(57)【要約】【課題】基板の一面上に形成された金属配線層の表面を絶縁性の保護膜にて覆い、保護膜に形成された開口部を介して金属配線層とはんだバンプとを接合してなる電子装置において、はんだリフロー後に発生する保護膜の劣化を抑制する。【解決手段】金属配線層２０は、はんだリフロー時の熱によりはんだバンプ４０を構成するＳｎ成分が拡散して合金を形成可能なＡｕよりなるＡｕ層２２を最表層に備える。Ａｕ層２２の膜厚を０．０１μｍ以上０．１μｍ以下とした構成とすることで、はんだリフロー時にはんだバンプを構成するＳｎが保護膜３０の下に位置するＡｕ層２２に拡散してＡｕ−Ｓｎ合金層５２が成長していくのを抑制するようになっている。【選択図】　　　　図２
2004071943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１０）と、
前記基板の一面上に形成された金属配線層（２０）と、
前記金属配線層上に形成され前記金属配線層の表面を覆う絶縁性の保護膜（３０）と、
前記保護膜に形成され前記金属配線層を露出させるための開口部（３１）と、前記保護膜の前記開口部から露出する前記金属配線層の上に形成され前記金属配線層に接合されたはんだバンプ（４０）と、を備える電子装置において、
前記金属配線層は、はんだリフロー時の熱により前記はんだバンプを構成する金属成分が拡散して合金を形成可能な金属成分を含む材料よりなり、
前記金属配線層は、前記はんだリフロー時に前記はんだバンプを構成する金属成分が前記保護膜の下に位置する前記金属配線層に拡散していくのを抑制する拡散抑制構造となっていることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記金属配線層（２０）は、前記はんだバンプ（４０）を構成する金属成分と合金を形成可能な金属成分としてＡｕを用い、このＡｕからなるＡｕ層（２２）を有するものであり、
前記拡散抑制構造とは、前記Ａｕ層の膜厚を０．０１μｍ以上０．１μｍ以下とした構成であることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記金属配線層（２０）は、前記Ａｕ層（２２）を最表層とし、その下地にＮｉ層（２１）を有する積層構造であることを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
基板（１０）と、
前記基板の一面上に形成された金属配線層（２０）と、
前記金属配線層上に形成され前記金属配線層の表面を覆う絶縁性の保護膜（３０）と、
前記保護膜に形成され前記金属配線層を露出させるための開口部（３１）と、前記保護膜の前記開口部から露出する前記金属配線層の上に形成され前記金属配線層に接合されたはんだバンプ（４０）と、を備える電子装置において、
前記保護膜の前記開口部における内周端面（３１ａ）が、はんだリフロー後の前記はんだバンプの形状におけるはんだ接触角（θ１）の補角（θ２）よりも小さいテーパ角度（θ３）を有するテーパ形状となっていることを特徴とする電子装置。
【請求項５】
前記金属配線層（２０）は最表層にＡｕ層（２２）、その下地にＮｉ層（２１）を有する積層構造であることを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
【請求項６】
基板（１０）と、
前記基板の一面上に形成された金属配線層（２０）と、
前記金属配線層上に形成され前記金属配線層の表面を覆う絶縁性の保護膜（３０）と、
前記保護膜に形成され前記金属配線層を露出させるための開口部（３１）と、前記保護膜の前記開口部から露出する前記金属配線層の上に形成され前記金属配線層に接合されたはんだバンプ（４０）と、を備える電子装置において、
前記金属配線層は材料の異なる複数の層が積層されてなるものであり、
前記金属配線層の最表層（２２）が、はんだリフロー時の熱により前記はんだバンプを構成する金属成分が拡散して合金を形成可能な金属を含む材料よりなり、
前記金属配線層のうち前記保護膜の開口部の周囲に位置する部位に、前記最表層を存在させない部分を設けたことを特徴とする電子装置。
【請求項７】
基板（１０）と、
前記基板の一面上に形成された金属配線層（２０）と、
前記金属配線層上に形成され前記金属配線層の表面を覆う絶縁性の保護膜（３０）と、
前記保護膜に形成され前記金属配線層を露出させるための開口部（３１）と、前記保護膜の前記開口部から露出する前記金属配線層の上に形成され前記金属配線層に接合されたはんだバンプ（４０）と、を備える電子装置において、
前記金属配線層のうち前記保護膜の前記開口部から露出する部位のみに、はんだリフロー時の熱により前記はんだバンプを構成する金属成分が拡散して合金を形成可能な金属を含む材料からなる層を前記金属配線層の最表層（２２）として設けたことを特徴とする電子装置。
【請求項８】
前記金属配線層（２０）は前記最表層としてＡｕ層（２２）、その下地にＮｉ層（２１）を有するものであることを特徴とする請求項６または７に記載の電子装置。
【請求項９】
前記はんだバンプ（４０）を構成する金属成分はＳｎを主成分とするものであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の一面上に形成された金属配線層の表面を絶縁性の保護膜にて覆い、保護膜に形成された開口部を介して金属配線層とはんだバンプとを接合してなる電子装置に関し、ウェハレベルＣＳＰ（チップサイズパッケージ）や各種の配線基板などに適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
この種の一般的な電子装置について、図８を参照して説明する。基板１０の一面上に金属配線層２０が形成されている。図８では、金属配線層２０は、基板１０側からＮｉなどからなる第１の層２１、Ａｕなどからなる第２の層２２が積層されてなるものである。
【０００３】
金属配線層２０上には、金属配線層２０の表面を覆う絶縁性の保護膜３０が形成されており、この保護膜３０には下側の金属配線層２０を露出させるための開口部３１が形成されている。この開口部３１から露出する金属配線層２０の上には、はんだバンプ４０が形成されており、はんだバンプ４０と金属配線層２０とは電気的・機械的に接合されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような電子装置は、ウェハレベルＣＳＰや各種の配線基板に適用される。ウェハレベルＣＳＰの場合、ウェハ状態ではんだボールを搭載し、はんだボールは、ウェハのダイシングカット前にリフローされて、はんだバンプ４０に形成される。
【０００５】
また、各種配線基板に用いた場合も、はんだバンプ４０はマザーボードなどの相手側部材との接合に用いられるものであるため、当該相手側部材への実装時にはんだリフローが行われる。いずれにせよ、この種の電子装置においては、はんだバンプ４０は少なくとも１回はリフローが行われる。
【０００６】
このようなはんだリフローが行われるこの種の電子装置について、本発明者らが検討を行ったところ、はんだリフロー後に、保護膜３０において強度低下やはがれ、ひび割れなどが発生し、保護膜３０の劣化が生じることがわかった。このような保護膜３０の劣化は、耐湿性劣化、リーク不良などの信頼性低下につながる恐れがある。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑み、基板の一面上に形成された金属配線層の表面を絶縁性の保護膜にて覆い、保護膜に形成された開口部を介して金属配線層とはんだバンプとを接合してなる電子装置において、はんだリフロー後に発生する保護膜の劣化を抑制することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、上述した保護膜の劣化は、金属配線層とはんだバンプとの組合せによって生じることを見出した。
【０００９】
その組合せとは、はんだバンプを構成する金属成分とその下地である金属拡散層を構成する金属成分とが、はんだリフロー時の熱により互いに拡散して、両者の界面で合金層を形成する場合である。具体的には、はんだバンプの金属成分としてＳｎなどが挙げられ、金属拡散層の金属成分としてＡｕやＣｕなどが挙げられる。
【００１０】
図２に示す断面構成は、この合金層が形成された状態を示すものであり、この構成は、本発明者らが電子顕微鏡観察などの検討を行った結果、実験的に確認したものである。ここでは、限定するものではないが、金属配線層２０において第１の層２１がＮｉ、第２の層２２がＡｕであり、はんだバンプ４０がＳｎリッチのものである例とした。
【００１１】
この図２に示す構成は、はんだリフローを行った後の状態である。はんだバンプ４０のＳｎが金属配線層２０における第２の層２２中に拡散してＡｕ−Ｓｎ合金からなるＡｕ−Ｓｎ合金層５２が形成されており、はんだバンプ４０のＳｎと金属配線層２０における第１の層２１中のＮｉとについても、同様にＮｉ−Ｓｎ合金層５１が形成されている。
【００１２】
本発明者らの検討によれば、特に、Ａｕ−Ｓｎ合金層５２の方が互いの金属成分が拡散しやすいため成長しやすく、はんだバンプ４０の根元部から保護膜３０の下に大きく侵入した形となっている。
【００１３】
そのため、このＡｕ−Ｓｎ合金層５２によって保護膜３０が押し上げられる結果、保護膜３０において強度低下やはがれ、ひび割れなどが発生し、保護膜３０の劣化が生じる。本発明は、このようなはんだバンプと金属配線層とにより形成される合金層を制御することに着目してなされたものである。
【００１４】
すなわち、請求項１に記載の発明では、基板（１０）と、基板の一面上に形成された金属配線層（２０）と、金属配線層上に形成され金属配線層の表面を覆う絶縁性の保護膜（３０）と、保護膜に形成され金属配線層を露出させるための開口部（３１）と、保護膜の開口部から露出する金属配線層の上に形成され金属配線層に接合されたはんだバンプ（４０）と、を備える電子装置において、金属配線層は、はんだリフロー時の熱によりはんだバンプを構成する金属成分が拡散して合金を形成可能な金属成分を含む材料よりなり、金属配線層は、はんだリフロー時にはんだバンプを構成する金属成分が保護膜の下に位置する金属配線層に拡散していくのを抑制する拡散抑制構造となっていることを特徴とする。
【００１５】
それによれば、はんだリフロー時にはんだバンプを構成する金属成分が保護膜の下に位置する金属配線層に拡散していくのを抑制できるため、はんだバンプと金属配線層との合金層が保護膜の下に成長して侵入するのを抑制できる。よって、本発明によれば、はんだリフロー後に発生する保護膜の劣化を抑制することができる。
【００１６】
ここで、請求項２に記載の発明のように、金属配線層（２０）が、はんだバンプ（４０）を構成する金属成分と合金を形成可能な金属成分としてＡｕを用い、且つこのＡｕからなるＡｕ層（２２）を有するものである場合、拡散抑制構造としては、Ａｕ層の膜厚を０．０１μｍ以上０．１μｍ以下とした構成を採用することができる。
【００１７】
この請求項２に記載の金属配線層においては、請求項３に記載の発明のように、Ａｕ層（２２）の下地としてＮｉ層（２１）を有する積層構造を採用することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、基板（１０）と、基板の一面上に形成された金属配線層（２０）と、金属配線層上に形成され金属配線層の表面を覆う絶縁性の保護膜（３０）と、保護膜に形成され金属配線層を露出させるための開口部（３１）と、保護膜の開口部から露出する金属配線層の上に形成され金属配線層に接合されたはんだバンプ（４０）と、を備える電子装置において、保護膜の開口部における内周端面（３１ａ）が、はんだリフロー後のはんだバンプの形状におけるはんだ接触角（θ１）の補角（θ２）よりも小さいテーパ角度（θ３）を有するテーパ形状となっていることを特徴とする。
【００１９】
本発明は、はんだがリフローの際に表面張力により球形になろうとする性質を持つことに着目してなされたものである。本発明では、保護膜の開口部における内周端面をテーパ面とし、そのテーパ角度を、はんだリフロー後のはんだバンプ形状におけるはんだ接触角の補角よりも小さくしている。
【００２０】
そのため、リフロー時において、はんだバンプと保護膜の開口部の内周端面とが接触しにくく（つまり干渉しにくく）でき、はんだがその外周すなわち保護膜の下の金属配線層へ流動しにくくなる。
【００２１】
これにより、はんだリフロー時にはんだバンプを構成する金属成分が保護膜の下に位置する金属配線層に拡散していくのを抑制できる。そのため、上記請求項１の発明と同様に、はんだリフロー後に発生する保護膜の劣化を抑制することができる。
【００２２】
この請求項４に記載の金属配線層も、請求項５に記載の発明のように、最表層にＡｕ層（２２）、その下地にＮｉ層（２１）を有する積層構造を採用することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明では、基板（１０）と、基板の一面上に形成された金属配線層（２０）と、金属配線層上に形成され金属配線層の表面を覆う絶縁性の保護膜（３０）と、保護膜に形成され金属配線層を露出させるための開口部（３１）と、保護膜の開口部から露出する金属配線層の上に形成され金属配線層に接合されたはんだバンプ（４０）と、を備える電子装置において、金属配線層は材料の異なる複数の層が積層されてなるものであり、金属配線層の最表層（２２）が、はんだリフロー時の熱によりはんだバンプを構成する金属成分が拡散して合金を形成可能な金属を含む材料よりなり、金属配線層のうち保護膜の開口部の周囲に位置する部位に、最表層を存在させない部分を設けたことを特徴とする。
【００２４】
それによれば、保護膜の開口部にてはんだバンプと金属配線層の最表層とによる合金層が生じ、当該開口部の周囲すなわち保護膜の下に合金層が成長しようとするが、最表層が存在しない部分において合金層の成長は止まる。そのため、それ以上保護膜の下に合金層が成長することはなくなる。
【００２５】
よって、本発明によっても、はんだリフロー後に発生する保護膜の劣化を抑制することができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明では、基板（１０）と、基板の一面上に形成された金属配線層（２０）と、金属配線層上に形成され金属配線層の表面を覆う絶縁性の保護膜（３０）と、保護膜に形成され金属配線層を露出させるための開口部（３１）と、保護膜の開口部から露出する金属配線層の上に形成され金属配線層に接合されたはんだバンプ（４０）と、を備える電子装置において、金属配線層のうち保護膜の開口部から露出する部位のみに、はんだリフロー時の熱によりはんだバンプを構成する金属成分が拡散して合金を形成可能な金属を含む材料からなる層を金属配線層の最表層（２２）として設けたことを特徴とする。
【００２７】
金属配線層においてはんだバンプの下地として、はんだバンプの金属成分と合金を形成可能な金属を含む材料からなる層を設ける必要がある場合には、本発明のように、はんだバンプとの接合部のみに設ければよい。それにより、保護膜の下に合金層が形成されないので、はんだリフロー後に発生する保護膜の劣化を抑制することができる。
【００２８】
ここで、上記請求項６および請求項７においても、金属配線層（２０）は最表層としてＡｕ層（２２）、その下地にＮｉ層（２１）を有するものにできる。
【００２９】
また、上記各手段におけるはんだバンプ（４０）を構成する金属成分としては、Ｓｎを主成分とするものを採用することができる。
【００３０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において互いに同一の部分には、説明の簡略化を図るために、図中、同一符号を付してある。
【００３２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態では、本発明の電子装置は、ウェハレベルＣＳＰに適用したものとして説明する。まず、ＣＳＰの基本構成について、図１を参照して述べる。
【００３３】
基板１０は、トランジスタなどの半導体素子が形成された半導体基板である。基板１０の一面側には上記半導体素子と導通するアルミなどからなる配線１１や取出電極（パッド）１２が形成されている。
【００３４】
基板１０の一面上には、半導体素子や配線１１を被覆して保護するシリコン窒化膜などからなるパッシベーション膜１３が形成されている。ここで、パッシベーション膜１３は取出電極１２上には開口している。なお、これら半導体素子、配線１１、取出電極１２、パッシベーション膜１３は周知の半導体プロセスにより形成することができる。
【００３５】
このパッシベーション膜１３の上には、絶縁性の膜材料からなる層間膜１４が形成されている。この層間膜１４は上部の金属配線層２０と基板１０との応力緩和などの役割をなすもので、例えば、ポリイミドなどを塗布して硬化させることで形成できる。また、取出電極１２の上部にて層間膜１４はエッチングなどにより除去されて開口部１５が形成されている。
【００３６】
そして、層間膜１４の上には、シード層１６を介して金属配線層２０が所定のパターンにて形成されている。この金属配線層２０は、ＣＳＰにおいて所定のピッチで整列配置されるはんだバンプ４０と取出電極１２とを電気的に接続するために必要なものである。
【００３７】
なお、シード層１６は、金属配線層２０の下地となるもので、ＣｕやＣｒなどの膜をスパッタ法などにて成膜できる。このシード層１６は金属配線層２０と一致したパターンをなしている。
【００３８】
金属配線層２０は、層間膜１４の開口部１５を介して取出電極１２と電気的に導通しており、層間膜１４の開口部１５からはんだバンプ４０の配置部分まで所定の配線パターンを有して延びている。本実施形態では、金属配線層２０は、基板１０側からＮｉからなる第１の層２１、Ａｕなどからなる第２の層２２が積層されてなるものである。
【００３９】
このような金属配線層２０は、シード層を形成した基板１０の上にレジストを用いて配線パターンを区画した状態で電解めっき法などによりめっき膜を形成することにより形成することができる。本例の金属配線層２０では、下地となる第１の層２１はＮｉ電解めっきされたＮｉ層２１であり、最表層である第２の層２２はＡｕ電解めっきされたＡｕ層２２である。
【００４０】
なお、Ａｕ層２２の下地となる第１の層２１は、Ｎｉ以外の材質の層でも良い。さらには、Ｎｉ層とこのＮｉ層の下に更にＮｉとは異なる材質（例えばＣｕ等）の層を有しているものでも良い。
【００４１】
金属配線層２０の上には、金属配線層２０の表面を覆う絶縁性の保護膜３０が形成されており、この保護膜３０には下側の金属配線層２０を露出させるための開口部３１が形成されている。この保護膜３０は、ポリイミドやシリコン窒化膜などの樹脂やセラミックの絶縁膜をスピンコートやスパッタなどにより成膜することで形成される。
【００４２】
保護膜３０の開口部３１から露出する金属配線層２０の上には、はんだバンプ４０が形成されており、はんだバンプ４０と金属配線層２０とは電気的・機械的に接合されている。本例では、はんだバンプ４０はＳｎを主成分とするＳｎリッチのはんだからなる。
【００４３】
このような電子装置としてのＣＳＰは、例えばウェハレベルＣＳＰとして次のように製造される。ウェハ状態にて半導体基板１０に半導体プロセスを用いて半導体素子や配線１１、パッシベーション膜１３などを形成する。
【００４４】
次に、パッシベーション膜１３の上にポリイミドなどからなる層間膜１４を形成し、続いて、基板１０上の取出電極１２の上部にて層間膜１４をエッチングなどにより除去して開口部１５を形成する。
【００４５】
次に、この開口部１５から露出する取出電極１２を含む層間膜１４の全面に、ＣｒやＣｕなどのスパッタなどにより成膜されたシード層１６を形成する。次に、シード層１６の表面のうち金属配線層２０を形成する予定の部位に開口部を有するレジストをパターニング形成する。すなわち、金属配線層２０を形成しない部位にレジストを形成し、当該部位をレジストにて被覆する。
【００４６】
次に、レジストの開口部から露出するシード層１６の表面に、電解めっき法によりＮｉ層２１、Ａｕ層２２を形成する。その後、剥離液などを用いて上記レジストを除去し、レジストが除去された部分におけるシード層１６を酸などのエッチング液を用いてエッチングし除去する。こうして、所望のパターンを有するシード層１６および金属配線層２０が形成される。
【００４７】
その後、基板１０の上に、ポリイミドなどからなる保護膜３０を形成する。この保護膜３０は、金属配線層２０におけるはんだバンプ４０との接続部を開口させた状態で形成する。そして、電解めっき、印刷、はんだボールなどの手法を用いてはんだバンプ４０を形成し、保護膜３０の開口部３１を介して金属配線層２０とはんだバンプ４０とを電気的・機械的に接続する。こうして、図１に示すＣＳＰ構造ができあがる。
【００４８】
その後、はんだバンプ４０は安定な状態とするためにリフローされ、その後ダイシングカットが行われる。そして、チップとなったＣＳＰはマザーボードなどの相手側部材に搭載され、はんだバンプ４０をリフローさせることで相手側部材に実装される。
【００４９】
ここにおいて、本実施形態では金属配線層２０とはんだバンプ４０との接合部に以下のような特徴を有する。この特徴について「解決手段」の欄にて述べた図２を参照して説明する。
【００５０】
この図２は上記図１中のはんだバンプ接合部近傍の合金層部の拡大図である。なお、図２および後述する図５〜図７では基板１０と金属配線層２０との間に位置する配線１１やパッシベーション膜１３、層間膜１４およびシード層１６は省略してある。
【００５１】
金属配線層２０は、はんだリフロー時の熱によりはんだバンプ４０を構成する金属成分が拡散して合金を形成可能な金属成分を含む材料よりなる。つまり、本例では、はんだバンプ４０を構成する金属成分がＳｎであり、金属配線層２０の金属成分がＡｕとＮｉである。
【００５２】
ここで、はんだリフロー時の熱による拡散によって、金属配線層２０とはんだバンプ４０とによる合金層５１、５２が形成されている。本例では、はんだバンプ４０のＳｎが金属配線層２０におけるＡｕ層２２中に拡散して形成されたＡｕ−Ｓｎ合金からなるＡｕ−Ｓｎ合金層５２と、はんだバンプ４０のＳｎが金属配線層２０におけるＮｉ層２１中に拡散して形成されたＮｉ−Ｓｎ合金からなるＮｉ−Ｓｎ合金層５１とが形成されている。
【００５３】
これら合金層５１、５２は、基板１０の一面の面方向に沿ってはんだバンプ４０の根元部から拡がっている。特に、Ａｕ−Ｓｎ合金層５２の方が互いの金属成分が拡散しやすいため成長しやすく、はんだバンプ４０の根元部から保護膜３０の下に大きく侵入した形となっている。
【００５４】
ここで、図２に示すように、Ｎｉ−Ｓｎ合金層５１が保護膜３０下へ侵入している部分の長さをＮｉ−Ｓｎ合金層の侵入長さＬ１、Ａｕ−Ｓｎ合金層５２が保護膜３０下へ侵入している部分の長さをＡｕ−Ｓｎ合金層の侵入長さＬ２とする。
【００５５】
本例では、Ａｕ−Ｓｎ合金層の侵入長さＬ２の方が、Ｎｉ−Ｓｎ合金層の侵入長さＬ１よりも大きく、Ａｕ−Ｓｎ合金層の侵入長さＬ２はおおよそ１０μｍ程度である。また、保護膜３０に剥離が発生している場合、その保護膜の剥離長さは、図２中の長さＬ３にて示される。本例では、保護膜３０の剥離が発生したとしても、その保護膜の剥離長さＬ３は２〜３μｍ程度である。
【００５６】
このように、Ａｕ−Ｓｎ合金層の侵入長さＬ２を上記範囲程度に抑制することで、保護膜の剥離長さＬ３を問題ない程度にまで抑えることができ、保護膜３０の劣化を抑制できている。
【００５７】
この保護膜３０の劣化を抑制する金属配線層２０の構成として、本例では、Ａｕ層２２の膜厚を０．０１μｍ以上０．１μｍ以下とした構成を採用している。
【００５８】
それにより、はんだリフロー時にはんだバンプ４０を構成するＳｎが保護膜３０の下に位置するＡｕ層２２に拡散していくのを抑制し、Ａｕ−Ｓｎ合金層５２が保護膜３０の下に成長して侵入するのを抑制できるため、はんだリフロー後に発生する保護膜３０の劣化を抑制することができる。
【００５９】
上記のＡｕ層２２の膜厚範囲を採用する根拠について述べる。本例の構成において、Ａｕ層２２の膜厚と上記合金層の侵入長さＬ１、Ｌ２との関係、および、Ａｕ層２２の膜厚と保護膜の剥離長さＬ３との関係について調べた。各寸法は断面ＳＥＭなどにより確認できる。
【００６０】
図３はＡｕ層２２の膜厚と上記合金層の侵入長さＬ１、Ｌ２との関係を示す図であり、図４はＡｕ層２２の膜厚と保護膜の剥離長さＬ３との関係を示す図である。これらの関係ははんだリフローを１回行った後の結果である。
【００６１】
図３からわかるように、Ａｕ層２２の膜厚が０．１μｍ以下の場合は、各合金層の侵入長さＬ１、Ｌ２の増加度合が非常に小さいのに対し、０．１μｍを超えるとＡｕ−Ｓｎ合金層の侵入長さＬ２が急激に増大していく。つまり、Ａｕ−Ｓｎ合金層の侵入長さＬ２が保護膜３０の剥離など劣化を引き起こす主要因となるが、このＡｕ−Ｓｎ合金層の侵入長さＬ２を抑制する効果については、Ａｕ層２２の膜厚が０．１μｍを境にして明らかな相違が見られた。
【００６２】
そして、実際に保護膜３０の劣化度合の指標となる保護膜の剥離長さＬ３についても、図４からわかるように、Ａｕ層２２の膜厚が０．１μｍ以下の場合では、当該剥離長さＬ３を極力小さく抑制できるのに対し、０．１μｍを超えると剥離長さＬ３の増加度合が急に大きくなってしまう。
【００６３】
このようにＡｕ層２２を薄くすると、Ａｕ−Ｓｎ合金層５２の拡散、成長が抑制できるのは、そもそも合金を形成するために必要なＡｕの量を少なくできるためと考えられる。
【００６４】
また、Ａｕ層２２を薄くしていくことで、はんだぬれの初期に、Ａｕ層２２が島状の不連続な膜になる可能性がある。すると、Ａｕ層２２とはんだバンプ４０のＳｎとの合金層の成長が不連続部分で止まるため、このことによっても合金層の成長が抑制されると考えられる。
【００６５】
また、Ａｕ層２２が薄すぎるとはんだバンプ４０の濡れ性が悪化する。本例では、Ａｕ層２２が薄すぎると下地のＮｉ層２１が酸化してはんだの濡れ性が確保できなくなる。そのような観点から、Ａｕ層２２の膜厚の下限は０．０１μｍ以上が必要である。
【００６６】
以上の検討結果に基づいて、保護膜３０の劣化を抑制する金属配線層２０の構成として、本例では、Ａｕ層２２の膜厚を０．０１μｍ以上０．１μｍ以下とした構成を採用している。
【００６７】
（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態に係る電子装置の概略断面図である。本実施形態では、保護膜３０の開口部３１における内周端面３１ａが、はんだリフロー後のはんだバンプ４０の形状におけるはんだ接触角θ１の補角θ２よりも小さいテーパ角度θ３を有するテーパ形状となっていることを特徴とするものである。
【００６８】
本実施形態は、はんだがリフローの際に表面張力により球形になろうとする性質を持つことに着目してなされたものである。はんだリフロー後のはんだバンプ４０の形状は、はんだリフロー時に液状となったはんだバンプ４０の形状をほぼ継承している。
【００６９】
そのため、保護膜３０の開口部３１における内周端面３１ａをテーパ面とし、そのテーパ角度θ３を、はんだリフロー時のはんだバンプ４０の形状におけるはんだ接触角θ１の補角θ２よりも小さくすることにより、リフロー時において、はんだバンプ４０と保護膜３０の開口部３１の内周端面３１ａとが接触しにくく（つまり干渉しにくく）できる。
【００７０】
そのため、リフロー時に、はんだがその外周すなわち保護膜３０の下の金属配線層２０へ流動しにくくなる。これにより、はんだリフロー時にはんだバンプ４０を構成する金属成分が保護膜３０の下に位置する金属配線層２０に拡散していくのを抑制できる。
【００７１】
よって、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、はんだリフロー後に発生する保護膜３０の劣化を抑制することができる。
【００７２】
ここで、保護膜３０の開口部３１における内周端面３１ａをテーパ面に加工することは、等方性エッチングなどの一般的に知られている手法により実現可能である。そして、テーパ角度θ３としては、例えば２０°程度にすることができる。
【００７３】
（第３実施形態）
図６は本発明の第３実施形態に係る電子装置の概略断面図である。本実施形態では、金属配線層２０が材料の異なる複数の層が積層されてなるものであり、金属配線層２０の最表層２２が、はんだリフロー時の熱によりはんだバンプ４０を構成する金属成分が拡散して合金を形成可能な金属を含む材料よりなる場合に、金属配線層２０のうち保護膜３０の開口部３１の周囲に位置する部位に、最表層２２を存在させない部分を設けたことを特徴とするものである。
【００７４】
図６に示す例では、金属配線層２０は上記第１実施形態に示した例と同様であり、下地がＮｉ層２１、最表層がＡｕ層２２である。このとき、図６に示すように、保護膜３０の開口部３１の周囲に、Ａｕ層２２を持たずＮｉ層２１のみからなる金属配線層２０の部分が形成される。
【００７５】
この構成は、例えば保護膜３０にエッチング用の孔３２を形成し、この孔３２を介してヨウ素系のエッチング液でＡｕ層２２をエッチング除去することにより実現可能である。
【００７６】
図６では上述した合金層は省略してあるが、本実施形態によれば、保護膜３０の開口部３１にてはんだバンプ４０と金属配線層２０のＡｕ層２２とによるＡｕ−Ｓｎ合金層が生じる。この合金層は開口部３１の周囲すなわち保護膜３０の下に成長しようとするが、Ａｕ層２２が存在しない部分において当該合金層の成長は止まるため、それ以上保護膜３０の下に合金層が成長することはなくなる。
【００７７】
よって、本実施形態によっても、はんだリフロー後に発生する保護膜３０の劣化を抑制することができる。なお、図６の保護膜開口部である孔３２は、後工程で保護用材料で埋めても良い。
【００７８】
（第４実施形態）
図７は本発明の第４実施形態に係る電子装置の概略断面図である。本実施形態では、金属配線層２０のうち保護膜３０の開口部３１から露出する部位のみに、はんだリフロー時の熱によりはんだバンプ４０を構成する金属成分が拡散して合金を形成可能な金属を含む材料からなる層を金属配線層２０の最表層２２として設けたことを特徴とするものである。
【００７９】
図７に示す例では、金属配線層２０は上記第１実施形態に示した例と同様であり、下地がＮｉ層２１、最表層がＡｕ層２２である。このとき、図７に示すように、Ｎｉ層２１のうち保護膜３０の開口部３１に実質的に一致する部位の表面にのみ、Ａｕ層２２が形成された金属配線層２０となる。この構成は、選択的な電解めっきを行うことによりＡｕ層２２を部分的に形成することで実現可能である。
【００８０】
本実施形態のように、金属配線層２０においてはんだバンプ４０の下地として、はんだバンプ４０の金属成分と合金を形成可能な金属を含む材料からなる層２２を設ける必要がある場合には、金属層２０のうちはんだバンプ４０との接合部のみに設ければよい。それにより、保護膜３０の下に合金層が形成されないので、はんだリフロー後に発生する保護膜３０の劣化を抑制することができる。
【００８１】
（他の実施形態）
なお、金属配線層２０としては、上記した最表層としてＡｕ層、その下地にＮｉ層を有するＡｕ／Ｎｉ積層構造以外にも、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｕの３層積層構造、Ａｕ／Ｃｕの積層構造などを採用しても良い。
【００８２】
また、上記各実施形態では、基板１０としてウェハレベルＣＳＰなどの半導体装置に用いる半導体基板を使用したが、その他基板としては、プリント基板などの樹脂製の配線基板、セラミックス製の配線基板、あるいは金属基板などを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子装置の概略断面図である。
【図２】図１中の電子装置のはんだバンプ接合部の合金層部の拡大概略断面図である。
【図３】第１実施形態におけるＡｕ層の膜厚と合金層の侵入長さとの関係を示す図である。
【図４】第１実施形態におけるＡｕ層の膜厚と保護膜の剥離長さとの関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電子装置の概略断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る電子装置の概略断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る電子装置の概略断面図である。
【図８】従来の一般的な電子装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０…基板、２０…金属配線層、２１…第１の層としてのＮｉ層、
２２…第２の層としてのＡｕ層、３０…保護膜、３１…開口部、
３１ａ…保護膜の開口部の内周端面、４０…はんだバンプ、
θ１…はんだ接触角、θ２…はんだ接触角の補角、θ３…テーパ角度。
【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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