(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面側に配置された集積回路と裏面側に配置されホウ素を含む半導体とを有する半導体チップと、
前記集積回路が発生する熱を放出する放熱部材と、
前記半導体に接すると共に少なくとも前記半導体に接する領域がニッケルとホウ素とを含むバリア層と、前記バリア層と前記放熱部材とを接合している接合部とを含む熱界面部材とを、有する
半導体装置。
【請求項２】
前記バリア層のうち少なくとも前記半導体に接する前記領域は、０．３重量パーセント以上１．０重量パーセント以下のホウ素を有することを
特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記バリア層は、前記半導体に接しホウ素の濃度が第１濃度である下部バリア領域と、前記下部バリア領域と前記接合部の間に配置されホウ素の濃度が前記第１濃度より高い第２濃度である上部バリア領域とを有することを
特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１濃度は、０．３重量パーセント以上１．０重量パーセント以下であり、
前記第２濃度は、１．０重量パーセントより大きいことを
特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
表面側に集積回路が形成され裏面側にホウ素を含む半導体が配置された基板の裏面に、前記半導体に接すると共に少なくとも前記半導体に接する領域がニッケルとホウ素とを含むバリア層を形成する工程と、
前記バリア層上に、接合材を配置する工程と、
前記集積回路が発生する熱を放出する放熱部材を前記接合材により、前記バリア層に接合する工程とを有する
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱部を半田（はんだ）により放熱部材に接合して、冷却する技術が知られている（例えば、特許文献１〜２参照）。この技術では、放熱部材と半田の密着性が重要である。
【０００３】
この技術に関し、放熱部材の表面にＮｉ−Ｐ合金層を設けることが提案されている。Ｎｉ−Ｐ合金層を介在させることで、放熱部材と半田の密着性が向上し、放熱効率が向上する（例えば、特許文献１〜２参照）。更に、Ｎｉ−Ｐ合金層の上にＮｉ−Ｂ合金層を設けることで、半田濡れ性が改善することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６１−２０９８８号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した技術では、発熱部のうち半田に接する部分は半田との密着性がよいＣｕ（銅）である。例えば発熱部は、表面側に半導体チップが搭載され、裏面にＣｕ板が設けられた回路基板である（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
ところで、高性能ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の発熱量の大きな半導体チップは、Ｉｎ（インジウム）半田を含む熱界面材料（ＴＩＭ, Thermal Interface Material）により直接、放熱部材に接合される。この構造によれば、半導体チップが発生する大量の熱を、効率的に放出することができる。
【０００７】
しかしＩｎは、Ｃｕを含む放熱部材には容易に融着するが、半導体チップには融着しない。そこで、半導体に密着するＴｉ層を半導体チップの裏面に設け更に、ＩｎとＴｉの両方に接着するＮｉ層をＴｉ層の上に設けることで、ＣＰＵ等の半導体チップ（発熱部）と放熱部材とをＩｎ半田により接合する。すなわち、ＣＰＵ等の発熱量の大きな半導体チップと放熱部材を、Ｔｉ層とＮｉ層とＩｎ層（すなわち、Ｉｎ半田）とを有する熱界面材料により接合する。
【０００８】
しかしＴｉの熱伝導率は、ＮｉやＩｎの熱伝導率に比べ格段に小さい。従って、Ｉｎを含む熱界面材料を有する半導体装置には、Ｔｉ層により熱伝導が抑制されるので、放熱の効率化に限界があるという問題がある。そこで本発明は、このような問題を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するために、本装置の一観点によれば、表面側に配置された集積回路と裏面側に配置されホウ素を含む半導体とを有する半導体チップと、前記集積回路が発生する熱を放出する放熱部材と、前記半導体に接すると共に少なくとも前記半導体に接する領域がニッケルとホウ素とを含むバリア層および前記バリア層と前記放熱部材とを接合している接合部を含む熱界面部材とを有する半導体装置が提供される。 
【発明の効果】
【００１０】
開示の半導体装置によれば、低融点金属（例えば、Ｉｎ）を含む熱界面材料により半導体チップと放熱部材とを接合した半導体装置の放熱効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１の半導体装置１８を説明する平面図の一例である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を矢印の方向から見た図である。
【図３】図３は、図２中の領域Ａの構造を説明する図である。
【図４】図４は、実施の形態１の半導体装置１８の製造方法を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、半導体装置１８の製造方法を説明する断面図です。
【図６】図６は、半導体装置１８の製造方法を説明する断面図です。
【図７】図７は、発明者等が従来から製造している半導体装置１１８を説明する断面図である。
【図８】図８は、Ｎｉ−Ｂ層の密着性と半田濡れ性とを示す表である。
【図９】図９は、Ｓｉ基板５０とＮｉ−Ｂ層５２の界面４６の近傍の原子レベルの構造を説明する図である。
【図１０】図１０は、Ｎｉ−Ｂ層の成長を説明する図である。
【図１１】図１１は、Ｎｉ−Ｂ層の剥離を説明する図である。
【図１２】図１２は、純粋なＮｉ層の半田バリア性を説明する図である。
【図１３】図１３は、純粋なＮｉ層の半田バリア性を説明する図である。
【図１４】図１４は、図１２（ａ）中の領域Ｂの原子レベルの構造を説明する図である。
【図１５】図１５は、図１３（ａ）中の領域Ｃの原子レベルの構造を説明する図である。
【図１６】図１６は、Ｎｉ―Ｂ層の半田バリア性を説明する図である。
【図１７】図１７は、Ｎｉ―Ｂ層の半田バリア性を説明する図である。
【図１８】図１８は、実施の形態１の変形例３１８を説明する図である。
【図１９】図１９は、実施の形態２の半導体装置２１８を説明する断面図である。
【図２０】図２０は、実施の形態２の半導体装置２１８の製造方法を説明するフローチャートである。
【図２１】図２１は、半導体装置２１８の製造方法を説明する断面図です。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。図面が異なっても同じ構造を有する部分等には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１３】
（実施の形態１）
（１）構造
図１は、実施の形態１の半導体装置１８を説明する平面図の一例である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を矢印の方向を見た図である。図３は、図２中の領域Ａの構造を説明する図である。図１〜２には半導体装置１８と共に、ヒートシンク２２が示されている。図２には更に、回路基板２０（例えば、システムボード）が示されている。ヒートシンク２２は例えば、フィン（図示せず）を有する放熱部材である。
【００１４】
図１〜２に示す例では半導体装置１８は、半田バンプ２４（図２参照）を介して回路基板２０に電気的に接続されている。図１〜２に示す例では更に、半導体装置１８は例えばＡｇ粒子を含むサーマルグリース２８を介して、ヒートシンク２２に接続されている。ヒートシンク２２は、例えば支持体２６により回路基板２０に固定されている。
【００１５】
ヒートシンク２２は、半導体装置１８が発生する熱を放出する放熱部材である。サーマルグリース２８は、半導体装置１８とヒートシンク２２の間の界面熱抵抗（接触熱抵抗）を低減する熱界面材料（ＴＩＭ）である。
【００１６】
実施の形態１の半導体装置１８は、図３に示すように、半導体チップ６と放熱部材８と熱界面部材１４とを有する。半導体装置１８は、パッケージ基板３０（図２参照）を有してもよい。半導体チップ６は例えば、半田バンプ１２４によりパッケージ基板３０に電気的に接続される。
【００１７】
―半導体チップ―
実施の形態１の半導体チップ６は、表面側に配置された集積回路２（図３参照）と、裏面側に配置されホウ素（Ｂ）を含む半導体４（例えば、シリコン）とを有する半導体素子である。具体的には半導体４は、例えばＢがドーピングされたｐ型Ｓｉ基板である。Ｂの濃度は、例えば１０１３〜１０１７atoms/cm3である。集積回路２は例えば、ｐ型Ｓｉ基板の表面側に形成されたＣＰＵである。
【００１８】
―放熱部材―
実施の形態１の放熱部材８は、集積回路２が発生する熱を放出する部材である。放熱部材８は例えば、ＣｕまたはＡｌで形成されたリッドである。
【００１９】
―熱界面部材―
実施の形態１の熱界面部材１４は、半導体チップ６と放熱部材８との間の界面熱抵抗を低減する部材である。熱界面部材１４は、バリア層１０と接合部１２とを有する。熱界面部材１４は、半導体チップ６と放熱部材８とを接合している。
【００２０】
バリア層１０は、半導体４に接しＢを含むＮｉ（ニッケル）の層である。すなわち、バリア層１０は、ＢとＮｉを含む層である。Ｂを含むニＮｉの層を以下、Ｎｉ−Ｂ層と呼ぶ。バリア層１０の厚さは、例えば１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下（例えば、２００ｎｍ）である。
【００２１】
Ｎｉ−Ｂ層は、Ｎｉより高い半田バリア性を有する金属層である（「（４−４）半田バリア性」参照）。従って、実施の形態１のバリア層１０は、バリア層として好適である。
【００２２】
接合部１２は例えば、バリア層１０と放熱部材８とを接合する金属層である。具体的には例えば接合部１２は、放熱部材８とバリア層１０の間に配置され、放熱部材８とバリア層１０の両方に融着したＩｎ（インジウム）を含む金属層である。
【００２３】
集積回路２で発生した熱は主に、主に熱界面部材１４を介して放熱部材８に伝搬する。放熱部材８に到達した熱の一部は、サーマルグリース２８を介してヒートシンク２２に伝搬し、残りの熱は主に放熱部材８から大気中に放出される。ヒートシンク２２に到達した熱は、主に大気中に放出される。
【００２４】
後述するように、Ｎｉ−Ｂ層は、Ｂがドーピングされた半導体に密着する（「（４−１）密着性」参照）。従って、半導体４とバリア層１０の間に、熱抵抗の高いＴｉ層（すなわち、熱伝導率の低いＴｉの層）を配置しなくても、熱界面部材１４と半導体チップ６は密着（堅い接着）する。
【００２５】
このため実施の形態１によれば、Ｉｎ等の低融点金属を含む熱界面材料により半導体チップ６と放熱部材８とを接合した半導体装置１８の放熱効率を向上させることができる（「（４−２）熱抵抗」参照）。なお熱界面部材１４は、半導体チップ６と放熱部材８とを接合した熱界面材料である（「（２）製造方法」参照）。
【００２６】
（２）製造方法
図４は、実施の形態１の半導体装置１８の製造方法を説明するフローチャートである。図５〜６は、半導体装置１８の製造方法を説明する断面図です。
【００２７】
（２−１）バリア層の形成（図５（ａ）参照）
表面側に集積回路２が形成され裏面側にホウ素を含む半導体４が配置された基板３２を用意する。基板３２は例えば、Ｂがドーピングされ、表面側に集積回路２が形成されたｐ型シリコン・ウエハである。すなわち半導体４は例えば、Ｂがドーピングされたｐ型シリコン・ウエハである。
【００２８】
基板３２は裏面側がバックグラインドされ、５００μｍ程度に薄層化されている。この基板３２の裏面に、図５（ａ）に示すように無電解メッキにより、半導体４に接するバリア層１１０を形成する（Ｓ２）。
【００２９】
バリア層１１０のメッキ時間は、例えば１８００秒程度である。バリア層１１０は例えば、０．５重量％（０．５重量パーセント）のＢを含むＮｉの層である。
【００３０】
（２−２）パッケージ基板への搭載
次に、例えばダイシングにより基板３２を個片化して、半導体チップ６を形成する。この半導体チップ６を、半田バンプ１２４を介してパッケージ基板３０（図２参照）に搭載する（Ｓ４）。
【００３１】
（２−３）回路基板への搭載
半導体チップ６を搭載したパッケージ基板３０を、回路基板２０（図２参照）に搭載する（Ｓ６）。
【００３２】
（２−４）接合材の配置（図５（ｂ）参照）
図５（ｂ）に示すように、バリア層１１０上に接合材３４を配置する（Ｓ８）。接合材３４は例えば、厚さ１００μｍのＩｎ箔（すなわち、Ｉｎ半田）である。なお図５（ｂ）では、回路基板２０は省略されている（図６（ａ）〜６（ｂ）についても同様）。
【００３３】
後述するように、Ｎｉ−Ｂ層の半田濡れ性は良好である（「（４−３）半田濡れ性」参照）。従って、Ｎｉ−Ｂ層であるバリア層１１０（図６参照）を、Ａｕ層等の酸化抑制層で覆われなくてよい。
【００３４】
（２−５）接合（図６（ａ）〜（ｂ）参照）
最後に接合材３４により、放熱部材８をバリア層１１０に接合する（Ｓ１０）。放熱部材８は例えば、Ｃｕで形成されたリッドである。以上により、半導体装置１８が完成する。
【００３５】
具体的には先ず、半導体チップ６（図６（ａ）参照）を覆うように、放熱部材８を接合材３４の上に載置する。その後リフローにより接合材３４を溶融して、放熱部材８と接合材３４を接合する。リフロー温度は例えば、１８０℃である。リフロー時間は例えば、６０秒である。リフロー雰囲気は、窒素である。リフロー温度は、１６０℃〜２２０℃であってもよい。リフロー時間は、３０秒〜１２０秒であってもよい。
【００３６】
接合材３４はリフローにより溶融され、放熱部材８とバリア層１１０の間の隙間を埋める。隙間を埋めずに余ったＩｎは、放熱部材８の自重により放熱部材８とバリア層１１０の間から押し出される。
【００３７】
半導体チップ６の裏面には、多数の凹凸が存在している。この凹凸がバリア層１１０に反映され、バリア層１１０の表面にも多数の凹凸が発生する。同様に、放熱部材８の表面にも、多数の凹凸が存在する。従って、バリア層１１０を放熱部材８に接触させても、バリア層１１０のうち実際に接触する部分は僅かである。このためバリア層１１０の大部分の領域は、隙間を隔てて放熱部材８に対向する。接合部１２はこのような隙間を埋めて、半導体チップ６と放熱部材８の界面熱抵抗を低減させる。
【００３８】
―接合プロセス―
接合材３４は溶融するとバリア層１１０と反応して、接合材３４（図６（ｂ）参照）とバリア層１１０との間に、金属間化合物（Intermetallic Compound）３６を生成する。金属間化合物３６は例えば、ＩｎとＮｉの合金である。接合材３４と放熱部材８の間にも、金属間化合物１３６が形成される。金属間化合物１３６は例えば、Ｃｕ（放熱部材８の構成元素）とＮｉの合金である。金属間化合物３６，１３６の形成により、放熱部材８がバリア層１１０に接合される。
【００３９】
半導体装置１８の接合部１２（図３参照）は、金属間化合物３６，１３６と未反応の接合材３４とを有する部材である。図３を参照して説明した半導体装置１８のバリア層１０は、無電解メッキで形成したバリア層１１０のうちの未反応の部分である。
【００４０】
（３）Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｉｎ熱界面材料
図７は、発明者等が従来から製造している半導体装置１１８を説明する断面図である。図７には、熱界面材料１５６により放熱部材８と半導体チップ６とを接合する前の状態が示されている。
【００４１】
熱界面材料１５６は、Ｔｉ層３８とＮｉ層４０とＡｕ層４２とＩｎ層４４とがこの順番で積層された積層膜（以下、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｉｎ積層膜と呼ぶ）である。Ｔｉ層３８とＮｉ層４０とＡｕ層４２は、スパッタリングにより半導体チップ６の裏面に形成される。Ｉｎ層４４は、Ａｕ層４２上に載置されたＩｎ箔である。Ｔｉ層３８の厚さは、例えば１００ｎｍである。Ｎｉ層４０の厚さは、例えば３００ｎｍである。
【００４２】
熱界面材料１５６（Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｉｎ積層膜）の形成後、熱界面材料１５６上に放熱部材８を載置する。放熱部材８は、例えばＣｕで形成されたリッドである。放熱部材８の載置後リフローにより、Ｎｉ層４０とＩｎ層４４を接合すると共に放熱部材８とＩｎ層４４を接合する。
【００４３】
Ｉｎはリフローにより溶融すると放熱部材８の構成元素（例えば、Ｃｕ）と反応して、金属間化合物を生成する。この金属間化合物により、Ｉｎと放熱部材８は接着（すなわち、融着）する。しかしＩｎは、シリコン等の半導体とは融着しない。そこで、半導体チップ６とＩｎ層４４との間にＴｉ層３８とＮｉ層４０とＡｕ層４２の積層膜（以下、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜と呼ぶ）を設け、Ｔｉ層３８とＮｉ層４０とを介して、半導体チップ６とＩｎ層４４を接着する。
【００４４】
ＩｎとＮｉは、良く融着する。しかし、Ｎｉ層４０の表面が酸化していると、Ｎｉ層４０とＩｎ層４４は融着しない。そこで、Ｎｉ層４０の上にＡｕ層４２を配置して、Ｎｉ層４０の酸化を抑制する。リフロー等によりＩｎ層４４が溶融すると、Ａｕ層４２はＩｎ層４４に吸収されて消失する。従ってＡｕ層４２を配置しても、Ｉｎ層４４とＮｉ層４０の反応は妨げられない。
【００４５】
ところで、ＴｉとＩｎは融着しない。従って半導体チップ６の裏面にＴｉ層３８だけを設けても、半導体チップ６と放熱部材８を接合することはできない。一方Ｎｉは、ＴｉとＩｎの両方と接着する。そこで、Ｔｉ層３８の上にＮｉ層４０を設けて、Ｎｉ層４０とＩｎ層４４を融着する。
【００４６】
しかしＴｉの熱伝導率は、ＮｉやＩｎの熱伝導率より格段に小さい。例えば、Ｔｉの熱伝導率は、１７Ｗ／ｍ・Ｋである。Ｎｉの熱伝導率は、９０Ｗ／ｍ・Ｋである。従って、Ｔｉ層を有する図７の半導体装置１１８には、Ｔｉ層３８により熱伝導が抑制されるため、集積回路２が発生した熱の放出の効率化に限界あるという問題がある。
【００４７】
上述したように、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜は、スパッタリングにより形成する。スパッタリングは、数十分かけて排気したスパッタリング装置を用いて行われる。従って、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜の形成時間は、短くとも１時間程度である。一方、実施の形態１のバリア層１１０は、メッキ形成が困難なＴｉ層を含まない。このため、実施の形態１のバリア層１１０は比較的短時間のメッキ（例えば、１８００秒）で形成可能である。従って、実施の形態１によれば、Ｉｎ半田等を含む熱界面材料５６により半導体チップ６と放熱部材８とを接合した半導体装置１８の製造時間を短縮できる。
【００４８】
（４）バリア層の特性
図８は、Ｎｉ−Ｂ層の密着性と半田濡れ性とを示す表（以下、表１と呼ぶ）である。表１の第２列目には、Ｂを含まない純粋なＮｉの層（以下、純粋なＮｉ層と呼ぶ）の特性が示されている。
【００４９】
表１の第３列目には、０．３重量％のＢを含むＮｉ―Ｂ層の特性が示されている。表１の第４列目には、１．０重量％のＢを含むＮｉ―Ｂ層の特性が示されている。表１の第５列目には、３．０重量％のＢを含むＮｉ―Ｂ層の特性が示されている。表１の第６列目には、７．０重量％のＰ（燐）を含むＮｉの層（以下、Ｎｉ−Ｐ層と呼ぶ）の特性が示されている。
【００５０】
Ｂ及びＰの濃度は、ＩＣＰ−ＡＥＳ（Inductively Coupled Plasma AugerElectron Spectroscopy）により測定した。各列のＮｉ系金属層（純粋なＮｉ層、Ｎｉ−Ｂ層、Ｎｉ−Ｐ層）は、Ｂがドーピングされたシリコン基板（以下、ＢドープＳｉ基板と呼ぶ）上に無電解メッキにより成長した厚さ３μｍの金属層である。Ｓｉ基板のＢ濃度は、１０１３〜１０１７ｃｍ−３である。この範囲内であれば各Ｎｉ系金属層の評価結果（表１の特性）は、Ｓｉ基板のＢ濃度に依存しなかった。
【００５１】
表１の２行目には、ＢドープＳｉ基板とＮｉ系金属層の密着性が示されている。「×」は、成長したＮｉ系金属層がＢドープＳｉ基板から剥離したことを示している。「○」は、成長したＮｉ系金属層がＢドープＳｉ基板から剥離しなかったことを示している。「△」は、成長したＮｉ系金属層が剥離する場合と剥離しない場合の両方があったことを示している。
【００５２】
表１の３行目には、Ｎｉ系金属層の半田濡れ性が示されている。「×」は、溶融したＩｎがＮｉ系金属層に弾かれて、Ｎｉ系金属層の一部または全面を覆わないことを示している。「○」は、溶融したＩｎがＮｉ系金属層の略全面を覆うことを示している。Ｉｎを溶融する条件は、「（２）製造方法」で説明したリフローの条件（１８０℃、６０秒）と同じである。
【００５３】
１．０重量％または３.０重量％のＢを含むＮｉ−Ｂ層の半田濡れ性の評価には、ＢドープＳｉ基板上に０．３重量％のＮｉ−Ｂ層を介して成長したメッキ層（例えば、１．０重量％のＮｉ−Ｂ層）を用いた。純粋なＮｉ層およびＮｉ−Ｐ層の半田濡れ性の評価には、Ｓｉ基板上にＴｉ層を介して成長したメッキ層（例えば、純粋なＮｉ層）を用いた。
【００５４】
（４−１）密着性
表１の２列目２行に示すように、純粋なＮｉ層はＢドープＳｉ基板に密着しない。表１には示していないが、純粋なＮｉ層は、Ｂドープ以外のＳｉ基板（例えば、ＰドープＳｉ基板やノンドープＳｉ基板）にも密着しない。
【００５５】
表１の３〜４列目の２行目に示すように、Ｂ濃度が０．３重量％以上の場合、Ｎｉ―Ｂ層はＢドープＳｉ基板に密着する。すなわち、Ｎｉ−Ｂ層とＢドープＳｉ基板の密着性は良好である。
【００５６】
ただし、Ｂ濃度が１．０重量％を超えると、Ｎｉ―Ｂ層はＢドープＳｉ基板に密着し難くなる（表１の５列目の２行目参照）。従って、バリア層１０の好ましいＢ濃度の範囲は、０．３重量％以上１．０重量％以下である。更に好ましいＢ濃度の範囲は、０．４重量％以上０．９重量％以下である。最も好ましいＢ濃度の範囲は、０．５重量％以上０．８重量％以下である。
【００５７】
図９は、Ｓｉ基板５０とＮｉ−Ｂ層５２の界面４６の近傍の原子レベルの構造を説明する図である。図９中の元素記号（例えば、「Ｓｉ」）は、当該元素記号に対応する元素の原子（例えば、Ｓｉ原子）を表している。図１０等についても、同様である。元素記号間の線分４８は、線分４８の両端に接する原子同士が結合していることを示している。
【００５８】
図９に示すように、Ｎｉ原子とＳｉ原子は結合しない。従って、純粋なＮｉ層とＳｉ基板は密着しない。一方Ｎｉ原子は、Ｂ原子とは結合する。従ってＳｉ基板５０がＢ原子を含む場合、Ｓｉ基板５０中のＢ原子５４（図９参照）とＮｉ−Ｂ層５２中のＢ原子１５４とが結合する。この結合により、Ｓｉ基板５０とＮｉ−Ｂ層５２が堅く接着する（すなわち、密着）する。
【００５９】
表１（図８参照）には、Ｎｉ−Ｐ層の密着性も示されている。表１に示されているように、Ｎｉ−Ｐ層はＢドープＳｉ基板に密着しない。表１には示されていないが、Ｎｉ−Ｐ層はＢドープ以外のＳｉ基板にも密着しない。
【００６０】
なお、表１のＮｉ−Ｐ層のＰ濃度は７．０重量％である。これは、３．０重量％以下のＮｉ−Ｐ層を、無電解メッキにより形成することが困難なためである。
【００６１】
―Ｎｉ―Ｂ層の成長―
図１０は、Ｎｉ−Ｂ層の成長を説明する図である。
【００６２】
無電解メッキ液５８（以下、メッキ液と呼ぶ）にＳｉ基板５０の裏面が接触すると、Ｓｉ基板５０裏面に露出したＢ原子５４にメッキ液５８中のＢ原子（またはＢイオン、以下同様）２５４が結合する。このＢ原子２５４にメッキ液中のＮｉ原子（またはＮｉイオン、以下同様）６０が順次結合して、Ｎｉ−Ｂ層が成長する。このため、Ｓｉ基板５０の裏面に結合したＢ原子２５４を核として、Ｎｉ−Ｂ層が成長する。
【００６３】
Ｂ原子２４５はＳｉ基板５０の裏面全体に、一つずつ均一に結合する。すると、Ｓｉ基板５０の裏面全体に、大きさの揃った核が均一に形成される。これらの核から、下地から剥離し難い均一でムラのないＮｉ−Ｂ層が成長し、Ｓｉ基板５０に密着する。
【００６４】
Ｂ濃度が１.０重量％以下のＮｉ−Ｂ膜（表１参照）は、このようなメカニズムにより、Ｓｉ基板５０から剥離せずに密着すると考えられる。
【００６５】
―Ｎｉ―Ｂ層の剥離―
図１１は、Ｎｉ−Ｂ層の剥離を説明する図である。メッキ液５８の水素イオン濃度が低下すると、メッキ液５８中からＢ原子が析出し易くなる。すると、Ｓｉ基板５０に結合したＢ原子２５４に別のＢ原子３５４が更に結合して、Ｂ原子２５４，３５４の塊６４（図１１参照）が発生する。このＢ原子の塊６４を核として、Ｂ濃度が高いＮｉ−Ｂ層が成長する。
【００６６】
塊６４に含まれるＢ原子の数は、一定ではなく変動する。その結果、Ｓｉ基板５０の裏面には、大きさの不揃いな核が多数生成する。これらの核からは、下地から剥離し易い不均一でムラの有るＮｉ−Ｂ層が成長する。
【００６７】
Ｂ濃度の増加は更に、Ｎｉ−Ｂ層の内部応力を増大させる。従って、Ｂ濃度が高いＮｉ−Ｂ層は、Ｓｉ基板５０から更に剥離し易くなる。
【００６８】
従って、Ｎｉ−Ｂ層５２（図９参照）のＢ濃度が増加するほど、Ｎｉ−Ｂ層５２をＳｉ基板５０から剥離しようとする力が増大する。最終的に、Ｎｉ−Ｂ層を剥離しようとする力がＳｉ基板５０とＮｉ−Ｂ層５２を密着させているＢ原子５４，１５４同士の結合力を上回ると、Ｓｉ基板５０からＮｉ−Ｂ層５２が剥離する。
【００６９】
Ｂ濃度が１．０重量％より大きいＮｉ−Ｂ層（表１参照）は、このようなメカニズムによりＳｉ基板５０から剥離すると考えられる。
【００７０】
ところで、基板としてＰドープＳｉ基板を用いると、ＰドープＳｉ基板のＰ原子とＮｉ−Ｐ層のＰ原子が結合して、ＰドープＳｉ基板とＮｉ−Ｐ層が密着するようにも思われる。
【００７１】
しかしＮｉ−Ｐ層は、ＰドープＳｉ基板に密着しない。これは、Ｐ濃度が３．０重量％以下のＮｉ−Ｐ層の形成が困難なためと考えられる。
【００７２】
Ｐ濃度が３．０重量％を超えるＮｉ−Ｐ層は、不均一で内部応力が大きいと考えられる。このようなＮｉ−Ｐ層は、ＰドープＳｉ基板から剥離し易く、ＰドープＳｉ基板に密着しない。
【００７３】
（４−２）熱抵抗
「（４−１）密着性」で説明したように、Ｎｉ―Ｂ層は、ＢドープＳｉ基板に密着する。このため、Ｎｉ−Ｂ層であるバリア層１０（図３参照）と、半導体チップ６の裏面側のＢがドーピングされた半導体４とは密着する。このため実施の形態１では、バリア層１０と半導体チップ６の間に、Ｔｉ層は設けられない。
【００７４】
Ｔｉの熱伝導率（１７Ｗ／ｍ・Ｋ）は、ＮｉおよびＮｉ―Ｂの熱伝導率（９０Ｗ／ｍ・Ｋ）の約１／４である。このため実施の形態１の熱界面部材１４の熱抵抗は、Ｔｉ層３８（図７参照）を有する熱界面材料１５６の熱抵抗より小さい。従って、実施の形態１によれば、低融点金属（例えば、Ｉｎ）を含む熱界面材料により半導体チップ６と放熱部材８とを接合する半導体装置の放熱効率を改善することができる。
【００７５】
今、熱界面材料１５６（図７参照）のＴｉ層３８およびＮｉ層４０の厚さを夫々、１００ｎｍおよび２００ｎｍとする。この場合、熱界面材料１５６の下地部分（Ｔｉ層３８とＮｉ層４０の積層膜）の熱抵抗は、８．１×１０−９ｍ２・Ｋ／Ｗ（＝１００×１０−９／１７+２００×１０−９／９０）である。
【００７６】
一方、実施の形態１の熱界面部材１４の下地部分（バリア層１０）の熱抵抗は、バリア層１０の厚さが２００ｎｍの場合、２．２×１０−９ｍ２・Ｋ／Ｗ（＝２００×１０−９／９０）である。この例では、実施の形態１の熱界面部材１４の下地部分の熱抵抗は、Ｔｉ層３８を有する熱界面材料１５６の下地部分の熱抵抗の約１／４である。このように、実施の形態１によれば、半導体チップ６と放熱部材８とを低融点金属（例えば、Ｉｎ）を含む熱界面材料で接合する半導体装置の放熱効率を改善することができる。
【００７７】
ところで、Ｔｉ層３８（図７参照）を薄くすれば、熱界面材料１５６の熱抵抗は小さくなる。しかし、Ｔｉ層３８を薄くし過ぎると、Ｎｉ層４０と半導体チップ６が密着し難くなる。具体的には、Ｔｉ層３８が１００ｎｍ未満の場合、Ｎｉ層４０と半導体チップ６は密着し難くなる。
【００７８】
（４−３）半田濡れ性
表１の２列目の３行目に示すように、純粋なＮｉ層の半田濡れ性は低い。純粋なＮｉは酸化され易く、表面は酸化膜で覆われている。この酸化膜が溶融したＩｎを弾くため、Ｎｉ層は溶融したＩｎに濡れない。
【００７９】
一方、Ｎｉ−Ｂ層の半田濡れ性は、表１の３〜５列目の３行目に示すように、良好である。従って、Ｎｉ−Ｂ層であるバリア層１１０（図６参照）は、Ａｕ層で覆われなくても、Ｉｎと融着する。ただし、バリア層１１０に接合材３４を確実に融着するため、バリア層１１０をＡｕ層で覆ってもよい。
【００８０】
但しＮｉ―Ｂ層のＢ濃度が高すぎる場合（例えば、Ｂ濃度が１０％の場合）には、Ｎｉ―Ｂ層はＩｎに濡れない。実施の形態１では、Ｎｉ―Ｂ層であるバリア層１１０のＢ濃度は例えば０．５重量％である。Ｂ濃度がこの程度であれば、Ｎｉ―Ｂ層の半田濡れ性は十分に確保される。
【００８１】
表１の６列目の３行目には、Ｎｉ−Ｐの半田濡れ性も示されている。表１に示すように、Ｎｉ−Ｐの半田濡れ性は、純粋なＮｉと同様低い。
【００８２】
（４−４）半田バリア性
低融点金属（例えば、Ｉｎ）は、バリア層と反応して金属間化合物を生成して、バリア層に接着する。しかし、金属間化合物が過度に生成されると、バリア層が全て低融点金属と反応し、金属間化合物と半導体チップ（または、Ｔｉ層）が直接接触する。すると金属間化合物は、半導体チップから剥離してしまう。従って、金属間化合物と半導体チップの接触を抑制する能力（以下、半田バリア性と呼ぶ）は、バリア層にとって重要である。
【００８３】
バリア層としてＮｉ―Ｂ層を用いると、金属間化合物が生成される際、ＢがＮｉ−Ｂ層に掃出（析出）される。金属間化合物の生成が途中で止まらずにＮｉ−Ｂ層が全て金属間化合物に変化すると、大量のＢが金属間化合物と半導体チップの間に掃出されて、Ｂの偏析層が形成される。
【００８４】
すると金属間化合物は、Ｂの偏析層に阻まれて半導体チップには接触できない。従ってＮｉ−Ｂ層が略全て低融点金属と反応しても、低位融点金属とＮｉ−Ｂ層の金属間化合物は、半導体チップから剥離しない。このような偏析層の形成は、ＥＰＭＡ（Electron Probe MicroAnalyser）により確認されている。
【００８５】
一方、バリア層として純粋なＮｉ層を用いると、金属間化合物が半導体チップ（正確には、半導体チップの裏面に設けたＴｉ層）に接触して、半導体チップから剥離してしまう。
【００８６】
このため、バリア層としてＮｉ−Ｂ層を設ける実施の形態１によれば、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｉｎ熱界面材料（ＴＩＭ）を用いる場合より、リフローやその後の経時変化による熱界面材料の剥離は起き難い。以下、図面を参照して、純粋なＮｉ層の半田バリア性とＮｉ−Ｂ層の半田バリア性を詳しく説明する。
【００８７】
―純粋なＮｉ層の半田バリア性―
図１２〜１４は、純粋なＮｉ層の半田バリア性を説明する図である。
【００８８】
今、図１２（ａ）に示すように半導体チップ６の裏面に、Ｔｉ層３８を有する熱界面材料１５６を形成した場合を考える。熱界面材料１５６は、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｉｎ積層膜である（「（３）Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｉｎ熱界面材料」参照）。
【００８９】
熱界面材料１５６上に放熱部材（図示せず）を載置し、リフロー等によりＩｎ層４４を溶融すると、ＩｎとＮｉが反応してＩｎ層４４とＮｉ層４０の間にＩｎとＮｉの金属間化合物２３６（図１２（ｂ）参照）が生成される。この金属間化合物２３６により、Ｉｎ層４４とＮｉ層４０とが接着する。同様に、放熱部材の構成元素（例えば、Ｃｕ）とＩｎとが反応して金属間化合物（図示せず）が生成され、放熱部材とＩｎ層４４が接着する。
【００９０】
半導体装置の完成後、半導体チップ６の集積回路２を動作させると、熱界面材料１５６は集積回路２が発生する熱に曝される。すると、ＩｎとＮｉの金属間化合物２３６は徐々に成長して、Ｎｉ層４０を浸食する。半導体チップ６を長期間使用し続けると、最終的には金属間化合物２３６がＴｉ層３８に到達する（図１３（ａ）参照）。すると、熱界面材料１５６のうちＴｉ層３８以外の部分が、半導体チップ６から剥離する（図１３（ｂ）参照）。
【００９１】
図１４は、図１２（ａ）中の領域Ｂの原子レベルの構造を説明する図である。リフロー前の熱界面材料１５６では、Ｎｉ層４０（図１４参照）中のＮｉ原子とＴｉ層３８中のＴｉ原子と間に、界面１４６を跨ぐ結合が生成されている。この結合により、Ｎｉ層４０とＴｉ層３８が接着する。
【００９２】
図１５は、図１３（ａ）中の領域Ｃの原子レベルの構造を説明する図である。図１５に示すように、剥離直前の熱界面材料１５６（図１３（ａ）参照）では、金属間化合物２３６の構成元素としてのＩｎ原子がＴｉ層３８に到達して、Ｔｉ原子と結合していたＮｉ原子と置き換わる。Ｉｎ原子はＴｉ原子とは結合しないので、界面２４６を跨ぐ結合が減少して、熱界面材料１５６がＴｉ層３８から剥離し易くなる。その結果、図１３（ｂ）に示すように、熱界面材料１５６のうちＴｉ層３８以外の部分が、半導体チップ６から剥離する。すなわち、Ｎｉ層のバリア性は完全ではない。
【００９３】
―Ｎｉ―Ｂ層の半田バリア性―
図１６〜１７は、Ｎｉ―Ｂ層の半田バリア性を説明する図である。今、図１６（ａ）に示すように、熱界面材料５６を半導体チップ６の裏面に形成した場合を考える。熱界面材料５６は、Ｎｉ−Ｂ層５２とＩｎ層４４の積層膜である。
【００９４】
熱界面材料５６上に放熱部材（図示せず）を載置し、リフロー等によりＩｎ層４４を溶融すると、ＩｎとＮｉが反応してＩｎ層４４とＮｉ―Ｂ層５２の間にＩｎとＮｉの金属間化合物２３６（図１６（ｂ）参照）が生成される。この金属間化合物２３６により、Ｉｎ層４４とＮｉ―Ｂ層５２とが接着する。Ｎｉ−Ｂ層５２に含まれるＢ原子は、金属間化合物２３６には取り込まれず、Ｎｉ−Ｂ層５２に掃出される。同様に、放熱部材の構成元素（例えば、Ｃｕ）とＩｎとが反応して金属間化合物（図示せず）が生成され、放熱部材とＩｎ層４４が接着する。
【００９５】
半導体装置１８の完成後、半導体チップ６の集積回路２を動作させると、熱界面材料５６は集積回路２が発生する熱に曝される。すると、ＩｎとＮｉの金属間化合物２３６が徐々に成長して、Ｎｉ−Ｂ層５２を浸食する。半導体チップ６を長期間使用し続けると、最終的にはＮｉ−Ｂ層５２は略全て金属間化合物２３６に変化する（図１７参照）。更に、金属間化合物２３６から掃出されたＢ原子が金属間化合物２３６と半導体４の間に蓄積して、Ｂが偏析した層（以下、偏析層６６と呼ぶ）が生成される。ＩｎはＢとは反応しないので、Ｉｎ原子は偏析層６６に進行を阻まれて、半導体チップ６には接触できない。従って半導体チップ６を長期間使用し続けても、金属間化合物２３６は半導体チップ６から殆ど剥離しない。従って、Ｎｉ−Ｂ層のバリア性は、純粋なＮｉ層より高い。偏析層６６は例えば、Ｎｉ２Ｂ等を含むＢ濃度が高い層である。
【００９６】
実施の形態１のバリア層１０は、半田バリア性が純粋なＮｉ層より高いＮｉ−Ｂ層である。従って、実施の形態１のバリア層１０は、Ｔｉ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｉｎ熱界面材料１５６（図７参照）のＮｉ層４０（バリア層）より薄くてもよい。従って、実施の形態１によれば、バリア層の薄層化が可能である。バリア層を薄層化することで、実施の形態１の熱界面部材１４の熱抵抗は更に低くなる。
【００９７】
（５）変形例
図１８は、実施の形態１の変形例３１８を説明する図である。
【００９８】
図３を参照して説明した例ではバリア層１０全体が、Ｂ濃度が一定のＮｉ−Ｂ層である。しかし、バリア層１０のうち半導体４に接する第１領域６８ａ（図１８参照）がＢとＮｉを含み、第１領域６８ａ上の第２領域６８ｂは例えばＮｉだけを含む領域(すなわち、純粋なＮｉ層）であってもよい。
【００９９】
このような場合でも、半導体４に接する第１領域６８ａがＢを含むのでバリア層１０は半導体４に密着する。従ってこの場合も、Ｔｉ層３８を設けずに、熱界面部材１４の熱抵抗を小さくすることができる。
【０１００】
変形例３１８のバリア層３１０は、半導体４に接する第１領域６８ａが、ＢとＮｉを含む層である。第１領域６８ａ上の第２領域６８ｂは、接合材３４と接合する領域であれば、第１領域６８ａと組成が異なる領域であってもよい。
【０１０１】
第２領域６８ｂは例えば、純粋なＮｉの領域であってもよい。第２領域６８ｂは、第１領域６８ａより低濃度のＢを含むＮｉ−Ｂの領域であってもよい。第２領域６８ｂは、Ｃｕの領域であってもよい。変形例３１８は、図５を参照して説明したバリア層１１０の代わりに、半導体４に接する領域６８ａがＮｉとＢとを含むバリア層３１０を形成することで製造できる。
【０１０２】
第１領域６８ａの好ましいＢ濃度は、図３を参照して説明したバリア層１１０の好ましいＢ濃度と同じある。すなわち、第１領域６８ａの好ましいＢ濃度の範囲は、０．３重量％以上１．０重量％以下である。更に好ましいＢ濃度の範囲は、０．４重量％以上０．９重量％以下である。最も好ましいＢ濃度の範囲は、０．５重量％以上０．８重量％以下である。
【０１０３】
（６）応用例
実施の形態１の半導体装置１８は好ましくは、発熱量が大きい半導体チップ６を有する。具体的には半導体チップ６は、ＣＰＵ、グラフィックカードおよびメモリ等の集積回路２を有する半導体素子である。半導体装置１８は例えば、サーバやスーパー・コンピュータの回路基板（例えば、システムボード）に搭載される。
【０１０４】
以上の例では、接合材３４（半田）はＩｎである。しかし接合材３４は、Ｉｎ以外の低融点金属であってもよい。接合材３４は例えば、ＩｎとＡｇを含む合金（すなわち、Ｉｎ−Ａｇ合金）であってもよい。Ａｇの濃度は例えば、１重量％以上１０重量％以下である。
【０１０５】
接合材３４はＳｎや、ＳｎとＡｇの合金であってもよい。これらの接合材（半田）に対してもＮｉ−Ｂ層は、高い半田バリア性と高い半田濡れ性とを有する。
【０１０６】
以上のように、実施の形態１のバリア層１０,３１０は半導体４に接すると共に、少なくとも半導体４に接する領域がＮｉとＢを含むバリア層である。このＮｉとＢを含む領域により、バリア層１０は半導体４に密着する。従って、バリア層１０と半導体チップ６の間に、Ｔｉ層は設けられない。故に実施の形態１によれば、低融点金属（例えば、Ｉｎ）を含む熱界面材料により半導体チップと放熱部材とを接合した半導体装置の放熱効率を向上させることができる。
【０１０７】
また、Ｎｉ−Ｂ層はＮｉ層より半田バリア性が高いので、実施の形態１によれば、リフローや経時変化による熱界面部材１４（図３参照）の剥離を抑制できる。
【０１０８】
（実施の形態２）
実施の形態２は、バリア層が表面側の領域で高いＢ濃度を有する点で実施の形態１と相違する。その他の点では、実施の形態２は実施の形態１と略同じである。従って、実施の形態１と同じ部分については、説明を省略または簡単にする。
【０１０９】
（１）構造
図１９は、実施の形態２の半導体装置２１８を説明する断面図である。図１９には、半導体チップ６と放熱部材８の間の構造が示されている。実施の形態２のバリア層２１０は、図１９に示すように、下部バリア領域１６と上部バリア領域１１６とを有する。図１９中の「○」はＢ原子の濃度を表している。Ｂ濃度の高い領域では「○」の密度を高くし、Ｂ濃度の低い領域では「○」の密度は低くした。図２１においても、同様である。
【０１１０】
下部バリア領域１６は、半導体４に接するＮｉ−Ｂ層である。上部バリア領域１１６は、下部バリア領域１６と接合部１２の間に配置され下部バリア領域１６より高いＢ濃度を有するＮｉ−Ｂ層である。下部バリア領域１６のＢ濃度（第１濃度）は例えば、０．３重量％である。上部バリア領域１１６のＢ濃度（第２濃度）は、例えば２．０重量％である。以上の点を除き、半導体装置２１８の構造は、実施の形態１の半導体装置１８（図３参照）の構造と略同じである。
【０１１１】
実施の形態１で説明したように、たとえ接合部１２（例えば、Ｉｎ半田）に浸食されてＮｉ−Ｂ層であるバリア層１０（図３参照）が消滅しても、金属間化合物２３６（図１７参照）はＢの偏析層６６に妨げられて、半導体チップ６には接触しない。従って半導体装置１８（図３参照）を長期間使用し続けても、熱界面部材１４は殆ど剥離しない。このようなＮｉ−Ｂ層のバリア性は、Ｂの偏析層６６が厚くなるほど高くなる。
【０１１２】
Ｎｉ−Ｂ層から掃出されるＢが増加するほど、偏析層６６は厚くなる。従ってＮｉ−Ｂ層のＢ濃度が高くなるほど、Ｎｉ−Ｂ層の半田バリア性は高くなる。一方、Ｂ濃度が高くなり過ぎると、Ｎｉ−Ｂ層の半導体チップ６への密着性は低くなる（実施の形態１の「（４−１）密着性」参照）。
【０１１３】
実施の形態２によれば、Ｂ濃度が低い下部バリア領域１６によりバリア層２１０の密着性を確保しつつ、Ｂ濃度が高い上部バリア領域１１６により偏析層６６に大量のＢを供給して、バリア層２１０の半田バリア性を高めることができる。
【０１１４】
或いは、Ｂ濃度が高い上部バリア領域１１６をある程度薄くしても、半田バリア性の確保に十分な量のＢを偏析層６６に供給できる。上部バリア領域１１６を薄くすると、バリア層２１０全体も薄くなる。すると、バリア層２１０の熱抵抗が低下し、半導体装置２１８の放熱特性は向上する。従って実施の形態２によれば、バリア層２１０の半田バリア性を確保しつつ、半導体装置２１８の放熱特性を実施の形態１の半導体装置１８より向上させることができる。
【０１１５】
例えば、上部バリア領域１１６のＢ濃度が２．０重量％の場合、上部バリア領域１１６の厚さを１００ｎｍにしても、実施の形態１のバリア層１０と同程度の半田バリア性を確保できる。更に、下部バリア領域１６のＢが０．３重量％の場合、下部バリア領域１６の厚さが約５０ｎｍあれば、バリア層２１０の密着性を確保できる。
【０１１６】
従ってバリア層２１０の厚さを、例えば１５０ｎｍにすることができる。この厚さは、実施の形態１で例示したバリア層１０の厚さ２００ｎｍより薄い。このように実施の形態２によれば、バリア層２１０を薄くできるので、半導体装置２１８の放熱特性を実施の形態１の半導体装置１８より向上させることができる。
【０１１７】
下部バリア領域１６および上部バリア領域１１６の好ましいＢ濃度の範囲は、表１から導出できる。下部バリア領域１６のＢ濃度（第１濃度）は好ましくは、Ｎｉ−Ｂ層が半導体４に密着する０．３重量％以上１.０重量％以下である。上部バリア領域１１６のＢ濃度（第２濃度）は好ましくは、Ｎｉ−Ｂ層の半導体４への密着が困難になる１．０重量％より大きい濃度である。
【０１１８】
更に好ましくは、下部バリア領域１６のＢ濃度は０．４重量％以上０．９重量％以下であり、上部バリア領域１１６のＢ濃度は１．５重量％より大きい濃度である。最も好ましくは、下部バリア領域１６のＢ濃度は０．５重量％以上０．８重量％以下であり、上部バリア領域１１６のＢ濃度は２.５重量％以上より大きい濃度である。但し上部バリア領域１１６のＢ濃度は、バリア性が確認されている３.０重量％以下が好ましい。
【０１１９】
下部バリア領域１６の厚さは好ましくは、２５ｎｍ以上７５ｎｍ以下である。上部バリア領域１１６の厚さは好ましくは、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。
【０１２０】
（２）製造方法
図２０は、実施の形態２の半導体装置２１８の製造方法を説明するフローチャートである。図２１は、半導体装置２１８の製造方法を説明する断面図です。
【０１２１】
実施の形態２の製造方法は、実施の形態１の「バリア層の形成」（図４のＳ２参照）の代わりに、「下部バリア領域の形成」（図２０のＳ２）と「上部バリア領域の形成」（図２０のＳ４）とが行われることで実施の形態１の製造方法と相違する。この点を除き、実施の形態１の製造方法と実施の形態２の製造方法は略同じである。従って、実施の形態１と同じ部分（Ｓ６〜Ｓ１２）の説明は省略する。
【０１２２】
（２−１）下部バリア領域の形成（図２１（ａ）参照）
Ｂがドーピングされ表面側に集積回路２（図２１（ａ）参照）が形成された半導体基板７０（例えば、Ｓｉ基板）を、裏面からバックグラインドして例えば厚さ３００μｍ程度まで薄くする。この工程により、表面側に集積回路２が形成され裏面側にホウ素を含む半導体４が配置された基板１３２が形成される。
【０１２３】
この基板１３２の裏面に、無電解メッキにより例えば厚さ５０ｎｍの下部バリア領域１６（図２１（ａ）参照）を形成する（Ｓ２）。
【０１２４】
下部バリア領域１６のメッキ時間は、例えば４５０秒である。下部バリア領域１６のＢ濃度は、例えば０．３重量％である。
【０１２５】
（２−２）上部バリア領域の形成（図２１（ｂ）参照）
下部バリア領域１６の上に、無電解メッキにより例えば厚さ１００ｎｍの上部バリア領域１１６（図２１（ｂ）参照）を形成する（Ｓ４）。
【０１２６】
上部バリア領域１１６のメッキ時間は、例えば９００秒である。上部バリア領域１１６のＢ濃度は、例えば２．０重量％である。上部バリア領域１１６は例えば、下部バリア領域１６の形成に用いた無電解メッキ液にアンモニア水を加えて、ｐＨ値を増加させた無電解メッキ液により形成可能である。
【０１２７】
以上の工程により、下部バリア領域１６と上部バリア領域１１６とを有するバリア層２１０が形成される。バリア層２１０の密着性、半田濡れ性および半田バリア性は良好である。
【０１２８】
図１９に示す例では、Ｂ濃度は半導体チップ６から接合部１２に向かってステップ状に増加する。しかしＢ濃度は、ステップ状以外の形態で増加してもよい。例えば、Ｂ濃度はスロープ状に増加してもよい。
【０１２９】
実施の形態２によれば、Ｂ濃度の低い下部バリア領域１６によりバリア層２１０の密着性を確保しつつ、Ｂ濃度の高い上部バリア領域１１６によりバリア層２１０の半田バリア性を高めることができる。
【０１３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、実施の形態１〜２は、例示であって制限的なものではない。例えば実施の形態１〜２では、バリア層が接する半導体４は、ＢがドーピングされたＳｉである。しかし半導体４は、Ｓｉ以外の半導体であってもよい。半導体４は例えば、ＢがドープされたＧｅやＳｉＣであってもよい。
【０１３１】
また実施の形態１〜２では、半導体４は半導体基板である。しかし半導体４は、半導体基板でなくてもよい。例えば半導体４は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板の裏面側のＳｉ層であってもよい。
【０１３２】
また実施の形態１〜２では、放熱部材８はリッドである。しかし、放熱部材８はリッド以外の部材であってもよい。例えば放熱部材８は、フィンを有するヒートシンクであってもよい。
【０１３３】
以上の実施の形態１〜２に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１３４】
（付記１）
表面側に配置された集積回路と裏面側に配置されホウ素を含む半導体とを有する半導体チップと、
前記集積回路が発生する熱を放出する放熱部材と、
前記半導体に接すると共に少なくとも前記半導体に接する領域がニッケルとホウ素とを含むバリア層と、前記バリア層と前記放熱部材とを接合している接合部とを含む熱界面部材とを、有する
半導体装置。
【０１３５】
（付記２）
前記半導体は、シリコンであることを
特徴とする付記１に記載の半導体装置。
【０１３６】
（付記３）
前記バリア層のうち少なくとも前記半導体に接する前記領域は、０．３重量パーセント以上１．０重量パーセント以下のホウ素を有することを
特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置。
【０１３７】
（付記４）
前記バリア層は、前記半導体に接しホウ素の濃度が第１濃度である下部バリア領域と、前記下部バリア領域と前記接合部の間に配置されホウ素の濃度が前記第１濃度より高い第２濃度である上部バリア領域とを有することを
特徴とする付記１又は２に記載の半導体装置。
【０１３８】
（付記５）
前記第１濃度は、０．３重量パーセント以上１．０重量パーセント以下であり、
前記第２濃度は、１．０重量パーセントより大きいことを
特徴とする付記４に記載の半導体装置。
【０１３９】
（付記６）
表面側に集積回路が形成され裏面側にホウ素を含む半導体が配置された基板の裏面に、前記半導体に接すると共に少なくとも前記半導体に接する領域がニッケルとホウ素とを含むバリア層を形成する工程と、
前記バリア層上に、接合材を配置する工程と、
前記集積回路が発生する熱を放出する放熱部材を前記接合材により、前記バリア層に接合する工程とを有する
半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【０１４０】
２…集積回路
４…半導体
６…半導体チップ
８…放熱部材
１０，１１０…バリア層
１２…接合部
１４…熱界面部材
１６…下部バリア領域      １１６…上部バリア領域
３２…基板
【図１】
0006520656.tif 000002
【図２】
0006520656.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006520656.tif 000005
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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