JP2003342784A - すず−銀−銅はんだ合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリーバンプおよび半導体素子の製造方法 - Google Patents
すず−銀−銅はんだ合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリーバンプおよび半導体素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 鉛フリーバンプ等の製造に適用したときに、
実用的に満足のゆくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金を形
成する手段を提供すること。 【解決手段】 配線パッド上に、すず−銀合金めっきを
行い、次いですず−銅合金めっきを行った後、得られた
多層合金めっき層をリフローさせることを特徴とするす
ず−銀−銅はんだ合金による鉛フリーバンプの製造方法
および半導体素子の半導体基板上に配線パッドを形成す
る工程と、前記配線パッド上にバリアメタルを形成する
工程と、実用的に満足のゆくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ
合金を形成する手段の開発が求められており、このよう
な手段を提供することすず−銀合金めっき、すず−銅合
金めっきを順次行い、多層合金めっき層を形成する工程
と、前記多層合金めっき層をリフローさせてすず−銀−
銅はんだ合金からなる突起電極を形成する工程とを具備
することを特徴とする半導体素子の製造方法。
実用的に満足のゆくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金を形
成する手段を提供すること。 【解決手段】 配線パッド上に、すず−銀合金めっきを
行い、次いですず−銅合金めっきを行った後、得られた
多層合金めっき層をリフローさせることを特徴とするす
ず−銀−銅はんだ合金による鉛フリーバンプの製造方法
および半導体素子の半導体基板上に配線パッドを形成す
る工程と、前記配線パッド上にバリアメタルを形成する
工程と、実用的に満足のゆくＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ
合金を形成する手段の開発が求められており、このよう
な手段を提供することすず−銀合金めっき、すず−銅合
金めっきを順次行い、多層合金めっき層を形成する工程
と、前記多層合金めっき層をリフローさせてすず−銀−
銅はんだ合金からなる突起電極を形成する工程とを具備
することを特徴とする半導体素子の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、すず−銀−銅はん
だ合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリーバ
ンプおよび半導体素子の製造方法に関し、更に詳細に
は、電気めっき法によって多層合金めっき層を形成し、
これをリフローさせることにより得られるすず−銀−銅
はんだ合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリ
ーバンプおよび半導体素子の製造方法に関する。
だ合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリーバ
ンプおよび半導体素子の製造方法に関し、更に詳細に
は、電気めっき法によって多層合金めっき層を形成し、
これをリフローさせることにより得られるすず−銀−銅
はんだ合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリ
ーバンプおよび半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子などの表面実装技術（ＳＭ
Ｔ：Surface Mount Technology）において、はんだ付け
を信頼性よく行うことは非常に重要である。ＳＭＴでこ
れまで広く使われてきたはんだペーストは共晶はんだ
（Ｓｎ：Ｐｂ＝６３：３７質量％）である。また、ファ
インピッチに対応できるよう三元合金であるＳｎ−Ｐｂ
−Ｂｉ（８％）もまた使用されている。
Ｔ：Surface Mount Technology）において、はんだ付け
を信頼性よく行うことは非常に重要である。ＳＭＴでこ
れまで広く使われてきたはんだペーストは共晶はんだ
（Ｓｎ：Ｐｂ＝６３：３７質量％）である。また、ファ
インピッチに対応できるよう三元合金であるＳｎ−Ｐｂ
−Ｂｉ（８％）もまた使用されている。
【０００３】上記のような合金がはんだとして用いられ
る第１の理由は、強度や耐食性もさることながら、単体
成分より融点が低くなることである。一般に合金は、固
溶体（solid solution）、共晶（eutectic）、金属間化
合物（intermetallic compound）に大別される。現在、
ＪＩＳ Ｚ ３２８２に規定されているはんだには、Ｓｎ
−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系の他、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓ
ｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ
系、Ｐｂ−Ａｇ系、Ｐｂ−Ａｇ−Ｓｎ系等がある。
る第１の理由は、強度や耐食性もさることながら、単体
成分より融点が低くなることである。一般に合金は、固
溶体（solid solution）、共晶（eutectic）、金属間化
合物（intermetallic compound）に大別される。現在、
ＪＩＳ Ｚ ３２８２に規定されているはんだには、Ｓｎ
−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系の他、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｓ
ｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｓｂ
系、Ｐｂ−Ａｇ系、Ｐｂ−Ａｇ−Ｓｎ系等がある。
【０００４】はんだに多く使用される鉛（Ｐｂ）には複
数の同位体がある。これら同位体はウラン（Ｕ）および
トリウム（Ｔｈ）の崩壊系列中の中間生成物あるいは最
終生成物であり、崩壊の際、ヘリウム（Ｈｅ）原子を放
出するα崩壊を伴うことから、鉛を含むはんだでは、必
然的にα線が生じる。そして、このα線が例えばＣＭＯ
Ｓ素子などに到達するとソフトエラーを起こすという問
題があった。また、一方、鉛は土壌に流出すると酸性雨
によって溶け出し、環境に悪影響を及ぼす恐れがある。
以上のような理由から、鉛を用いたはんだは敬遠される
ようになってきている。
数の同位体がある。これら同位体はウラン（Ｕ）および
トリウム（Ｔｈ）の崩壊系列中の中間生成物あるいは最
終生成物であり、崩壊の際、ヘリウム（Ｈｅ）原子を放
出するα崩壊を伴うことから、鉛を含むはんだでは、必
然的にα線が生じる。そして、このα線が例えばＣＭＯ
Ｓ素子などに到達するとソフトエラーを起こすという問
題があった。また、一方、鉛は土壌に流出すると酸性雨
によって溶け出し、環境に悪影響を及ぼす恐れがある。
以上のような理由から、鉛を用いたはんだは敬遠される
ようになってきている。
【０００５】近年は、鉛を使用しないはんだ、すなわち
鉛フリーのはんだの開発が行われている。最近、印刷法
による鉛フリーの研究と応用も進められているが、印刷
法では金属マスクによるファインピッチへの対応は限界
があり、例えば、ウエハバンプの形成等、半導体素子の
製造において使用されるはんだの形成は電気めっき法が
主流となりつつある。
鉛フリーのはんだの開発が行われている。最近、印刷法
による鉛フリーの研究と応用も進められているが、印刷
法では金属マスクによるファインピッチへの対応は限界
があり、例えば、ウエハバンプの形成等、半導体素子の
製造において使用されるはんだの形成は電気めっき法が
主流となりつつある。
【０００６】ところで、Ｐｂ系はんだに代わるはんだ材
料としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系がもっとも有望視され
ている。しかし、電気めっき法による、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃ
ｕ系はんだの形成には数多くの問題があった。すなわ
ち、Ｓｎ、ＡｇおよびＣｕの析出電位が大きく異なるた
め、同時に析出されることが困難であり、無理に共析さ
せるとめっき時に異常成長が起きたり、添加剤の影響に
よりボイドが発生したりする問題があった。また、めっ
き液の濡れ性によっては、レジスト開口部にめっきをす
ることが困難であるといった問題があった。更に、一般
に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ではＳｎ量が多い傾向にあるた
め、高温で放置するとバリアメタルの劣化が早いという
問題がある。更にまた、特にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ共晶で
は、Ａｇ量が３.２４％、Ｃｕ量が０.５７％であるた
め、めっき時の組成制御が困難であるという問題があっ
た。
料としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系がもっとも有望視され
ている。しかし、電気めっき法による、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃ
ｕ系はんだの形成には数多くの問題があった。すなわ
ち、Ｓｎ、ＡｇおよびＣｕの析出電位が大きく異なるた
め、同時に析出されることが困難であり、無理に共析さ
せるとめっき時に異常成長が起きたり、添加剤の影響に
よりボイドが発生したりする問題があった。また、めっ
き液の濡れ性によっては、レジスト開口部にめっきをす
ることが困難であるといった問題があった。更に、一般
に、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ではＳｎ量が多い傾向にあるた
め、高温で放置するとバリアメタルの劣化が早いという
問題がある。更にまた、特にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ共晶で
は、Ａｇ量が３.２４％、Ｃｕ量が０.５７％であるた
め、めっき時の組成制御が困難であるという問題があっ
た。
【０００７】上述したＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだの問題
を解決すべく、２回以上に分けてめっきした後、当該め
っき層をリフローする方法も提案されている（特開２０
０１−３０８１２９等）。しかし、これらに開示された
技術では、実用的に満足の行くＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はん
だが得られていないのが現実である。
を解決すべく、２回以上に分けてめっきした後、当該め
っき層をリフローする方法も提案されている（特開２０
０１−３０８１２９等）。しかし、これらに開示された
技術では、実用的に満足の行くＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はん
だが得られていないのが現実である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、鉛フリーバン
プ等の製造に適用したときに、実用的に満足のゆくＳｎ
−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金を形成する手段の開発が求め
られており、このような手段を提供することが本発明の
課題である。
プ等の製造に適用したときに、実用的に満足のゆくＳｎ
−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金を形成する手段の開発が求め
られており、このような手段を提供することが本発明の
課題である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、優れた性
質のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金を形成するための手
段について、種々検討していたところ、複数回に分けて
めっきを行なった後、リフローさせる方法では、使用す
るめっきの種類およびその順序がリフロー後に得られる
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金の物性に大きく影響する
ことを知った。すなわち、めっきとして共に合金である
すず−銀合金めっきおよびすず−銅合金めっきをこの順
序でめっきすることにより、初めてリフロー後に優れた
物性のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金が得られることを
見出し、本発明を完成した。
質のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金を形成するための手
段について、種々検討していたところ、複数回に分けて
めっきを行なった後、リフローさせる方法では、使用す
るめっきの種類およびその順序がリフロー後に得られる
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金の物性に大きく影響する
ことを知った。すなわち、めっきとして共に合金である
すず−銀合金めっきおよびすず−銅合金めっきをこの順
序でめっきすることにより、初めてリフロー後に優れた
物性のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ合金が得られることを
見出し、本発明を完成した。
【００１０】従って本発明は、すず−銀合金めっきを行
い、次いですず−銅合金めっきを行った後、得られた多
層合金めっき層をリフローさせることを特徴とするすず
−銀−銅はんだ合金の形成方法である。
い、次いですず−銅合金めっきを行った後、得られた多
層合金めっき層をリフローさせることを特徴とするすず
−銀−銅はんだ合金の形成方法である。
【００１１】また本発明は、配線パッド上に、すず−銀
合金めっきを行い、次いですず−銅合金めっきを行った
後、得られた多層合金めっき層をリフローさせることを
特徴とするすず−銀−銅はんだ合金による鉛フリーバン
プの製造方法である。
合金めっきを行い、次いですず−銅合金めっきを行った
後、得られた多層合金めっき層をリフローさせることを
特徴とするすず−銀−銅はんだ合金による鉛フリーバン
プの製造方法である。
【００１２】更に本発明は、半導体素子の半導体基板上
に配線パッドを形成する工程と、前記配線パッド上にバ
リアメタルを形成する工程と、前記バリアメタル上にす
ず−銀合金めっき、すず−銅合金めっきを順次行い、多
層合金めっき層を形成する工程と、前記多層合金めっき
層をリフローさせてすず−銀−銅はんだ合金からなる突
起電極を形成する工程とを具備することを特徴とする半
導体素子の製造方法である。
に配線パッドを形成する工程と、前記配線パッド上にバ
リアメタルを形成する工程と、前記バリアメタル上にす
ず−銀合金めっき、すず−銅合金めっきを順次行い、多
層合金めっき層を形成する工程と、前記多層合金めっき
層をリフローさせてすず−銀−銅はんだ合金からなる突
起電極を形成する工程とを具備することを特徴とする半
導体素子の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のすず−銀−銅はんだ合金
（以下、「Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金」という）の形成方法
は、２回に分けてめっきを行なった後、得られた多層合
金めっき層をリフローさせる方法であるが、使用するめ
っきとして、共に合金めっきである、すず−銀合金めっ
きとすず−銅合金めっきを、この順序で行うことが必要
である。
（以下、「Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金」という）の形成方法
は、２回に分けてめっきを行なった後、得られた多層合
金めっき層をリフローさせる方法であるが、使用するめ
っきとして、共に合金めっきである、すず−銀合金めっ
きとすず−銅合金めっきを、この順序で行うことが必要
である。
【００１４】これ以外のめっきの組み合わせでは、例え
ば、バンプとして十分に満足のゆく性質のＳｎ−Ａｇ−
Ｃｕ合金を得ることができない。また、すず−銀合金め
っきとすず−銅合金めっきを使用しても、すず−銅合金
めっき、すず−銀合金めっきの順序でめっきを行った場
合は、リフロー後にボイドが形成されたり、外観が劣化
する等、バンプとして十分に満足のゆく性質のＳｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ合金にはならない。
ば、バンプとして十分に満足のゆく性質のＳｎ−Ａｇ−
Ｃｕ合金を得ることができない。また、すず−銀合金め
っきとすず−銅合金めっきを使用しても、すず−銅合金
めっき、すず−銀合金めっきの順序でめっきを行った場
合は、リフロー後にボイドが形成されたり、外観が劣化
する等、バンプとして十分に満足のゆく性質のＳｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ合金にはならない。
【００１５】上記Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金は、被めっき物
を常法に従って前処理した後、すず−銀合金めっき、次
いですず−銅合金めっきを行った後、加熱してリフロー
させることにより形成される。
を常法に従って前処理した後、すず−銀合金めっき、次
いですず−銅合金めっきを行った後、加熱してリフロー
させることにより形成される。
【００１６】前処理は、下地金属表面の酸化膜と異物の
除去、表面への濡れの付与、脱気などのために行われ
る。また、前処理の一環として、ＵＢＭ電解めっき（Ｃ
ｕとＮｉ）等を行っても良い。
除去、表面への濡れの付与、脱気などのために行われ
る。また、前処理の一環として、ＵＢＭ電解めっき（Ｃ
ｕとＮｉ）等を行っても良い。
【００１７】上記すず−銀合金めっきに使用するめっき
浴およびすず−銅合金めっきに使用する合金めっき浴
は、いずれも公知であるので、それらの組成、得られる
合金組成および条件を検討し、適宜選択、使用すればよ
い。しかし、上記の両合金めっき浴として、同一または
類似のアニオンないし配位子を使用する浴を利用するこ
とが、めっき工程や浴管理の点から好ましい。
浴およびすず−銅合金めっきに使用する合金めっき浴
は、いずれも公知であるので、それらの組成、得られる
合金組成および条件を検討し、適宜選択、使用すればよ
い。しかし、上記の両合金めっき浴として、同一または
類似のアニオンないし配位子を使用する浴を利用するこ
とが、めっき工程や浴管理の点から好ましい。
【００１８】本発明のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金の形成方法
において使用される、すず−銀合金めっき並びにすず−
銅合金めっきの組成例を示せば次の通りである。なお、
両合金めっき浴において、白金等の不溶解性電極や、す
ず電極の何れを用いても良い。
において使用される、すず−銀合金めっき並びにすず−
銅合金めっきの組成例を示せば次の通りである。なお、
両合金めっき浴において、白金等の不溶解性電極や、す
ず電極の何れを用いても良い。
【００１９】（ すず−銀合金めっき ）
組 成：
Ｓｎ2+ ； １０から１００ｇ／ｌ（好適には３５から
５０ｇ／ｌ） Ａｇ+ ； ０.３から８ｇ／ｌ（好適には０.６から４ｇ
／ｌ） メタンスルホン酸； １００ｇ／ｌ程度
５０ｇ／ｌ） Ａｇ+ ； ０.３から８ｇ／ｌ（好適には０.６から４ｇ
／ｌ） メタンスルホン酸； １００ｇ／ｌ程度
【００２０】（ すず−銅合金めっき ）
組 成：
Ｓｎ2+ ； ５から１００ｇ／ｌ（好適には３０から５
０ｇ／ｌ） Ｃｕ2+ ； ０.０５から２０ｇ／ｌ（好適には０.５か
ら５ｇ／ｌ） 硫酸 ； １００ｇ／ｌ程度
０ｇ／ｌ） Ｃｕ2+ ； ０.０５から２０ｇ／ｌ（好適には０.５か
ら５ｇ／ｌ） 硫酸 ； １００ｇ／ｌ程度
【００２１】上記の両合金めっきのめっき厚は特に制約
されるものではないが、例えば、はんだとしての好まし
いＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金は、銀含有量が３.５質量％以
下のものであるから、最終的な合金中の銀含量が上記範
囲となるように、すず−銀合金めっきおよびすず−銅合
金めっきの膜厚の比を定めることが好ましい。例えば、
すず−銀合金めっき層１に対し、すず−銅合金めっき層
が０.１ないし０.５とすることが好ましい。
されるものではないが、例えば、はんだとしての好まし
いＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金は、銀含有量が３.５質量％以
下のものであるから、最終的な合金中の銀含量が上記範
囲となるように、すず−銀合金めっきおよびすず−銅合
金めっきの膜厚の比を定めることが好ましい。例えば、
すず−銀合金めっき層１に対し、すず−銅合金めっき層
が０.１ないし０.５とすることが好ましい。
【００２２】以上の合金めっきにおける装置は、一般の
ディップ式めっき装置を使用することができるが、実施
に当たっては、次のような機械的条件を考慮した装置を
用いることが好ましい。すなわち、シールと導通を考慮
した治具構造、金属イオンをウエハ全面に均一かつ迅速
に提供するための攪拌機構（パドル構造）、電場分布を
均一にさせるためのマスクの形状と大きさ、異物を取
り、液の変質を防ぎ、金属イオンをウエハ全面に均一か
つ迅速に提供するためのめっき液循環システム等を考慮
することが好ましい。
ディップ式めっき装置を使用することができるが、実施
に当たっては、次のような機械的条件を考慮した装置を
用いることが好ましい。すなわち、シールと導通を考慮
した治具構造、金属イオンをウエハ全面に均一かつ迅速
に提供するための攪拌機構（パドル構造）、電場分布を
均一にさせるためのマスクの形状と大きさ、異物を取
り、液の変質を防ぎ、金属イオンをウエハ全面に均一か
つ迅速に提供するためのめっき液循環システム等を考慮
することが好ましい。
【００２３】また、電流についても、直流めっきであっ
ても良いが、周期的に休止期が存在する間歇めっきであ
っても良い。直流めっきの場合、１０−１００ｍＡ／ｃ
ｍ2程度の電流密度が好ましく、間歇めっきの場合は、
印加時電流密度が、１０−２００ｍＡ／ｃｍ2程度で休
止時間（ゼロ電流）が印加時間の１０分の１から１対１
の範囲であることが好ましい。また、電流強度はウエハ
のめっき面積によって変動するが、０.０３−１０Ａ程
度、電圧は電流強度、下地材料、厚さ及びめっき液、ア
ノードなどの条件によって変動するが、１−５Ｖ程度で
あることが好ましい。
ても良いが、周期的に休止期が存在する間歇めっきであ
っても良い。直流めっきの場合、１０−１００ｍＡ／ｃ
ｍ2程度の電流密度が好ましく、間歇めっきの場合は、
印加時電流密度が、１０−２００ｍＡ／ｃｍ2程度で休
止時間（ゼロ電流）が印加時間の１０分の１から１対１
の範囲であることが好ましい。また、電流強度はウエハ
のめっき面積によって変動するが、０.０３−１０Ａ程
度、電圧は電流強度、下地材料、厚さ及びめっき液、ア
ノードなどの条件によって変動するが、１−５Ｖ程度で
あることが好ましい。
【００２４】上記のように形成された、すず−銀合金め
っきおよびすず−銅合金めっき多層合金めっき層は、次
にリフロー工程に付される。このリフロー工程は、不活
性気体、例えば、窒素やアルゴンガス等の雰囲気中で加
熱することにより行うことが好ましい。具体的には、例
えば、赤外線加熱炉等を用い、この加熱炉中に窒素ガス
を８から３０ｌ／ｍｉｎ程度で流し、十分にガス置換を
行った後行うことが好ましい。また、このリフローの温
度は、上記多層合金めっき層をピーク温度として２３０
ないし２７０℃の温度に、２分程度以内、好ましくは３
０秒程度保持すればよい。なお、このリフロー工程にお
いて、不活性ガスを使用した場合には、従来用いられて
いたフラックスは必要でなく、バンプへのフラックス混
入に起因するボイド発生を防ぐことができる。
っきおよびすず−銅合金めっき多層合金めっき層は、次
にリフロー工程に付される。このリフロー工程は、不活
性気体、例えば、窒素やアルゴンガス等の雰囲気中で加
熱することにより行うことが好ましい。具体的には、例
えば、赤外線加熱炉等を用い、この加熱炉中に窒素ガス
を８から３０ｌ／ｍｉｎ程度で流し、十分にガス置換を
行った後行うことが好ましい。また、このリフローの温
度は、上記多層合金めっき層をピーク温度として２３０
ないし２７０℃の温度に、２分程度以内、好ましくは３
０秒程度保持すればよい。なお、このリフロー工程にお
いて、不活性ガスを使用した場合には、従来用いられて
いたフラックスは必要でなく、バンプへのフラックス混
入に起因するボイド発生を防ぐことができる。
【００２５】かくすることにより、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合
金が形成されるが、この合金の融点は、後記するように
２１７℃程度であり、すず−銀合金の２２０℃およびす
ず−銅合金の２２７℃より低いものである。
金が形成されるが、この合金の融点は、後記するように
２１７℃程度であり、すず−銀合金の２２０℃およびす
ず−銅合金の２２７℃より低いものである。
【００２６】以上説明した、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金の形
成方法は、例えば、配線パッド上に、鉛フリーバンプを
製造するために使用される。
成方法は、例えば、配線パッド上に、鉛フリーバンプを
製造するために使用される。
【００２７】すなわち、金属ボンドパッドを形成した
後、バンプの形状を残してレジストを塗布し、レジスト
パターンを形成する。次いで、前記方法に従ってすず−
銀合金めっき、次いですず−銅合金めっきを行ない、多
層合金めっき層でバンプを形成する。その後、レジスト
を剥離し、所定温度でリフロー処理することにより、す
ず−銀−銅はんだ合金による鉛フリーバンプが製造され
る。
後、バンプの形状を残してレジストを塗布し、レジスト
パターンを形成する。次いで、前記方法に従ってすず−
銀合金めっき、次いですず−銅合金めっきを行ない、多
層合金めっき層でバンプを形成する。その後、レジスト
を剥離し、所定温度でリフロー処理することにより、す
ず−銀−銅はんだ合金による鉛フリーバンプが製造され
る。
【００２８】上記方法における、金属ボンドパッドの形
成、レジストパターンの形成およびレジストの除去は、
何れもこの技術分野における常法に従って行うことがで
きる。
成、レジストパターンの形成およびレジストの除去は、
何れもこの技術分野における常法に従って行うことがで
きる。
【００２９】本発明方法による鉛フリーバンプは、種々
の半導体素基板上に配線パッドを形成するために使用さ
れる。具体的には、次のからの工程により、半導体
素子の半導体基板上に鉛フリーバンプを形成することが
できる。
の半導体素基板上に配線パッドを形成するために使用さ
れる。具体的には、次のからの工程により、半導体
素子の半導体基板上に鉛フリーバンプを形成することが
できる。
【００３０】 半導体素子の半導体基板上に配線パッ
ドを形成する工程 形成された配線パッド上にバリアメタルを形成する
工程 バリアメタル上にすず−銀合金めっき、すず−銅合
金めっきを順次行い多層合金めっき層を形成する工程 前記多層合金めっき層をリフローさせてすず−銀−
銅はんだ合金からなる突起電極を形成する工程
ドを形成する工程 形成された配線パッド上にバリアメタルを形成する
工程 バリアメタル上にすず−銀合金めっき、すず−銅合
金めっきを順次行い多層合金めっき層を形成する工程 前記多層合金めっき層をリフローさせてすず−銀−
銅はんだ合金からなる突起電極を形成する工程
【００３１】上記の半導体素子としては、集積回路
（ＩＣ）等が含まれる。また、配線パッドに形成される
のバリアメタルとしては、公知のバリアメタルが使用
される。
（ＩＣ）等が含まれる。また、配線パッドに形成される
のバリアメタルとしては、公知のバリアメタルが使用
される。
【００３２】このように、本発明のすず−銀−銅はんだ
合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリーバン
プの製造方法は、半導体素子などの表面実装技術（ＳＭ
Ｔ）において広く使用することができ、鉛フリーであり
ながらはんだ付けを信頼性よく行うことが可能となる。
合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリーバン
プの製造方法は、半導体素子などの表面実装技術（ＳＭ
Ｔ）において広く使用することができ、鉛フリーであり
ながらはんだ付けを信頼性よく行うことが可能となる。
【００３３】
【実施例】次に、参考例および実施例を挙げ、本発明を
更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例等により
何ら制約されるものではない。
更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例等により
何ら制約されるものではない。
【００３４】参 考 例 １
Ｓｎ−Ａｇ合金バンプの調製：
（１）Ｓｎ−Ａｇ合金の電解めっき
ウエハに、数多くの開口径φ１００μｍの穴ができるよ
うレジストを１２０μｍ厚で塗布し、試料とした。この
試料のめっき面積は、１４９.６３ｃｍ2であった。
うレジストを１２０μｍ厚で塗布し、試料とした。この
試料のめっき面積は、１４９.６３ｃｍ2であった。
【００３５】この試料について、次の工程および条件で
めっきを行った。 （ めっき工程 ） 脱気１０分→１０％硫酸１分→銅めっき→水洗→Ｎｉめ
っき→水洗→Ｓｎ−Ａｇめっき
めっきを行った。 （ めっき工程 ） 脱気１０分→１０％硫酸１分→銅めっき→水洗→Ｎｉめ
っき→水洗→Ｓｎ−Ａｇめっき
【００３６】（ めっき条件 ）
（ａ）Ｃｕめっき：
めっき浴組成；
Ｃｕ2+ ２２０ｇ／ｌ
Ｈ2ＳＯ4 ２００ｇ／ｌ
ＨＣｌ ５０ｍｌ／ｌ
添加剤 ５ｍｌ／ｌ
めっき温度； ２５℃
攪拌；
機械攪拌（パドル速度１０ｍ／ｍｉｎ）
めっき液循環；
流量 ２.５ｌ／ｍｉｎ
電極；
陽極 銅
極間 約７５ｍｍ
アノードマスク φ２５０ｍｍ
陰極電流密度（総電流）；
５Ａ／ｄｍ2（７.４８Ａ）
めっき厚； ２μｍ
【００３７】（ｂ）Ｎｉめっき：
めっき浴組成；
Ｎｉ（ＮＨ2ＳＯ4）・４Ｈ2Ｏ ４５０ｇ／ｌ
Ｈ3ＢＯ3 ３０ｇ／ｌ
ＮｉＣｌ2・６Ｈ2Ｏ １０ｇ／ｌ
添加剤 ２ｍｌ／ｌ
めっき温度； ５０℃
攪拌；
機械攪拌（パドル速度１０ｍ／ｍｉｎ）
めっき液循環；
流量 ２.５ｌ／ｍｉｎ
電極；
陽極 ニッケル
極間 約７５ｍｍ
アノードマスク φ２５０ｍｍ
陰極電流密度（総電流）；
３Ａ／ｄｍ2（４.４９Ａ）
めっき厚； ３μｍ
【００３８】（ｃ）Ｓｎ−Ａｇ合金めっき：
めっき浴組成；
Ｓｎ2+ ４０ｇ／ｌ
Ａｇ+ １.５ｇ／ｌ
ＣＨ3ＳＯ3Ｈ １００ｇ／ｌ
添加剤 １５０ｍｌ／ｌ
めっき温度； ２５℃
攪拌；
機械攪拌（パドル速度１０ｍ／ｍｉｎ）
電極；
陽極 白金電極（またはすず）
極間 約７５ｍｍ
アノードマスクφ２５０ｍｍ
陰極電流密度（総電流）；
１０Ａ／ｄｍ2（１４.９Ａ）
めっき厚； １４０μｍ
【００３９】（２）リフロー処理
上記（１）のめっき後、レジストを除去し、めっき部分
を露出させてバンプとした。このバンプについて、赤外
線加熱炉を用いてリフロー処理を行った。赤外線加熱炉
の温度の制御は、中心の表層に熱電対を埋め込んだ２イ
ンチＳｉウエハ（センサレー社製、温度計測ウエハ）を
赤外線炉のステージ上に置くことにより行った。また、
リフローする試料は、そのシリコンウエハ上の、熱電対
に近づけた位置に置いた。リフローの温度条件は、予備
加熱を１５０℃から１７０℃で、６０秒で行った後に、
３０秒でピーク温度まで昇温させ、ピーク温度２３８℃
を３０秒間保持した後、冷却するものであった。また、
熱処理雰囲気は、窒素を８Ｌ／ｍｉｎで流すものであ
り、炉内のガス置換を十分行ってから上記加熱を開始し
た。なお、赤外線加熱炉を使用したのは、このものが雰
囲気を制御しながら、急加熱、急冷が容易に行えるとい
う特徴を持つためである。
を露出させてバンプとした。このバンプについて、赤外
線加熱炉を用いてリフロー処理を行った。赤外線加熱炉
の温度の制御は、中心の表層に熱電対を埋め込んだ２イ
ンチＳｉウエハ（センサレー社製、温度計測ウエハ）を
赤外線炉のステージ上に置くことにより行った。また、
リフローする試料は、そのシリコンウエハ上の、熱電対
に近づけた位置に置いた。リフローの温度条件は、予備
加熱を１５０℃から１７０℃で、６０秒で行った後に、
３０秒でピーク温度まで昇温させ、ピーク温度２３８℃
を３０秒間保持した後、冷却するものであった。また、
熱処理雰囲気は、窒素を８Ｌ／ｍｉｎで流すものであ
り、炉内のガス置換を十分行ってから上記加熱を開始し
た。なお、赤外線加熱炉を使用したのは、このものが雰
囲気を制御しながら、急加熱、急冷が容易に行えるとい
う特徴を持つためである。
【００４０】ピーク温度を変化させリフローを行った結
果、２１０、２２０℃では熱処理前とほとんど変化はな
いが、２２５℃において、バンプが溶解し始めた。さら
に、２３８℃でボール状になった。このバンプの形状の
変化を図５に示す。
果、２１０、２２０℃では熱処理前とほとんど変化はな
いが、２２５℃において、バンプが溶解し始めた。さら
に、２３８℃でボール状になった。このバンプの形状の
変化を図５に示す。
【００４１】参 考 例 ２
Ｓｎ−Ｃｕ合金バンプの調製：
（１）Ｓｎ−Ｃｕ合金の電解めっき
Ｓｎ−Ａｇめっきを、下記組成および条件のＳｎ−Ｃｕ
合金めっきに代える以外は、参考例１の試料および工程
によりＳｎ−Ｃｕ合金の電解めっきを行った。
合金めっきに代える以外は、参考例１の試料および工程
によりＳｎ−Ｃｕ合金の電解めっきを行った。
【００４２】Ｓｎ−Ｃｕ合金めっき：
めっき浴組成；
Ｓｎ2+ ３０ｇ／ｌ
Ｃｕ2+ ０.８ｇ／ｌ
Ｈ2ＳＯ4 ２００ｇ／ｌ
添加剤 １００ｍｌ／ｌ
めっき温度； ２５℃
攪拌；
機械攪拌（パドル速度１０ｍ／ｍｉｎ）
電極；
陽極 白金電極（またはすず）
極間 約７５ｍｍ
アノードマスクφ２５０ｍｍ
陰極電流密度（総電流）；
１０Ａ／ｄｍ2（１.４９Ａ）
めっき厚； １４０μｍ
【００４３】（２）リフロー処理
上記めっき後、レジストを除去し、めっき部分を露出さ
せてバンプとした。このバンプについて、ピーク時の温
度を２６０℃とする以外は、参考例１の（２）と同様に
してリフロー処理を行った。
せてバンプとした。このバンプについて、ピーク時の温
度を２６０℃とする以外は、参考例１の（２）と同様に
してリフロー処理を行った。
【００４４】実 施 例 １
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金パンプの調製
（１）Ｓｎ−ＡｇおよびＳｎ−Ｃｕ合金電解めっき
参考例１（１）において、Ｎｉめっきまで施した試料を
用い、下記条件でＳｎ−Ａｇ合金めっきおよびＳｎ−Ｃ
ｕ合金めっきを順次行った。
用い、下記条件でＳｎ−Ａｇ合金めっきおよびＳｎ−Ｃ
ｕ合金めっきを順次行った。
【００４５】（ａ）Ｓｎ−Ａｇ合金めっき：
めっき浴組成；参考例１と同じ
めっき温度；参考例１と同じ
攪拌；参考例１と同じ
電極；参考例１と同じ
陰極電流密度（総電流）；
１０Ａ／ｄｍ2（１.４９Ａ）
めっき厚； ７０μｍ
【００４６】（ｂ）Ｓｎ−Ｃｕ合金めっき：
めっき浴組成；参考例２と同じ
めっき温度；参考例２と同じ
攪拌；参考例２と同じ
電極；参考例２と同じ
陰極電流密度（総電流）；
１０Ａ／ｄｍ2（１４.９Ａ）
めっき厚； ３０μｍ
【００４７】（２）リフロー処理
上記めっき後、レジストを除去し、めっき部分を露出さ
せてバンプとした。このバンプについて、ピーク時の温
度を２５０℃とする以外は、参考例１の（２）と同様に
してリフロー処理を行い、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金バンプ
とした。このリフロー後のバンプ外観を図１に示す。
せてバンプとした。このバンプについて、ピーク時の温
度を２５０℃とする以外は、参考例１の（２）と同様に
してリフロー処理を行い、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金バンプ
とした。このリフロー後のバンプ外観を図１に示す。
【００４８】実 施 例 ２
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金の融点測定：下記方法により、Ｓ
ｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金パンプの融点を測定した。すなわ
ち、実施例１（２）のリフローで得たバンプを削りと
り、熱重量測定−示差熱分析装置（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａ
ｖｉｍｅｔｏｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅ
ｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ；ＴＧ−ＤＴＡ）により、
融点などの熱分析を行った。昇温冷却速度は５℃／分、
走査範囲は４０℃〜３００℃、雰囲気は空気でおこなっ
た。なお、参考例１および２のＳｎ−ＣｕおよびＳｎ−
Ａｇ合金についてもその融点の測定を行った。この結果
を表１に示す。
ｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金パンプの融点を測定した。すなわ
ち、実施例１（２）のリフローで得たバンプを削りと
り、熱重量測定−示差熱分析装置（Ｔｈｅｒｍｏｇｒａ
ｖｉｍｅｔｏｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅ
ｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ；ＴＧ−ＤＴＡ）により、
融点などの熱分析を行った。昇温冷却速度は５℃／分、
走査範囲は４０℃〜３００℃、雰囲気は空気でおこなっ
た。なお、参考例１および２のＳｎ−ＣｕおよびＳｎ−
Ａｇ合金についてもその融点の測定を行った。この結果
を表１に示す。
【００４９】（ 融点測定値 ）
【表１】
【００５０】この結果から明らかなように、Ｓｎ−Ｃｕ
／Ｓｎ−Ａｇの積層膜をリフローして作成したＳｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ合金の融点は、Ｓｎ−Ｃｕ合金およびＳｎ−Ａ
ｇ合金よりも低い値となった。
／Ｓｎ−Ａｇの積層膜をリフローして作成したＳｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ合金の融点は、Ｓｎ−Ｃｕ合金およびＳｎ−Ａ
ｇ合金よりも低い値となった。
【００５１】実 施 例 ３
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金の結晶構造：Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合
金皮膜に対して、Ｘ線回析装置（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆ
ｒａｃｔｍｅｔｅｒ；ＸＲＤ）により結晶構造を調べ
た。Ｘ線源はＣｕＫα（波長１.５４０５オングストロ
ーム）である。また、比較としてＳｎ−Ａｇ合金および
Ｓｎ−Ｃｕ合金についても同様に結晶構造を調べた。こ
れらのバンプについてのリフロー前のＸＲＤスペクトル
を図２に、リフロー後のＸＲＤスペクトルを図３に示
す。
金皮膜に対して、Ｘ線回析装置（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆ
ｒａｃｔｍｅｔｅｒ；ＸＲＤ）により結晶構造を調べ
た。Ｘ線源はＣｕＫα（波長１.５４０５オングストロ
ーム）である。また、比較としてＳｎ−Ａｇ合金および
Ｓｎ−Ｃｕ合金についても同様に結晶構造を調べた。こ
れらのバンプについてのリフロー前のＸＲＤスペクトル
を図２に、リフロー後のＸＲＤスペクトルを図３に示
す。
【００５２】図２および３のＣに示すように、Ｓｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ合金については、リフロー前後のスペクトル
に、Ｓｎ以外の合金の存在を示すピークは見られなかっ
た。また、リフロー後に、下層からＡｇが拡散し、表層
近くにもＡｇ3Ｓｎの存在を示すピークが現れた。Ｓｎ
−Ｃｕに関してのピークは確認できなかった。これは恐
らく積層したＳｎ−Ｃｕ膜中のＣｕ含有率が低いものと
思われる。
ｇ−Ｃｕ合金については、リフロー前後のスペクトル
に、Ｓｎ以外の合金の存在を示すピークは見られなかっ
た。また、リフロー後に、下層からＡｇが拡散し、表層
近くにもＡｇ3Ｓｎの存在を示すピークが現れた。Ｓｎ
−Ｃｕに関してのピークは確認できなかった。これは恐
らく積層したＳｎ−Ｃｕ膜中のＣｕ含有率が低いものと
思われる。
【００５３】一方、図２および３のＡに示すようにＳｎ
−Ａｇ合金については、ベースライン付近を拡大するこ
とにより、Ａｇ3Ｓｎに帰属するピークが確認できた。
リフロー前後でＡｇ3Ｓｎの結晶配向性が異なることが
分かる。また、図２および３のＢに示すようにＳｎ−Ｃ
ｕに関しては、ベースライン付近を拡大することで、Ｃ
ｕ3Ｓｎの存在が確認できた。
−Ａｇ合金については、ベースライン付近を拡大するこ
とにより、Ａｇ3Ｓｎに帰属するピークが確認できた。
リフロー前後でＡｇ3Ｓｎの結晶配向性が異なることが
分かる。また、図２および３のＢに示すようにＳｎ−Ｃ
ｕに関しては、ベースライン付近を拡大することで、Ｃ
ｕ3Ｓｎの存在が確認できた。
【００５４】実 施 例 ４
Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金の組成分析：Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合
金の元素分布状態を次のようにして評価した。すなわ
ち、当該合金を樹脂に埋め込み、断面を削り出し、研磨
した後に、電子線マイクロ分析（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐ
ｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏａｎａｌｙｓｉｓ；ＥＰＭＡ）で
元素マッピングを行った。同時に同じ合金を、硝酸と硫
酸との１：３の混合液に溶解させた後、誘導結合プラズ
マ質量分析計（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅ
ｄ Ｐｌａｓｍａ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅ
ｒ；ＩＣＰ−ＭＳ）によりウエハ内の組成分布を分析し
た。
金の元素分布状態を次のようにして評価した。すなわ
ち、当該合金を樹脂に埋め込み、断面を削り出し、研磨
した後に、電子線マイクロ分析（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐ
ｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏａｎａｌｙｓｉｓ；ＥＰＭＡ）で
元素マッピングを行った。同時に同じ合金を、硝酸と硫
酸との１：３の混合液に溶解させた後、誘導結合プラズ
マ質量分析計（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅ
ｄ Ｐｌａｓｍａ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅ
ｒ；ＩＣＰ−ＭＳ）によりウエハ内の組成分布を分析し
た。
【００５５】ウエハにおいての５箇所のチップから図４
に示すようにバンプを削り取り、ＩＣＰ−ＭＳによるそ
れらのバンプの合金組成を分析し、ウエハ内のバンプ組
成の分布を評価した。また、リフロー後のバンプ断面に
おいて、約１０μｍ×１０μｍの微小領域の３箇所（図
４中の１、ｃ、ｒ部）に対してＥＰＭＡによる微小領域
組成分析を行い、それらの平均値を合金組成とした。こ
の結果を表２に示す。
に示すようにバンプを削り取り、ＩＣＰ−ＭＳによるそ
れらのバンプの合金組成を分析し、ウエハ内のバンプ組
成の分布を評価した。また、リフロー後のバンプ断面に
おいて、約１０μｍ×１０μｍの微小領域の３箇所（図
４中の１、ｃ、ｒ部）に対してＥＰＭＡによる微小領域
組成分析を行い、それらの平均値を合金組成とした。こ
の結果を表２に示す。
【００５６】（ 合金の組成分析 ）
【表２】
【００５７】実 施 例 ５
ボイドの確認：Ｓｎ−Ａｇ合金めっきおよびＳｎ−Ｃｕ
合金めっきを順次行った後、リフローして得たＳｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ合金でのボイドを、次のようにして調べた。す
なわち、ウエハごとバンプを樹脂に埋め込み、断面を削
り出し、研磨した後に、ＳＥＭ観察より行った。この結
果、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金では、小さなボイドが若干観
察されたものの、問題になるようなものでなく、ボイド
が抑制されていることが分かった。
合金めっきを順次行った後、リフローして得たＳｎ−Ａ
ｇ−Ｃｕ合金でのボイドを、次のようにして調べた。す
なわち、ウエハごとバンプを樹脂に埋め込み、断面を削
り出し、研磨した後に、ＳＥＭ観察より行った。この結
果、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金では、小さなボイドが若干観
察されたものの、問題になるようなものでなく、ボイド
が抑制されていることが分かった。
【００５８】これに対し、Ｓｎ−Ｃｕ合金めっきおよび
Ｓｎ−Ａｇ合金めっきを順次行った後、リフローして得
たＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金では、リフロー前においてバン
プ上面が、花の様な形状で凹凸が激しく、また、リフロ
ーすることで、いずれもボール状になったが、ボール径
が極端に大きいものであった。そして、断面を見ると、
すべてのバンプ内に、巨大なボイドが発生していた。こ
れは、下地めっきであるＳｎ−Ｃｕ合金と、Ｓｎ−Ａｇ
合金との不整合のため大きな歪が生じているものと考え
られる。
Ｓｎ−Ａｇ合金めっきを順次行った後、リフローして得
たＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金では、リフロー前においてバン
プ上面が、花の様な形状で凹凸が激しく、また、リフロ
ーすることで、いずれもボール状になったが、ボール径
が極端に大きいものであった。そして、断面を見ると、
すべてのバンプ内に、巨大なボイドが発生していた。こ
れは、下地めっきであるＳｎ−Ｃｕ合金と、Ｓｎ−Ａｇ
合金との不整合のため大きな歪が生じているものと考え
られる。
【００５９】このことから、積層めっきにてＳｎ−Ａｇ
−Ｃｕの３元合金を作製する場合、Ｓｎ−Ａｇを先にめ
っきし、後からＳｎ−Ｃｕを積層することが、良い結果
を得られることがわかった。
−Ｃｕの３元合金を作製する場合、Ｓｎ−Ａｇを先にめ
っきし、後からＳｎ−Ｃｕを積層することが、良い結果
を得られることがわかった。
【００６０】
【発明の効果】すず−銀合金めっきを行い、次いですず
−銅合金めっきを行った後、これをリフローして得られ
るＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金めっき皮膜は、従来のはんだめ
っきと比べ、ほぼ同等の濡れ性を有しながら、ウイスカ
ーの発生がなく、より高い信頼性を有するものである。
また、上記の多段合金めっきは、安定的に電気めっきと
して行なうことができるものであり、はんだ組成は各合
金層のめっき層の厚みによって簡単に制御できるもので
ある。
−銅合金めっきを行った後、これをリフローして得られ
るＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金めっき皮膜は、従来のはんだめ
っきと比べ、ほぼ同等の濡れ性を有しながら、ウイスカ
ーの発生がなく、より高い信頼性を有するものである。
また、上記の多段合金めっきは、安定的に電気めっきと
して行なうことができるものであり、はんだ組成は各合
金層のめっき層の厚みによって簡単に制御できるもので
ある。
【００６１】そして、上記のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金めっ
きは、ボイドの発生がなく、しかも鉛を含んでいないの
で、α線放出による集積回路の誤動作がない等、バンプ
の製造などの半導体素子の製造に有利に使用できるもの
である。
きは、ボイドの発生がなく、しかも鉛を含んでいないの
で、α線放出による集積回路の誤動作がない等、バンプ
の製造などの半導体素子の製造に有利に使用できるもの
である。
【図１】 リフロー後のＳｎ−Ａｇ−Ｃｕバンプを示す
写真。
写真。
【図２】 各バンプについて、リフロー前のＸＲＤスペ
クトルを示す図面。図中、ＡはＳｎ−Ａｇ、ＢはＳｎ−
Ｃｕ、ＣはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕを示す。
クトルを示す図面。図中、ＡはＳｎ−Ａｇ、ＢはＳｎ−
Ｃｕ、ＣはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕを示す。
【図３】 各バンプについて、リフロー後のＸＲＤスペ
クトルを示す図面。Ａ、ＢおよびＣは図３と同じ。
クトルを示す図面。Ａ、ＢおよびＣは図３と同じ。
【図４】 ＥＰＭＡによる組成分析箇所を示す図面。
【図５】 すず−銀合金バンプについて、加熱によるバ
ンプ形状の変化を示す写真。
ンプ形状の変化を示す写真。
１ … … シリコンウエハ
２ … … バンプ
ｌ、ｃ、ｒ … … 測定箇所
以 上
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２５Ｄ 7/12 Ｃ２５Ｄ 7/12
// Ｃ２２Ｃ 13/00 Ｃ２２Ｃ 13/00
(72)発明者 栗山 文夫
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原製作所内
(72)発明者 齋藤 信利
東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社
荏原製作所内
(72)発明者 下山 正
神奈川県藤沢市本藤沢四丁目２番１号 株
式会社荏原総合研究所内
Ｆターム(参考） 4K024 AA15 AA21 AA24 AB02 BA01
BB12 CA01 CA02 CA04 CA06
DB02 FA05 GA14
Claims (13)
- 【請求項１】 すず−銀合金めっきを行い、次いですず
−銅合金めっきを行った後、得られた多層合金めっき層
をリフローさせることを特徴とするすず−銀−銅はんだ
合金の形成方法。 - 【請求項２】 すず−銀−銅はんだ合金中の銀の含有量
が、３.５質量％以下である請求項第１項記載のすず−
銀−銅はんだ合金の形成方法。 - 【請求項３】 すず−銀合金めっきが、ノーシアンタイ
プの酸性浴により行われる請求項第１項または第２項記
載のすず−銀−銅はんだ合金の形成方法。 - 【請求項４】 すず−銅合金めっきが、ノーシアンタイ
プの酸性浴により行われる請求項第１項ないし第３項の
何れかの項記載のすず−銀−銅はんだ合金の形成方法。 - 【請求項５】 すず−銀合金めっきによる被膜と、すず
−銅合金めっきによる被膜の厚さの比が、すず−銀合金
めっき層１に対し、すず−銅合金めっき層が０.１ない
し０.５である請求項第１項ないし第４項の何れかの項
記載のすず−銀−銅はんだ合金の形成方法。 - 【請求項６】 リフローを不活性気体雰囲気中で加熱す
ることにより行う請求項第１項ないし第５項の何れかの
項記載のすず−銀−銅はんだ合金の形成方法。 - 【請求項７】 配線パッド上に、すず−銀合金めっきを
行い、次いですず−銅合金めっきを行った後、得られた
多層合金めっき層をリフローさせることを特徴とするす
ず−銀−銅はんだ合金による鉛フリーバンプの製造方
法。 - 【請求項８】 すず−銀−銅はんだ合金中の銀の含有量
が、３.５質量％以下である請求項第７項記載の鉛フリ
ーバンプの製造方法。 - 【請求項９】 すず−銀合金めっきが、ノーシアンタイ
プの酸性浴により行われる請求項第７項または第８項記
載の鉛フリーバンプの製造方法。 - 【請求項１０】 すず−銅合金めっきが、ノーシアンタ
イプの酸性浴により行われる請求項第７項ないし第９項
の何れかの項記載の鉛フリーバンプの製造方法。 - 【請求項１１】 すず−銀合金めっきによる被膜と、す
ず−銅合金めっきによる被膜の厚さの比が、すず−銀合
金めっき層１に対し、すず−銅合金めっき層が０.１な
いし０.５である請求項第７項ないし第１０項の何れか
の項記載の鉛フリーバンプの製造方法。 - 【請求項１２】 リフローを不活性気体雰囲気中で加熱
することにより行う請求項第７項ないし第１１項の何れ
かの項記載の鉛フリーバンプの製造方法。 - 【請求項１３】 半導体素子の半導体基板上に配線パッ
ドを形成する工程と、前記配線パッド上にバリアメタル
を形成する工程と、前記バリアメタル上にすず−銀合金
めっき、すず−銅合金めっきを順次行い、多層合金めっ
き層を形成する工程と、前記多層合金めっき層をリフロ
ーさせてすず−銀−銅はんだ合金からなる突起電極を形
成する工程とを具備することを特徴とする半導体素子の
製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2002150620A JP3895638B2 (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | すず−銀−銅はんだ合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリーバンプおよび半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002150620A JP3895638B2 (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | すず−銀−銅はんだ合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリーバンプおよび半導体素子の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003342784A true JP2003342784A (ja) | 2003-12-03 |
| JP3895638B2 JP3895638B2 (ja) | 2007-03-22 |
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| JP2002150620A Expired - Lifetime JP3895638B2 (ja) | 2002-05-24 | 2002-05-24 | すず−銀−銅はんだ合金の形成方法並びに当該合金を使用する鉛フリーバンプおよび半導体素子の製造方法 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008184637A (ja) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Nec Electronics Corp | 電解Ｎｉめっき装置および半導体装置の製造方法 |
| US7563353B2 (en) | 2004-10-21 | 2009-07-21 | Fcm Co., Ltd. | Method of forming Sn-Ag-Cu ternary alloy thin-film on base material |
| JP2010048659A (ja) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute | はんだの組成分析方法 |
| US7839000B2 (en) | 2002-06-25 | 2010-11-23 | Unitive International Limited | Solder structures including barrier layers with nickel and/or copper |
| US7994043B1 (en) | 2008-04-24 | 2011-08-09 | Amkor Technology, Inc. | Lead free alloy bump structure and fabrication method |
| WO2012101975A1 (ja) | 2011-01-26 | 2012-08-02 | 三菱マテリアル株式会社 | Ｓｎ合金バンプの製造方法 |
-
2002
- 2002-05-24 JP JP2002150620A patent/JP3895638B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US7994043B1 (en) | 2008-04-24 | 2011-08-09 | Amkor Technology, Inc. | Lead free alloy bump structure and fabrication method |
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