(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅を含む相互接続パッドと、
前記相互接続パッド上の表面仕上げ材と、
前記表面仕上げ材上のはんだ相互接続部と
を備え、
前記表面仕上げ材は、前記相互接続パッド上の第１の展延性層と、前記第１の展延性層上のエレクトロマイグレーション耐性層と、前記エレクトロマイグレーション耐性層上の第２の展延性層とを有し、
前記第１の展延性層は、ニッケルを含み、第１のリン含有量を有し、
前記エレクトロマイグレーション耐性層は、ニッケルを含み、前記第１のリン含有量より多い第２のリン含有量を有し、
前記第２の展延性層は、ニッケルを含み、
前記はんだ相互接続部は、スズ及び銀を含む、
マイクロ電子構造体。
【請求項２】
前記第１の展延性層は、約２重量％〜１０重量％の間のリン含量を有するニッケル材料を含む、請求項１に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項３】
前記エレクトロマイグレーション耐性層は、約１１重量％〜２０重量％の間のリン含量を有するニッケル材料を含む、請求項１又は２に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項４】
前記第２の展延性層は、前記第２のリン含有量より少ない第３のリン含有量を有する、請求項１から３の何れか１つに記載のマイクロ電子構造体。
【請求項５】
前記第２の展延性層の上方のバリア層をさらに備え、
前記バリア層は、パラジウムを含む、請求項１から４の何れか１つに記載のマイクロ電子構造体。
【請求項６】
前記バリア層の上方の耐酸化層をさらに備え、
前記耐酸化層は、金を含み、
前記はんだ相互接続部は、前記耐酸化層の上方にある、請求項５に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項７】
前記はんだ相互接続部は、前記はんだ材料をリフローすることによって形成されている、請求項１から６の何れか1つに記載のマイクロ電子構造体。
【請求項８】
前記はんだ材料をリフローすることが、前記はんだ材料を熱することを含む、請求項７に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項９】
前記はんだ材料をリフローすることが、前記はんだ材料に圧力を加えることを含む、請求項７または８に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項１０】
前記はんだ材料をリフローすることが、前記はんだ材料に音波エネルギーを加えることを含む、請求項７から９のいずれか一項に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項１１】
銅を含む相互接続パッドと、
前記相互接続パッド上の第１の層であって、ニッケルを含み、第１のリン含量を有する第１の層と、
前記第１の層上の第２の層であって、ニッケルを含み、第２のリン含量を有し、前記第２のリン含量は前記第１のリン含量より多い、第２の層と、
前記第２の層上の第３の層であって、ニッケルを含む第３の層と、
前記第３の層の上方にあるはんだ相互接続部であって、スズおよび銀を含むはんだ相互接続部と、を備える、
マイクロ電子構造体。
【請求項１２】
前記第３の層の上方の第４の層であって、パラジウムを含む第４の層をさらに備える、請求項１１に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項１３】
前記第４の層の上方の第５の層であって、金を含む第５の層をさらに備える、請求項１２に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項１４】
前記第３の層が前記第２の層より少ない量のリンを含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項１５】
前記第３の層の上方にあるバリア層であって、パラジウムを含むバリア層をさらに備える、
請求項１１または１４に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項１６】
前記バリア層の上方にある耐酸化層であって、金を含む耐酸化層をさらに備え、前記はんだ相互接続部は前記耐酸化層の上方にある、
請求項１５に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項１７】
銅を含む相互接続パッドと、
前記相互接続パッド上の第１の層であって、ニッケルを含み、第１のリン含量を有する第１の層と、
前記第１の層上の第２の層であって、ニッケルを含み、第２のリン含量を有し、前記第２のリン含量は前記第１のリン含量より多い、第２の層と、
前記第２の層上の第３の層であって、ニッケルを含む第３の層と、
前記第３の層の上方にあるはんだ相互接続部であって、
前記第３の層の上方にある第４の層であって、パラジウムを含む第４の層を形成することと、
前記第４の層の上方にある第５の層であって、金を含む第５の層を形成することと、
前記第５の層の上部にあるはんだ材料であって、スズおよび銀を含むはんだ材料を形成することと、
前記はんだ材料をリフローすることとによって形成される、はんだ相互接続部と、
を備える、
マイクロ電子構造体。
【請求項１８】
前記はんだ材料をリフローすることが、前記はんだ材料を熱することを含む、請求項１７に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項１９】
前記はんだ材料をリフローすることが、前記はんだ材料に圧力を加えることを含む、請求項１７または１８に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項２０】
前記はんだ材料をリフローすることが、前記はんだ材料に音波エネルギーを加えることを含む、請求項１７から１９のいずれか一項に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項２１】
前記第３の層が前記第２の層より少ない量のリンを含む、請求項１７から２０のいずれか一項に記載のマイクロ電子構造体。
【請求項２２】
マイクロ電子構造体を製造する方法であって、
銅を含む相互接続パッドを形成する段階と、
前記相互接続パッド上の第１の層であって、ニッケルを含み、第１のリン含量を有する第１の層を形成する段階と、
前記第１の層上の第２の層であって、ニッケルを含み、第２のリン含量を有し、前記第２のリン含量は前記第１のリン含量より多い、第２の層を形成する段階と、
前記第２の層の上方にある第３の層であって、パラジウムを含む第３の層を形成する段階と、
前記第２の層の上方にある第４の層であって、金を含む第４の層を形成する段階と、
前記第４の層の上部にあるはんだ材料であって、スズおよび銀を含むはんだ材料を形成する段階と、
前記はんだ材料をリフローする段階と、を備える、
方法。
【請求項２３】
前記はんだ材料をリフローする段階が、前記はんだ材料を熱する段階を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記はんだ材料をリフローする段階が、前記はんだ材料に圧力を加える段階を含む、請求項２２または２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記はんだ材料をリフローする段階が、前記はんだ材料に音波エネルギーを加える段階を含む、請求項２２から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記相互接続パッドがパッケージ基板上にある、請求項２２から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記はんだ材料をリフローする段階が、前記パッケージ基板をダイに結合する段階を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
銅を含む相互接続パッドを有するパッケージ基板と、
前記相互接続パッド上の第１の層であって、ニッケルを含み、第１のリン含量を有する第１の層と、
前記第１の層上の第２の層であって、ニッケルを含み、第２のリン含量を有し、前記第２のリン含量は前記第１のリン含量より多い、第２の層と、
前記第２の層上の第３の層であって、ニッケルを含む第３の層と、
前記第３の層の上方にあるはんだ相互接続部であって、スズおよび銀を含むはんだ相互接続部と、
前記はんだ相互接続部に結合されるダイと、を備える、
コンピューティングデバイス。
【請求項２９】
前記第３の層が前記第２の層より少ない量のリンを含む、請求項２８に記載のコンピューティングデバイス。
【請求項３０】
前記第３の層の上方にあるバリア層であって、パラジウムを含むバリア層をさらに備える、
請求項２８または２９に記載のコンピューティングデバイス。
【請求項３１】
前記バリア層の上方にある耐酸化層であって、金を含む耐酸化層をさらに備え、前記はんだ相互接続部は前記耐酸化層の上方にある、
請求項３０に記載のコンピューティングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書の実施形態は、一般にマイクロ電子デバイス製造の分野に関し、より具体的には、マイクロ電子コンポーネントをはんだ相互接続部と電気的に取り付けるための相互接続パッド上に形成される表面仕上げ材に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ電子デバイスは一般に、限定されるものではないが、少なくとも１つのマイクロ電子ダイ（マイクロプロセッサ、チップセット、グラフィックデバイス、無線デバイス、メモリデバイス、特定用途向け集積回路、又はそれらに類するものなど）と、少なくとも１つの受動コンポーネント（レジスタ、キャパシタ、インダクタ、及びそれらに類するものなど）と、それらのコンポーネントを搭載するための少なくとも１つのマイクロ電子基板（インターポーザ、マザーボード、及びそれらに類するものなど）とを含む、様々なマイクロ電子コンポーネントから製造される。これらの様々なマイクロ電子コンポーネントは、１つのマイクロ電子コンポーネント上の相互接続パッドから別のマイクロ電子コンポーネント上の相互接続パッドまでの間に延在するはんだ相互接続部を介して、互いに電気的に相互接続され得る。
【０００３】
マイクロ電子産業は、限定されるものではないが、ポータブルコンピュータ、デジタルカメラ、電子タブレット、携帯電話、及びそれらに類するものなどのポータブル製品を含む様々な電子製品に用いるための、よりいっそう高速かつ小型のマイクロ電子デバイスを生産するべく、懸命な試みを続けている。当業者には理解されるように、マイクロ電子デバイス及びマイクロ電子基板などのマイクロ電子コンポーネントのサイズが小さくなるにつれ、マイクロ電子コンポーネントの電流密度が増大する。これらの電流密度が増大していることから、相互接続パッドとはんだ相互接続部との間に配置される表面仕上げ材は、相互接続パッドとはんだ相互接続部との間に展延性のある相互接続部又は「ジョイント」を形成するのみでなく、より小型のマイクロ電子コンポーネントの最大電流（Ｉｍａｘ）の要件を満たすような十分に強いエレクトロマイグレーション耐性を有さなくてはならない。従って、相互接続パッドとはんだ相互接続部との間の展延性ジョイントを保持しつつ、所望の最大電流（Ｉｍａｘ）を提供し得る表面仕上げ材、及びその製造方法を開発する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
本開示の主題は、本明細書の結論部分において具体的に指摘され、明確に主張される。本開示の前述の及びその他の特徴は、添付の図面と併せて、以下の説明及び添付の特許請求の範囲から、より十分に明らかとなろう。添付の図面は、本開示に係るいくつかの実施形態のみを示すものであり、従ってその範囲を限定するものと見なされるべきではないことを理解されたい。本開示は、本開示の利点をより容易に把握できるよう、添付の図面を用いることで、さらに具体的かつ詳細に説明される。
【０００５】
【図１】本明細書の一実施形態に係るマイクロ電子構造体の横断面図である。
【０００６】
【図２】当技術分野で知られている、相互接続パッド及びはんだ相互接続部とそれらの間に配置された表面仕上げ材構造体の横断面図である。
【０００７】
【図３】本明細書の一実施形態に係る、相互接続パッド及びはんだ相互接続部とそれらの間に配置された表面仕上げ材構造体の横断面図である。
【０００８】
【図４】本明細書の別の実施形態に係る、相互接続パッド及びはんだ相互接続部とそれらの間に配置された表面仕上げ材構造体の横断面図である。
【０００９】
【図５】本明細書の一実施形態に係るマイクロ電子パッケージの製造プロセスのフローチャートである。
【００１０】
【図６】本明細書の一実装形態に係るコンピューティングデバイスを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、特許請求の範囲に記載の主題が実施され得る具体的な実施形態を例示として示す添付の図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が主題を実施できるよう十分詳細に説明されている。様々な実施形態は、異なってはいても相互に排他的なものでは必ずしもないことを理解されたい。例えば、一実施形態に関連して本明細書で説明される特定の特徴、構造又は特性は、特許請求の範囲に記載の主題の趣旨及び範囲から逸脱しない限り、他の実施形態でも実装されてよい。本明細書における「一実施形態」又は「実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が、本明細書の包含する少なくとも１つの実装形態に含まれることを意味する。従って、「一実施形態」又は「実施形態」という語句を用いた場合、これは必ずしもそれと同一の実施形態を指すものではない。加えて、開示の各実施形態における個々の要素の位置又は配列は、特許請求の範囲に記載の主題の趣旨及び範囲から逸脱しない限りにおいて変更されてよいことを理解されたい。従って以下の詳細な説明は、限定的な意味に捉えられるべきではなく、主題の範囲は、添付の特許請求の範囲の権利が及ぶ均等物の全範囲と併せて適切に解釈される、添付の特許請求の範囲によってのみ規定される。図面中、同様の符号はいくつかの図にわたって同一又は類似の要素又は機能を指し、また図示されている要素は必ずしも互いに縮尺通りではなく、個々の要素は、それらの要素が本明細書の文脈に沿ってより容易に把握されるよう、拡大又は縮小されることがある。
【００１２】
「〜の上方に（ｏｖｅｒ）」、「〜に（ｔｏ）」、「〜の間（ｂｅｔｗｅｅｎ）」及び「〜上に（ｏｎ）」といった用語は、本明細書で用いる場合、１つの層の他の層に対する相対位置を指すことがある。１つの層が別の層「の上方に」若しくは別の層「上に」ある、又は別の層「に」接合されている場合、この層はその別の層と直接的に接触していてよく、あるいは１つ又は複数の介在層を有してよい。１つの層が複数の層「の間」にある場合、この層はそれらの層と直接的に接触していてよく、あるいは１つ又は複数の介在層を有してよい。
【００１３】
マイクロ電子構造体の生産においては、一般にマイクロ電子パッケージが、マイクロ電子パッケージと外部コンポーネントとの間の電気的な連絡経路を提供するマイクロ電子ボード／基板に搭載される。図１に示すように、マイクロ電子パッケージ１００は、フリップチップ又はＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｏｌｌａｐｓｅ  Ｃｈｉｐ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（「Ｃ４」）構成として一般に知られる構成で、複数のはんだ相互接続部１４２を介してマイクロ電子インターポーザ／基板１２０の第１面１２２に取り付けられた、マイクロプロセッサ、チップセット、グラフィックデバイス、無線デバイス、メモリデバイス、特定用途向け集積回路、又はそれらに類するものなどのマイクロ電子デバイス１１０を備えてよい。デバイス・トゥ・インターポーザ／基板はんだ相互接続部１４２は、マイクロ電子デバイス１１０の活性面１１２上の相互接続パッド１１４と、マイクロ電子インターポーザ／基板の第１面１２２上の相互接続パッド１２４とから延在していてよい。マイクロ電子デバイス相互接続パッド１１４は、マイクロ電子デバイス１１０内の集積回路（不図示）と電気的に連絡していてよい。マイクロ電子インターポーザ／基板１２０は、少なくとも１つのマイクロ電子インターポーザ／基板相互接続パッド１２４と、マイクロ電子インターポーザ／基板１２０の第２面１３２上又はその近位にある少なくとも１つのマイクロ電子パッケージ相互接続パッド１２８とから、その中を通って延在する少なくとも１つの導電経路１２６を含んでよい。マイクロ電子インターポーザ／基板１２０は、マイクロ電子デバイス相互接続パッド１１４の微細なピッチ（マイクロ電子デバイス相互接続パッド１１４間の中心間距離）から、マイクロ電子パッケージ相互接続パッド１２８の比較的幅広なピッチへと、経路を定め直してよい。
【００１４】
マイクロ電子パッケージ１００は、プリント回路ボード、マザーボード、及びそれらに類するものなどのマイクロ電子ボード／基板１５０に、複数のはんだ相互接続部１４４を介して取り付けられ、マイクロ電子構造体１６０を形成してよい。パッケージ・トゥ・ボード／基板はんだ相互接続部１４４は、マイクロ電子パッケージ相互接続パッド１２８と、それと実質的に鏡像関係にある、マイクロ電子ボード／基板１５０の取り付け面１５４上の相互接続パッド１５２との間に延在していてよい。マイクロ電子ボード／基板相互接続パッド１５２は、マイクロ電子ボード／基板１５０内の導電経路（破線１５６で示す）と電気的に連絡していてよい。マイクロ電子ボード／基板の導電経路１５６は、外部コンポーネント（不図示）への電気的な連絡経路を提供してよい。
【００１５】
マイクロ電子インターポーザ／基板１２０及びマイクロ電子ボード／基板１５０は、その両方が、限定されるものではないが、ビスマレイミドトリアジン樹脂、難燃性等級４の材料、ポリイミド材料、ガラス強化エポキシマトリクス材料、及びそれらに類するもの、並びにそれらの積層体又は複数の層を含む、任意の適切な材料から主に構成されてよい。マイクロ電子インターポーザ／基板の導電経路１２６及びマイクロ電子ボード／基板の導電経路１５６は、限定されるものではないが、銅及びアルミニウム並びにそれらの合金などの金属を含む、任意の導電材料から構成されてよい。当業者には理解されるように、マイクロ電子インターポーザ／基板の導電経路１２６及びマイクロ電子ボード／基板の導電経路１５６は、導電ビア（不図示）により接続された、誘電材料の層（不図示）上に形成される複数の導電トレース（不図示）として形成されてよい。
【００１６】
デバイス・トゥ・インターポーザ／基板はんだ相互接続部１４２及びパッケージ・トゥ・ボード／基板はんだ相互接続部１４４は、限定されるものではないが、スズ６３％／鉛３７％のはんだなどの鉛／スズ合金、並びに、スズ／ビスマス、共晶のスズ／銀、三元のスズ／銀／銅、共晶のスズ／銅、及びそれらに類似の合金などの高スズ含量合金（例えばスズ９０％以上）を含む、任意の適切なはんだ材料から作製され得る。当業者には理解されるように、それぞれの相互接続パッドの間にはんだを固定するべく、熱、圧力、及び／又は音波エネルギーのいずれかによってはんだがリフローされてよい。
【００１７】
図２（図１においてＡで表示される領域のいずれかをクローズアップしたもの）に示すように、相互接続パッド１７０は、図１のマイクロ電子デバイス相互接続パッド１１４、マイクロ電子インターポーザ／基板相互接続パッド１２４、マイクロ電子パッケージ相互接続パッド１２８、及びマイクロ電子ボード／基板相互接続パッド１５２のいずれかを表してよく、はんだ相互接続部１９０は、図１のデバイス・トゥ・インターポーザ／基板はんだ相互接続部１４２及びパッケージ・トゥ・ボード／基板はんだ相互接続部１４４のいずれかを表してよい。図示のように、表面仕上げ材構造体１８０は、相互接続パッド１７０とはんだ相互接続部１９０との間に配置されてよい。当技術分野で知られるように、表面仕上げ材構造体１８０は、相互接続パッド１７０（銅含有金属など）に当接する中間層１８２（ニッケル含有金属など）と、中間層１８２上のバリア層１８４（パラジウム含有材料など）と、バリア層１８４上の耐酸化・はんだ濡れ層１８６（金含有金属など）とを含んでよい。当業者には理解されるように、中間層１８２は、所望の最大電流（Ｉｍａｘ）を実現するための高導電特性を提供すること、及び、この層により形成されたジョイントが割れ又は破断を生じないよう、マイクロ電子コンポーネントへのあらゆる物理的衝撃を吸収するのに十分な可撓性を提供するための展延特性を提供することに利用される。そのような既知の表面仕上げ材構造体１８０では、中間層１８２の消耗が最大電流（Ｉｍａｘ）の低下の大きな要因となる。当技術分野で知られるように、ニッケルなどの中間層１８２の少なくとも１つの成分がはんだ相互接続部１９０内へと拡散すると、中間層１８２の消耗が起こる。そのような消耗は、バリア層１８４により低減され得る。バリア層１８４はまた、相互接続パッド１７０にコンタミネーションを生じさせ得る、スズなどのはんだ相互接続部１９０の少なくとも１つの成分の拡散を低減し得る。しかしながら、そのような既知の表面仕上げ材構造体１８０は、将来の最大電流（Ｉｍａｘ）要件を満たすことができない。最大電流（Ｉｍａｘ）は、バリア層１８４の厚みを増大させることによって向上し得るが、そのような厚みの増大によりその脆性が増大し得、それによりジョイントが破断し得るため、これは解決策にはならない。さらに、当業者には理解されるように、中間層１８２の厚みを増大させると、隣接するはんだ相互接続部１９０の間でブリッジが生じ得るため、中間層１８２の厚みを増大させることも解決策にはならない。
【００１８】
本明細書の実施形態は、単層の層間構造体ではなく、多層の層間構造体を形成することを含む。よって、層間構造体の、展延性及びエレクトロマイグレーション耐性などの所望の特性は、単層により所望の特性の全てを実現させようと試みるのではなく、異なる複数の材料層によって満足させられ得る。一実施形態において、多層の層間構造体は二層構造を含んでよい。この場合、第１層が、はんだ相互接続部の近位に形成され、はんだ相互接続部との展延性のある接続又はジョイントを形成する材料を含み、強いエレクトロマイグレーション耐性を有する材料を含む第２層が、第１層と相互接続パッドとの間に形成される。別の実施形態において、多層の層間構造体は三層構造を含んでよい。この場合、第１層が、はんだ相互接続部の近位に形成され、はんだ相互接続部との展延性のある接続又はジョイントを形成する材料を含み、第２層が、強いエレクトロマイグレーション耐性を有する材料を含み、相互接続パッドに隣接する第３層が、相互接続パッドとの展延性のある接続又はジョイントを形成する材料を含み、第２層は、第１層と第３層との間に位置する。さらなる実施形態において、多層の層間構造体は、はんだ相互接続部又は／及び相互接続パッドとの展延性のある接続又はジョイントを保持しつつ、より良好なエレクトロマイグレーション耐性を提供するべく、３つより多くの層を含んでよい。
【００１９】
図３（図１においてＡで表示される領域のいずれかをクローズアップしたもの）に示すように、表面仕上げ材２００は、相互接続パッド１７０上に形成されたエレクトロマイグレーション耐性層２１４と、エレクトロマイグレーション耐性層２１４上に形成されたはんだ相互接続部の展延性層２１２とを含む多層の層間構造体２１０を有してよい。表面仕上げ材２００はさらに、多層の層間構造体２００上に形成されたバリア層１８４と、バリア層１８４上に形成された耐酸化・はんだ濡れ層１８６とを有してよい。
【００２０】
相互接続パッド１７０は、金属などの任意の適切な導電材料から作製されてよい。一実施形態において、相互接続パッド１７０は銅を含む。はんだ相互接続部１９０は、限定されるものではないが、スズ６３％／鉛３７％のはんだなどの鉛／スズ合金、並びに、スズ／ビスマス、共晶のスズ／銀、三元のスズ／銀／銅、共晶のスズ／銅、及びそれらに類似の合金などの高スズ含量合金（例えばスズ９０％以上）を含む、任意の適切なはんだ材料から作製されてよい。
【００２１】
バリア層１８４は、はんだ相互接続部の展延性層２１２の少なくとも１つの成分がはんだ相互接続部１９０内へと拡散するのを抑制し、スズなどのはんだ相互接続部１９０の少なくとも１つの成分が相互接続パッド１７０に向かって拡散するのを抑制する、任意の材料であってよい。一実施形態において、バリア層１８４はパラジウム含有材料を含んでよい。具体的な実施形態において、バリア層１８４はパラジウム及びリンを含む。耐酸化層１８６は、バリア層１８４及び／又は多層の層間構造体２１０の酸化を低減する、任意の適切な導電材料であってよい。一実施形態において、耐酸化層１８６は金を含む。
【００２２】
はんだ相互接続部の展延性層２１２は、限定されるものではないが、低〜中リン含量のニッケル材料を含む任意の適切な材料であってよい。本明細書において、低〜中リン含量のニッケル材料は、約２重量％〜１０重量％の間のリン含量を有するニッケル材料として定義されてよい。
【００２３】
エレクトロマイグレーション耐性層２１４は、そこから材料をわずかしか又は全く拡散させない任意の適切な材料であってよい。一実施形態において、エレクトロマイグレーション耐性層２１４は、望ましい電気伝導性を示す、粒界をわずかしか又は全く有さない、アモルファス又はナノ結晶性のフィルムを含んでよい。本明細書において、アモルファス又はナノ結晶性のフィルムは、限定されるものではないが、リン含量が約１１重量％〜２０重量％の間である高リン含量のニッケル材料を含んでよい。別の実施形態において、エレクトロマイグレーション耐性層２１４は、所望の電気伝導性を示す高原子量金属を含んでよい。本明細書において、高原子量金属は、原子表における遷移金属の族にあるものから形成される金属又は金属合金として定義されてよい。一実施形態において、高原子量金属は、ニッケル、コバルト及び／又は鉄を含んでよい。さらなる実施形態において、エレクトロマイグレーション耐性層２１４は、任意の耐火金属又はそのニッケル、コバルト及び／又は鉄との合金を含んでよい。一実施形態において、耐火金属は、タングステン、モリブデン及び／又はレニウムを含んでよい。さらなる実施形態において、エレクトロマイグレーション耐性層２１４は、望ましい電気伝導性を示す、遷移金属、耐火金属、及び／又は、限定されるものではないがリンを含み得る追加の元素の合金を含んでよい。一実施形態において、遷移金属は、ニッケル、鉄又はコバルトを含んでよく、耐火金属は、タングステン、モリブデン又はレニウムを含んでよく、追加の元素はリンであってよい。
【００２４】
図４（図１においてＡで表示される領域のいずれかをクローズアップしたもの）に示すように、表面仕上げ材２００は、相互接続パッド１７０上に形成された相互接続パッドの展延性層２１６と、相互接続パッドの展延性層２１６上に形成されたエレクトロマイグレーション耐性層２１４と、エレクトロマイグレーション耐性層２１４上に形成されたはんだ相互接続部の展延性層２１２とを含む多層の層間構造体２１０を有してよい。相互接続パッドの展延性層２１２は、限定されるものではないが、低〜中リン含量のニッケル材料を含む任意の適切な材料であってよい。表面仕上げ材２００はさらに、多層の層間構造体２００上に形成されたバリア層１８４と、バリア層１８４上に形成された耐酸化層１８６とを有してよい。
【００２５】
図５は、本明細書の一実施形態に係るマイクロ電子構造体の製造プロセス３００のフローチャートである。ブロック３０２に記載されるように、相互接続パッドが形成されてよい。ブロック３０４に記載されるように、表面仕上げ材が相互接続パッド上に形成されてよく、表面仕上げ材は、少なくとも１つの展延性層及び少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層を含む多層の層間構造体を有する。ブロック３０６に記載されるように、はんだ相互接続部が表面仕上げ材上に形成される。
【００２６】
図６は、本明細書の一実装形態に係るコンピューティングデバイス４００を示す。コンピューティングデバイス４００は、ボード４０２を収容する。ボードは、限定されるものではないが、プロセッサ４０４、少なくとも１つの通信チップ４０６Ａ、４０６Ｂ、揮発性メモリ４０８（例えばＤＲＡＭ）、不揮発性メモリ４１０（例えばＲＯＭ）、フラッシュメモリ４１２、グラフィックプロセッサ又はＣＰＵ４１４、デジタルシグナルプロセッサ（不図示）、暗号プロセッサ（不図示）、チップセット４１６、アンテナ、ディスプレイ（タッチスクリーンディスプレイ）、タッチスクリーンコントローラ、バッテリ、オーディオコーデック（不図示）、ビデオコーデック（不図示）、電力増幅器（ＡＭＰ）、全地球測位システム（ＧＰＳ）デバイス、コンパス、加速度計（不図示）、ジャイロスコープ（不図示）、スピーカ（不図示）、カメラ、及び大容量記憶デバイス（不図示）（ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、及び同様のものなど）を含む、複数のマイクロ電子コンポーネントを含んでよい。マイクロ電子コンポーネントのいずれかは、ボード４０２と物理的かつ電気的に結合されてよい。いくつかの実装形態において、マイクロ電子コンポーネントのうちの少なくとも１つは、プロセッサ４０４の一部であってよい。
【００２７】
通信チップは、コンピューティングデバイスへ及びコンピューティングデバイスからデータを転送するための無線通信を可能とする。「無線」という用語及びその派生語は、非固体媒体を介した変調電磁放射線を用いてデータ通信を行い得る、回路、デバイス、システム、方法、技法、通信チャネル等を説明するのに用いられてよい。この用語は、関連付けられた複数のデバイスが有線を全く含まないことを示唆するものではないが、いくつかの実施形態においては全く含まないこともある。通信チップは、限定されるものではないが、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリ）、ＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ８０２．１６ファミリ）、ＩＥＥＥ８０２．２０、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖ−ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ、ＧＳＭ（登録商標）、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、それらの派生物、並びに３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以降のものとして指定される任意の他の無線プロトコルを含む、複数の無線規格又はプロトコルのいずれかを実装してよい。コンピューティングデバイスは、複数の通信チップを含んでよい。例えば、第１の通信チップは、Ｗｉ‐Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの短距離無線通信専用であってよく、第２の通信チップは、ＧＰＳ、ＥＤＧＥ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ、Ｅｖ‐ＤＯ、及びその他のものなどの長距離無線通信専用であってよい。
【００２８】
「プロセッサ」という用語は、レジスタ及び／又はメモリからの電子データを処理して、その電子データを、レジスタ及び／又はメモリに記憶され得る他の電子データに変換する、任意のデバイス又はデバイスの部分を指してよい。
【００２９】
コンピューティングデバイス４００内のマイクロ電子コンポーネントのいずれかは、上述のように、多層の層間構造体を含む、相互接続パッド上の表面仕上げ材を含んでよい。
【００３０】
様々な実装形態において、コンピューティングデバイスは、ラップトップ、ネットブック、ノートブック、ウルトラブック、スマートフォン、タブレット、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ウルトラモバイルＰＣ、携帯電話、デスクトップコンピュータ、サーバ、プリンタ、スキャナ、モニタ、セットトップボックス、エンターテインメントコントロールユニット、デジタルカメラ、携帯音楽プレーヤ、又はデジタルビデオレコーダであってよい。さらなる実装形態において、コンピューティングデバイスは、データを処理する任意の他の電子デバイスであってよい。
【００３１】
本明細書の主題は、図１〜図６に図示される特定の用途に限定されるものでは必ずしもないことを理解されたい。当業者には理解されるように、主題は、他のマイクロ電子デバイス及びアセンブリ用途に適用されてよい。
【００３２】
以下の実施例は、さらなる実施形態に関する。例１は、相互接続パッドと、相互接続パッド上の表面仕上げ材と、表面仕上げ材上のはんだ相互接続部とを備え、表面仕上げ材は、少なくとも１つの展延性層及び少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層を含む多層の層間構造体を有する、マイクロ電子構造体である。
【００３３】
例２において、例１の主題は任意選択的に、少なくとも１つの展延性層が、約２重量％〜１０重量％の間のリン含量を有するニッケル材料を含むことを含み得る。
【００３４】
例３において、例１又は２のいずれかの主題は任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層が、約１１重量％〜２０重量％の間のリン含量を有するニッケル材料を含むことを含み得る。
【００３５】
例４において、例１又は２のいずれかの主題は任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層が高分子量金属を含むことを含み得る。
【００３６】
例５において、例４の主題は任意選択的に、高分子量金属がニッケル、コバルト及び鉄からなる群から選択されることを含み得る。
【００３７】
例６において、例１又は２のいずれかの主題は任意選択的に、エレクトロマイグレーション耐性層が、耐火金属と組み合わせた、ニッケル、コバルト及び鉄からなる群から選択される金属を含むことを含み得る。
【００３８】
例７において、例６の主題は任意選択的に、エレクトロマイグレーション耐性層がさらにリンを含み、耐火金属が、タングステン、モリブデン及びレニウムからなる群から選択されることを含み得る。
【００３９】
例８において、例１又は２のいずれかの主題は任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層がアモルファス層を含むことを含み得る。
【００４０】
例９において、例１又は２のいずれかの主題は任意選択的に、表面仕上げ材が、相互接続パッド上の第１のエレクトロマイグレーション耐性層と、エレクトロマイグレーション耐性層上の展延性層とを有することを含み得る。
【００４１】
例１０において、例１の主題は任意選択的に、表面仕上げ材が、相互接続パッド上の第１の展延性層と、第１の展延性層上のエレクトロマイグレーション耐性層と、エレクトロマイグレーション耐性層上の第２の展延性層とを有することを含み得る。
【００４２】
以下の実施例は、さらなる実施形態に関する。例１１は、相互接続パッドを形成する段階と、相互接続パッド上の表面仕上げ材を形成する段階と、表面仕上げ材上のはんだ相互接続部を形成する段階とを備え、表面仕上げ材は、少なくとも１つの展延性層及び少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層を含む多層の層間構造体を有する、マイクロ電子構造体を製造する方法である。
【００４３】
例１２において、例１１の主題は任意選択的に、表面仕上げ材を形成する段階が、約２重量％〜１０重量％の間のリン含量を有するニッケル材料を含む少なくとも１つの展延性層を形成する段階を有することを含み得る。
【００４４】
例１３において、例１１又は１２のいずれかの主題は任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層を形成する段階が、約１１重量％〜２０重量％の間のリン含量を有するニッケル材料層を形成する段階を含むことを含み得る。
【００４５】
例１４において、例１１又は１２のいずれかの主題は任意選択的に、表面仕上げ材を形成する段階が、高分子量金属を含む少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層を形成する段階を有することを含み得る。
【００４６】
例１５において、例１４の主題は任意選択的に、表面仕上げ材を形成する段階が、ニッケル、コバルト及び鉄からなる群から選択される高分子量金属を形成する段階を有することを含み得る。
【００４７】
例１６において、例１１又は１２のいずれかの主題は任意選択的に、表面仕上げ材を形成する段階が、耐火金属と組み合わせた、ニッケル、コバルト及び鉄からなる群から選択されるエレクトロマイグレーション耐性層を形成する段階を有することを含み得る。
【００４８】
例１７において、例１６の主題は任意選択的に、エレクトロマイグレーション耐性層がさらにリンを含み、耐火金属が、タングステン、モリブデン及びレニウムからなる群から選択される金属を含むことを含み得る。
【００４９】
例１８において、例１１又は１２のいずれかの主題は任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層を形成する段階が、アモルファス層を形成する段階を含むことを含み得る。
【００５０】
例１９において、例１１又は１２のいずれかの主題は任意選択的に、表面仕上げ材を形成する段階が、相互接続パッド上に第１のエレクトロマイグレーション耐性層を形成する段階と、エレクトロマイグレーション耐性層上に展延性層を形成する段階とを有することを含み得る。
【００５１】
例２０において、例１１の主題は任意選択的に、表面仕上げ材を形成する段階が、相互接続パッド上に第１の展延性層を形成する段階と、第１の展延性層上にエレクトロマイグレーション耐性層を形成する段階と、エレクトロマイグレーション耐性層上に第２の展延性層を形成する段階とを有することを含み得る。
【００５２】
以下の実施例は、さらなる実施形態に関する。例２１は、ボードと、ボードに取り付けられたマイクロ電子構造体とを備え、マイクロ電子構造体及びボードのうちの少なくとも１つは、相互接続パッドと、相互接続パッド上の表面仕上げ材と、表面仕上げ材上のはんだ相互接続部とを有し、表面仕上げ材は、少なくとも１つの展延性層及び少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層を含む多層の層間構造体を含む、電子システムである。
【００５３】
例２２において、例２１の主題は任意選択的に、少なくとも１つの展延性層が、約２重量％〜１０重量％の間のリン含量を有するニッケル材料を含むことを含み得る。
【００５４】
例２３において、例２１又は２２のいずれかの主題は任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層は、約１１重量％〜２０重量％の間のリン含量を有するニッケル材料層を含むことを含み得る。
【００５５】
例２４において、例２１又は２２のいずれかの主題は任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層が、高分子量金属を含むことを含み得る。
【００５６】
例２５において、例２４の主題は任意選択的に、高分子量金属が、ニッケル、コバルト及び鉄からなる群から選択されることを含み得る。
【００５７】
例２６において、例２１又は２２のいずれかの主題は任意選択的に、エレクトロマイグレーション耐性層が、耐火金属と組み合わせた、ニッケル、コバルト及び鉄からなる群から選択される金属を含むことを含み得る。
【００５８】
例２７において、例２１又は２２のいずれかの主題は任意選択的に、エレクトロマイグレーション耐性層がさらにリンを含み、耐火金属が、タングステン、モリブデン及びレニウムからなる群から選択されることを含み得る。
【００５９】
例２８において、例２１又は２２のいずれかの主題は任意選択的に、少なくとも１つのエレクトロマイグレーション耐性層がアモルファス層を含むことを含み得る。
【００６０】
例２９において、例２１又は２２のいずれかの主題は任意選択的に、表面仕上げ材が、相互接続パッド上の第１のエレクトロマイグレーション耐性層と、エレクトロマイグレーション耐性層上の展延性層とを有することを含み得る。
【００６１】
例３０において、例２１の主題は任意選択的に、表面仕上げ材が、相互接続パッド上の第１の展延性層と、第１の展延性層上のエレクトロマイグレーション耐性層と、エレクトロマイグレーション耐性層上の第２の展延性層とを有することを含み得る。
【００６２】
このように本明細書の実施形態を詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲により規定される本明細書は、上記の説明に記載された特定の詳細によって限定されるべきではなく、その趣旨又は範囲から逸脱しない限りにおいてその明白なバリエーションが多数存在し得ることを理解されたい。
【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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