層との間に０．１μｍのＣｕ層を形成した場合の結果を示している。リフロー後（左図）で既にＣｕ層はほぼ消滅してＳｎ層とＮｉ層との界面において一部のＳｎとＮｉとの合金化が開始している。ＨＴＳ後（右図）においては、ＮｉがＳｎ-Ｃｕ層に拡散し、Ｓｎ-Ｃｕ(Ｎｉ)  ＩＭＣを形成している。Ｓｎ層とＮｉ層との間のＣｕ層の厚みが充分ではなかったと考えられる。
なお、各ＳＥＭ画像の右側にあるＣｕ層は電気めっきを行うための給電用シード層であり、Ｓｎ層とＮｉ層との間のバリアとして形成されたものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】一般的なバンプ形成工程を示すフローダイヤグラムである。
【図２】図１に示すバンプ形成工程で作成されたバンプを示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るバンプ形成工程を示すフローダイヤグラムである。
【図４】本発明の一実施形態に係るバンプ形成工程で作成された鉛フリーバンプを示す断面図である。
【図５】Ｃｕ層を形成しなかったときの鉛フリーバンプのＳＥＭ画像の模式図とＥＰＭＡ分析結果を示す図である。
【図６】０．１μｍのＣｕ層を形成したときの鉛フリーバンプのＳＥＭ画像の模式図とＥＰＭＡ分析結果を示す図である。
【図７】０．５μｍのＣｕ層を形成したときの鉛フリーバンプのＳＥＭ画像の模式図とＥＰＭＡ分析結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
５      保護膜
６      パッド（端子）
７      Ｔｉ層
８      Ｃｕ層
９      レジスト
１０      レジストパターン
１１      Ｎｉ層
１２，１６    鉛フリーはんだ層
１３，１７    はんだバンプ
１５      Ｃｕ層
【図１】
2010040691.tif 000005
【図２】
2010040691.tif 000006
【図３】
2010040691.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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