(57)【要約】【課題】新たな構造のバンプ電極を提供する。また、このような新たな構造のバンプ電極を有する電子部品およびこのような電子部品を実装する電子機器を提供する。【解決手段】基板１０と、基板１０の上に設けられた導電層２２と、導電層２２に接して設けられたＵＢＭ２４と、ＵＢＭ２４の上にＵＢＭ２４に接して設けられた半田バンプ３０と、を有し、ＵＢＭ２４は、ニッケルを形成材料とし、膜厚が１μｍ以上１．５μｍ未満であるバンプ電極１。【選択図】図１
2016086008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上に設けられた導電層と、
前記導電層に接して設けられた金属膜と、
前記金属膜の上に前記金属膜に接して設けられた半田バンプと、を有し、
前記金属膜は、ニッケルを形成材料とし、膜厚が１μｍ以上１．５μｍ未満であるバンプ電極。
【請求項２】
請求項１に記載のバンプ電極を有する電子部品。
【請求項３】
請求項２に記載の電子部品が実装された電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンプ電極、電子部品および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、銅（Ｃｕ）を形成材料とした導電層を有する電極パッドと、半田ボールと、を接続した電極構造（バンプ電極）が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。このようなバンプ電極は、例えば、ＢＧＡ（Ball grid array）構造を有する半導体パッケージに採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６０１３４号公報
【特許文献２】特開２００８−０１６５１４号公報
【特許文献３】特開２０１１−１１４１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなバンプ電極の製造においては、電極パッドと半田ボールとを接触させ加熱することで、電極パッドと半田ボールとを接続する。その際、電極パッドと半田ボールとの界面において、半田に含まれるスズ（Ｓｎ）と電極パッドのＣｕとが合金を生成することが知られている。生成される合金は、半田ボールと電極パッドとの良好な導通を確保するとともに、半田ボールと電極パッドとの機械的強度を確保するために寄与する。
【０００５】
しかし、上記合金の生成反応が進行すると、導電層のＣｕを消費することで、導電層が薄膜化してしまう。このように導電層が薄膜化すると、半田ボールと電極パッドとの接合部の剥離を招くおそれがある。
【０００６】
一方で、上記電極構造を有する装置の製造工程においては、リフロー工程や、他の部品の実装、さらに実装した部品の除去と再実装（手直し、リワーク）など、複数回（例えば３回以上）の熱処理が想定される。これら複数回の熱処理のそれぞれで、上記合金生成反応が進行するため、導電層の薄膜化が進行し、上述したような接合部の剥離という不具合を生じやすい。
【０００７】
上記事情を考慮すると、導電層を厚く（例えば５μｍ以上）形成しておくことで、合金生成反応に伴う上記不具合を抑制することが考えられる。このような厚い導電層を有する電極パッドでは、複数回の熱処理で合金反応が進行したとしても導電層が消失するほどＣｕを消費することがなく、上記不具合を抑制することができる。
【０００８】
しかし、電極パッドの導電層を厚く成膜すると、種々の新たな不具合が想定される。
まず、厚い導電層をスパッタで形成しようとすると、長時間のスパッタ処理による温度上昇で、導電層を形成する対象物（例えば、シリコン基板やウエハ）に熱による応力が加わり、反りが生じるおそれがある。このような反りは、後段の製造工程における種々のエラーの要因となる。
【０００９】
また、対象物を十分に冷却したり、成膜レートを抑制したりすることで、上記反りを抑制することが考えられるが、タクトタイムの増加につながる。さらに、スパッタ処理とめっき処理とを組み合わせ、導電層を厚膜化する方法も考えられるが、そもそも厚い導電層とすると、加工時間が長くなり、生産性の低下につながる。また、スパッタ装置の他に、めっき処理のための設備が必要となる。
【００１０】
そのため、電極パッドの導電層を厚くすることなく、上記接合部の剥離を抑制することが可能な技術が求められていた。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、新たな構造のバンプ電極を提供することを目的とする。また、このような新たな構造のバンプ電極を有する電子部品を実装する電子機器を提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、基板と、前記基板の上に設けられた導電層と、前記導電層に接して設けられた金属膜と、前記金属膜の上に前記金属膜に接して設けられた半田バンプと、を有し、前記金属膜は、ニッケルを形成材料とし、膜厚が１μｍ以上１．５μｍ未満であるバンプ電極を提供する。
【００１３】
本発明の一態様は、上記のバンプ電極を有する電子部品を提供する。
【００１４】
本発明の一態様は、上記の電子部品が実装された電子機器を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、新たな構造のバンプ電極を提供することができる。また、このような新たな構造のバンプ電極を有する電子部品を実装する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係るバンプ電極を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図を参照しながら、本発明の実施形態に係るバンプ電極および電子機器について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００１８】
［バンプ電極］
図１は、本実施形態に係るバンプ電極を示す概略断面図である。図に示すように、バンプ電極１は、基板１０と、基板１０上に設けられたＵＢＭ（under ball metal)層２０と、ＵＢＭ層２０上に設けられた半田バンプ３０と、を有している。本実施形態のバンプ電極は、例えば、ＢＧＡ構造を有する半導体パッケージの下部電極を構成している。
【００１９】
基板１０は、基板本体１１と配線１２と絶縁層１３とを有している。
基板本体１１は、用途に応じて種々のものを採用することができる。本実施形態のバンプ電極１を半導体パッケージに採用する場合には、基板本体１１は半導体基板である。基板本体１１の表面は、不図示の絶縁膜が形成されている。
【００２０】
配線１２は、基板本体１１の上に設けられている。配線１２は、例えば、Ｃｕや銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）を形成材料とし、基板１０における図示略の回路などと電気的に接続している。
【００２１】
絶縁層１３は、形成材料としてＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３など通常知られたものを採用することができる。絶縁層１３は、これらの形成材料を用いて、スパッタ、蒸着、ＣＶＤなど種々の方法により形成することができる。絶縁層１３は、配線１２と平面的に重なる位置に開口部１３ｘが設けられている。
【００２２】
ＵＢＭ層２０は、基板１０上に設けられた密着層２１と、密着層２１上に設けられた導電層２２と、導電層２２上に設けられた絶縁層２３と、絶縁層２３上に設けられたＵＢＭ（金属膜）２４と、を有している。
【００２３】
密着層２１は、基板１０および導電層２２の両方に対して良好な密着性を有する材料を用いて形成される。密着層２１を介して基板１０上に導電層２２を形成することで、導電層２２の剥離を抑制することができる。
【００２４】
密着層２１は、配線１２と平面的に重なる位置に開口部２１ｘが設けられている。密着層２１は、例えばＴｉを形成材料としている。密着層２１の層厚は、例えば１０００Å（０．１μｍ）である。
導電層２２は、ＣｕまたはＮｉの少なくとも一方の金属を含む形成材料を用い、密着層２１の上に設けられている。導電層２２の層厚は、例えば２μｍである。
【００２５】
絶縁層２３は、上述した絶縁層１３と同様に、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３など通常知られたものを採用することができる。絶縁層２３は、これらの形成材料を用いて、スパッタ、蒸着、ＣＶＤなど種々の方法により形成することができる。絶縁層２３は、導電層２２と平面的に重なる位置に開口部２３ｘが設けられている。
【００２６】
ＵＢＭ２４は、絶縁層２３の開口部２３ｘを覆って設けられている。ＵＢＭ２４は、開口部２３ｘの底部で導電層２２と接している。本実施形態のバンプ電極１において、ＵＢＭ２４は、Ｎｉを形成材料としている。また、ＵＢＭ２４の層厚（膜厚）は、１μｍ以上１．５μｍ未満となっている。
【００２７】
なお、図１においては、開口部２３ｘの開口径を符号Ｌで示している。この開口径Ｌのことを「ＵＢＭの大きさ」と定義する。また、図１においては、開口部２３ｘの位置における絶縁層２３の膜厚を符号ｄで示している。この膜厚ｄのことを「ＵＢＭの深さ」と定義する。
【００２８】
半田バンプ３０は、通常知られた半田を用いて設けられている。用いる半田にはスズが含まれている。半田バンプ３０の幅（図中、符号Ｗで示す）は、開口部２３ｘの開口径Ｌ（すなわち、ＵＢＭの大きさ）よりも大きく、例えば２００μｍ〜３００μｍ程度である。
【００２９】
半田バンプ３０は、ＵＢＭ２４の上でＵＢＭ２４と接して設けられている。半田バンプ３０とＵＢＭ２４とが接する部分では、半田に含まれるスズと、ＵＢＭ２４の形成材料であるＮｉと、の合金が生成している。
【００３０】
ここで、ＮｉとＣｕとを比べると、同じ温度条件下では、Ｎｉの方がＣｕよりもＳｎと合金を形成しにくい。そのため、本実施形態のバンプ電極１で、Ｃｕを形成材料としてＵＢＭ２４を形成したバンプ電極と比べ、ＵＢＭ２４と半田バンプ３０との界面における合金生成反応が進行しにくく、ＵＢＭ２４の消費を抑制することができる。
【００３１】
また、ＵＢＭ２４の層厚が１μｍ以上であるため、半田バンプ３０とＵＢＭ２４との接合強度を確保でき、破損しにくいバンプ電極１となる。また、ＵＢＭ２４の膜厚が１．５μｍ未満であるため、基板１０に反りが生じにくい。そのため、例えば露光現像工程においてステッパーの搬送エラーが生じにくく、安定した製造が実現できる。
【００３２】
以上のような構成のバンプ電極によれば、良好な導通を確保するとともに、破損が抑制され信頼性が高いものとなる。
【００３３】
上述したようなバンプ電極は、例えば、ＢＧＡ構造を有する半導体パッケージ（電子部品）に採用することができる。
【００３４】
また、このような電子部品、およびこのような電子部品を実装する電子機器においては、バンプ電極から半田バンプが剥離しにくく、信頼性が高いものとなる。
【００３５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【実施例】
【００３６】
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３７】
（評価サンプル作製）
本実施例においては、ウエハ上に０．１８μｍのＴｉ膜（図１の密着層２１に該当）を成膜した後、Ｔｉ膜上にＮｉ製のＵＢＭを形成し、さらにＵＢＭ上に半田ボールを配置して２４０℃で５０秒加熱することで、評価サンプルを作製した。
評価したサンプルは、半田ボールの大きさ（図１の符号Ｗに該当）が直径３００μｍ、ＵＢＭの大きさ（図１の符号Ｌに該当）が直径２３０μｍ、ＵＢＭの深さ（図１の符号ｄに該当）が１０μｍ、ＵＢＭの個数が３６個であった。
【００３８】
（１．シェア強度）
シェア強度を測定するサンプルは、６インチウエハを用い、上述の方法にて作製した。
シェア強度の測定条件は、測定スピードを０．３ｍｍ／秒とし、測定高さを２０μｍとした。
【００３９】
シェア強度の測定は、「初期」「前処理＋ＲＦ（リフロー）×３回後」「ＵＳＰＣＴ（不飽和プレッシャークッカ試験）９０時間後」「ＵＳＰＣＴ１２０時間後」の４つの条件において行った。
「前処理」の条件は、１２５℃で２４時間放置後、温度８５℃かつ湿度８５％で１６８時間放置することとした。
「リフロー」の条件は、２６５℃とした。
「不飽和プレッシャークッカ試験」の条件は、１３０℃、相対湿度８５％、２．３気圧（０．２３３０４７５ＭＰａ。ただし、１気圧＝０．１０１３２５ＭＰａ）とした。
【００４０】
上記４つの測定条件のそれぞれにおいて、３６個のサンプルのシェア強度を測定し、得られた３６個の測定結果の算術平均値を測定結果とした。
【００４１】
Ｎｉ製のＵＢＭとして、１．０μｍ、１．５μｍ、２．０μｍの厚みのサンプルを作製し、上記シェア強度を測定した。シェア強度の測定値が１００ｇｆ以上である場合は合格とし、シェア強度の測定値が１００ｇｆ未満である場合は不合格とした。
【００４２】
測定結果を表１に示す。表では、各測定結果に合否判定の欄を設け、合格は「○」不合格は「×」で示している。
【００４３】
【表１】
2016086008.tif 000003
【００４４】
測定の結果、Ｎｉ製のＵＢＭが１μｍ以上であれば、シェア強度を確保できることが分かった。
【００４５】
（２．反り）
反りを測定するサンプルは、８インチウエハを用い、上述の方法にて作製した。
ウエハの反りは、ＵＢＭ上に半田ボールを付したウエハについて、画像測定システム（型番ＮＥＸＩＶ  ＶＭＲ−３０２０、（株）ニコンインストルメンツカンパニー社製）を用いて形状を測定することにより行った。
【００４６】
Ｎｉ製のＵＢＭとして、１．０μｍ、１．５μｍの厚みのサンプルを作製し、上記反り量を測定した。反り量の測定値が１５０μｍ以下である場合は合格とし、反りの測定値が１５０μｍを超える場合は不合格とした。
【００４７】
測定結果を表２に示す。表では、各測定結果に合否判定の欄を設け、合格は「○」不合格は「×」で示している。
【００４８】
【表２】
2016086008.tif 000004
【００４９】
測定の結果、Ｎｉ製のＵＢＭが１．５μｍとなると、反り量が大きく、例えば露光装置において搬送エラーが発生しやすいことが分かった。
一方で、ＵＢＭが１．０μｍであると、反り量が小さく抑えられ、露光装置においても良好に搬送し露光可能であることが分かった。
【００５０】
以上の結果より、本発明の有効性が確認できた。
【符号の説明】
【００５１】
１…バンプ電極、１０…基板、１１…基板本体、１２…配線、１３…絶縁層、１３ｘ…開口部、２０…ＵＢＭ層、２１…密着層、２１ｘ…開口部、２２…導電層、２３…絶縁層、２３ｘ…開口部、２４…ＵＢＭ、３０…半田バンプ、Ｗ…幅
【図１】
2016086008.tif 000005