(57)【要約】【課題】【解決手段】一実施形態において、基板を準備する工程と、少なくとも基板の一部の上にバリア金属を無電解めっきする工程と、無電解めっきなどの湿式化学を用いて、めっきぬれ性を有する実質的に金を含まない湿潤層をバリア金属上にめっきする工程とを備える電子デバイス製造方法が開示されている。一実施形態において、メタライゼーションスタックを備える電子デバイスが開示されている。メタライゼーションスタックは、無電解めっきされたバリア金属と、バリア金属上にめっきされた実質的に金を含まない湿潤層とを備え、湿潤層ははんだによって湿潤可能である。【選択図】図２
2013530311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスを製造する方法であって、
基板を準備する工程と、
少なくとも前記基板の一部の上にバリア金属を無電解めっきする工程と、
はんだぬれ性を有する実質的に金を含まない湿潤層を前記バリア金属上に無電
解めっきする工程と
を備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっき
する工程は、ボランを含む無電解めっき浴を用いて実現される方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記基板を準備する工程は、１または複数の
電気接点パッドを備える基板を準備する工程を含み、少なくとも前記基板の一部
の上に前記バリア金属を無電解めっきする工程は、前記１または複数の電気接点
パッド上に前記バリア金属をめっきする工程を含む方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記基板を準備する工程は、１または複数の
基板貫通ビア導電体を備える基板を準備する工程を含み、少なくとも前記基板の
一部の上に前記バリア金属を無電解めっきする工程は、前記１または複数の基板
貫通ビア導電体上に前記バリア金属をめっきする工程を含む方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記基板を準備する工程は、１または複数の
ビアを有する基板を準備する工程を含み、少なくとも前記基板の一部の上に前記
バリア金属を無電解めっきする工程は、前記１または複数のビアの壁の上に前記
バリア金属をめっきする工程を含む方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、少なくとも前記基板の一部の上に前記バリア
金属を無電解めっきする工程は、コバルトを含むバリア金属をめっきする工程を
含む方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、少なくとも前記基板の一部の上に前記バリア
金属を無電解めっきする工程は、０．２マイクロメートルから１マイクロメート
ルの範囲、ならびに前記範囲に含まれるすべての値および範囲の厚さで前記バリ
ア金属をめっきする工程を含む方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっき
する工程は、錫を無電解めっきする工程を含む方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっき
する工程は、銀または銀合金を無電解めっきする工程を含む方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっき
する工程は、３〜４原子百分率のタングステンを含む銀−タングステン合金を無
電解めっきする工程を含む方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっき
する工程は、コバルト−錫合金、コバルト−銅合金、コバルト−銀合金、コバル
ト−銅−錫合金、コバルト−銅−銀合金、コバルト−銀−錫合金、または、コバ
ルト−銅−銀−錫合金を無電解めっきする工程を含む方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、さらに、前記実質的に金を含まない湿潤層
にホウ素および／またはリンを組み込む工程を備える方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法であって、実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっき
する工程は、ニッケル−銅合金、ニッケル−銀合金、ニッケル−銅−銀合金、ニ
ッケル−銅−錫合金、ニッケル−銀−錫合金、または、ニッケル−銅−銀−錫合
金を無電解めっきする工程を含む方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、さらに、前記実質的に金を含まない湿潤層
にホウ素および／またはリンを組み込む工程を備える方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっき
する工程は、鉄−錫合金、鉄−銅合金、鉄−銀合金、鉄−銅−錫合金、鉄−銅−
銀合金、鉄−銀−錫合金、または、鉄−銅−銀−錫合金を無電解めっきする工程
を含む方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法であって、さらに、前記実質的に金を含まない湿潤層
にホウ素および／またはリンを組み込む工程を備える方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法であって、実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっき
する工程は、第１の組成を有する所定厚さのニッケル合金および第２の組成を有
する所定厚さのニッケル合金を無電解めっきする工程を含む方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法であって、実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっき
する工程は、第１の組成を有する所定厚さのコバルト−錫合金および第２の組成
を有する所定厚さのコバルト−錫合金を無電解めっきする工程を含む方法。
【請求項１９】
請求項１に記載の方法であって、少なくとも前記基板の一部の上に前記バリア
金属を無電解めっきする工程、および、はんだぬれ性を有する実質的に金を含ま
ない湿潤層を無電解めっきする工程は、所定温度範囲で無電解めっき浴組成を用
いて前記バリア金属をめっきし、別の温度範囲で前記無電解めっき浴組成を用い
て前記湿潤層をめっきすることによって実現される方法。
【請求項２０】
電子デバイスを製造する方法であって、
１または複数の電気接点パッドならびに／もしくは１または複数の基板貫通ビ
ア導電体を含む基板を準備する工程と、
ニッケル元素およびコバルト元素の少なくとも一方を含むバリア金属を、前記
１または複数の電気接点パッドならびに／もしくは前記１または複数の基板貫通
ビア導電体の少なくとも一部の上に、０．２マイクロメートルから１マイクロメ
ートルの範囲、ならびに前記範囲に含まれるすべての値および範囲の厚さで無電
解めっきする工程と、
１．錫または錫合金；
２．３〜４原子百分率のタングステンを含む銀−タングステン合金；
３．コバルト−錫合金、コバルト−銅合金、コバルト−銀合金、コバルト−銅
−錫合金、コバルト−銅−銀合金、コバルト−銀−錫合金、または、コバルト−
銅−銀−錫合金；
４．ニッケル−銅合金、ニッケル−銀合金、ニッケル−銅−銀合金、ニッケル
−銅−錫合金、ニッケル−銀−錫合金、または、ニッケル−銅−銀−錫合金；
５．鉄−錫合金、鉄−銅合金、鉄−銀合金、鉄−銅−錫合金、鉄−銅−銀合金
、鉄−銀−錫合金、または、鉄−銅−銀−錫合金；
６．第１の組成を有する所定厚さのニッケル合金および第２の組成を有する所
定厚さのニッケル合金；
７．第１の組成を有する所定厚さのコバルト合金および第２の組成を有する所
定厚さのコバルト合金；ならびに
８．第１の組成を有する所定厚さの鉄合金および第２の組成を有する所定厚さ
の鉄合金
の内の少なくとも１つを無電解めっきして、前記バリア金属と接触し、はんだ
ぬれ性を有する実質的に金を含まない湿潤層を形成する工程と、
前記実質的に金を含まない湿潤層へのはんだ接点を形成する工程と
を備える方法。
【請求項２１】
メタライゼーションスタックを含む電子デバイスであって、前記メタライゼー
ションスタックは、無電解めっきされたバリア金属および無電解めっきされた実
質的に金を含まない湿潤層を備え、前記バリア金属は前記湿潤層に接触し、前記
湿潤層は、はんだによって湿潤可能である電子デバイス。
【請求項２２】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、さらに、前記バリア金属によって
少なくとも部分的に覆われた電気接点パッドを備える電子デバイス。
【請求項２３】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、さらに、前記バリア金属によって
少なくとも部分的に覆われた基板貫通ビア導電体を備える電子デバイス。
【請求項２４】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記基板は、１または複数の基板
貫通ビアを有し、前記１または複数のビアを形成する前記基板の壁は、前記バリ
ア金属によって少なくとも部分的に覆われ、
前記電子デバイスは、さらに、前記湿潤層に接触して前記１または複数のビア
を実質的に満たすはんだを備える電子デバイス。
【請求項２５】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記バリア金属は、０．２マイク
ロメートルから１マイクロメートルの範囲、ならびに前記範囲に含まれるすべて
の値および範囲の厚さを有する電子デバイス。
【請求項２６】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記バリア金属はコバルトを含む
電子デバイス。
【請求項２７】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は錫または錫合金を含
む電子デバイス。
【請求項２８】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は、３〜４原子百分率
のタングステンを含む銀−タングステン合金を含む電子デバイス。
【請求項２９】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は、コバルト−錫合金
、コバルト−銅合金、コバルト−銀合金、コバルト−銅−錫合金、コバルト−銅
−銀合金、コバルト−銀−錫合金、または、コバルト−銅−銀−錫合金を含む電
子デバイス。
【請求項３０】
請求項２９に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は、さらに、ホウ素お
よび／またはリンを含む電子デバイス。
【請求項３１】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は、ニッケル−銅合金
、ニッケル−銀合金、ニッケル−銅−銀合金、ニッケル−銅−錫合金、ニッケル
−銀−錫合金、または、ニッケル−銅−銀−錫合金を含む電子デバイス。
【請求項３２】
請求項３１に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は、さらに、ホウ素お
よび／またはリンを含む電子デバイス。
【請求項３３】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は、鉄−錫合金、鉄−
銅合金、鉄−銀合金、鉄−銅−錫合金、鉄−銅−銀合金、鉄−銀−錫合金、また
は、鉄−銅−銀−錫合金を含む電子デバイス。
【請求項３４】
請求項３３に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は、さらに、ホウ素お
よび／またはリンを含む電子デバイス。
【請求項３５】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は、第１の組成を有す
る所定厚さのニッケル−錫合金および第２の組成を有する所定厚さのニッケル−
錫合金を含む電子デバイス。
【請求項３６】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記湿潤層は、第１の組成を有す
る所定厚さのコバルト−錫合金および第２の組成を有する厚さのコバルト−錫合
金を含む電子デバイス。
【請求項３７】
請求項２１に記載の電子デバイスであって、前記バリア金属は、０．２マイク
ロメートルから１マイクロメートルの範囲（ならびに前記範囲に含まれるすべて
の値および範囲）の厚さを有し、前記バリア金属は、ニッケル元素およびコバル
ト元素の少なくとも一方を含み、
前記湿潤層は、
１．錫または錫合金；
２．３〜４原子百分率のタングステンを含む銀−タングステン合金；
３．コバルト−錫合金、コバルト−銅合金、コバルト−銀合金、コバルト−
銅−錫合金、コバルト−銅−銀合金、コバルト−銀−錫合金、または、コバルト
−銅−銀−錫合金；
４．ニッケル−銅合金、ニッケル−銀合金、ニッケル−銅−銀合金、ニッケ
ル−銅−錫合金、ニッケル−銀−錫合金、または、ニッケル−銅−銀−錫合金；
５．鉄−錫合金、鉄−銅合金、鉄−銀合金、鉄−銅−錫合金、鉄−銅−銀合
金、鉄−銀−錫合金、または、鉄−銅−銀−錫合金；
６．第１の組成を有する所定厚さのニッケル合金および第２の組成を有する
所定厚さのニッケル合金；
７．第１の組成を有する所定厚さのコバルト合金および第２の組成を有する
所定厚さのコバルト合金；もしくは
８．第１の組成を有する所定厚さの鉄合金および第２の組成を有する所定厚
さの鉄合金
を含み、
前記電子デバイスは、さらに、前記バリア金属によって少なくとも部分的覆わ
れた１または複数の電気接点パッド、ならびに／もしくは、前記バリア金属によ
って少なくとも部分的に覆われた１または複数の基板貫通ビア導電体と、前記湿
潤層に接触するはんだとを備える電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の１または複数の実施形態は、集積回路などの電子デバイスの製
造に関し、特に、はんだ接点を含む構造のための材料およびメタライゼー
ション層に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的接触のためのはんだ接点は、昔から電子デバイスで用いられてき
た。数多くの確立されたプロセスが存在し、かかるデバイスの製造に用い
られている。これらのプロセスの多くは、満足のいく結果を提供してきた
し、これらの確立されたプロセスの多くになされた大幅な改善は、あった
としてもごくわずかであった。
【０００３】
本発明者は、はんだ接点技術（電子デバイス用など）に関連しうる１ま
たは複数の知見を得た。１または複数の知見は、はんだ接点技術を含むか
または利用する１または複数の方法、材料、および／または、電子デバイ
スを提供する可能性を有しうる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の１または複数の態様は、電子デバイスの製造に関する。本発明
の一態様は、電子デバイスを製造する方法である。一実施形態によると、
方法は、基板を準備する工程と、少なくとも基板の一部の上にバリア金属
を無電解めっきする工程と、無電解めっきなどの湿式化学を用いて、めっ
きぬれ性を有する実質的に金を含まない湿潤層をバリア金属上にめっきす
る工程とを備える。
【０００５】
本発明の別の態様は、電子デバイスである。一実施形態によると、電子
デバイスは、メタライゼーションスタックを含む。メタライゼーションス
タックは、無電解めっきされたバリア金属と、バリア金属上にめっきされ
た実質的に金を含まない湿潤層とを備え、湿潤層ははんだによって湿潤可
能である。
【０００６】
本発明は、その出願において、以下の説明に記載された構造の詳細および要素
の構成に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態も可能であ
り、様々な形態で実施および実行されることが可能である。さらに、本明細書で
用いられている表現および用語は、説明を目的としたものであり、限定と見なさ
れるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態を示すフローチャート。
【０００８】
【図２】本発明の一実施形態を示す図。
【０００９】
【図３】本発明の一実施形態を示す図。
【００１０】
【図４】本発明の一実施形態を示す図。
【００１１】
図面における要素は、簡単かつ明確に図示されており、必ずしも正確な縮尺で
図示されてはいないことを、当業者は理解すべきである。例えば、本発明の実施
形態を理解しやすいように、図面内の一部の要素の寸法が、他の要素に比べて拡
大されている場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に定義した用語に対して、特許請求の範囲または明細書の他の部分におい
て異なる定義が与えられない限りは、これらの定義が適用されるべきである。す
べての数値は、本明細書では、明示されているか否かにかかわらず、「約」とい
う用語によって修飾されるものとして定義される。「約」という用語は、一般に
、記載された値と等価であって、実質的に同じ特性、機能、結果などをもたらす
と、当業者が考える数値の範囲を指す。低い値および高い値によって示される数
値範囲は、その数値範囲内に含まれる数値すべてと、その数値範囲内に含まれる
部分範囲すべてを含むものとして定義される。一例として、１０から１５の範囲
は、１０、１０．１、１０．４７、１１、１１．７５から１２．２、１２．５、
１３から１３．８、１４、１４．０２５、および、１５を含むが、これらに限定
されない。
【００１３】
本発明の１または複数の実施形態は、はんだを含む構造のための方法、装置、
材料、および／または、メタライゼーション層に関する。より具体的には、本発
明は、はんだを含む電子デバイスの材料およびメタライゼーション層のためのも
のである。
【００１４】
以下では、本発明の実施形態について、主に、電子デバイスの製造に用いられ
る半導体ウエハ（シリコンウエハなど）の処理との関連で説明する。電子デバイ
スは、銅および／または別の導電体を備える。電子デバイスは、はんだを含む１
または複数の電気的接続を有する。しかしながら、本発明に従った実施形態は、
他のタイプの半導体デバイスと、半導体ウエハ以外のウエハとに対して用いられ
てもよいことを理解されたい。
【００１５】
ここで、本発明の一実施形態に従った処理フロー４０を示す図１を参照する。
処理フロー４０は、基板を準備する工程５０を備える。任意選択的に、基板は、
半導体ウエハ（例えば、シリコンウエハ）などの基板、または、電子デバイスの
製造に適した別の材料の基板であってよい。処理フロー４０は、少なくとも基板
の一部の上にバリア金属を無電解めっき（ＥＬＤ）する工程６０を備える。処理
フロー４０は、さらに、湿潤層を無電解めっきする工程７０など、湿式化学析出
工程を備える。湿潤層は、はんだぬれ性を有する実質的に金を含まない湿潤層で
ある。湿潤層は、バリア金属上に堆積される。任意選択的に、本発明の一実施形
態の処理フローは、湿潤層とのはんだ接点を形成する工程をさらに備えた処理フ
ロー４０を含みうる。
【００１６】
処理フロー４０において、基板を準備する工程５０は、様々な基板を用いて実
現されうる。換言すると、本発明のさらなる実施形態の処理フロー４０で、様々
な基板が用いられてよい。処理フロー４０のオプションとして、基板を準備する
工程５０は、１または複数の電気接点パッドを備える基板を準備する工程を含み
、バリア金属を無電解めっきする工程６０は、１または複数の電気接点パッド上
にバリア金属を無電解めっきする工程を含む。
【００１７】
処理フロー４０の別のオプションとして、基板を準備する工程５０は、１また
は複数の基板貫通ビア導電体を備える基板を準備する工程を含み、バリア金属を
無電解めっきする工程６０は、１または複数の基板貫通ビア導電体上にバリア金
属を無電解めっきする工程を含む。
【００１８】
処理フロー４０のさらに別のオプションとして、基板を準備する工程５０は、
１または複数のビアを備える基板を準備する工程を含み、バリア金属を無電解め
っきする工程６０は、１または複数のビアの壁にバリア金属を無電解めっきする
工程を含む。
【００１９】
処理フロー４０で用いるのに適切なバリア金属の例は、無電解めっきニッケル
、無電解めっきニッケル合金、無電解めっきコバルト、および、無電解めっきコ
バルト合金を含むがそれらに限定されない。本発明の１または複数の実施形態に
よると、処理フロー４０は、０．２マイクロメートルから１マイクロメートルの
範囲（ならびにその範囲に含まれるすべての値および範囲）の厚さでバリア金属
をめっきする工程を含む。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態において、バリア金属は、めっき処理を開始させ
る活性化金属として機能するパラジウムまたはその他の貴金属を用いることなく
、無電解めっきされる。表面活性化のためにパラジウムまたはその他の貴金属を
用いる代わりに、本発明の１または複数の実施形態は、ボランなどの還元剤を含
む無電解めっき浴を無電解めっき処理に用いる。本発明の１または複数の実施形
態に従って、無電解めっき浴内の還元剤の少なくとも１つとしてボランを用いる
と、金の湿潤層を伴ったニッケル−リン・バリア層に関連して典型的に生じる黒
いパッドの形成を避けることができる。
【００２１】
処理フロー４０は、湿潤層を無電解めっきする工程７０の１または複数のオプ
ションを用いる本発明の様々な実施形態に変形されてもよい。処理フロー４０に
おける湿潤層を無電解めっきする工程７０のオプションは、以下を含むがそれら
に限定されない：錫または錫合金を無電解めっきする工程を含む実質的に金を含
まない湿潤層を無電解めっきする工程。銀または銀合金を無電解めっきする工程
を含む実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっきする工程。３〜４原子百分率
のタングステンを含む銀−タングステン合金を無電解めっきする工程を含む実質
的に金を含まない湿潤層を無電解めっきする工程。コバルト−錫合金、コバルト
−銅合金、コバルト−銀合金、コバルト−銅−錫合金、コバルト−銅−銀合金、
コバルト−銀−錫合金、または、コバルト−銅−銀−錫合金を無電解めっきする
工程を含む実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっきする工程。ニッケル−銅
合金、ニッケル−銀合金、ニッケル−銅−銀合金、ニッケル−銅−錫合金、ニッ
ケル−銀−錫合金、または、ニッケル−銅−銀−錫合金を無電解めっきする工程
を含む実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっきする工程。鉄−錫合金、鉄−
銅合金、鉄−銀合金、鉄−銅−錫合金、鉄−銅−銀合金、鉄−銀−錫合金、また
は、鉄−銅−銀−錫合金を無電解めっきする工程を含む実質的に金を含まない湿
潤層を無電解めっきする工程。第１の組成を有する所定厚さのニッケル合金およ
び第２の組成を有する所定厚さのニッケル合金を無電解めっきする工程を含む実
質的に金を含まない湿潤層を無電解めっきする工程。第１の組成を有する所定厚
さのコバルト合金および第２の組成を有する所定厚さのコバルト合金を無電解め
っきする工程を含む実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっきする工程。第１
の組成を有する所定厚さの鉄合金および第２の組成を有する所定厚さの鉄合金を
無電解めっきする工程を含む実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっきする工
程。任意選択的に、本発明の１または複数の実施形態は、実質的に金を含まない
湿潤層にホウ素および／またはリンを組み込む工程をさらに備えてもよい。本発
明のいくつかの実施形態において、湿潤層を無電解めっきする工程７０のオプシ
ョンの内の１または複数を組み合わせてもよい。
【００２２】
本発明のいくつかの実施形態において、処理フロー４０は、湿潤層の表面上に
１または複数の腐食防止手順を施して、はんだ接点を作るのに適した状態に表面
を維持する工程をさらに含んでもよい。本発明の実施形態に適しうる腐食防止手
順の例は、以下を含むがそれらに限定されない：湿潤層上に腐食防止膜を堆積さ
せる工程；有機はんだ付け性保護層を形成する工程；腐食防止剤を含む溶液で湿
潤層をリンスする工程；および、腐食を受けにくいように湿潤層の表面の組成を
調整する工程。
【００２３】
上述のように、本発明の１または複数の実施形態は、湿潤層の厚さにわたって
一定ではない組成を有する湿潤層を用いる工程を含む。第１の組成を有する所定
厚さのニッケル合金および第２の組成を有する所定厚さのニッケル合金を無電解
めっきする工程を含む本発明の実施形態において、組成の変化は、析出過程の温
度およびめっき浴の組成など、１または複数の析出条件を変えることによって達
成できる。第１の組成を有する所定厚さのコバルト合金および第２の組成を有す
る所定厚さのコバルト合金を無電解めっきする工程を含む本発明の実施形態も、
１または複数の析出条件を変化させて、湿潤層の組成の変化を達成できる。第１
の組成を有する所定厚さの鉄合金および第２の組成を有する所定厚さの鉄合金を
無電解めっきする工程を含む本発明の実施形態も、１または複数の析出条件を変
化させて、湿潤層の組成の変化を達成できる。
【００２４】
本発明の１または複数の実施形態は、処理フロー４０に従った方法を含み、少
なくとも基板の一部の上にバリア金属を無電解めっきする工程６０、および、は
んだぬれ性を有する実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっきする工程７０は
、温度Ｔ１で所定無電解めっき浴組成を用いてバリア金属を析出させ、Ｔ１と等
しくない別の温度Ｔ２で同じ無電解めっき浴組成を用いて湿潤層を析出させるこ
とによって達成される。換言すると、Ｔ１およびＴ２は、同じ無電解めっき浴組
成から、異なる組成を有する材料を無電解析出させるのに十分なほど異なる。あ
るいは、少なくとも基板の一部の上にバリア金属を無電解めっきする工程６０、
および、はんだぬれ性を有する実質的に金を含まない湿潤層を無電解めっきする
工程７０は、温度範囲ＴＲ１で所定無電解めっき浴組成を用いてバリア金属を析
出させ、ＴＲ１と異なる別の温度範囲ＴＲ２で同じ無電解めっき浴組成を用いて
湿潤層を析出させることによって達成される。換言すると、ＴＲ１およびＴＲ２
は、同じ無電解めっき浴組成から、異なる組成を有する材料を無電解析出させる
のに十分なほど異なる。１または複数の実施形態において、バリア金属の厚さ組
成プロファイルは、ＴＲ１における温度変化の結果として変化しうる、および／
または、湿潤層の厚さ組成プロファイルは、ＴＲ２における温度変化の結果とし
て変化しうる。
【００２５】
本発明の別の実施形態は、電子デバイスを製造する方法を含む。方法は、１ま
たは複数の電気接点パッドならびに／もしくは１または複数の基板貫通ビア導電
体を備える基板を準備する工程を含む基板を準備する工程５０を備える。方法は
、さらに、ニッケル元素およびコバルト元素の少なくとも一方を含むバリア金属
を無電解めっきする工程を含むバリア金属を無電解めっきする工程６０を備える
。１または複数の電気接点パッドならびに／もしくは１または複数の基板貫通ビ
ア導電体の少なくとも一部を覆うバリア層は、０．２マイクロメートルから１マ
イクロメートルの範囲（ならびにその範囲に含まれるすべての値および範囲）の
厚さを有する。湿潤層を無電解めっきする工程７０について、方法は、以下の内
の少なくとも１つを無電解めっきして、バリア金属と接触し、はんだぬれ性を有
する実質的に金を含まない湿潤層を形成する工程を含む：錫または錫合金；３〜
４原子百分率のタングステンを含む銀−タングステン合金；銅または銅合金；コ
バルト−錫合金；コバルト−銅合金；コバルト−銀合金；コバルト−銅−錫合金
；コバルト−銅−銀合金；コバルト−銀−錫合金；コバルト−銅−銀−錫合金；
ニッケル−銅合金；ニッケル−銀合金；ニッケル−銅−銀合金；ニッケル−銅−
錫合金；ニッケル−銀−錫合金；ニッケル−銅−銀−錫合金；鉄−錫合金；鉄−
銅合金；鉄−銀合金；鉄−銅−錫合金；鉄−銅−銀合金；鉄−銀−錫合金；鉄−
銅−銀−錫合金；第１の組成を有する所定厚さのニッケル合金および第２の組成
を有する所定厚さのニッケル合金；第１の組成を有する所定厚さのコバルト合金
および第２の組成を有する所定厚さのコバルト合金；ならびに、第１の組成を有
する所定厚さの鉄合金および第２の組成を有する所定厚さの鉄合金。任意選択的
に、方法は、実質的に金を含まない湿潤層にホウ素および／またはリンを組み込
む工程をさらに備えてもよい。方法は、実質的に金を含まない湿潤層へのはんだ
接点を形成する工程をさらに備える。
【００２６】
ここで、本発明の一実施形態に従った電子デバイス１００の一部の側断面図を
示す図２を参照する。電子デバイス１００は、ベース１０６と、ベース１０６上
に支持された接点パッド１１０と、ベース１０６を覆う不動態層１１２とを有す
る基板１０２を備える。電子デバイス１００は、さらに、電気接点パッド１１０
上の無電解めっきバリア金属１１４と、バリア金属１１４上の実質的に金を含ま
ない無電解めっき湿潤層１１８とを含むメタライゼーションスタックを備える。
湿潤層１１８は、はんだによって湿潤可能である。電子デバイス１００は、さら
に、湿潤層１１８と接触するはんだ１２２を備える。図２は、別の電気接点を作
るために利用可能なはんだボールとしてはんだ１２２を示している。図２は、さ
らに、任意選択的な不動態層１２４を有する電子デバイス１００を示している。
【００２７】
電子デバイス１００のいくつかの実施形態において、基板１０２は、完成した
または部分的に完成した集積回路デバイスを含みうる。任意選択的に、ベース１
０６は、シリコンなどの半導体であってもよいし、電子デバイスの製造に適した
別の材料であってもよい。任意選択的に、接点パッド１１０は、アルミニウム接
点パッドおよび銅接点パッドなど、電子デバイスのための最終金属接点パッドな
どの接点パッドを含んでよい。本発明の１または複数の実施形態は、バリア金属
１１４によって少なくとも部分的に覆われた電気接点パッド１１０を有する。
【００２８】
本発明の１または複数の実施形態は、ニッケル元素およびコバルト元素の少な
くとも一方を含むバリア金属１１４を備える。本発明の１または複数の実施形態
によると、電子デバイス１００は、約０．２マイクロメートルから１マイクロメ
ートルの範囲（ならびにその範囲に含まれるすべての値および範囲）の厚さのバ
リア金属１１４を有する。本発明の１または複数の実施形態において、バリア金
属１１４は、ニッケル元素およびコバルト元素の少なくとも一方を含み、バリア
金属１１４の厚さは、約０．２マイクロメートルから１マイクロメートルの範囲
（ならびにその範囲に含まれるすべての値および範囲）の厚さである。
【００２９】
本発明のさらなる実施形態は、様々な材料系の内の１または複数を含む湿潤層
１１８を有してよい。湿潤層１１８として用いるのに適した材料系の例は、以下
を含むがこれらに限定されない：錫または錫合金を含む湿潤層１１８。銀または
銀合金を含む湿潤層１１８。３〜４原子百分率のタングステンを含む銀−タング
ステン合金を含む湿潤層１１８。銅または銅合金を含む湿潤層１１８。コバルト
−錫合金、コバルト−銅合金、コバルト−銀合金、コバルト−銅−錫合金、コバ
ルト−銅−銀合金、コバルト−銀−錫合金、または、コバルト−銅−銀−錫合金
を含む湿潤層１１８。ニッケル−銅合金、ニッケル−銀合金、ニッケル−銅−銀
合金、ニッケル−銅−錫合金、ニッケル−銀−錫合金、または、ニッケル−銅−
銀−錫合金を含む湿潤層１１８。鉄−錫合金、鉄−銅合金、鉄−銀合金、鉄−銅
−錫合金、鉄−銅−銀合金、鉄−銀−錫合金、または、鉄−銅−銀−錫合金を含
む湿潤層１１８。第１の組成を有する所定厚さのニッケル合金および第２の組成
を有する所定厚さのニッケル合金を含む湿潤層１１８。第１の組成を有する所定
厚さのコバルト合金および第２の組成を有する所定厚さのコバルト合金を含む湿
潤層１１８。第１の組成を有する所定厚さの鉄合金および第２の組成を有する所
定厚さの鉄合金を含む湿潤層１１８。ホウ素および／またはリンをさらに含む湿
潤層１１８。
【００３０】
ここで、本発明の一実施形態に従った電子デバイス２００の一部の側断面図を
示す図３を参照する。電子デバイス２００は、基板貫通ビア２１０と基板貫通ビ
ア導電体２１２とを有する基板２０２を備える。電子デバイス２００は、さらに
、基板２０２上の不動態層２２４を備える。電子デバイス２００は、さらに、導
電体２１２上の無電解めっきバリア金属２１４と、バリア金属２１４上の実質的
に金を含まない湿潤層２１８とを含むメタライゼーションスタックを備える。オ
プションとして、実質的に金を含まない湿潤層２１８は、バリア金属２１４上に
無電解めっきされる。湿潤層２１８は、はんだによって湿潤可能である。電子デ
バイス２００は、さらに、湿潤層２１８と接触するはんだ２２２を備える。
【００３１】
電子デバイス２００のいくつかの実施形態において、基板２０２は、完成した
または部分的に完成した集積回路デバイスを含みうる。任意選択的に、基板２０
２は、シリコンなどの半導体であってもよいし、電子デバイスの製造に適した別
の材料であってもよい。任意選択的に、基板貫通ビア導電体２１２は、アルミニ
ウム、銅、ポリシリコン、はんだ、および、タングステンなどの導電体を含んで
よいが、これらに限定されない。本発明の１または複数の実施形態は、バリア金
属２１４によって少なくとも部分的に覆われた基板貫通ビア導電体２１２を有す
る。
【００３２】
本発明の１または複数の実施形態は、ニッケル元素およびコバルト元素の少な
くとも一方を含むバリア金属２１４を備える。本発明の１または複数の実施形態
によると、電子デバイス２００は、約０．２マイクロメートルから１マイクロメ
ートルの範囲（ならびにその範囲に含まれるすべての値および範囲）の厚さのバ
リア金属２１４を有する。本発明の１または複数の実施形態において、バリア金
属２１４は、ニッケル元素およびコバルト元素の少なくとも一方を含み、バリア
金属２１４の厚さは、約０．２マイクロメートルから１マイクロメートルの範囲
（ならびにその範囲に含まれるすべての値および範囲）の厚さである。
【００３３】
本発明のさらなる実施形態は、様々な材料系の内の１または複数を含む湿潤層
２１８を有してよい。湿潤層２１８として用いるのに適した材料系の例は、以下
を含むがこれらに限定されない：錫または錫合金を含む湿潤層２１８。銀または
銀合金を含む湿潤層２１８。３〜４原子百分率のタングステンを含む銀−タング
ステン合金を含む湿潤層２１８。銅または銅合金を含む湿潤層２１８。コバルト
−錫合金、コバルト−銅合金、コバルト−銀合金、コバルト−銅−錫合金、コバ
ルト−銅−銀合金、コバルト−銀−錫合金、または、コバルト−銅−銀−錫合金
を含む湿潤層２１８。ニッケル−銅合金、ニッケル−銀合金、ニッケル−銅−銀
合金、ニッケル−銅−錫合金、ニッケル−銀−錫合金、または、ニッケル−銅−
銀−錫合金を含む湿潤層２１８。鉄−錫合金、鉄−銅合金、鉄−銀合金、鉄−銅
−錫合金、鉄−銅−銀合金、鉄−銀−錫合金、または、鉄−銅−銀−錫合金を含
む湿潤層２１８。第１の組成を有する所定厚さのニッケル合金および第２の組成
を有するる厚さのニッケル合金を含む湿潤層２１８。第１の組成を有する所定厚
さのコバルト合金および第２の組成を有する所定厚さのコバルト合金を含む湿潤
層２１８。第１の組成を有する所定厚さの鉄合金および第２の組成を有する所定
厚さの鉄合金を含む湿潤層２１８。ホウ素および／またはリンをさらに含む湿潤
層２１８。
【００３４】
本発明の別の実施形態は、メタライゼーションスタックを含む電子デバイスを
備える。メタライゼーションスタックは、無電解めっきされたバリア金属と、バ
リア金属上に無電解めっきされた実質的に金を含まない湿潤層とを含む。バリア
金属は、湿潤層と電気的に接触しており、湿潤層は、はんだによって湿潤可能で
ある。バリア金属は、０．２マイクロメートルから１マイクロメートルの範囲（
ならびにその範囲に含まれるすべての値および範囲）の厚さを有する。バリア金
属は、ニッケル元素およびコバルト元素の少なくとも一方を含む。湿潤層は、以
下を含む：錫または錫合金；銀または銀合金；３〜４原子百分率のタングステン
を含む銀−タングステン合金；銅または銅合金；コバルト−錫合金；ホウ素およ
び／またはリンを含むコバルト−錫合金；ニッケル−錫合金；ホウ素および／ま
たはリンを含むニッケル−錫合金；第１の組成を有する所定厚さのニッケル−錫
合金および第２の組成を有する所定厚さのニッケル−錫合金；もしくは、第１の
組成を有する所定厚さのコバルト−錫合金および第２の組成を有する所定厚さの
コバルト−錫合金。電子デバイスは、さらに、バリア金属によって少なくとも部
分的に覆われた１または複数の電気接点パッド、および／または、バリア金属に
よって少なくとも部分的に覆われた１または複数の基板貫通ビア導電体を備える
。この実施形態は、さらに、湿潤層と接触するはんだを備える。
【００３５】
ここで、本発明の一実施形態に従った電子デバイス３００の一部の側断面図を
示す図４を参照する。電子デバイス３００は、基板貫通ビア３１０を有する基板
３０２を備える。電子デバイス３００は、さらに、基板貫通ビア３１０の壁を実
質的に覆うように無電解めっきされたバリア金属３１４と、バリア金属３１４上
の実質的に金を含まない湿潤層３１８とを含む基板貫通導電体を備える。オプシ
ョンとして、実質的に金を含まない湿潤層３１８は、バリア金属３１４上に無電
解めっきされる。湿潤層３１８は、はんだによって湿潤可能である。電子デバイ
ス３００は、さらに、湿潤層３１８によって囲まれた中心部分を実質的に満たす
ように湿潤層３１８に接触するはんだ３２２を備える。図４は、バリア金属３２
６を含む電子デバイス３００を示しており、バリア金属３２６は、任意選択的に
バリア金属３１４と同様の特性を有してもよいし異なる材料であってもよい。ま
た、図４は、湿潤層３３０を含む電子デバイス３００を示しており、湿潤層３３
０は、任意選択的に湿潤層３１８と同様の特性を有してもよいし異なる材料であ
ってもよい。
【００３６】
電子デバイス３００のいくつかの実施形態において、基板３０２は、完成した
または部分的に完成した集積回路デバイスを含みうる。任意選択的に、基板３０
２は、シリコンなどの半導体であってもよいし、電子デバイスの製造に適した別
の材料であってもよい。本発明の１または複数の実施形態は、バリア金属３１４
によって少なくとも部分的に覆われた基板貫通ビア３１０を規定する壁を有する
。
【００３７】
本発明の１または複数の実施形態は、ニッケル元素およびコバルト元素の少な
くとも一方を含むバリア金属３１４を備える。本発明の１または複数の実施形態
によると、電子デバイス３００は、約０．２マイクロメートルから１マイクロメ
ートルの範囲（ならびにその範囲に含まれるすべての値および範囲）の厚さのバ
リア金属３１４を有する。本発明の１または複数の実施形態において、バリア金
属３１４は、ニッケルおよびコバルト元素の少なくとも一方を含み、バリア金属
３１４の厚さは、約０．２マイクロメートルから１マイクロメートルの範囲（な
らびにその範囲に含まれるすべての値および範囲）の厚さである。
【００３８】
本発明のさらなる実施形態は、様々な材料系の内の１または複数を含む湿潤層
３１８を有してよい。湿潤層３１８として用いるのに適した材料系の例は、以下
を含むがこれらに限定されない：錫または錫合金を含む湿潤層３１８。銀または
銀合金を含む湿潤層３１８。３〜４原子百分率のタングステンを含む銀−タング
ステン合金を含む湿潤層３１８。銅または銅合金を含む湿潤層３１８。コバルト
−錫合金、コバルト−銅合金、コバルト−銀合金、コバルト−銅−錫合金、コバ
ルト−銅−銀合金、コバルト−銀−錫合金、または、コバルト−銅−銀−錫合金
を含む湿潤層３１８。ニッケル−銅合金、ニッケル−銀合金、ニッケル−銅−銀
合金、ニッケル−銅−錫合金、ニッケル−銀−錫合金、または、ニッケル−銅−
銀−錫合金を含む湿潤層３１８。鉄−錫合金、鉄−銅合金、鉄−銀合金、鉄−銅
−錫合金、鉄−銅−銀合金、鉄−銀−錫合金、または、鉄−銅−銀−錫合金を含
む湿潤層３１８。第１の組成を有する所定厚さのニッケル合金および第２の組成
を有する所定厚さのニッケル合金を含む湿潤層３１８。第１の組成を有する所定
厚さのコバルト合金および第２の組成を有する所定厚さのコバルト合金を含む湿
潤層３１８。第１の組成を有する所定厚さの鉄合金および第２の組成を有する所
定厚さの鉄合金を含む湿潤層３１８。ホウ素および／またはリンをさらに含む湿
潤層３１８。
【００３９】
本明細書では、具体的な実施形態を参照しつつ、本発明を説明している。しか
しながら、当業者は、以下の特許請求の範囲に記載の本発明の範囲から逸脱する
ことなく、様々な変形例および変更例が可能であることを理解すべきである。し
たがって、本明細書は、例示を目的としたものであり、限定を意図したものでは
ないと見なされるべきであり、かかる変形例すべてが、本発明の範囲に含まれる
よう意図されている。
【００４０】
利益、その他の利点、および、課題の解決法について、具体的な実施形態に関
連して上述した。しかしながら、それらの利益、利点、課題の解決法、ならびに
、任意の利益、利点、または、解決法を生じさせるもしくはより顕著にさせうる
任意の要素は、任意またはすべての請求項の重要、必要、または必須の特徴また
は要素として解釈されない。
【００４１】
本明細書では、「備える」、「備えた」、「含む」、「含んだ」、「有する」
、「有した」、「の内の少なくとも１つ」のような用語、または、それらのあら
ゆる変化形は、非排他的な包含を網羅するよう意図されている。例えば、要素の
リストを備える処理、方法、物品、または装置は、それらの要素だけに限定され
ず、リストに明示されていないかまたはかかる処理、方法、物品、または装置に
固有の他の要素をも含みうる。さらに、特に明示しない限り、「または（ｏｒ）
」という語は、排他的な「または」ではなく、包括的な「または」を表す。例え
ば、条件ＡまたはＢは、以下のいずれによっても満たされる。Ａが真（または存
在する）かつＢが偽（または存在しない）；Ａが偽（または存在しない）かつＢ
が真（または存在する）；ＡとＢの両方が真（または存在する）。
【図１】
2013530311.tif 000003
【図２】
2013530311.tif 000004
【図３】
2013530311.tif 000005
【図４】
2013530311.tif 000006
【国際調査報告】
2013530311.tif 000007
2013530311.tif 000008