(57)【要約】【課題】実装基板との接続信頼性に優れ、さらに長期的な接続信頼性にも優れるとともに、実装基板における金属材料の選択の自由度が向上した半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、基板１０１と、基板１０１上に形成された金属層（Ｃｕ層１０５、Ｎｉ層１０８）と、前記金属層上に形成された合金層１０９と、前記合金層表面に搭載されたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７と、を備え、前記合金層がＮｉとＺｎとを必須成分として含む。【選択図】      図１
2007123577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された金属層と、
前記金属層上に形成された合金層と、
前記合金層表面に搭載されたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールと、
を備え、
前記合金層がＮｉとＺｎとを必須成分として含む、半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記合金層がＮｉとＺｎとからなる、半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記合金層がＮｉとＡｕとＺｎとからなる、半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記合金層の層厚が、０．０２μｍ以上０．３μｍ以下である、半導体装置。
【請求項５】
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを備える半導体装置の製造方法であって、
基板上に開口部を有するソルダーレジストを形成する工程と、
前記開口部内に、Ｎｉ含有めっき層を形成する工程と、
前記Ｎｉ含有めっき層上に、ＮｉとＺｎとを必須成分として含む合金層を介して、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを搭載する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを搭載する前記工程が、
前記Ｎｉ含有めっき層上にＺｎ含有はんだ層を形成し、加熱処理を行うことにより、前記Ｎｉ含有めっき層と前記Ｚｎ含有はんだ層との界面に、ＮｉとＺｎとからなる合金層を形成する工程、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記Ｎｉ含有めっき層が、ＮｉとＡｕとを含むめっき層であり、
前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを搭載する前記工程が、
前記ＮｉとＡｕとを含むめっき層上にＺｎ含有はんだ層を形成し、加熱処理を行うことにより、ＮｉとＡｕとを含む前記めっき層と、前記Ｚｎ含有はんだ層との界面に、ＮｉとＡｕとＺｎとからなる合金層を形成する工程、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールが、Ｚｎを含有するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールであり、
前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを搭載する前記工程が、
前記Ｎｉ含有めっき層上に、Ｚｎを含有する前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを載置する工程と、
加熱処理を行うことにより、前記Ｎｉ含有めっき層と、Ｚｎを含有する前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールとの界面に、ＮｉとＺｎとからなる合金層を形成し、前記合金層を介して前記Ｎｉ含有めっき層上に前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを搭載する工程と、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールが、Ｚｎを含有するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールであり、
前記Ｎｉ含有めっき層が、ＮｉとＡｕとを含むめっき層であり、
前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを搭載する前記工程が、
前記Ｎｉ含有めっき層上に、Ｚｎを含有する前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを載置する工程と、
加熱処理を行うことにより、ＮｉとＡｕとを含む前記めっき層と、Ｚｎを含有する前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールとの界面に、ＮｉとＡｕとＺｎとからなる合金層を形成し、前記合金層を介して前記Ｎｉ含有めっき層上に前記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを搭載する工程と、
を含む、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、外部接続端子としてはんだボールを備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｓｎ−Ｐｂ共晶はんだが用いられていたが、鉛フリー化が求められるようになり、種々のはんだが開発されている。
【０００３】
そのようなはんだとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。同文献には、Ａｇ：３．０重量％超５．０重量％以下、Ｃｕ：０．５〜３.０重量％、および残部Ｓｎの組成を有する、はんだ（以下、単に「Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ」とする。）が記載されている。このような組成であるはんだボールは、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）の外部接続端子として実用化されている。
【０００４】
図８（ａ）に示すように、従来の半導体装置は、基板１上に、開口部を有するソルダーレジスト３が形成されている。この開口部内には、Ｃｕ層５と、Ｎｉ層７と、合金層９とが順に積層されている。合金層９は、ＣｕとＮｉとＳｎとを必須成分として含む。合金層９の表面には、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１が搭載されている。
【０００５】
このような従来の半導体装置を実装基板に搭載した例を、図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示すように、実装基板は、基板２１上に、開口部を有するソルダーレジスト２３を有している。この開口部内には、Ｃｕ層２５が形成されており、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１を実装する際に、Ｃｕ層２５と、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１との間にＣｕとＳｎとを含む合金層２９が形成される。この合金層２９を介して、Ｃｕ層２５と、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１とが接合される。
【０００６】
一方、特許文献２には、Ｓｎ−Ｚｎ系のはんだボールを外部接続端子として用いた半導体装置が記載されている。
【特許文献１】特開平５−５０２８６号公報
【特許文献２】特開２００１−１５６２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来技術は、以下の点で改善の余地を有していた。
【０００８】
第一に、特許文献１に記載のＳｎ−Ａｇ−ＣｕはんだをＢＧＡの外部接続端子として用いた場合、従来のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだに比べて，半導体装置側のはんだ接合部である、ＣｕとＮｉとＳｎとを含む合金層９の耐衝撃性が低く、接続信頼性が低下することがあった。
【０００９】
第二に、特許文献２に記載されたＳｎ−Ｚｎ系のはんだを外部接続端子として用いた場合、半導体装置側のはんだ接合部である合金層の耐衝撃性は改善されるものの、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだは耐湿性が低く、長期的な接続信頼性を維持できないことがあった。さらに、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだに含まれるＺｎは、Ｃｕとの反応性が非常に高く、その接合面において層厚の厚い合金層（Ｚｎ−Ｃｕ合金層）が形成される。そのため、実装基板側のはんだ接合部である合金層の耐衝撃性が低く、外力が加わると剥離することがあった。このように、実装基板において、はんだと接合する箇所の金属材料にも制約が必要となる。
【００１０】
そのため、実装基板との接続信頼性に優れ、さらに長期的な接続信頼性にも優れた、外部接続端子としてはんだボールを備える半導体装置が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、基板と、前記基板上に形成された金属層と、前記金属層上に形成された合金層と、前記合金層表面に搭載されたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールと、を備え、前記合金層がＮｉとＺｎとを必須成分として含む、半導体装置を提供することができる。
【００１２】
この発明によれば、合金層がＮｉとＺｎとを必須成分として含むため、耐衝撃性が高く、金属層とはんだボールとの接続信頼性に優れる。さらに、はんだボールとしてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを用いているため、熱や湿度に強く、長期的な接続信頼性を維持することができ、さらに、実装基板における金属材料の選択の自由度が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、実装基板との接続信頼性に優れ、さらに長期的な接続信頼性にも優れるとともに、実装基板における金属材料の選択の自由度が向上した半導体装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１５】
本実施形態における半導体装置は、図１に示すように、基板１０１と、基板１０１上に形成された金属層（Ｃｕ層１０５、Ｎｉ層１０８（１２０））と、前記金属層上に形成された合金層（Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９、Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２）と、前記合金層表面に搭載されたＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７と、を備える。
【００１６】
前記合金層は、ＮｉとＺｎとを必須成分として含み、ＮｉとＺｎとの合金、ＮｉとＡｕとＺｎとの合金、またはＮｉとＰｄとＺｎとの合金などから構成される。本実施形態においては、ＮｉとＺｎとを必須成分として含む合金層（以下、「Ｎｉ−Ｚｎ含有合金層」ともいう）を用いることにより、耐衝撃性が高く、金属層とはんだボールとの接続信頼性に優れる。なお、本実施形態においては、前記金属層と、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７との間に形成された層を合金層として記載するが、この合金層は金属間化合物からなる層であると推定される。
【００１７】
また、Ｎｉ−Ｚｎ含有合金層の層厚は、０．０２μｍ以上０．３μｍ以下程度である。合金層の層厚は、電子顕微鏡を用いた観察により確認される。本実施形態においては、合金層がＮｉ−Ｚｎ含有合金から形成されているため、上記数値範囲の薄層とすることができる。そのため、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールとの接着性に優れ、耐衝撃性が高く、さらに金属層との接続信頼性にも優れる。
【００１８】
以下に、本実施形態の詳細を第１〜第３の実施形態により説明する。なお、本実施形態においては、半導体装置として半導体チップが実装されたＩＣパッケージを用い、このＩＣパッケージをプリント配線基板に実装した例によって示す。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１に示すように、第１の実施形態の半導体装置において、基板１０１上に、開口部を有するソルダーレジスト１０３が形成されている。この開口部内には、Ｃｕ層１０５と、Ｎｉ層１０８と、合金層とが順に積層されている。
【００２０】
本実施形態において、合金層は、ＮｉとＺｎとから構成されたＮｉ−Ｚｎ合金層１０９である。Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９の表面には、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７が搭載されている。
【００２１】
本実施形態の半導体装置を実装基板に搭載した例を、図２に示す。
図２に示すように、実装基板において、基板１３１上に、開口部を有するソルダーレジスト１３３が形成されている。この開口部内には、Ｃｕ層１３５と、ＣｕとＳｎとからなる合金層（以下、Ｃｕ−Ｓｎ合金層１３７）とが積層されている。Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７は、Ｃｕ−Ｓｎ合金層１３７を介してＣｕ層１３５と密着している。このようにＣｕ−Ｓｎ合金層１３７が、実装基板とＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７との間に形成されることにより、半導体装置と実装基板との接続信頼性に優れる。
【００２２】
このような本実施形態における第１の半導体装置の製造方法を、図３〜４を参照しながら以下に説明する。
第１の半導体装置の製造方法は、以下の工程を含む。
（ｉ）基板１０１上に開口部を有するソルダーレジスト１０３を形成する工程（図３（ａ））
（ii）開口部内に、Ｎｉ含有めっき層（Ｎｉ層１０７）を形成する工程（図３（ａ））
（iii）Ｎｉ含有めっき層（Ｃｕ層１０５およびＮｉ層１０７）の上に、ＮｉとＺｎとを必須成分として含む合金層（Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９）を介して、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７を搭載する工程（図３（ｂ）〜図４）
【００２３】
まず、通常の露光現像工程により、基板１０１上に、所定の位置に開口部を有するソルダーレジスト１０３を形成する。そして、この開口部の底部に露出した基板１０１表面に、Ｃｕ層１０５、Ｎｉ層１０７を順にメッキ成長させ、Ｎｉ含有めっき層を形成する（図３（ａ））。
【００２４】
次いで、Ｎｉ層１０７表面にＺｎ含有はんだ層を形成するとともに加熱処理を施す。具体的には、通常のはんだメッキにより、Ｓｎ−Ｚｎはんだめっきを施す。これにより、Ｎｉ層１０７のＮｉと、Ｓｎ−ＺｎはんだめっきのＺｎとにより、ＮｉとＺｎとからなる合金層（Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９）が形成される（図３（ｂ））。はんだメッキは、３５０℃程度のはんだ浴で行った。これにより、開口部内に、Ｃｕ層１０５と、Ｎｉ層１０８と、Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９と、Ｓｎ層１１１が順に積層されたパッドが形成される（図３（ｂ））。Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９の形成は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ：ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により確認される。
【００２５】
次いで、パッド表面の酸化膜を、フラックス(界面活性剤)で除去し、そしてパッド表面にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１５を搭載する（図３（ｃ））。次いで、融点以上の温度（２５０℃程度）に３０秒間程度保持してはんだを溶融し，パッド上のＳｎ層１１１とはんだ中のＳｎを融合させる（図４）。これにより、Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９を介してＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７と金属層（Ｎｉ層１０８およびＣｕ層１０５）とが接続される。
【００２６】
層構成は、Ｃｕ電極側から，Ｃｕ層１０５、Ｎｉ層１０８、およびＮｉ−Ｚｎ合金層１０９の積層構造である。そして、Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９の表面にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７が搭載されている。
【００２７】
このような第１実施形態の効果を以下に説明する。
本実施形態の半導体装置によれば、合金層がＮｉとＺｎとからなるため、耐衝撃性が高く、金属層とはんだボールとの接続信頼性に優れる。さらに、はんだボールとしてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを用いているため、熱や湿度に強く、長期的な接続信頼性を維持することができ、さらに、実装基板における金属材料の選択の自由度が向上する。
【００２８】
また、ＮｉとＺｎとを必須成分として含む合金層の層厚は、０．０２μｍ以上０．３μｍ以下である。そのため、耐衝撃性が高く、さらに接続信頼性にも優れる。
一方、従来の半導体装置（図８）においては、ＣｕとＮｉとＳｎとを含む合金層９が形成され、この層厚は１μｍ〜２μｍ程度である。そのため、合金層９は、耐衝撃性が低く、接続信頼性が低下することがあった
これに対し、本実施形態における合金層は、ＮｉとＺｎとを必須成分として含む。そのため、合金層を上記数値範囲の薄層とすることができる。これにより、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールとの接着性に優れ、耐衝撃性が高い。そのため、半導体装置の接続信頼性にも優れる。
【００２９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の半導体装置は、合金層がＮｉとＡｕとＺｎとからなる合金層（Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２）である点で、第１の実施形態の半導体装置と異なる。
【００３０】
このような本実施形態における、第２の半導体装置の製造方法を、図５〜６を参照しながら以下に説明する。
第２の半導体装置の製造方法は、以下の工程を含む。
（ｉ）基板１０１上に開口部を有するソルダーレジスト１０３を形成する工程（図５（ａ））
（ii）開口部内に、Ｎｉ含有めっき層（Ｃｕ層１０５、Ｎｉ層１１８、およびＡｕ層１１９）を形成する工程（図５（ａ））
（iii）Ｎｉ含有めっき層の上に、ＮｉとＺｎとを必須成分として含む合金層（Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２）を介して、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７を搭載する工程（図５（ｂ）〜図６（ｂ））
【００３１】
まず、通常の露光現像工程により、基板１０１上に、所定の位置に開口部を有するソルダーレジスト１０３を形成する。そして、この開口部の底部に露出した基板１０１表面に、Ｃｕ層１０５と、Ｎｉ層１１８と、Ａｕ層１１９とを順にメッキ成長させ、ＮｉとＡｕとを含むめっき層を形成する（図５（ａ））。
【００３２】
次いで、Ａｕ層１１９表面にＺｎ含有はんだ層を形成するとともに加熱処理を施す。具体的には、Ａｕ層１１９表面に、Ｓｎ−Ｚｎはんだペースト１２１を印刷する（図５（ｂ））。そして、２５０℃程度で３０秒間加熱しはんだ溶融させる。これにより合金層としてＮｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２が形成される（図５（ｃ））。これにより、開口部内に、Ｃｕ層１０５と、Ｎｉ層１２０と、Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２と、Ｓｎ層１１１が順に積層されたパッドが形成される（図５（ｃ））。Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の形成は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ：ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により確認される。
【００３３】
次いで、パッド表面の酸化膜を、フラックス(界面活性剤)で除去し、そしてパッド表面にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだボール１１５を搭載する（図６（ａ））。次いで、融点以上の温度（２５０℃程度）に３０秒間程度保持してはんだを溶融し，パッド上のＳｎ層１１１とはんだ中のＳｎを融合させる（図６（ｂ））。
【００３４】
層構成は，Ｃｕ電極側から，Ｃｕ層１０５、Ｎｉ層１２０、およびＮｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の積層構造となる。このＮｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の表面にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１７が搭載されている。
【００３５】
このような第２実施形態の効果を以下に説明する。
本実施形態の半導体装置は、第１実施形態の効果が得られるとともに、合金層を構成するＮｉ−Ｚｎ含有合金がＮｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金であるので、耐衝撃性にさらに優れ、金属層とはんだボールとの接続信頼性にさらに優れる。
【００３６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の半導体装置は、合金層がＮｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２である点で、第１の実施形態の半導体装置と異なる。
【００３７】
このような本実施形態における、第３の半導体装置の製造方法を、図７を参照しながら以下に説明する。
第３の半導体装置の製造方法は、以下の工程を含む。
（ｉ）基板１０１上に開口部を有するソルダーレジスト１０３を形成する工程（図７（ａ））
（ii）開口部内に、Ｎｉ含有めっき層（Ｃｕ層１０５、Ｎｉ層１１８、およびＡｕ層１１９）を形成する工程（図７（ａ））
（iii）Ｎｉ含有めっき層の上に、ＮｉとＺｎとを必須成分として含む合金層（Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２）を介して、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１２５を搭載する工程（図７（ｂ）〜図７（ｃ））
【００３８】
まず、通常の露光現像工程により、基板１０１上に、所定の位置に開口部を有するソルダーレジスト１０３を形成する。そして、この開口部の底部に露出した基板１０１表面に、Ｃｕ層１０５と、Ｎｉ層１１８と、Ａｕ層１１９とを順にメッキ成長させ、ＮｉとＡｕとを含むめっき層を形成する（図７（ａ））。
【００３９】
次いで、Ａｕ層１１９表面の酸化膜を、フラックス(界面活性剤)で除去し、そしてＡｕ層１１９表面に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１２３を載置する（図７（ｂ））。このＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１２３はＺｎを１重量％程度の量で含有している。次いで、融点以上の温度（２５０℃程度）に３０秒間程度保持して加熱処理を行う。これにより、はんだを溶融し、Ｎｉ層１１８の一部のＮｉと、Ａｕ層１１９と、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１２３に含有されるＺｎとにより、Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２を形成する（図７（ｃ））。Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の形成は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ：ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により確認される。
【００４０】
層構成は、Ｃｕ電極側から，Ｃｕ層１０５、Ｎｉ層１２０、およびＮｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の積層構造である。さらに、Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の表面にはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだボール１２５が搭載されている。
【００４１】
このような第３の実施形態の効果を以下に説明する。
本実施形態の半導体装置は、第１の実施形態の効果が得られるとともに、第２の実施形態と同様に、合金層をＮｉ−Ａｕ−Ｚｎ化合物から形成しているので、第２実施形態の効果も得られる。さらに、Ｚｎを１重量％程度の量で含有するＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１２３を、Ｚｎの供給源として用いており、合金層を作成するための工程を簡略化することができる。
【００４２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００４３】
上記実施形態においては、半導体装置として半導体チップが実装されたＩＣパッケージを用い、このＩＣパッケージをプリント配線基板に実装した例によって示したが、半導体装置として半導体チップを用い、この半導体チップをパッケージ基板に実装することもできる。
【００４４】
また、第３の実施形態においては、合金層としてＮｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層を形成した例によって説明したが、Ｎｉ層１１８の表面にＺｎを含むＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１２３を搭載することにより、これらの界面に、ＮｉとＺｎとからなる合金層を形成することもできる。この方法によれば、合金層を作成するための工程をさらに簡略化することができる。
[実施例]
[実施例１]
第１の実施形態にしたがい、以下の条件で半導体装置を製造した。
・Ｓｎ−Ｚｎはんだめっき条件：３５０℃はんだ浴
・Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１５のはんだ溶融条件：２５０℃３０秒間保持
【００４５】
このようにして得られた半導体装置において、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ：ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９の形成を確認した。さらに、Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９の層厚を、電子顕微鏡により確認したところ、０．３μｍ程度であった。
【００４６】
[実施例２]
第２の実施形態にしたがい、以下の条件で半導体装置を製造した。
・Ｓｎ−Ｚｎはんだペースト１２１のはんだ溶融条件：２５０℃３０秒間保持
・Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１１５のはんだ溶融条件：２５０℃３０秒間保持
【００４７】
このようにして得られた半導体装置において、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ：ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の形成を確認した。さらに、Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の層厚を、電子顕微鏡により確認したところ、０．１５μｍ程度であった。
【００４８】
[実施例３]
第３の実施形態にしたがい、以下の条件で半導体装置を製造した。
・Ｚｎを１重量％含有しているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール１２３のはんだ溶融条件：２５０℃３０秒間保持
【００４９】
このようにして得られた半導体装置において、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ：ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の形成を確認した。さらに、Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層１２２の層厚を、電子顕微鏡により確認したところ、０．１μｍ程度であった。
【００５０】
［比較例１］
従来の方法に従い、図８（ａ）に示すような半導体装置を製造した。半導体装置において、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ：ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、ＣｕとＮｉとＳｎとからなる合金層９の形成が確認された。さらに、ＣｕとＮｉとＳｎとからなる合金層９の層厚を、電子顕微鏡により確認したところ、１．５μｍ程度であった。
【００５１】
このようにして得られた実施例１〜３、比較例１の半導体装置を実装基板に実装し、外部から衝撃を加え、耐衝撃性を確認した。その結果、実施例１〜３のいずれにおいても、Ｎｉ−Ｚｎ合金層１０９またはＮｉ−Ａｕ−Ｚｎ系合金層１２２と、ＳｎＡｇＣｕ系はんだボール１１７（１２５）との間で、剥離することがなく、密着性が高いことが確認された。一方、比較例１の半導体装置においては、合金層９とＳｎＡｇＣｕ系はんだボール１１との間で剥離し、密着性が低いことが確認された。
このように、ＮｉとＺｎとを必須成分として含む合金層の表面に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボールを搭載する構造とすることにより、耐衝撃性に優れ、半導体装置の接続信頼性が向上することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施の形態に係る半導体装置を模式的に示した断面図である。
【図２】本実施の形態に係る半導体装置を、プリント配線基板に実装した例を模式的に示した断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示した工程断面図である。
【図８】図８（ａ）は、従来の半導体装置を模式的に示した断面図であり、図８（ｂ）は、従来の半導体装置をプリント配線基板に実装した例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１          基板
３          ソルダーレジスト
５          Ｃｕ層
７          Ｎｉ層
９          合金層
１１        Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール
２１        基板
２３        ソルダーレジスト
２５        Ｃｕ層
２９        Ｃｕ−Ｓｎ合金層
１０１      基板
１０３      ソルダーレジスト
１０５      Ｃｕ層
１０７      Ｎｉ層
１０８      Ｎｉ層
１０９      Ｎｉ−Ｚｎ合金層
１１１      Ｓｎ層
１１５      Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール
１１７      Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール
１１８      Ｎｉ層    
１１９      Ａｕ層
１２０      Ｎｉ層
１２１      Ｓｎ−Ｚｎはんだペースト
１２２      Ｎｉ−Ａｕ−Ｚｎ合金層
１２３      Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール
１２５      Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだボール
１３１      基板
１３３      ソルダーレジスト
１３５      Ｃｕ層
１３７      Ｃｕ−Ｓｎ合金層
【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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