(57)【要約】【課題】端子パッドと半田とを接合する接合部分の熱ストレスに対する耐性を向上させることにより、端子パッドと半田との接合の信頼性を向上させる。【解決手段】下地１０５の上に形成された端子パッド１２０と、半田２４０と、端子パッドと半田との間に、端子パッドの成分とＺｎ系の材料２３０との反応生成物２６０とを備える。【選択図】図２
2007103462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地の上に形成された端子パッドと、
半田と、
前記端子パッドと前記半田との間に、前記端子パッドの成分とＺｎ系の材料との反応生成物層とを備える
ことを特徴とする端子パッドと半田の接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の端子パッドと半田の接合構造において、
前記端子パッドと前記半田は、半導体装置に設けられており、
前記反応生成物層は、前記半導体装置の内部の前記端子パッドと前記半田との間に形成されている
ことを特徴とする端子パッドと半田の接合構造。
【請求項３】
請求項１に記載の端子パッドと半田の接合構造において、
前記端子パッドは、基板に設けられており、
前記半田は、半導体装置に設けられており、
前記反応生成物層は、前記基板の前記端子パッドと前記半導体装置の前記半田との間に形成されている
ことを特徴とする端子パッドと半田の接合構造。
【請求項４】
下地の上に形成された端子パッドと、
半田と、
前記端子パッドと前記半田との間に、前記端子パッドの成分とＺｎ系の材料との反応生成物層とを備える
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
半導体装置の製造方法において、
下地の上に形成された端子パッドの上に、Ｚｎ系の材料を配置する工程と、
前記Ｚｎ系の材料の上に、半田を配置する工程と、
前記半田をリフローするための加熱処理を行って、前記端子パッドと前記半田との間に、前記端子パッドの成分とＺｎ系の材料との反応生成物層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする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において、
前記端子パッドの上に、印刷によって前記Ｚｎ系の材料を配置する工程と、
前記Ｚｎ系の材料の上に、半田ボールを搭載する工程と、
前記半田ボールをリフローするための加熱処理を行って、前記端子パッドと前記半田ボールとの間に、前記端子パッドの成分とＺｎ系の材料との反応生成物層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法において、
前記反応生成物層は、前記端子パッドの成分と、前記端子パッドの上に印刷によって配置された１０〜６０μｍの厚さの前記Ｚｎ系の材料とによって形成されている
ことを特徴とする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において、
前記端子パッドの上に、メッキによって前記Ｚｎの材料を配置する工程と、
前記Ｚｎ系の材料の上に、半田ペーストを印刷する工程と、
前記半田ペーストをリフローするための加熱処理を行って、前記端子パッドと前記半田ペーストとの間に、前記端子パッドの成分とＺｎ系の材料との反応生成物層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記反応生成物層は、前記端子パッドの成分と、前記端子パッドの上にメッキによって配置された０．１〜５μｍの厚さのＺｎ系の材料とによって形成されている
ことを特徴と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】
この発明は、下地の上に形成された端子パッドと半田とが良好に接合されている端子パッドと半田の接合構造に関する。また、その接合構造を有する半導体装置、およびその半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置としては、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）やＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）等の、加熱処理によって溶融した半田を備える半導体チップが、広く普及している。
【０００３】
ＢＧＡやＬＧＡ等の半田は、半導体装置が製造される際に、半導体装置の露出面に形成された端子パッドと接合する（例えば、特許文献１参照）。また、ＢＧＡやＬＧＡ等の半田は、半導体装置が基板に実装される際に、基板の端子パッドと接合する。
【０００４】
以下、特許文献１に開示されている従来例の端子パッドと半田との接合構造（以下、単に接合構造と称する場合もある）につき、この接合構造を有する半導体装置を例にして、詳細に説明する。なお、従来例の接合構造は、印刷またはメッキにより、端子パッドの直上に、半田を配置する構成となっていた。
【０００５】
以下、図１１を参照して、特許文献１に開示されている、従来例の接合構造を有する半導体装置の構成につき説明する。なお、ここでは、半導体装置として、ＢＧＡを備える半導体チップ、すなわち、端子パッドの上に半田ボールを搭載している半導体チップを例にして、説明する。
【０００６】
なお、図１１は、各構成要素の形状、大きさおよび配置関係を、概略的に示してあるに過ぎない。また、半導体装置の断面構造は、製品によって異なるので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【０００７】
従来例の接合構造を有する半導体装置（以下、単に従来例の半導体装置と称する）１００は、図１１に示すように、半導体素子を構成する種々の半導体素子が形成されている領域である下地１０５と、下地１０５の上に形成された導電層１１０と、導電層１１０の上に形成された絶縁層１１５および端子パッド１２０とを備えている。
【０００８】
なお、端子パッド１２０は、Ｃｕ（銅）によって構成されているのが一般的である。そこで、ここでは、この端子パッド１２０をＣｕパッドとして、説明する。
【０００９】
半導体装置１００は、Ｃｕパッド１２０の上に、フラックス１３０が印刷され、さらに、フラックス１３０の上に、半田ボール１４０が搭載される。
【００１０】
以下、図１２（Ａ）〜(Ｄ）を参照して、従来例の半導体装置の製造工程につき説明する。なお、図１２は、各工程段階で得られた要部の断面の切り口を示している。
【００１１】
図１２（Ａ）に示すように、半導体装置１００の下地１０５の上に、端子パッド１２０が形成された構造体を用意する。この構造体は、下地１０５の上に、例えば、配線、その他の所要の導電層１１０が設けられていて、この導電層１１０の上に、Ｃｕパッドが端子パッド１２０として設けられている。さらに、下地１０５の上には、このＣｕパッド１２０の周囲を埋め込む絶縁層１１５が設けられている。Ｃｕパッド１２０の頂面は、絶縁層１１５の上面と同一平面にある。なお、Ｃｕパッド１２０の頂面は、外部に露出しているが、その露出面は、Ｃｕパッド１２０と大気中の酸素とが反応することによって生成された酸化膜（図示せず）によって覆われている。
【００１２】
次に、図１２（Ｂ）に示すように、Ｃｕパッド１２０の上に、フラックス１３０を塗布する。これにより、Ｃｕパッド１２０の露出面に形成された酸化膜を除去し、半田とＣｕパッド１２０とを接合し易くする。
【００１３】
次に、図１２（Ｃ）に示すように、フラックス１３０の上に、半田ボール１４０を搭載する。
【００１４】
なお、従来の半田は、例えばＳｎ−Ｐｂ系などの、Ｐｂ（鉛）を含有する材料が使用されていた。ここで、「Ｓｎ−Ｐｂ系」とは、ＳｎとＰｂとの混合物（以下、Ｓｎ−Ｐｂと称する）そのもの、または、他の材料を数〜数十重量％程度含有するＳｎ−Ｐｂ混合物を意味している。以下、材料名に「系」を付記して表記している場合は、その材料そのもの、または、他の材料を数〜数十重量％程度含有するその材料を意味しているものとする。
【００１５】
しかしながら、Ｐｂを含有する半田は、周囲の環境を破壊したり、半導体装置の製造装置を著しく腐食する等の不具合があるため、その使用が規制されつつある。そのため、近年では、使用される半田は、Ｐｂを含有する半田（以下、Ｐｂ半田と称する）から、Ｐｂを含有しない半田（以下、Ｐｂフリー半田と称する）に代わりつつある。なお、Ｐｂフリー半田は、ＳｎとＡｇとＣｕとの混合物を含む半田（以下、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田と称する）が主流となっている。
【００１６】
次に、図１２（Ｄ）に示すように、半田ボール１４０をリフローするための加熱処理（以下、リフロー処理と称する）を行って、半田ボール１４０を溶融する。
【００１７】
このリフロー処理により、半田ボール１４０は、溶融して、Ｃｕパッド１２０に接合し、ＢＧＡ１５０を形成する。
【００１８】
このとき、半田ボール１４０は、Ｃｕパッド１２０との接合部分でＣｕパッド１２０と反応し、これによって、Ｃｕパッド１２０と半田ボール１４０との間に、金属間反応生成物１６０の層を形成する。なお、半田ボール１４０の材料が例えばＳｎ−Ｐｂ系半田やＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田である場合は、金属間反応生成物１６０として、ＣｕとＳｎとの反応生成物（以下、Ｃｕ−Ｓｎ反応生成物と称する）、具体的にはＣｎ６Ｓｎ５などが形成される。
【００１９】
以上によって、ＢＧＡ、すなわち、溶融した半田ボール１４０を備える半導体チップが製造される。なお、ＬＧＡを備える半導体チップも、図１２に示す製造工程とほぼ同様の工程によって製造される。
【００２０】
ＢＧＡやＬＧＡ等の半田は、上述のように、半導体装置が基板に実装される際に、基板の端子パッドに接合される。
【００２１】
以下、図１３を参照して、従来例の実装構造につき説明する。
【００２２】
図１３（Ａ）に示すように、基板５００には、端子パッド５２０が予め定められた位置に配置されている。
【００２３】
なお、端子パッド５２０は、Ｃｕ（銅）によって構成されているのが一般的である。そこで、ここでは、この端子パッド５２０をＣｕパッドとして、説明する。
【００２４】
従来例の実装構造では、Ｃｕパッド１２０が形成されている側の面とＣｕパッド５２０が形成されている側の面とが対向するように、半導体装置１００と基板５００とを配置する。図１３（Ａ）に示す例では、Ｃｕパッド１２０が形成されている側の面を下向きにして、半導体装置１００を基板５００の上に配置している。
【００２５】
この状態で、リフロー処理、すなわち、ＢＧＡ１５０をリフローするための加熱処理を行って、ＢＧＡ１５０を溶融する。
【００２６】
このリフロー処理により、図１３（Ｂ）に示すように、ＢＧＡ１５０は、溶融して、Ｃｕパッド５２０に接合する。
【００２７】
このとき、ＢＧＡ１５０は、Ｃｕパッド５２０との接合部分でＣｕパッド５２０と反応し、これによって、Ｃｕパッド５２０との接合部分に、金属間反応生成物（以下、金属間反応生成物と称する）５４０の層を形成する。なお、ＢＧＡ１５０の材料が例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田である場合は、金属間反応生成物５４０として、Ｃｕ−Ｓｎ反応生成物が形成される。
【００２８】
このようにして、ＢＧＡやＬＧＡ等は、基板５００の端子パッド５２０に接合される。
【特許文献１】特開２００２−２６１１０５号公報（段落６９〜７６、図１７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら、従来例の半導体装置には、端子パッドと半田との間の接合の信頼性が低いという課題があった。以下、この課題につき説明する。
【００３０】
半導体装置は、例えば、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のケースで、熱ストレスを受ける。
【００３１】
（Ａ）半導体装置は、半導体装置を製造する際のリフロー処理、すなわち、半導体装置の内部の端子パッドと半田とを加熱および冷却して接合する処理時に、熱ストレスを受ける。
【００３２】
（Ｂ）半導体装置は、内部に端子パッドと半田との接合構造を備えている半導体装置を、基板に実装する際のリフロー処理、すなわち、基板の端子パッドと半導体装置の半田とが加熱および冷却して接合する処理時に、熱ストレスを受ける。
【００３３】
（Ｃ）半導体装置は、内部に端子パッドと半田との接合構造を備えている半導体装置が搭載された製品を稼動する際の作動と停止処理時に、熱ストレスを受ける。
【００３４】
従来例の半導体装置は、上記（Ａ）〜（Ｃ）のケースで受ける熱ストレスが要因となって、主に以下の（１）〜（３）の理由により、端子パッドと半田との間にクラックが発生し易かった。なお、ここでいう「端子パッドと半田との間」とは、半導体装置の内部の端子パッドと半田との間に限らず、基板の端子パッドと半導体装置の半田との間の両方を意味している。
【００３５】
（１）従来例の半導体装置は、端子パッドと半田との間の接合部分に、Ｃｕ−Ｓｎ反応生成物層が金属間反応生成物として形成されている。
【００３６】
このＣｕ−Ｓｎ反応生成物層は、加熱による熱膨張率、および、冷却または放熱による熱収縮率が比較的大きい。そのため、このＣｕ−Ｓｎ反応生成物層は、上記（Ｂ）と（Ｃ）のケースで受ける熱ストレスに対する耐性が低い。そのため、従来例の半導体装置は、温度差の大きな環境下で、クラックが半田と端子パッドとの間の接合部分に発生し易かった。
【００３７】
なお、上記（Ｂ）と（Ｃ）のケースで受ける熱ストレスは、特に接合部分の下部、すなわち、Ｃｕ−Ｓｎ反応生成物層の端子パッド側領域に集中する。そのため、クラックは、接合部分の下部、すなわち、Ｃｕ−Ｓｎ反応生成物層の端子パッド側領域に発生し易くなっていた。
【００３８】
（２）近年、半田は、Ｐｂ半田の主流であるＳｎ−Ｐｂ系半田に代わって、Ｐｂフリー半田の主流であるＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田が使用されつつある。
【００３９】
半田の上記（Ａ）〜（Ｃ）のケースで受ける熱ストレスに対する耐性は、半田の硬度が高くなると、低下する傾向にある。
【００４０】
Ｓｎ−Ｐｂ系半田は、比較的軟らかい材料であるのに対し、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田は、Ｓｎ−Ｐｂ系半田よりも硬い材料である。したがって、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田は、Ｓｎ−Ｐｂ系半田よりも、上記（Ａ）〜（Ｃ）のケースで受ける熱ストレスに対する耐性が低い。そのため、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田は、Ｓｎ−Ｐｂ系半田よりも、熱ストレスが接合部分の下部に集中し易くなり、これにより、クラックが半田と端子パッドとの間の接合部分の下部に発生し易くなっていた。
【００４１】
（３）半導体装置は、狭ピッチ化および薄型化する傾向にある。そのため、半導体装置は、端子の径が小さくなり、また、端子の高さが低くなってきている。
【００４２】
端子の径が小さくなり、また、端子の高さが低くなると、半田と端子パッドとの間の接合部分のスペースは、小さくなる。そのため、半導体装置は、上記（Ａ）〜（Ｃ）のケースで受ける熱ストレスが接合部分の下部に集中し易くなり、これにより、クラックが半田と端子パッドとの間の接合部分の下部に発生し易くなっていた。
【００４３】
このように、従来例の半導体装置は、上記（１）〜（３）の理由により、端子パッドと半田との間にクラックが発生し易かった。
【００４４】
半導体装置は、クラックが発生すると、そのクラックにより、端子パッドと半田との間が接合不良となる。
【００４５】
したがって、従来例の半導体装置によれば、上記（１）〜（３）の理由により、すなわち、（１）接合部分にＣｕ−Ｓｎ反応生成物層が形成されることにより、（２）半田が軟らかいＳｎ−Ｐｂ系半田に代わって硬いＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田が使用されることにより、および（３）半導体装置が狭ピッチ化および薄型化することにより、端子パッドと半田との間の接合の信頼性が低下していた。
【００４６】
これによって、従来例の半導体装置には、端子パッドと半田との間の接合の信頼性が低いという課題があった。
【００４７】
この半田と端子パッドとの間の接合の信頼性が低いという課題は、半導体装置の信頼性を評価する上で重要な課題であるとともに、解決が非常に困難な課題である。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
この出願の発明者は、Ｚｎ（亜鉛）系の材料が有する以下の（１）〜（３）の特性に着目して、鋭意検証した結果、端子パッドと半田との間にＺｎを含有する合金層を形成すれば、従来例の課題を解決できることを見出した。
【００４９】
Ｚｎ系の材料は、以下の３つの特性を有している。
【００５０】
すなわち、Ｚｎ系の材料は、
（１）Ｃｕ−Ｓｎ反応生成物よりも、加熱による熱膨張率、および、冷却または放熱による熱収縮率が小さいという特性、
（２）Ｐｂフリー半田の材料の主流となっているＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田よりも、軟らかいという特性、および、
（３）上記（１）および（２）の特性を有する他の材料よりも、酸化性が低いという特性、を有している。
【００５１】
この発明は、上述の課題を解決するために、端子パッドと半田との間に、これら（１）〜（３）の特性を有するＺｎを含有する合金層を形成することにより、端子パッドと半田との間の接合の信頼性を向上させた端子パッドと半田の接合構造、この接合構造を有する半導体装置、およびその半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００５２】
このような、第１の発明の端子パッドと半田の接合構造は、下地の上に形成された端子パッドと、半田と、端子パッドと半田との間に、端子パッドの成分とＺｎ系の材料との反応生成物層とを備えている。
【００５３】
なお、端子パッドは、Ｃｕで構成されているのが一般的である。ただし、端子パッドは、他の材料によって構成することができる。さらには、端子パッドは、様々な材料が重なって構成された多層構造にすることもできる。具体的には、端子パッドは、Ｃｕパッドの上に、Ｎｉ（ニッケル）を配置し、さらに、その上に、Ｐｄ（パラジウム）やＡｕ（金）、または、その他の材料を配置した構造にすることができる。
【００５４】
また、半田は、Ｐｂフリー半田に限らず、Ｐｂ半田を用いてもよい。
【００５５】
また、Ｚｎ系の材料とは、例えば、ほぼ１００％のＺｎや、フラックスを１０重量％程度含有するＳｎ−Ｚｎ系半田ペースト等である。Ｚｎ系の材料は、成分がほぼ１００％のＺｎである場合に、メッキやスパッタ等によって、また、成分がＳｎ−Ｚｎ系半田ペースト等である場合に、印刷またはメッキによって、端子パッドと半田との間の接合部分の下部、すなわち、端子パッドの直上に配置されている。なお、この発明は、特に、成分がほぼ１００％のＺｎである場合に、ＬＧＡを備えた半導体装置に適用することが可能となる。
【００５６】
第２の発明の半導体装置は、第１の発明の端子パッドと半田の接合構造を備えている。
【００５７】
第３の発明の半導体装置の製造方法は、第２の発明の半導体装置を製造する方法である。第３の発明の半導体装置の製造方法は、下地の上に形成された端子パッドの上に、Ｚｎ系の材料を配置する工程と、Ｚｎ系の材料の上に、半田を配置する工程と、リフロー処理、すなわち、半田をリフローするための加熱処理を行って、端子パッドと半田との間に、端子パッドの成分とＺｎ系の材料との反応生成物層を形成する工程とを有する。
【発明の効果】
【００５８】
第１の発明の端子パッドと半田の接合構造によれば、端子パッドと半田との間に、端子パッドの成分とＺｎ系の材料との反応生成物層を備えている。
【００５９】
Ｚｎ系の材料は、上述の（１）〜（３）の特性を有している。そのため、この端子パッドと半田の接合構造によれば、端子パッドと半田との間の接合部分の熱ストレスに対する耐性を向上させることができる。これにより、熱ストレスによってクラックが最終的には接合部分に発生するものの、その発生を遅延させることができる。その結果、端子パッドと半田との間の接合の信頼性を従来例よりも向上させることができる。
【００６０】
第２の発明の半導体装置によれば、第１の発明と同様の原理により、端子パッドと半田との間の接合部分の熱ストレスに対する耐性を向上させることができ、これにより、熱ストレスによるクラックが接合部分に発生するのを遅延させることができる。その結果、端子パッドと半田との間の接合の信頼性を従来例よりも向上させることができる。
【００６１】
第３の発明の半導体装置の製造方法によれば、第２の発明の半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、各構成要素の形状、大きさおよび配置関係を、この発明を理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、この発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、従来例と同様な構成要素（図１１〜図１３参照）については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。また、各工程図は、各工程段階で得られた構造体の要部の断面の切り口を示している。また、半導体装置の断面構造は、製品によって異なるので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００６３】
［実施の形態例１］
この発明の端子パッドと半田の接合構造（以下、単に接合構造と称する場合もある）は、下地の上に形成された端子パッド１２０と、半田２４０との間に、端子パッドの成分とＺｎ系の材料との反応生成物層とを備えている（図２（Ｄ）、図６（Ｂ）、図８（Ｄ）、および、図９（Ｂ）参照）。
【００６４】
この発明の接合構造は、端子パッドと半田とがともに半導体装置に設けられている箇所に適用することができる。また、この発明の接合構造は、端子パッドが基板に設けられており、半田が半導体装置に設けられている箇所にも適用することもできる。
【００６５】
以下、実施の形態例１の接合構造につき、この接合構造を有する半導体装置を例にして、詳細に説明する。なお、実施の形態例１は、印刷により、端子パッドの上に、Ｚｎ系の材料（例えばＺｎ系半田ペースト、フラックス含有Ｓｎ−Ｚｎ系半田ペースト、その他）を配置する構成となっている。
【００６６】
＜半導体装置の構成＞
以下、図１を参照して、実施の形態例１の接合構造を有する半導体装置（以下、実施の形態例１の半導体装置と称する）の構成につき説明する。なお、ここでは、半導体装置として、ＢＧＡを備える半導体チップを例にして、説明する。
【００６７】
図１に示すように、実施の形態例１の半導体装置２００は、種々の半導体素子が形成されている領域である下地１０５と、下地１０５の上に形成された導電層１１０と、導電層１１０の上に形成された絶縁層１１５および端子パッド１２０とを備えている。なお、図１中、半導体装置を構成する他の構成要素の図示を省略している。以下、端子パッド１２０として、Ｃｕパッドを例に上げて説明する。なお、Ｃｕパッド１２０の頂面は、絶縁層１１５の上面と同一平面内にある。
【００６８】
図１に示すように、実施の形態例１の半導体装置２００は、Ｃｕパッド１２０の上に、印刷によって、Ｚｎ系の材料２３０を配置している。
【００６９】
なお、Ｚｎ系の材料２３０としては、例えば、フラックスを含有するＳｎ−Ｚｎ系半田（以下、フラックス含有Ｓｎ−Ｚｎ系半田または単にＳｎ−Ｚｎ系半田と称する）、その他がある。ここでは、Ｚｎ系の材料２３０は、例えば、組成の比率がＳｎを９１重量％としＺｎを９重量％とするＳｎ−Ｚｎ系半田ペーストであるものとして、説明する。なお、「Ｓｎ−Ｚｎ系」とは、ＳｎとＺｎとの混合物（以下、Ｓｎ−Ｚｎと称する）そのもの、または、他の材料を数〜数十重量％程度含有するＳｎ−Ｚｎ混合物を意味している。以下、材料名に「系」を付記して表記している場合は、その材料そのもの、または、他の材料を数〜数十重量％程度含有するその材料を意味しているものとする。Ｓｎ−Ｚｎ系半田ペースト２３０としては、フラックスを１０重量％程度含有するものが一般的である。
【００７０】
なお、図１中、ｗはＣｕパッド１２０とＺｎ系の材料２３０の幅を示し、ｈ１はＺｎ系の材料２３０の高さを示している。Ｃｕパッド１２０とＺｎ系の材料２３０の幅ｗは、１００〜４００μｍ程度である。Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１は、１０〜６０μｍ程度である。
【００７１】
Ｚｎ系の材料２３０の上には、Ｐｂフリー半田ボール２４０が搭載される。
【００７２】
なお、Ｐｂフリー半田ボール２４０の材料としては、ＳｎとＡｇとＣｕの混合物を含む半田、すなわち、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田が主流となっている。そこで、ここでは、Ｐｂフリー半田ボール２４０をＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田ボールとして、説明する。
【００７３】
なお、図１中、Ｈは、Ｐｂフリー半田ボール２４０の直径を示している。Ｐｂフリー半田ボール２４０の直径Ｈは、１００〜４５０μｍ程度である。
【００７４】
＜Ｚｎ系の材料の特性＞
ところで、Ｚｎ系の材料２３０は、既に説明した通り、３つの特性（１）〜（３）を有する。
【００７５】
Ｚｎ系の材料２３０は、上記（１）の特性により、熱ストレスに対する耐性がＣｕ−Ｓｎ反応生成物よりも高い。そのため、Ｚｎ系の材料２３０は、Ｃｕ−Ｓｎ反応生成物よりも、熱ストレスの集中を緩和することができる。
【００７６】
また、Ｚｎ系の材料２３０は、上記（２）の特性により、熱ストレスがＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田よりも分散し易い。そのため、Ｚｎ系の材料２３０は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田よりも、熱ストレスの集中を緩和することができる。
【００７７】
さらに、Ｚｎ系の材料２３０は、上記（３）の特性により、他の材料よりも、特に優れて端子パッド１２０を保護することができる。これは、以下の理由による。
【００７８】
すなわち、上記（１）および（２）の特性を満たす材料としては、例えばＭｇ（マグネシウム）等がある。しかしながら、Ｍｇは、酸化性がＺｎ系の材料２３０よりも高いため、端子パッド１２０を保護することができない。これに対して、Ｚｎ系の材料２３０は、酸化性を有しているものの、その酸化性は、Ｍｇよりも低く、端子パッド１２０の保護膜として有効に利用できる程度のものである。そのため、Ｚｎ系の材料２３０は、Ｍｇ等の他の材料よりも、特に優れて端子パッド１２０を保護することができる。
【００７９】
半導体装置２００は、上記（１）〜（３）の特性を有するＺｎ系の材料２３０を、Ｃｕパッド１２０の直上に配置しているので、従来例の半導体装置１００よりも、半導体装置２００の内部の端子パッド１２０と半田２４０との間の接合部分の熱ストレスに対する耐性を向上させることができる。そのため、半導体装置２００は、熱ストレスによってクラックが半導体装置２００の内部の端子パッド１２０と半田２４０との間の接合部分に最終的には発生するものの、その発生を遅延させることができる。その結果、半導体装置２００は、半導体装置２００の内部の端子パッド１２０と半田２４０との間の接合の信頼性を向上させることができる。
【００８０】
＜半導体装置の製造工程＞
以下、図２（Ａ）〜（Ｄ）および図３を参照して、半導体装置２００の製造工程につき説明する。
【００８１】
図２（Ａ）に示すように、半導体装置２００の下地１０５の上に、端子パッド１２０が形成されている構造体を用意する。この構造体は、下地１０５の上に、例えば、配線、その他の所要の導電層１１０が設けられていて、この導電層１１０の上に、Ｃｕパッドが端子パッド１２０として設けられている。さらに、下地１０５の上には、このＣｕパッド１２０の周囲を埋め込む絶縁層１１５が設けられている。Ｃｕパッド１２０の頂面は、絶縁層１１５の上面と同一平面にある。なお、Ｃｕパッド１２０の頂面は、外部に露出しているが、その露出面は、Ｃｕパッド１２０と大気中の酸素とが反応することによって生成された酸化膜（図示せず）によって覆われている。
【００８２】
次に、図２（Ｂ）に示すように、Ｃｕパッド１２０の露出面の上に、印刷によって、Ｚｎ系の材料（ここでは、Ｓｎ−Ｚｎ系半田ペースト）２３０を配置する。これにより、半導体装置２００の端子パッド１２０の直上に、Ｐｂフリー半田ボール（ここでは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田ボール）２４０よりも軟らかいＺｎ系の材料を配置する。なお、Ｓｎ−Ｚｎ系半田ペースト２３０としては、フラックスを１０重量％程度含有するものが一般的である。Ｓｎ−Ｚｎ系半田ペースト２３０は、含有するフラックスにより、Ｃｕパッド１２０の露出面の酸化膜を除去する。
【００８３】
次に、図２（Ｃ）に示すように、Ｚｎ系の材料２３０の上に、Ｐｂフリー半田ボール２４０を搭載する。
【００８４】
次に、図２（Ｄ）に示すように、図３に示す処理温度に沿ってリフロー処理を行って、Ｐｂフリー半田ボール２４０を溶融する。
【００８５】
なお、図３は、リフロー処理時の半導体装置２００の表面の温度を表すグラフ図である。図３中、縦軸は温度を示し、横軸は時間を示し、Ａはリフロー処理時の最高温度を示し、ｔはリフロー処理時の処理時間を示している。リフロー処理時の最高温度Ａは、例えば２３５〜２６０℃（すなわち、２３５℃以上かつ２６０℃以下）程度である。リフロー処理時の処理時間ｔは、１枚あたり４〜５分程度である。
【００８６】
このリフロー処理により、Ｐｂフリー半田ボール２４０は、溶融して、Ｚｎ系の材料２３０とともに、Ｃｕパッド１２０に接合し、ＢＧＡ２５０を形成する。
【００８７】
このとき、Ｚｎ系の材料２３０は、Ｃｕパッド１２０との接合部分でＣｕパッド１２０と反応し、これによって、Ｐｂフリー半田ボール２４０とＣｕパッド１２０との間に、Ｚｎを含有する金属間反応生成物（以下、Ｚｎ含有金属間反応生成物または単に金属間反応生成物と称する）２６０の層を形成する。なお、ここでは、Ｚｎ系の材料２３０の材料がＳｎ−Ｚｎ系半田ペーストであるので、金属間反応生成物２６０として、Ｃｕ−Ｚｎ反応生成物が形成される。
【００８８】
なお、Ｚｎ系の材料２３０は、含有するフラックスの活性力を高めるなどの調整が必要になる場合がある。また、Ｚｎは、酸化し易い金属である。そこで、リフロー処理時は、窒素雰囲気で行う必要がある。
【００８９】
半導体装置２００は、熱ストレスが半田ボール２４０とＣｕパッド１２０との接合部分に集中し易いので、この接合部分に上記（１）〜（３）の特性を有するＺｎ系の材料２３０を配置している。これにより、半導体装置２００は、接合部分の熱ストレスに対する耐性が向上する。
【００９０】
なお、半導体装置２００としては、図２（Ｄ）に示す工程のものを、製品として出荷する。ただし、技術的には、図２（Ｂ）に示す工程のものを、製品として出荷することが可能である。
【００９１】
ところで、Ｚｎ系の材料２３０とＰｂフリー半田ボール２４０の材料を、ともに、Ｓｎ−Ｚｎ反応生成物にする構成も考えられる。すなわち、Ｃｕパッド１２０の上にフラックス含有Ｓｎ−Ｚｎ系ペーストをＺｎ系の材料２３０として印刷し、さらに、フラックス含有Ｓｎ−Ｚｎ系ペーストの上にＳｎ−Ｚｎ半田ボールをＰｂフリー半田ボール２４０として搭載する構成も考えられる。
【００９２】
しかしながら、このような構成は、以下の問題があるため、好ましくない。
【００９３】
すなわち、このような構成は、
（１）Ｓｎ−Ｚｎ反応生成物が、酸化し易い材料であるため、安定した半導体装置２００を製造することができないという問題、および、
（２）Ｚｎ系の材料２３０とＰｂフリー半田ボール２４０とをＳｎ−Ｚｎ反応生成物だけで構成すると、耐湿性、すなわち、高湿の環境下で長期に変質することなく状態を維持する特性が低いため、例えば高温かつ高湿の環境下で半導体装置２００を使用することにより、Ｚｎ系の材料２３０とＰｂフリー半田ボール２４０の中のＺｎが徐々に酸化されてしまい、半田２４０とＣｕパッド１２０との接合強度が低下し易いという問題を有している。
【００９４】
したがって、Ｚｎ系の材料２３０とＰｂフリー半田ボール２４０は、ともに、Ｓｎ−Ｚｎ反応生成物によって構成しないことが好ましい。
【００９５】
Ｚｎ系の材料２３０とＰｂフリー半田ボール２４０の組み合わせとしては、Ｚｎ系の材料２３０をフラックス含有Ｓｎ−Ｚｎ系半田とし、Ｐｂフリー半田ボール２４０をＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田とする構成が、上記（１）および（２）の問題を生じないので、最も好ましい。
【００９６】
＜半導体装置の熱ストレスに対する耐性の評価＞
以下、図１、図４、および図５を参照して、半導体装置２００の熱ストレスに対する耐性の評価につき説明する。
【００９７】
半導体装置２００に対しては、以下の手法によって、熱ストレスに対する耐性を評価する。
【００９８】
評価処理は、例えば、Ｃｕパッド１２０とＺｎ系の材料２３０の幅ｗを１００〜４００μｍとし、Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１を４０〜６０μｍとし、Ｐｂフリー半田ボール２４０の直径Ｈを１００〜４５０μｍとする、半導体装置２００に対して行う（図１参照）。
【００９９】
この半導体装置２００を、図４に示すように、基板５００の両面に実装する。なお、図４中、Ｗ１は半導体装置２００の一辺を示している。半導体装置２００の一辺Ｗ１は、例えば６ｍｍ程度である。
【０１００】
次に、基板５００の両面に実装された半導体装置２００を、図５に示す処理温度に沿って、加熱処理と冷却処理を交互に行う。
【０１０１】
なお、図５は、加熱処理時および冷却処理時の半導体装置２００の表面の温度を表すグラフ図である。図５中、縦軸は温度を示し、横軸は時間を示し、ａ０は常温（具体的には１５℃）を示し、ａ１は加熱処理時の最高温度を示し、ｂ１は冷却処理時の最低温度を示している。加熱処理時の最高温度ａ１は、＋数百℃、冷却処理時の最低温度ｂ１は、−数十℃である。
【０１０２】
評価処理では、加熱処理と冷却処理との組み合わせを１サイクルとし、これを数百〜数千回繰り返す。これによって、半導体装置２００に熱ストレスをかける。
【０１０３】
最後に、半導体装置２００内の半田２４０とＣｕパッド１２０との接合部分における、抵抗値の変化を測定する。このとき、接合部分にクラックが入っていれば、抵抗値が正常な半導体装置、すなわち、クラックが入っていない半導体装置よりも大きくなる。
【０１０４】
実施の形態例１の半導体装置２００によれば、従来例の半導体装置１００よりも、半導体装置２００の内部のＣｕパッド１２０と半田２４０との接合部分におけるクラックの発生を遅延させることができる。
【０１０５】
なお、半導体装置２００は、実際の評価処理では、Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１が４０〜６０μｍの間の場合に、良好な結果を得ることができた。しかしながら、半導体装置２００は、Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１が４０μｍ未満の場合でも、良好な結果を得られる可能性がある。ただし、半導体装置２００は、Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１が小さくなりすぎると、基板との接合における信頼性や耐湿性が低下する傾向にある。基板との接合における信頼性や耐湿性は、半導体装置２００の信頼性を評価する上で最も重要な項目である。そのため、Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１は、小さくなりすぎるのは、好ましくない。また逆に、半導体装置２００は、Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１が６０μｍよりも大きな場合でも、良好な結果を得られる可能性がある。ただし、半導体装置２００は、Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１が大きくなりすぎると、基板との接合における信頼性や耐湿性が低下する傾向にある。そのため、Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１は、大きくなりすぎても、好ましくない。Ｚｎ系の材料２３０の高さｈ１は、許容値を考慮すると、１０〜６０μｍ程度にすると概ねよい。
【０１０６】
＜半導体装置の実装構造＞
従来例の接合構造を有する半導体装置の実装構造（以下、従来例の実装構造と称する）は、基板５００の端子パッド（以下、Ｃｕパッドと称する）５２０の上に、半導体装置１００のＢＧＡ１５０を直接搭載していた（図１３（Ａ）参照）。
【０１０７】
これに対して、実施の形態例１の接合構造を有する半導体装置の実装構造（以下、実施の形態例１の実装構造と称する）は、基板５００のＣｕパッド５２０の上に、Ｚｎ系の材料を配置し、そのＺｎ系の材料の上に、半導体装置２００のＢＧＡ２５０を搭載する。
【０１０８】
以下、図６を参照して、実施の形態例１の実装構造につき説明する。
【０１０９】
図６（Ａ）に示すように、基板５００には、Ｃｕパッド５２０とＺｎ系の材料５３０とが予め定められた位置に配置されている。
【０１１０】
なお、Ｚｎ系の材料５３０としては、Ｚｎ系の材料２３０と同様に、例えば、フラックスを含有するＳｎ−Ｚｎ系半田（以下、フラックス含有Ｓｎ−Ｚｎ系半田または単にＳｎ−Ｚｎ系半田と称する）、その他がある。ここでは、Ｚｎ系の材料５３０をＳｎ−Ｚｎ系半田ペーストとして、説明する。図６（Ａ）に示す例では、Ｚｎ系の材料（ここでは、フラックス含有Ｓｎ−Ｚｎ系半田ペースト）５３０は、印刷によって、Ｃｕパッド５２０の上に、配置されている。
【０１１１】
実施の形態例１の実装構造では、Ｃｕパッド１２０が形成されている側の面とＣｕパッド５２０が形成されている側の面とが対向するように、半導体装置２００と基板５００とを配置する。図６（Ａ）に示す例では、Ｃｕパッド１２０が形成されている側の面を下向きにして、半導体装置２００を基板５００の上に配置している。
【０１１２】
このとき、半導体装置２００のＢＧＡ２５０と基板５００のＣｕパッド５２０との間には、Ｚｎ系の材料５３０が配置されている。
【０１１３】
この状態で、ＢＧＡ２５０をリフロー処理、すなわち、ＢＧＡ２５０をリフローするための加熱処理を行って、ＢＧＡ２５０を溶融する。
【０１１４】
このリフロー処理により、図６（Ｂ）に示すように、ＢＧＡ２５０は、溶融して、Ｚｎ系の材料５３０とともに、Ｃｕパッド５２０に接合する。
【０１１５】
このとき、Ｚｎ系の材料５３０は、Ｃｕパッド５２０との接合部分でＣｕパッド５２０と反応し、これによって、ＢＧＡ２５０とＣｕパッド５２０との間に、Ｚｎを含有する金属間反応生成物（以下、Ｚｎ含有金属間反応生成物または単に金属間反応生成物と称する）５５０の層を形成する。なお、ここでは、Ｚｎ系の材料５３０の材料がＳｎ−Ｚｎ系半田ペーストであるので、Ｚｎ含有金属間反応生成物５５０として、Ｃｕ−Ｚｎ反応生成物が形成される。
【０１１６】
図６に示す実施の形態例１の実装構造は、上記（１）〜（３）の特性を有するＺｎ系の材料５３０を、半導体装置２００のＢＧＡ２５０と基板５００の端子パッド５２０との間に配置しているので、半導体装置２００のＢＧＡ２５０と基板５００の端子パッド５２０との間の接合部分の熱ストレスに対する耐性を向上させることができる。そのため、この実装構造は、熱ストレスによってクラックが半導体装置２００のＢＧＡ２５０と基板５００の端子パッド５２０との間の接合部分に最終的には発生するものの、その発生を遅延させることができる。その結果、この実装構造は、半導体装置２００のＢＧＡ２５０と基板５００の端子パッド５２０との間の接合の信頼性を向上させることができる。
【０１１７】
以上の通り、実施の形態例１の接合構造によれば、半導体装置２００の内部の端子パッド１２０とＢＧＡ２５０、すなわち、溶融したＰｂフリー半田ボール２４０との間の接合の信頼性を従来例の接合構造よりも向上させることができる。
【０１１８】
さらに、実施の形態例１の接合構造によれば、基板５００の端子パッド５２０と半導体装置２００のＢＧＡ２５０との間の接合の信頼性を従来例の接合構造よりも向上させることができる。
【０１１９】
なお、半導体装置２００の内部の端子パッド１２０とＢＧＡ２５０の間および基板５００の端子パッド５２０と半導体装置２００のＢＧＡ２５０との間の接合の信頼性が従来例の接合構造よりも向上すると、ＢＧＡ２５０を構成するＰｂフリー半田ボール２４０の使用量は、従来例の半導体装置１００よりも少ない量に抑えることができる。そのため、実施の形態例１の接合構造によれば、半導体装置２００を従来例の半導体装置１００よりも薄く製造することができる。
【０１２０】
［実施の形態例２］
以下、実施の形態例２の接合構造につき、この接合構造を有する半導体装置を例にして、詳細に説明する。なお、実施の形態例２は、メッキにより、端子パッドの上に、Ｚｎ系の材料（ここでは、Ｚｎ）を配置する構成となっている。
【０１２１】
＜半導体装置の構成＞
以下、図７を参照して、実施の形態例２の接合構造を有する半導体装置（以下、実施の形態例２の半導体装置と称する）の構成につき説明する。なお、ここでは、半導体装置として、ＬＧＡを備える半導体チップを例にして、説明する。
【０１２２】
実施の形態例１では、半導体装置２００として、ＢＧＡを備える半導体チップを例にして、説明した。この半導体装置２００は、半田端子、すなわち、Ｃｕパッド１２０の露出面からＢＧＡ２５０の先端（図２（Ｄ）参照）までの高さが比較的高く、その高さは例えば０．５ｍｍピッチ端子の場合に２５０μｍ程度である。
【０１２３】
これに対し、実施の形態例２では、半導体装置７００として、ＬＧＡを備える半導体チップを例にして、説明する。この半導体装置７００は、半田端子、すなわち、Ｃｕパッド１２０の露出面からＬＧＡ７５０の先端（図８（Ｄ）参照）までの高さが、半導体装置２００の半田端子よりも低く、その高さは１００μｍ以下である。
【０１２４】
図７に示すように、実施の形態例２の半導体装置７００は、Ｃｕパッド１２０の上に、メッキによって、Ｚｎ７３０の層を、配置している。
【０１２５】
なお、図７中、ｗはＣｕパッド１２０とＺｎ７３０の幅を示し、ｈ２はＺｎ７３０の層の高さを示している。Ｃｕパッド１２０とＺｎ７３０の幅ｗは、１００〜４００μｍ程度である。Ｚｎ７３０の層の高さｈ２は、０．１〜５μｍ程度である。
【０１２６】
Ｚｎ７３０の上には、印刷によって、Ｐｂフリー半田ペースト７４０が配置される。
【０１２７】
なお、Ｐｂフリー半田ペース７４０の材料としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田が主流となっている。そこで、ここでは、Ｐｂフリー半田ボール７４０をＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田ペーストとして、説明する。
【０１２８】
なお、図７中、ｈ３は、Ｐｂフリー半田ペースト７４０の高さを示している。Ｐｂフリー半田ペースト７４０の高さｈ３は、２０〜３０μｍ程度である。
【０１２９】
ところで、Ｚｎ７３０は、Ｚｎ系の材料２３０と同様に、実施の形態例１の＜Ｚｎ系の材料の特性＞の章で説明した上記（１）〜（３）の３つの特性を有する。
【０１３０】
したがって、半導体装置７００は、実施の形態例１の半導体装置２００と同様の作用効果を奏することができる。
【０１３１】
すなわち、半導体装置７００は、半導体装置７００の内部の端子パッド１２０と半田７４０との間の接合部分の熱ストレスによるクラックの発生を遅延させることができる。その結果、半導体装置７００は、半導体装置７００の内部の端子パッド１２０と半田７４０との間の接合の信頼性を向上させることができる。
【０１３２】
＜半導体装置の製造工程＞
以下、図８（Ａ）〜（Ｄ）および図３を参照して、半導体装置７００の製造工程につき説明する。
【０１３３】
図８（Ａ）に示すように、半導体装置７００の下地１０５の上に、端子パッド１２０が形成されている構造体を用意する。この構造体は、図２（Ａ）に示す半導体装置２００の構造体と同様のものであるので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【０１３４】
次に、図８（Ｂ）に示すように、Ｃｕパッド１２０の露出面から酸化膜を除去し、その後、Ｃｕパッド１２０の上に、メッキによって、Ｚｎ７３０を配置する。これにより、半導体装置７００の端子パッド１２０の直上に、Ｐｂフリー半田ペースト（ここでは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田ペースト）７４０よりも軟らかいＺｎ系の材料を配置する。
【０１３５】
次に、図８（Ｃ）に示すように、Ｚｎ７３０の上に、印刷によって、Ｐｂフリー半田ペースト７４０を配置する。
【０１３６】
次に、図８（Ｄ）に示すように、図３に示す処理温度に沿ってリフロー処理を行って、Ｐｂフリー半田ペースト７４０を溶融する。
【０１３７】
このリフロー処理により、Ｐｂフリー半田ペースト７４０は、溶融して、Ｚｎ７３０とともに、Ｃｕパッド１２０に接合し、ＬＧＡ７５０を形成する。
【０１３８】
このとき、Ｚｎ７３０は、Ｃｕパッド１２０との接合部分でＣｕパッド１２０と反応し、これによって、Ｐｂフリー半田ペースト７４０とＣｕパッド１２０との間に、Ｚｎを含有する金属間反応生成物（以下、Ｚｎ含有金属間反応生成物または単に金属間反応生成物と称する）７６０の層を形成する。なお、ここでは、金属間反応生成物７６０として、Ｃｕ−Ｚｎ反応生成物が形成される。
【０１３９】
なお、Ｚｎは、酸化し易い金属である。そこで、リフロー処理時は、窒素雰囲気で行う必要がある。
【０１４０】
半導体装置７００は、熱ストレスが半田７４０とＣｕパッド１２０との接合部分に集中し易いので、この接合部分に上記（１）〜（３）の特性Ｚｎ７３０を配置している。これにより、半導体装置７００は、実施の形態例１の半導体装置２００と同様に、接合部分における熱ストレスに対する耐性が向上する。
【０１４１】
なお、半導体装置７００としては、図８（Ｂ）に示す工程のものを、製品として出荷することができる。
【０１４２】
＜半導体装置の熱ストレスに対する耐性の評価＞
半導体装置７００に対しては、実施の形態例１と同様の手法によって、熱ストレスに対する耐性を評価する。
【０１４３】
評価処理は、例えば、０．５ｍｍピッチ端子の場合に、Ｃｕパッド１２０とＺｎ７３０の幅ｗを１００〜４００μｍとし、Ｚｎ７３０の高さｈ２を０．１〜５μｍとし、Ｐｂフリー半田ペースト７４０の印刷高さｈ３を６０〜７０μｍとする、半導体装置７００に対して行う（図７参照）。なお、半田端子の高さは、例えば、０．２ｍｍピッチ端子の場合に、４０μｍ前後で、端子ピッチに応じて変更する場合がある。
【０１４４】
実施の形態例２の半導体装置７００によれば、実施の形態例１の半導体装置２００と同様に、従来例の半導体装置１００よりも、半導体装置７００の内部のＣｕパッド１２０と半田７４０との接合部分におけるクラックの発生を遅延させることができる。
【０１４５】
＜半導体装置の実装構造＞
以下、図９を参照して、実施の形態例２の接合構造を有する半導体装置の実装構造（以下、実施の形態例２の実装構造と称する）につき説明する。
【０１４６】
図９（Ａ）に示すように、基板５００には、Ｃｕパッド５２０が予め定められた位置に配置され、Ｃｕパッド５２０の上には、メッキによって、Ｚｎ５３５の層が配置されている。
【０１４７】
実施の形態例２の実装構造では、Ｃｕパッド１２０が形成されている側の面とＣｕパッド５２０が形成されている側の面とが対向するように、半導体装置７００と基板５００とを配置する。図９（Ａ）に示す例では、Ｃｕパッド１２０が形成されている側の面を下向きにして、半導体装置７００を基板５００の上に配置している。
【０１４８】
このとき、半導体装置７００のＬＧＡ７５０と基板５００のＣｕパッド５２０との間には、Ｚｎ５３５の層が配置されている。
【０１４９】
この状態で、ＬＧＡ７５０をリフロー処理、すなわち、ＬＧＡ７５０をリフローするための加熱処理を行って、ＬＧＡ７５０を溶融する。
【０１５０】
このリフロー処理により、図９（Ｂ）に示すように、ＬＧＡ７５０は、溶融して、Ｚｎ５３５とともに、Ｃｕパッド５２０に接合する。
【０１５１】
このとき、Ｚｎ５３５は、Ｃｕパッド５２０との接合部分でＣｕパッド５２０と反応し、これによって、ＬＧＡ７５０とＣｕパッド５２０との間に、Ｚｎ含有金属間反応生成物５５０の層を形成する。なお、ここでは、Ｚｎ含有金属間反応生成物５５０として、Ｃｕ−Ｚｎ反応生成物が形成される。
【０１５２】
図９に示す実施の形態例２の実装構造は、上記（１）〜（３）の特性を有するＺｎ５３５を、半導体装置７００のＬＧＡ７５０と基板５００の端子パッド５２０との間に配置しているので、半導体装置７００のＬＧＡ７５０と基板５００の端子パッド５２０との間の接合部分の熱ストレスに対する耐性を向上させることができる。そのため、この実装構造は、熱ストレスによってクラックが半導体装置７００のＬＧＡ７５０と基板５００の端子パッド５２０との間の接合部分に最終的には発生するものの、その発生を遅延させることができる。その結果、この実装構造は、半導体装置７００のＬＧＡ７５０と基板５００の端子パッド５２０との間の接合の信頼性を向上させることができる。
【０１５３】
以上の通り、実施の形態例２の接合構造によれば、半田端子の高さが実施の形態例１の半導体装置２００よりも低いにもかかわらず、半導体装置７００の内部の端子パッド１２０とＬＧＡ７５０、すなわち、溶融したＰｂフリー半田ペースト７４０との間の接合の信頼性を従来例の接合構造よりも向上させることができる。
【０１５４】
さらに、実施の形態例２の接合構造によれば、基板５００の端子パッド５２０と半導体装置７００のＬＧＡ７５０との間の接合の信頼性を従来例の接合構造よりも向上させることができる。
【０１５５】
なお、半導体装置７００の内部の端子パッド１２０とＬＧＡ７５０の間および基板５００の端子パッド５２０と半導体装置７００のＬＧＡ７５０との間の接合の信頼性が従来例の接合構造よりも向上すると、ＬＧＡ７５０を構成するＰｂフリー半田ペースト７４０の使用量は、従来例のＬＧＡを備える半導体装置よりも少ない量に抑えることができる。そのため、実施の形態例２の接合構造によれば、半導体装置７００を従来例のＬＧＡを備える半導体装置よりも薄く製造することができる。
【０１５６】
なお、実施の形態例２の接合構造は、半田端子の高さが高いＢＧＡを備える半導体装置２００にも適用することができる。しかしながら、メッキによって、Ｚｎ５３５の層を基板５００に予め配置するため、実施の形態例１の実装構造よりも、コストが高くなる。
【０１５７】
この発明は、上述の実施の形態例に限定されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。
【０１５８】
例えば、端子パッドは、様々な材料が重なって構成された多層構造にすることができる。図１０は、半導体装置の変形例の構成図である。図１０に示すように、端子パッドは、Ｃｕパッド１２０の上に、Ｎｉ（ニッケル）１２２を配置し、さらに、その上に、Ｐｄ（パラジウム）１２４を配置した構造にすることができる。なお、Ｐｄ（パラジウム）１２４の代わりに、Ａｕ（金）やその他の材料を配置してもよい。
【０１５９】
また、例えば、実施の形態例１の製造方法を、ＬＧＡを備える半導体装置に適用してもよい。なお、この場合の製造工程は、Ｓｎ−Ｚｎ半田ペーストを一度印刷した後、半導体装置をリフロー炉に通す。その後、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系などのＰｂフリー半田ペーストを印刷して、再度、半導体装置をリフロー炉に通すことになる。ただし、これにより製造されたＬＧＡを備える半導体装置は、実施の形態例２の製造方法により製造されたＬＧＡを備える半導体装置７００よりも、半田端子の高さを低くすることができない。
【０１６０】
また、実施の形態例１および２の接合構造は、半田がＰｂ半田であっても、実施することができる。
【０１６１】
また、例えば、実施の形態例２のＺｎ５３５の層は、電解メッキ、無電解メッキ、スパッタ、蒸着などの手段によって、形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】実施の形態例１の接合構造を有する半導体装置の構成図である。
【図２】実施の形態例１の接合構造を有する半導体装置の製造工程図である。
【図３】リフロー処理時の温度グラフ図である。
【図４】評価処理の説明図（１）である。
【図５】評価処理の説明図（２）である。
【図６】実施の形態例１の接合構造を有する半導体装置の実装工程図である。
【図７】実施の形態例２の接合構造を有する半導体装置の構成図である。
【図８】実施の形態例２の接合構造を有する半導体装置の製造工程図である。
【図９】実施の形態例２の接合構造を有する半導体装置の実装工程図である。
【図１０】半導体装置の変形例の構成図である。
【図１１】従来例の接合構造を有する半導体装置の構成図である。
【図１２】従来例の接合構造を有する半導体装置の製造工程図である。
【図１３】従来例の接合構造を有する半導体装置の実装工程図である。
【符号の説明】
【０１６３】
２００    …半導体装置
１０５    …下地
１１０    …導電層
１１５    …絶縁層
１２０    …端子パッド（Ｃｕパッド）
２３０    …Ｚｎ系の材料（フラックス含有Ｓｎ−Ｚｎ系半田ペースト）
２４０    …Ｐｂフリー半田ボール（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田ボール）
２５０    …ＢＧＡ
２６０    …Ｚｎ含有金属間反応生成物（Ｃｕ−Ｚｎ）
【図１】
2007103462.tif 000003
【図２】
2007103462.tif 000004
【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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【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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