JP2018010920A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which prevents probable solder spilling on a terminal side face at the time of forming the electrode terminals and ensures an intended solder quantity of a solder cap.SOLUTION: A semiconductor device has electrode terminals 10 on a surface of a semiconductor substrate 1. Each electrode terminal 10 is composed of a Cu layer 21, a first Ni layer 22 formed on the Cu layer 21, a porous second Ni layer 23 formed on the first Ni layer 22 and a Sn-containing layer 25 formed on the second Ni layer 23.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.

近年では、半導体素子のテクノロジーノードが進むにつれて、半導体素子同士又は半導体素子と回路基板とを接続する電極端子の微細化が進む傾向にある。そのため、従来の電極端子であるマイクロバンプでは、その微細化が進むと端子高さが低くなり、アンダーフィル材を注入するための半導体素子と回路基板との間のギャップを確保できなくなる。また、マイクロバンプでは、ハンダが太鼓形状になるため、端子ギャップを確保するためにハンダ量を多く形成すると、隣り合う電極端子のハンダ同士の短絡(ブリッジ)が生じ易くなる。そこで、半導体素子の微細化に対応する電極端子として、Cuピラーバンプが用いられてきている。Cuピラーバンプは、柱状のCu層上にハンダキャップが形成された構造であり、電極径と高さとの比(アスペクト比)を大きく(例えば約1:1)形成することができる。   In recent years, as the technology node of semiconductor elements advances, the electrode terminals that connect the semiconductor elements or between the semiconductor elements and the circuit board tend to be miniaturized. For this reason, in a microbump that is a conventional electrode terminal, the terminal height decreases as the miniaturization progresses, and a gap between the semiconductor element for injecting the underfill material and the circuit board cannot be secured. Further, in the micro bump, since the solder has a drum shape, if a large amount of solder is formed in order to secure a terminal gap, a short circuit (bridge) between solders of adjacent electrode terminals is likely to occur. Therefore, Cu pillar bumps have been used as electrode terminals corresponding to miniaturization of semiconductor elements. The Cu pillar bump has a structure in which a solder cap is formed on a columnar Cu layer, and can be formed with a large ratio (aspect ratio) between the electrode diameter and the height (for example, about 1: 1).

しかしながら、Cuピラーバンプには以下のような問題がある。近年の更なる電極端子の微細化により、柱状のCu層上に形成できるハンダ量が少なくなっている。そのため、ハンダキャップにおいては、Cu層とハンダとの反応によるCu−Sn化合物層がハンダ中に占める割合が多くなる。このCu−Sn化合物層の増加によって、接続に用いられるハンダ材料が減少し、接続不良を招来することになる。この問題に対処すべく、Cuピラーバンプにおいて、Cu層とハンダキャップとの間にNi層を形成する技術が案出されている。Niはハンダと反応し難く、Ni層によりハンダのCuとの反応が抑止される。   However, the Cu pillar bump has the following problems. Due to the further miniaturization of electrode terminals in recent years, the amount of solder that can be formed on the columnar Cu layer has decreased. Therefore, in the solder cap, the proportion of the Cu—Sn compound layer in the solder due to the reaction between the Cu layer and the solder increases. Due to the increase in the Cu—Sn compound layer, the solder material used for connection is reduced, leading to poor connection. In order to cope with this problem, a technique has been devised in which a Ni layer is formed between a Cu layer and a solder cap in a Cu pillar bump. Ni hardly reacts with the solder, and the Ni layer suppresses the reaction of the solder with Cu.

特開2004−31755号公報JP 2004-31755 A 特開2003−197665号公報JP 2003-197665 A

Cuピラーバンプを形成する際には、柱状のCu層及びハンダ層をメッキ工程にて形成した後、リフローを行う。このリフローは、ハンダを溶融・凝固させる処理であり、ウェットバックと呼ばれている。以後、ウェットバック前のハンダを「ハンダ層」、ウェットバック後のハンダを「ハンダキャップ」と呼ぶ。ウェットバックは、以下の事項を目的として行われる。
(1)外観検査装置によりCuピラーバンプを認識させるために、ウェットバックによりハンダを半球状にすることで光沢性を付与し、視認性を向上させる。
(2)メッキ工程中にハンダ層中に取り込まれる有機系の不純物を、ハンダを一旦溶融凝固させ、ハンダ中に含有する不純物をガス化させて除去することにより、接続部分のボイドの発生を抑制する。
When forming a Cu pillar bump, a columnar Cu layer and a solder layer are formed in a plating step, and then reflow is performed. This reflow is a process of melting and solidifying the solder, and is called wet back. Hereinafter, the solder before the wet back is referred to as “solder layer”, and the solder after the wet back is referred to as “solder cap”. The wet back is performed for the following purposes.
(1) In order to recognize the Cu pillar bump by the appearance inspection device, the solder is made hemispherical by wet back to give gloss and improve visibility.
(2) Suppresses the generation of voids in the connection part by removing the organic impurities taken into the solder layer during the plating process by once melting and solidifying the solder and gasifying the impurities contained in the solder. To do.

近年では、ウェットバックの一手法として、蟻酸を還元剤に用いる蟻酸リフローが行われ始めている。蟻酸を用いたウェットバックでは、蟻酸がハンダ表面の酸化膜を除去する効果を有する。150℃程度の温度で蟻酸が酸化膜と反応し、蟻酸塩を形成し分解するため、残渣が殆どなく、従来のロジン系フラックスのようなリフロー後のフラックス洗浄が不要なプロセスであることから、使用範囲が拡大傾向にある。   In recent years, formic acid reflow using formic acid as a reducing agent has begun to be performed as one method of wetback. In wet back using formic acid, formic acid has the effect of removing the oxide film on the solder surface. Formic acid reacts with the oxide film at a temperature of about 150 ° C., forms formate and decomposes, so there is almost no residue, and it is a process that does not require flux cleaning after reflow like conventional rosin flux, The range of use is expanding.

この蟻酸リフローによるウェットバックをCu層、Ni層、及びハンダ層の3層構造のCuピラーバンプに対して行うと、蟻酸がハンダのNiに対する濡れ性を大幅に向上させることから、ハンダがNi層の側面へ多くこぼれ出す現象(ハンダこぼれ)が生じる。ハンダこぼれが生じると、ハンダキャップのハンダ量が減少し、接続に要するハンダ量を十分に確保できなくなるという課題がある。   When wet back by this formic acid reflow is performed on a Cu pillar bump having a three-layer structure of a Cu layer, a Ni layer, and a solder layer, the formic acid greatly improves the wettability of the solder against Ni. Phenomenon that spills a lot to the side (solder spill) occurs. When solder spillage occurs, the solder amount of the solder cap decreases, and there is a problem that a sufficient amount of solder for connection cannot be secured.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電極端子の形成時に懸念される端子側面へのSn含有物のこぼれ現象を抑止し、Sn含有層の所期量が確保された信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and suppresses the phenomenon of Sn-containing material spilling on the side surface of the terminal, which is a concern at the time of forming an electrode terminal, and ensures the expected amount of Sn-containing layer. It is an object to provide a highly reliable semiconductor device and a method for manufacturing the same.

半導体装置の一態様は、基板の表面に電極端子を有する半導体装置であって、前記電極端子は、Cu層と、前記Cu層上に形成された第1のNi層と、前記第1のNi層上に形成された多孔質構造である第2のNi層と、前記第2のNi層上に形成されたSn含有層とを含む。   One aspect of the semiconductor device is a semiconductor device having an electrode terminal on a surface of a substrate, the electrode terminal including a Cu layer, a first Ni layer formed on the Cu layer, and the first Ni A second Ni layer having a porous structure formed on the layer; and an Sn-containing layer formed on the second Ni layer.

半導体装置の製造方法の一態様は、基板の表面に電極端子を有する半導体装置の製造方法であって、前記電極端子を形成するに際して、前記基板の表面にCu層を形成する工程と、前記Cu層上に第1のNi層を形成する工程と、前記第1のNi層上に多孔質構造である第2のNi層を形成する工程と、前記第2のNi層上にSn含有層を形成する工程と、前記Sn含有層を熱処理する工程とを含む。   One aspect of a method for manufacturing a semiconductor device is a method for manufacturing a semiconductor device having an electrode terminal on a surface of a substrate, wherein when the electrode terminal is formed, a step of forming a Cu layer on the surface of the substrate; Forming a first Ni layer on the layer; forming a second Ni layer having a porous structure on the first Ni layer; and forming an Sn-containing layer on the second Ni layer. And forming and heat-treating the Sn-containing layer.

上記の諸態様によれば、電極端子の形成時に懸念される端子側面へのSn含有物のこぼれ現象を抑止し、Sn含有層の所期量が確保された信頼性の高い半導体装置が実現する。   According to the above aspects, a spill phenomenon of Sn-containing material on the side surface of the terminal, which is a concern during formation of the electrode terminal, is suppressed, and a highly reliable semiconductor device in which an expected amount of the Sn-containing layer is ensured is realized. .

第1の実施形態による半導体素子の製造方法を工程順に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor element by 1st Embodiment in order of a process. 図1に引き続き、第1の実施形態による半導体素子の製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 1, illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment in the order of steps. 図2に引き続き、第1の実施形態による半導体素子の製造方法を工程順に示す概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment in the order of steps, following FIG. 2. 第2の実施形態による半導体素子の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the main processes of the manufacturing method of the semiconductor element by 2nd Embodiment. 第2の実施形態による半導体素子の第2のNi層を拡大した様子を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a mode that the 2nd Ni layer of the semiconductor element by 2nd Embodiment was expanded. 第3の実施形態による半導体装置の構成を模式的に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows typically the structure of the semiconductor device by 3rd Embodiment. 第4の実施形態による半導体装置の構成を模式的に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows typically the structure of the semiconductor device by 4th Embodiment.

以下、半導体装置及びその製造方法の諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of a semiconductor device and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本実施形態では、半導体素子(半導体チップ)の構成について、その製造方法と共に説明する。図1〜図3は、本実施形態による半導体素子の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
(First embodiment)
In the present embodiment, the configuration of a semiconductor element (semiconductor chip) will be described along with its manufacturing method. 1 to 3 are schematic cross-sectional views showing the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment in the order of steps.

先ず、図1(a)に示すように、半導体基板1に所定の機能素子、例えばMOSトランジスタ及び多層配線層等を形成する。
詳細には、例えばp型の半導体基板1を用意する。半導体基板1の表面にn型不純物をイオン注入し、n型ウェル2を形成する。不図示のゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する。半導体基板1におけるゲート電極の両側の領域、及びその近傍の領域にp型不純物又はn型不純物をイオン注入し、p型領域3a、n型領域3b、p型ソース/ドレイン領域4a、及びn型ソース/ドレイン領域4bを形成する。以上により、p型領域3a及びn型領域3bと共に、ゲート電極及びp型ソース/ドレイン領域4a等を備えたp型MOSトランジスタ10a、ゲート電極及びn型ソース/ドレイン領域4b等を備えたn型MOSトランジスタ10bが形成される。
First, as shown in FIG. 1A, predetermined functional elements such as MOS transistors and multilayer wiring layers are formed on a semiconductor substrate 1.
Specifically, for example, a p-type semiconductor substrate 1 is prepared. An n-type impurity is ion-implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 to form an n-type well 2. A gate insulating film and a gate electrode (not shown) are formed. A p-type impurity or an n-type impurity is ion-implanted into a region on both sides of the gate electrode in the semiconductor substrate 1 and a region in the vicinity thereof, to form a p-type region 3a, an n-type region 3b, a p-type source / drain region 4a, and an n-type. Source / drain regions 4b are formed. As described above, the p-type MOS transistor 10a including the gate electrode and the p-type source / drain region 4a and the n-type including the gate electrode and the n-type source / drain region 4b together with the p-type region 3a and the n-type region 3b. MOS transistor 10b is formed.

次に、半導体基板1上を覆う層間絶縁膜5を形成する。層間絶縁膜5にコンタクト孔5aを形成する。コンタクト孔5aを埋め込むように、層間絶縁膜5上にTi等の下地膜及びAlを堆積する。下地膜及びAlをリソグラフィー及びエッチングで加工し、第1配線6を形成する。以上により、p型領域3a、n型領域3b、p型ソース/ドレイン領域4a、n型ソース/ドレイン領域4bと接続された第1配線6を有する第1配線層10cが形成される。   Next, an interlayer insulating film 5 that covers the semiconductor substrate 1 is formed. Contact holes 5 a are formed in the interlayer insulating film 5. A base film such as Ti and Al are deposited on the interlayer insulating film 5 so as to fill the contact hole 5a. The base film and Al are processed by lithography and etching to form the first wiring 6. As described above, the first wiring layer 10c having the first wiring 6 connected to the p-type region 3a, the n-type region 3b, the p-type source / drain region 4a, and the n-type source / drain region 4b is formed.

次に、第1配線層10c上を覆う層間絶縁膜7を形成する。層間絶縁膜7にコンタクト孔7aを形成する。コンタクト孔7aを埋め込むように、層間絶縁膜7上にTi等の下地膜及びAlを堆積する。下地膜及びAlをリソグラフィー及びエッチングで加工し、第2配線8を形成する。以上により、第1配線6と接続された第2配線8を有する第2配線層10dが形成される。   Next, an interlayer insulating film 7 covering the first wiring layer 10c is formed. Contact holes 7 a are formed in the interlayer insulating film 7. A base film such as Ti and Al are deposited on the interlayer insulating film 7 so as to fill the contact hole 7a. The base film and Al are processed by lithography and etching to form the second wiring 8. Thus, the second wiring layer 10d having the second wiring 8 connected to the first wiring 6 is formed.

次に、半導体基板1上を覆う層間絶縁膜9を形成する。層間絶縁膜9にコンタクト孔9aを形成する。コンタクト孔9aを埋め込むように、層間絶縁膜9上にTi等の下地膜及びAlを堆積する。下地膜及びAlをリソグラフィー及びエッチングで加工し、Al電極11を形成する。Al電極11上を覆う上部絶縁膜12を形成する。上部絶縁膜12をリソグラフィー及びエッチングで加工し、Al電極11の表面の一部を露出させる開口12aを形成する。   Next, an interlayer insulating film 9 that covers the semiconductor substrate 1 is formed. Contact holes 9 a are formed in the interlayer insulating film 9. A base film such as Ti and Al are deposited on the interlayer insulating film 9 so as to fill the contact hole 9a. The base film and Al are processed by lithography and etching to form the Al electrode 11. An upper insulating film 12 covering the Al electrode 11 is formed. The upper insulating film 12 is processed by lithography and etching to form an opening 12a that exposes a part of the surface of the Al electrode 11.

続いて、図1(b)に示すように、下地膜であるTi膜13及びメッキシード膜であるCu膜14を形成する。なお、図1(b)以降の各図では、半導体基板1上に形成された機能素子の図示及びAl電極11以外の多層配線層の図示を省略する。
詳細には、開口12aの内壁面を覆うように上部絶縁膜12上に、例えばスパッタ法により下地金属、ここではTiを100nm程度の厚みに堆積する。次に、例えばスパッタ法によりメッキシード膜となるCuを200nm程度の厚みに堆積する。以上により、Ti膜13及びその上のCu膜14が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 1B, a Ti film 13 as a base film and a Cu film 14 as a plating seed film are formed. In FIG. 1B and subsequent figures, illustration of functional elements formed on the semiconductor substrate 1 and illustration of multilayer wiring layers other than the Al electrode 11 are omitted.
Specifically, a base metal, here Ti, is deposited to a thickness of about 100 nm on the upper insulating film 12 by, for example, sputtering so as to cover the inner wall surface of the opening 12a. Next, Cu to be a plating seed film is deposited to a thickness of about 200 nm by sputtering, for example. Thus, the Ti film 13 and the Cu film 14 thereon are formed.

続いて、図1(c)に示すように、Cuピラーバンプを形成するためのレジストマスク15を形成する。
詳細には、全面にレジストを50μm程度の厚みに塗布し、リソグラフィーによりレジストに30μm程度の径の開口15aを50μm程度のピッチで形成する。以上により、開口12aの上方に位置するCu膜14の表面の一部を露出させる開口15aを有するレジストマスク15が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, a resist mask 15 for forming Cu pillar bumps is formed.
More specifically, a resist is applied on the entire surface to a thickness of about 50 μm, and openings 15a having a diameter of about 30 μm are formed in the resist at a pitch of about 50 μm by lithography. In this way, the resist mask 15 having the opening 15a exposing a part of the surface of the Cu film 14 located above the opening 12a is formed.

続いて、図2(a)に示すように、Cu層21を形成する。
詳細には、電解メッキ法により、レジストマスク15の開口15a内のCu膜14上にCuを30μm程度の厚みに堆積する。以上により、Al電極11と電気的に接続されたCu層21が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 2A, a Cu layer 21 is formed.
Specifically, Cu is deposited to a thickness of about 30 μm on the Cu film 14 in the opening 15a of the resist mask 15 by electrolytic plating. Thus, the Cu layer 21 electrically connected to the Al electrode 11 is formed.

続いて、図2(b)に示すように、第1のNi層22を形成する。
詳細には、無電解メッキ法により、レジストマスク15の開口15a内のCu層21上に、リン(P)を含有するNi(Ni−P)を堆積する。具体的には、添加剤やpH等を調整して、P濃度を10wt%以上15wt%以下に調整した無電解Ni−Pメッキ液中に半導体基板1を浸漬する。以上により、Ni−Pからなる2μm程度の厚みの第1のNi層22が形成される。第1のNi層22では、Ni−PのP濃度が10wt%以上15wt%以下の範囲内の値とされる。P濃度が10wt%よりも小さいと、後述するハンダとの濡れ性が十分に低下しなくなる。P濃度が15wt%よりも大きいと、メッキ法で形成することが困難となり、また後述するNiの持つハンダに対するバリア性が不十分となる。P濃度を10wt%以上15wt%以下とすることにより、ハンダに対するバリア性を有し、ハンダとの濡れ性が十分に低い第1のNi層22が実現する。本実施形態では、第1のNi層22のP濃度は12wt%程度とされる。
Subsequently, as shown in FIG. 2B, a first Ni layer 22 is formed.
Specifically, Ni (Ni—P) containing phosphorus (P) is deposited on the Cu layer 21 in the opening 15a of the resist mask 15 by electroless plating. Specifically, the semiconductor substrate 1 is immersed in an electroless Ni—P plating solution in which the P concentration is adjusted to 10 wt% or more and 15 wt% or less by adjusting additives and pH. Thus, the first Ni layer 22 made of Ni—P and having a thickness of about 2 μm is formed. In the first Ni layer 22, the P concentration of Ni—P is set to a value in the range of 10 wt% or more and 15 wt% or less. When the P concentration is less than 10 wt%, the wettability with the solder described later is not sufficiently lowered. If the P concentration is higher than 15 wt%, it is difficult to form by plating, and the barrier property against solder of Ni described later becomes insufficient. By setting the P concentration to 10 wt% or more and 15 wt% or less, the first Ni layer 22 having a barrier property against solder and sufficiently low wettability with the solder is realized. In the present embodiment, the P concentration of the first Ni layer 22 is about 12 wt%.

続いて、図2(c)に示すように、多孔質構造の第2のNi層23を形成する。
詳細には、無電解メッキ法により、レジストマスク15の開口15a内の第1のNi層22上に、ホウ素(B)を含有する多孔質構造のNi(Ni−B)を堆積する。具体的には、0.5μm程度の径の非導電性粒子(PTFE)を含有させ、添加剤やpH等を調整してB濃度を0.1wt%以上0.5wt%以下とした無電解Ni−Bメッキ液中に半導体基板1を浸漬する。無電解Ni−Bメッキは、堆積したNi−B中にPTFEが残存しない所定の条件で行われる。以上により、PTFEに替わって0.5μm程度の径の多数の空孔(ポーラス)23aを有する1μm程度の厚みのNi−Bからなる第2のNi層23が形成される。第2のNi層23では、Ni−BのB濃度が0.1wt%以上0.5wt%以下の範囲内の値とされる。B濃度が0.1wt%よりも小さいと、Bが酸化することでNiの酸化を抑止する効果が不十分となる。B濃度が0.5wt%よりも大きいと、Bの酸化物が多すぎてハンダの濡れ性が低下する。B濃度を0.1wt%以上0.5wt%以下とすることにより、Niの酸化を抑止し、Ni−Bに対するハンダの濡れ性を十分に確保する第2のNi層23が実現する。本実施形態では、第2のNi層23のB濃度は0.3wt%程度とされる。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, a second Ni layer 23 having a porous structure is formed.
Specifically, a porous Ni (Ni-B) containing boron (B) is deposited on the first Ni layer 22 in the opening 15a of the resist mask 15 by electroless plating. Specifically, electroless Ni containing non-conductive particles (PTFE) having a diameter of about 0.5 μm and adjusting the additive, pH and the like to have a B concentration of 0.1 wt% to 0.5 wt%. -B The semiconductor substrate 1 is immersed in a plating solution. The electroless Ni—B plating is performed under predetermined conditions in which PTFE does not remain in the deposited Ni—B. In this way, the second Ni layer 23 made of Ni—B having a thickness of about 1 μm having a large number of pores 23a having a diameter of about 0.5 μm is formed instead of PTFE. In the second Ni layer 23, the B concentration of Ni-B is set to a value within a range of 0.1 wt% or more and 0.5 wt% or less. When the B concentration is less than 0.1 wt%, the effect of suppressing Ni oxidation due to oxidation of B becomes insufficient. If the B concentration is greater than 0.5 wt%, the amount of B oxide is too much and solder wettability decreases. By setting the B concentration to 0.1 wt% or more and 0.5 wt% or less, the second Ni layer 23 that suppresses the oxidation of Ni and sufficiently secures the wettability of the solder with respect to Ni—B is realized. In the present embodiment, the B concentration of the second Ni layer 23 is about 0.3 wt%.

続いて、図3(a)に示すように、ハンダ層24を形成する。
詳細には、レジストマスク15の開口15a内の第2のNi層23上に、Su含有層、ここではハンダ層24を形成する。ハンダの種類としては、Sn−Ag系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Bi系、Sn−In系等が挙げられる。ハンダ層24は、電解ハンダメッキにより例えばSn−2.0wt%Agハンダを用いて11μm程度の厚みに形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 3A, a solder layer 24 is formed.
Specifically, a Su-containing layer, here, a solder layer 24 is formed on the second Ni layer 23 in the opening 15 a of the resist mask 15. Examples of the solder include Sn-Ag, Sn-Ag-Cu, Sn-Bi, and Sn-In. The solder layer 24 is formed by electrolytic solder plating to a thickness of about 11 μm using, for example, Sn-2.0 wt% Ag solder.

続いて、図3(b)に示すように、レジストマスク15を除去し、Ti膜13及びCu膜14をエッチングする。
詳細には、レジストマスク15をウェット処理又はアッシング処理により除去する。その後、Ti膜13及びCu膜14の隣り合うCu層21間で露出する部分をエッチングして除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, the resist mask 15 is removed, and the Ti film 13 and the Cu film 14 are etched.
Specifically, the resist mask 15 is removed by wet processing or ashing processing. Thereafter, the exposed portion between the adjacent Cu layers 21 of the Ti film 13 and the Cu film 14 is removed by etching.

続いて、図3(c)に示すように、ハンダ層24をリフロー処理する。
詳細には、蟻酸雰囲気において、ハンダ層24をリフロー処理(ウェットバック)する。これにより、ハンダ層24が高さ15μm程度の半球状となり、ハンダキャップ25となる。
以上により、Cu層21、第1のNi層22、第2のNi層23、及びハンダキャップ25が順次積層してなり、Al電極11と電気的に接続されたCuピラーバンプ20が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, the solder layer 24 is subjected to reflow processing.
Specifically, the solder layer 24 is reflowed (wet back) in a formic acid atmosphere. As a result, the solder layer 24 has a hemispherical shape with a height of about 15 μm and becomes a solder cap 25.
As described above, the Cu layer 21, the first Ni layer 22, the second Ni layer 23, and the solder cap 25 are sequentially stacked, and the Cu pillar bump 20 electrically connected to the Al electrode 11 is formed.

本実施形態のCuピラーバンプ20では、Cu層21とハンダキャップ25との間に第1のNi層22及び第2のNi層23が挿入されている。
第2のNi層23は、多孔質構造のNi−Bからなり、Bを含有することによりNiの酸化を抑止し、ハンダの濡れ性が十分に確保される。ハンダ層24をリフロー処理を例えば蟻酸のようなハンダの濡れ性を大きく向上させる雰囲気で行ったとしても、第2のNi層23中のポーラス23a内にハンダが含浸してポーラス23a内でNi−Bとハンダとの合金が形成され、再溶融するハンダが残存しない。そのため、ウェットバック工程による第2のNi層23の側面におけるハンダこぼれが抑止される。
In the Cu pillar bump 20 of the present embodiment, the first Ni layer 22 and the second Ni layer 23 are inserted between the Cu layer 21 and the solder cap 25.
The second Ni layer 23 is made of Ni-B having a porous structure. By containing B, the oxidation of Ni is suppressed and the wettability of the solder is sufficiently ensured. Even if the solder layer 24 is subjected to reflow treatment in an atmosphere that greatly improves the wettability of the solder such as formic acid, the solder is impregnated into the porous 23a in the second Ni layer 23, and Ni— An alloy of B and solder is formed, and no remelted solder remains. Therefore, solder spillage on the side surface of the second Ni layer 23 due to the wet back process is suppressed.

第1のNi層22は、Ni−Pからなり、第2のNi層23によるハンダこぼれの抑止をサポートする。第1のNi層22を有しないと、第2のNi層23が多孔質構造であることから第2のNi層23を通じてハンダが下層のCuと反応する懸念がある。Cu層21と第2のNi層23との間に第1のNi層22が設けられることにより、ハンダのCuとの反応が確実に防止される。また万一、第2のNi層23で若干のハンダこぼれが生じたとしても、ハンダとの濡れ性が低いNi−Pによりハンダこぼれが確実に抑止され、こぼれたハンダがCu層21に到達する懸念が払拭される。   The first Ni layer 22 is made of Ni—P and supports the suppression of solder spillage by the second Ni layer 23. If the first Ni layer 22 is not provided, the second Ni layer 23 has a porous structure, so that there is a concern that the solder reacts with the underlying Cu through the second Ni layer 23. By providing the first Ni layer 22 between the Cu layer 21 and the second Ni layer 23, the reaction of the solder with Cu is reliably prevented. Even if some solder spillage occurs in the second Ni layer 23, the solder spillage is surely suppressed by Ni—P having low wettability with the solder, and the spilled solder reaches the Cu layer 21. Concerns are dispelled.

以上により、本実施形態では、Cuピラーバンプ20において、バンプ側面へのハンダこぼれを生ぜしめることなくハンダに対する十分なバリア性を確保する。この場合、所期のハンダ量が保持された半球状のハンダキャップ25を得ることができ、ハンダのCuとの反応を確実に抑止するアスペクト比の大きい微細なCuピラーバンプ20が実現する。   As described above, in the present embodiment, the Cu pillar bump 20 ensures a sufficient barrier property against solder without causing solder spillage on the side surface of the bump. In this case, a hemispherical solder cap 25 in which the desired amount of solder is maintained can be obtained, and a fine Cu pillar bump 20 having a large aspect ratio that reliably suppresses the reaction of the solder with Cu is realized.

以上説明したように本実施形態によれば、Cuピラーバンプ20の形成時に懸念されるバンプ側面へのハンダこぼれを確実に抑止し、ハンダキャップ25の所期のハンダ量が確保された信頼性の高い半導体素子が実現する。   As described above, according to the present embodiment, solder spillage to the side surface of the bump, which is a concern during formation of the Cu pillar bump 20, is reliably suppressed, and a desired amount of solder for the solder cap 25 is ensured with high reliability. A semiconductor element is realized.

(第2の実施形態)
本実施形態では、第1の実施形態と同様に、半導体素子(半導体チップ)の構成について、その製造方法と共に説明するが、第2のNi層の構成が第1の実施形態と若干異なる点で第1の実施形態と相違する。図4は、本実施形態による半導体素子の製造方法の主要工程を示す概略断面図である。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as in the first embodiment, the configuration of the semiconductor element (semiconductor chip) will be described together with the manufacturing method thereof. However, the configuration of the second Ni layer is slightly different from the first embodiment. This is different from the first embodiment. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the main steps of the semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment.

先ず、第1の実施形態と同様に、図1(a)〜図2(b)の諸工程を行う。レジストマスク15の開口15a内のCu層21上に、P濃度が例えば10wt%程度とされたNi−Pからなる第1のNi層22が形成される。   First, similarly to the first embodiment, the processes of FIGS. 1A to 2B are performed. On the Cu layer 21 in the opening 15a of the resist mask 15, a first Ni layer 22 made of Ni—P having a P concentration of, for example, about 10 wt% is formed.

続いて、図4(a)に示すように、多孔質構造の第2のNi層31を形成する。第2のNi層31を拡大した様子を図5に示す。
詳細には、先ず、1.0μm程度の径の非導電性粒子(PTFE)を含有させ、P濃度を例えば7wt%程度に調整した無電解Ni−Pメッキ液中に半導体基板1を浸漬する。無電解Ni−Pメッキは、堆積したNi−P中にPTFEが残存しない所定の条件で行われる。以上により、第1のNi層22上に、PTFEに替わって1.0μm程度の径の多数のポーラス31aを有する2μm程度の厚みのNi−Pからなる第1層31Aが形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 4A, a second Ni layer 31 having a porous structure is formed. FIG. 5 shows an enlarged view of the second Ni layer 31.
Specifically, first, the semiconductor substrate 1 is immersed in an electroless Ni—P plating solution containing non-conductive particles (PTFE) having a diameter of about 1.0 μm and having a P concentration adjusted to, for example, about 7 wt%. The electroless Ni—P plating is performed under predetermined conditions in which PTFE does not remain in the deposited Ni—P. As described above, the first layer 31A made of Ni—P having a thickness of about 2 μm and having a large number of porous 31a having a diameter of about 1.0 μm is formed on the first Ni layer 22 instead of PTFE.

第1層31Aを形成した直後に、B濃度を0.1wt%以上0.5wt%以下、例えば0.5wt%程度に調整した無電解Ni−Bメッキ液中に半導体基板1を浸漬する。これにより、第1層31A中のポーラス31aの表面を覆う0.2μm程度の厚みのNi−Bからなる第2層31Bが形成される。B濃度が0.1wt%よりも小さいと、Bが酸化することでNiの酸化を抑止する効果が不十分となる。B濃度が0.5wt%よりも大きいと、Bの酸化物が多すぎてハンダの濡れ性が低下する。B濃度を0.1wt%以上0.5wt%以下とすることにより、Niの酸化を抑止し、Ni−Bに対するハンダの濡れ性を十分に確保することができる。
以上により、第1のNi層22上に、第1層31A及びその中に存するポーラス31aの表面を覆う第2層31Bを有する第2のNi層31が形成される。
Immediately after forming the first layer 31A, the semiconductor substrate 1 is immersed in an electroless Ni—B plating solution in which the B concentration is adjusted to 0.1 wt% or more and 0.5 wt% or less, for example, about 0.5 wt%. Thereby, the second layer 31B made of Ni—B having a thickness of about 0.2 μm is formed to cover the surface of the porous 31a in the first layer 31A. When the B concentration is less than 0.1 wt%, the effect of suppressing Ni oxidation due to oxidation of B becomes insufficient. If the B concentration is greater than 0.5 wt%, the amount of B oxide is too much and solder wettability decreases. By setting the B concentration to be 0.1 wt% or more and 0.5 wt% or less, Ni oxidation can be suppressed and solder wettability to Ni-B can be sufficiently secured.
As a result, the second Ni layer 31 having the first layer 31A and the second layer 31B covering the surface of the porous 31a existing therein is formed on the first Ni layer 22.

しかる後、第1の実施形態と同様に、図3(a)〜図3(c)の諸工程を行う。以上により、図4(b)に示すように、Cu層21、第1のNi層22、第2のNi層31、及びハンダキャップ25が順次積層してなり、Al電極11と電気的に接続されたCuピラーバンプ30が形成される。   Thereafter, similar to the first embodiment, the steps shown in FIGS. 3A to 3C are performed. 4B, the Cu layer 21, the first Ni layer 22, the second Ni layer 31, and the solder cap 25 are sequentially stacked, and are electrically connected to the Al electrode 11. Cu pillar bumps 30 are formed.

本実施形態のCuピラーバンプ30では、Cu層21とハンダキャップ25との間に第1のNi層22及び第2のNi層31が挿入されている。
第2のNi層31は、Ni−Pからなる第1層31Aと、その中に存するポーラス31aの表面を覆うNi−Bからなる第2層31Bを有する。第2層31BがBを含有することによりNiの酸化を抑止し、ハンダの濡れ性が十分に確保される。ハンダ層24をリフロー処理を例えば蟻酸のようなハンダの濡れ性を大きく向上させる雰囲気で行ったとしても、第1層31A中のポーラス31a内にハンダが含浸してポーラス31a内でNi−Bとハンダとの合金が形成され、再溶融するハンダが残存しない。そのため、第2のNi層31(Ni−Pの第1層31A)の側面におけるハンダこぼれが抑止される。
In the Cu pillar bump 30 of the present embodiment, the first Ni layer 22 and the second Ni layer 31 are inserted between the Cu layer 21 and the solder cap 25.
The second Ni layer 31 includes a first layer 31A made of Ni—P and a second layer 31B made of Ni—B covering the surface of the porous 31a existing therein. When the second layer 31B contains B, oxidation of Ni is suppressed and solder wettability is sufficiently ensured. Even if the solder layer 24 is subjected to reflow treatment in an atmosphere that greatly improves the wettability of the solder such as formic acid, the solder is impregnated into the porous 31a in the first layer 31A and Ni-B and An alloy with the solder is formed, and no remelted solder remains. Therefore, solder spillage on the side surface of the second Ni layer 31 (Ni-P first layer 31A) is suppressed.

第1のNi層22は、Ni−Pからなり、第2のNi層23によるハンダこぼれの抑止をサポートする。第1のNi層22を有しないと、第2のNi層23が多孔質構造であることから第2のNi層23を通じてハンダが下層のCuと反応する懸念がある。Cu層21と第2のNi層23との間に第1のNi層22が設けられることにより、ハンダのCuとの反応が確実に防止される。また万一、第2のNi層23で若干のハンダこぼれが生じたとしても、ハンダとの濡れ性が低いNi−Pによりハンダこぼれが確実に抑止され、こぼれたハンダがCu層21に到達する懸念が払拭される。   The first Ni layer 22 is made of Ni—P and supports the suppression of solder spillage by the second Ni layer 23. If the first Ni layer 22 is not provided, the second Ni layer 23 has a porous structure, so that there is a concern that the solder reacts with the underlying Cu through the second Ni layer 23. By providing the first Ni layer 22 between the Cu layer 21 and the second Ni layer 23, the reaction of the solder with Cu is reliably prevented. Even if some solder spillage occurs in the second Ni layer 23, the solder spillage is surely suppressed by Ni—P having low wettability with the solder, and the spilled solder reaches the Cu layer 21. Concerns are dispelled.

以上により、本実施形態では、Cuピラーバンプ30において、バンプ側面へのハンダこぼれを生ぜしめることなくハンダに対する十分なバリア性を確保する。この場合、所期のハンダ量が保持された半球状のハンダキャップ25を得ることができ、ハンダのCuとの反応を確実に抑止するアスペクト比の大きい微細なCuピラーバンプ30が実現する。   As described above, in this embodiment, the Cu pillar bump 30 ensures a sufficient barrier property against solder without causing solder spillage on the bump side surface. In this case, the hemispherical solder cap 25 in which the desired amount of solder is maintained can be obtained, and a fine Cu pillar bump 30 having a large aspect ratio that reliably suppresses the reaction of the solder with Cu is realized.

以上説明したように本実施形態によれば、Cuピラーバンプ30の形成時に懸念されるバンプ側面へのハンダこぼれを確実に抑止し、ハンダキャップ25の所期のハンダ量が確保された信頼性の高い半導体素子が実現する。   As described above, according to the present embodiment, solder spillage onto the bump side surface, which is a concern during formation of the Cu pillar bump 30, is reliably suppressed, and a desired amount of solder for the solder cap 25 is ensured. A semiconductor element is realized.

(第3の実施形態)
本実施形態では、一対の半導体素子(半導体チップ)同士が接合されてなる半導体装置について説明する。図6は、本実施形態による半導体装置の構成を模式的に示す概略断面図である。
(Third embodiment)
In the present embodiment, a semiconductor device in which a pair of semiconductor elements (semiconductor chips) are joined will be described. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment.

本実施形態の半導体装置を構成する各半導体素子は、第1又は第2の実施形態による半導体素子である。第1の実施形態による半導体素子を用いる場合には、図1(a)〜図3(c)の諸工程を経て、Cuピラーバンプ20を備えた半導体素子を形成する。第2の実施形態による半導体素子を用いる場合には、図1(a)〜図2(b)、図4(a)、図3(a)〜図3(c)の諸工程を経て、図4(b)のようなCuピラーバンプ30を備えた半導体素子を形成する。本実施形態では、第1の実施形態による半導体素子を用いる場合を例示し、これを半導体素子40とする。   Each semiconductor element constituting the semiconductor device of this embodiment is the semiconductor element according to the first or second embodiment. When the semiconductor device according to the first embodiment is used, the semiconductor device including the Cu pillar bumps 20 is formed through the steps of FIGS. 1A to 3C. When the semiconductor device according to the second embodiment is used, the steps shown in FIGS. 1A to 2B, 4A, and 3A to 3C are performed. A semiconductor element provided with a Cu pillar bump 30 as shown in 4 (b) is formed. In this embodiment, the case where the semiconductor element according to the first embodiment is used is illustrated, and this is referred to as a semiconductor element 40.

この半導体装置は、一対の半導体素子40が、Cuピラーバンプ20同士を対向させて配置されており、ハンダキャップ25により接続され構成されている。
本実施形態によれば、Cuピラーバンプ20の形成時に懸念されるバンプ側面へのハンダこぼれを確実に抑止し、ハンダキャップ25の所期のハンダ量が確保された一対の半導体素子40同士が接合され、信頼性の高い半導体装置が実現する。
In this semiconductor device, a pair of semiconductor elements 40 are arranged with the Cu pillar bumps 20 facing each other, and are connected by a solder cap 25.
According to the present embodiment, a pair of semiconductor elements 40 in which the expected solder amount of the solder cap 25 is secured are bonded to each other by reliably suppressing solder spillage on the bump side surface, which is a concern when forming the Cu pillar bump 20. A highly reliable semiconductor device is realized.

(第4の実施形態)
本実施形態では、回路基板に半導体素子(半導体チップ)が接合されてなる半導体装置について説明する。図7は、本実施形態による半導体装置の構成を模式的に示す概略断面図である。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, a semiconductor device in which a semiconductor element (semiconductor chip) is bonded to a circuit board will be described. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment.

本実施形態の半導体装置の構成要素である半導体素子は、第1又は第2の実施形態による半導体素子である。第1の実施形態による半導体素子を用いる場合には、図1(a)〜図3(c)の諸工程を経て、Cuピラーバンプ20を備えた半導体素子を形成する。第2の実施形態による半導体素子を用いる場合には、図1(a)〜図2(b)、図4(a)、図3(a)〜図3(c)の諸工程を経て、図4(b)のようなCuピラーバンプ30を備えた半導体素子を形成する。本実施形態では、第1の実施形態による半導体素子を用いる場合を例示し、これを半導体素子40とする。   The semiconductor element that is a component of the semiconductor device of this embodiment is the semiconductor element according to the first or second embodiment. When the semiconductor device according to the first embodiment is used, the semiconductor device including the Cu pillar bumps 20 is formed through the steps of FIGS. 1A to 3C. When the semiconductor device according to the second embodiment is used, the steps shown in FIGS. 1A to 2B, 4A, and 3A to 3C are performed. A semiconductor element provided with a Cu pillar bump 30 as shown in 4 (b) is formed. In this embodiment, the case where the semiconductor element according to the first embodiment is used is illustrated, and this is referred to as a semiconductor element 40.

この半導体装置は、回路基板50と、半導体素子40とを備えて構成されている。回路基板50は、CMOSトランジスタ等の機能素子が形成された樹脂基板51の表面に接続電極52が設けられ、接続電極52を覆うソルダーレジスト53が形成されて構成されている。接続電極52は、機能素子等と電気的に接続されたCu層54と、Cu層54上に形成されたNi層55とを有して構成されている。本実施形態による半導体装置は、回路基板50と半導体素子40とが、接続電極52とCuピラーバンプ20とを対向させて配置されており、ハンダキャップ25により接続され構成されている。   This semiconductor device includes a circuit board 50 and a semiconductor element 40. The circuit board 50 includes a connection electrode 52 provided on the surface of a resin substrate 51 on which functional elements such as CMOS transistors are formed, and a solder resist 53 that covers the connection electrode 52 is formed. The connection electrode 52 includes a Cu layer 54 electrically connected to a functional element or the like, and a Ni layer 55 formed on the Cu layer 54. In the semiconductor device according to the present embodiment, the circuit board 50 and the semiconductor element 40 are arranged such that the connection electrode 52 and the Cu pillar bump 20 face each other, and are connected by the solder cap 25.

本実施形態によれば、Cuピラーバンプ20の形成時に懸念されるバンプ側面へのハンダこぼれを確実に抑止し、ハンダキャップ25の所期のハンダ量が確保された半導体素子40が回路基板50と接合され、信頼性の高い半導体装置が実現する。   According to the present embodiment, the semiconductor element 40 in which solder spillage to the side surface of the bump, which is a concern during the formation of the Cu pillar bump 20, is reliably suppressed and the desired amount of solder of the solder cap 25 is secured to the circuit board 50. Thus, a highly reliable semiconductor device is realized.

以下、半導体装置及びその製造方法の諸態様を、付記としてまとめて記載する。   Hereinafter, various aspects of the semiconductor device and the manufacturing method thereof will be collectively described as supplementary notes.

(付記1)基板の表面に電極端子を有する半導体装置であって、
前記電極端子は、
Cu層と、
前記Cu層上に形成された第1のNi層と、
前記第1のNi層上に形成された多孔質構造である第2のNi層と、
前記第2のNi層上に形成されたSn含有層と
を含むことを特徴とする半導体装置。
(Appendix 1) A semiconductor device having electrode terminals on the surface of a substrate,
The electrode terminal is
A Cu layer;
A first Ni layer formed on the Cu layer;
A second Ni layer having a porous structure formed on the first Ni layer;
And a Sn-containing layer formed on the second Ni layer.

(付記2)前記第1のNi層は、Pを含有することを特徴とする付記1に記載の半導体装置。   (Additional remark 2) The said 1st Ni layer contains P, The semiconductor device of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.

(付記3)前記第1のNi層は、P濃度が10wt%以上15wt%以下の範囲内の値であることを特徴とする付記2に記載の半導体装置。   (Supplementary note 3) The semiconductor device according to supplementary note 2, wherein the first Ni layer has a P concentration in a range of 10 wt% to 15 wt%.

(付記4)前記第2のNi層は、Bを含有することを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。   (Supplementary note 4) The semiconductor device according to any one of supplementary notes 1 to 3, wherein the second Ni layer contains B.

(付記5)前記第2のNi層は、B濃度が0.1wt%以上0.5wt%以下の範囲内の値であることを特徴とする付記4に記載の半導体装置。   (Supplementary note 5) The semiconductor device according to supplementary note 4, wherein the second Ni layer has a B concentration in a range of 0.1 wt% to 0.5 wt%.

(付記6)前記第2のNi層は、内部に複数の空孔を有することを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。   (Appendix 6) The semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3, wherein the second Ni layer has a plurality of holes therein.

(付記7)前記第2のNi層は、Pを含有する第1層内に、Bを含有する第2層で表面を被覆された空孔を有してなることを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。   (Additional remark 7) The said 2nd Ni layer has the void | hole by which the surface was coat | covered with the 2nd layer containing B in the 1st layer containing P, The additional remark 1 characterized by the above-mentioned. 4. The semiconductor device according to any one of items 3.

(付記8)基板の表面に電極端子を有する半導体装置の製造方法であって、
前記電極端子を形成するに際して、
前記基板の表面にCu層を形成する工程と、
前記Cu層上に第1のNi層を形成する工程と、
前記第1のNi層上に多孔質構造である第2のNi層を形成する工程と、
前記第2のNi層上にSn含有層を形成する工程と、
前記Sn含有層を熱処理する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 8) A method for manufacturing a semiconductor device having an electrode terminal on a surface of a substrate,
In forming the electrode terminal,
Forming a Cu layer on the surface of the substrate;
Forming a first Ni layer on the Cu layer;
Forming a second Ni layer having a porous structure on the first Ni layer;
Forming a Sn-containing layer on the second Ni layer;
And a step of heat-treating the Sn-containing layer.

(付記9)前記第1のNi層は、Pを含有することを特徴とする付記8に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 9) The method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 8, wherein the first Ni layer contains P.

(付記10)前記第1のNi層は、P濃度が10wt%以上15wt%以下の範囲内の値であることを特徴とする付記9に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 10) The method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 9, wherein the first Ni layer has a P concentration in a range of 10 wt% to 15 wt%.

(付記11)前記第2のNi層は、Bを含有することを特徴とする付記8〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   (Additional remark 11) The said 2nd Ni layer contains B, The manufacturing method of the semiconductor device of any one of Additional remark 8-10 characterized by the above-mentioned.

(付記12)前記第2のNi層は、B濃度が0.1wt%以上0.5wt%以下の範囲内の値であることを特徴とする付記11に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 12) The method for manufacturing a semiconductor device according to supplementary note 11, wherein the second Ni layer has a B concentration in a range of 0.1 wt% to 0.5 wt%.

(付記13)前記第2のNi層は、内部に複数の空孔を有することを特徴とする付記8〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   (Additional remark 13) The said 2nd Ni layer has a some void | hole inside, The manufacturing method of the semiconductor device of any one of Additional remark 8-10 characterized by the above-mentioned.

(付記14)前記第2のNi層は、Pを含有する第1層内に、Bを含有する第2層で表面を被覆された空孔を有してなることを特徴とする付記8〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   (Additional remark 14) The said 2nd Ni layer has the void | hole by which the surface was coat | covered with the 2nd layer containing B in the 1st layer containing P, The additional remarks 8-8 characterized by the above-mentioned. 11. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 10 above.

(付記15)前記Sn含有層を熱処理する工程は、蟻酸雰囲気で行われることを特徴とする付記8〜14のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   (Supplementary note 15) The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of supplementary notes 8 to 14, wherein the step of heat-treating the Sn-containing layer is performed in a formic acid atmosphere.

1 半導体基板
2 n型ウェル
3a p型領域
3b n型領域
4a p型ソース/ドレイン領域
4b n型ソース/ドレイン領域
5,7,9 層間絶縁膜
5a,7a コンタクト孔
6 第1配線
8 第2配線
10a p型MOSトランジスタ
10b c型MOSトランジスタ
10c 第1配線層
10d 第2配線層
11 Al電極
12 上部絶縁膜
12a,15a 開口
13 Ti膜
14 Cu膜
15 レジストマスク
20,30 Cuピラーバンプ
21,54 Cu層
22 第1のNi層
23,31 第2のNi層
23a,31a ポーラス
24 ハンダ層
25 ハンダキャップ
31A 第1層
31B 第2層
40 半導体素子
50 回路基板
51 樹脂基板
52 接続電極
53 ソルダーレジスト
55 Ni層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 n-type well 3a p-type area | region 3b n-type area | region 4a p-type source / drain area | region 4b n-type source / drain area | region 5, 7, 9 Interlayer insulating film 5a, 7a Contact hole 6 1st wiring 8 2nd wiring 10a p-type MOS transistor 10b c-type MOS transistor 10c first wiring layer 10d second wiring layer 11 Al electrode 12 upper insulating film 12a, 15a opening 13 Ti film 14 Cu film 15 resist mask 20, 30 Cu pillar bumps 21, 54 Cu layer 22 1st Ni layer 23, 31 2nd Ni layer 23a, 31a Porous 24 Solder layer 25 Solder cap 31A First layer 31B Second layer 40 Semiconductor element 50 Circuit board 51 Resin board 52 Connection electrode 53 Solder resist 55 Ni layer

Claims (14)

基板の表面に電極端子を有する半導体装置であって、
前記電極端子は、
Cu層と、
前記Cu層上に形成された第1のNi層と、
前記第1のNi層上に形成された多孔質構造である第2のNi層と、
前記第2のNi層上に形成されたSn含有層と
を含むことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device having electrode terminals on the surface of a substrate,
The electrode terminal is
A Cu layer;
A first Ni layer formed on the Cu layer;
A second Ni layer having a porous structure formed on the first Ni layer;
And a Sn-containing layer formed on the second Ni layer.
前記第1のNi層は、Pを含有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the first Ni layer contains P. 前記第1のNi層は、P濃度が10wt%以上15wt%以下の範囲内の値であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the first Ni layer has a P concentration in a range of 10 wt% to 15 wt%. 前記第2のNi層は、Bを含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second Ni layer contains B. 5. 前記第2のNi層は、B濃度が0.1wt%以上0.5wt%以下の範囲内の値であることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。   5. The semiconductor device according to claim 4, wherein the second Ni layer has a B concentration in a range of 0.1 wt% or more and 0.5 wt% or less. 前記第2のNi層は、内部に複数の空孔を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the second Ni layer has a plurality of holes therein. 前記第2のNi層は、Pを含有する第1層内に、Bを含有する第2層で表面を被覆された空孔を有してなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置。   The said 2nd Ni layer has the void | hole by which the surface was coat | covered by the 2nd layer containing B in the 1st layer containing P, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 2. The semiconductor device according to claim 1. 基板の表面に電極端子を有する半導体装置の製造方法であって、
前記電極端子を形成するに際して、
前記基板の表面にCu層を形成する工程と、
前記Cu層上に第1のNi層を形成する工程と、
前記第1のNi層上に多孔質構造である第2のNi層を形成する工程と、
前記第2のNi層上にSn含有層を形成する工程と、
前記Sn含有層を熱処理する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having an electrode terminal on a surface of a substrate,
In forming the electrode terminal,
Forming a Cu layer on the surface of the substrate;
Forming a first Ni layer on the Cu layer;
Forming a second Ni layer having a porous structure on the first Ni layer;
Forming a Sn-containing layer on the second Ni layer;
And a step of heat-treating the Sn-containing layer.
前記第1のNi層は、Pを含有することを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。   9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the first Ni layer contains P. 前記第1のNi層は、P濃度が10wt%以上15wt%以下の範囲内の値であることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the first Ni layer has a P concentration in a range of 10 wt% or more and 15 wt% or less. 前記第2のNi層は、Bを含有することを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the second Ni layer contains B. 11. 前記第2のNi層は、B濃度が0.1wt%以上0.5wt%以下の範囲内の値であることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the second Ni layer has a B concentration in a range of 0.1 wt% or more and 0.5 wt% or less. 前記第2のNi層は、内部に複数の空孔を有することを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the second Ni layer has a plurality of holes therein. 前記第2のNi層は、Pを含有する第1層内に、Bを含有する第2層で表面を被覆された空孔を有してなることを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The said 2nd Ni layer has the void | hole by which the surface was coat | covered with the 2nd layer containing B in the 1st layer containing P, The any one of Claims 8-10 characterized by the above-mentioned. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002203925A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Fujitsu Ltd External connection terminal and semiconductor device
JP2003303842A (en) * 2002-04-12 2003-10-24 Nec Electronics Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002203925A (en) * 2000-12-28 2002-07-19 Fujitsu Ltd External connection terminal and semiconductor device
JP2003303842A (en) * 2002-04-12 2003-10-24 Nec Electronics Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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