7067766 Ｓｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-06

(45)【発行日】2022-05-16

(54)【発明の名称】Ｓｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20220509BHJP

   C25D 5/10 20060101ALI20220509BHJP

   B32B 15/01 20060101ALI20220509BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20220509BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20220509BHJP

   H01L 23/522 20060101ALI20220509BHJP

   H01L 23/532 20060101ALI20220509BHJP

【ＦＩ】

H01L21/92 602H

C25D5/10

B32B15/01

H01L21/88 T

H01L21/88 R

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2017232888

(22)【出願日】2017-12-04

(65)【公開番号】P2019102672

(43)【公開日】2019-06-24

【審査請求日】2020-11-04

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000197975

【氏名又は名称】石原ケミカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(72)【発明者】

【氏名】伊内 祥哉

(72)【発明者】

【氏名】幡部 賢

(72)【発明者】

【氏名】田中 貴大

(72)【発明者】

【氏名】山岡 芙有佳

【審査官】綿引 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０４６２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２８１１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／７６８

Ｈ０１Ｌ ２３／５２２

Ｈ０１Ｌ ２３／５３２

Ｂ３２Ｂ １５／０１

Ｃ２５Ｄ ５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材の上に形成されたＳｎ層又はＳｎ合金層と、
前記基材とＳｎ層又はＳｎ合金層との間に形成されたＦｅ‐Ｒｕ合金又はＦｅ‐Ｒｈ合金からなるアンダーバリアメタルとを備えていることを特徴とするＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体。

【請求項2】

前記アンダーバリアメタルは、Ｆｅを１０％以上の質量比率で含むことを特徴とする請求項１に記載のＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｓｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体に関し、特に電子部品等の電極や配線等の導電部品や接合部品として設けられるＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、Ｓｎ及びＳｎ合金は融点が低く、延展性に優れていることから接合材料として電子部品等に利用されてきた。この場合、Ｓｎ及びＳｎ合金は主にボールマウント工法、ペースト工法、めっき工法、インクジェット工法等により基材に付与される。基材としては、Ｃｕ又はＣｕ合金系基材や、Ｎｉ合金系基材等が用いられ、又は他の非金属系基材を用いる場合はめっきやスパッタリング等により基材上にＣｕ層やＮｉ層が施されていることが一般的である。例えばフリップチップバンプ等では、基材のＣｕスパッタ層の上に、数μｍ程度のＮｉめっき層が設けられ、さらにその上にＳｎ又はＳｎ系合金のめっき層が設けられた構造体がよく用いられている。基材上に設けられたＮｉめっき層は、通常、アンダーバリアメタル（ＵＢＭ）と呼ばれ、ＣｕとＳｎ又はＳｎ系合金との間で金属拡散に起因する金属間化合物が生成することを抑制するのが、ＵＢＭの生成の目的の一つである。

【0003】

しかしながら、Ｎｉめっき層のＵＢＭを設けたとしても、近年の電子回路の微細化により、Ｃｕ基材又は基材上のＣｕスパッタ層とＳｎ層又はＳｎ系合金層との接合部における金属間化合物の比率が大きくなり、電気的特性や接続信頼性を悪化させる問題が見られるようになってきた。このような問題を解決するために、ＵＢＭとしてＣｏめっき層やＮｉ－Ｆｅ合金めっき層をＳｎ層又はＳｎ合金層の下層に設け、金属間化合物の生成量を低減することが研究されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１等を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許第９０８２７６２号明細書

【非特許文献】

【0005】

【文献】Ja-Kyung Koo及びJae-Ho Lee著, Materials Transactions, Vol.58(2017), No.2, p.148-151.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１や非特許文献１に開示されたＵＢＭを採用することにより、一定の効果は認められるが、より過酷な条件においてはＣｏめっき層やＮｉ－Ｆｅ合金めっき層では金属間化合物の生成を十分に抑制することが困難であり、より新しい組成のＵＢＭが求められている。

【0007】

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属を含む基材とＳｎ層又はＳｎ合金層との間において金属間化合物の生成をより抑制できるＵＢＭを得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の目的を達成するために、本発明者らは、鋭意研究の結果、Ｓｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体において、ＵＢＭをＦｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ及びＰｄのうちの少なくとも１種で構成することにより、金属間化合物の生成を顕著に抑制できることを見出して、本発明を完成した。

【0009】

具体的に、本発明に係るＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体は、基材と、前記基材の上に形成されたＳｎ層又はＳｎ合金層と、前記基材とＳｎ層又はＳｎ合金層との間に形成されたＦｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ及びＰｄのいずれかからなる単一金属層、又は２種以上からなる合金層であるアンダーバリアメタルとを備えていることを特徴とする。

【0010】

本発明に係るＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体によると、基材とＳｎ層又はＳｎ合金層との間にＦｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ及びＰｄのいずれかからなる単一金属層、又は２種以上からなる合金層であるアンダーバリアメタルが形成されている。このため、当該アンダーバリアメタルによって基材中の金属の金属拡散による当該金属とＳｎ層又はＳｎ合金層中のＳｎとが反応して金属間化合物が生成することを抑制できる。従って、当該構造体は電気的特性や接続信頼性が良好であり、電子部品等に用いるのに適している。

【0011】

本発明に係るＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体において、アンダーバリアメタルは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ及びＲｈの少なくとも２種からなる合金層であることが好ましい。

【0012】

この場合、アンダーバリアメタルは、Ｆｅ‐Ｃｏ合金、Ｆｅ‐Ｒｕ合金又はＦｅ‐Ｒｈ合金からなることがより好ましい。

【0013】

さらに、この場合、アンダーバリアメタルは、Ｆｅを１０％以上の質量比率で含むことが好ましい。

【0014】

これらのようにすると、アンダーバリアメタルによる金属間化合物の生成の抑制能をより向上することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係るＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体によると、基材中の金属の金属拡散による当該金属とＳｎ層又はＳｎ合金層中のＳｎとが反応して金属間化合物が生成することを抑制できる。このため、当該構造体は電気的特性や接続信頼性が良好であり、電子部品等に用いるのに適している。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係るＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用方法或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0018】

本発明の一実施形態に係るＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体について、図１を参照しながら説明する。

【0019】

図１に示すように、本実施形態に係る構造体において、基材１０の上にアンダーバリアメタル（ＵＢＭ）１１が形成されており、ＵＢＭ１１の上にＳｎ層１２が形成されている。基材１０は特に限定されないが、例えばＣｕやＮｉ等からなる金属基板、ガラス基板、シリコン基板又はサファイア基板、有機材料基板等を用いることが可能である。但し、金属基板以外では、めっきやスパッタリングによって、その上面にＣｕやＮｉ又はそれらを含む合金等からなる金属薄膜が形成され、さらにその上にＣｕやＮｉ又はそれらを含む合金等からなる突起状の構造物を形成する場合がある。なお、ここでは、そのような基材上面に形成された金属薄膜及び構造物を含めて基材１０と呼ぶ。また、基材１０は、平板状の基板に限らず、例えば棒状や線状の条材であっても構わない。Ｓｎ層１２は、単一金属としてのＳｎ、又はＳｎを含むＳｎ合金からなる。特に、Ｓｎ合金としては、以下のものに限られないが、例えばＳｎ‐Ａｇ、Ｓｎ‐Ａｇ‐Ｃｕ、Ｓｎ‐Ｃｕ、Ｓｎ‐Ｂｉ又はＳｎ‐Ｉｎ等が挙げられる。Ｓｎ層１２は、以下のものに限られないが、例えばボールマウント法、ペースト法、めっき法又はインクジェット法等により形成される。

【0020】

Ｓｎ層１２を電解めっき法により形成する場合、用いられるＳｎめっき液は、基本的に、可溶性第一スズ塩と、液ベースとしての酸またはその塩と、必要に応じて、酸化防止剤、安定剤、錯化剤、界面活性剤、光沢剤、平滑剤、ｐＨ調整剤、導電性塩、防腐剤等の各種添加剤を含有する。また、上記可溶性第一スズ塩としては、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、２－プロパノールスルホン酸、スルホコハク酸、ｐ－フェノールスルホン酸等の有機スルホン酸の第一スズ塩をはじめ、ホウフッ化第一スズ、硫酸第一スズ、酸化第一スズ、塩化第一スズ、スズ酸ナトリウム、スズ酸カリウム等を用いることができる。また、Ｓｎ層１２をＳｎ合金で構成する場合、例えばＳｎ塩とＡｇやＣｕ等の他の金属塩とを含むめっき液を用いてＳｎ合金膜を形成してもよいし、Ｓｎめっき膜とＡｇやＣｕ等の他の金属膜とを積層した後に熱処理して溶融することによって合金膜を形成してもよい。

【0021】

上記酸化防止剤は、浴中のＳｎ^２＋の酸化を防止するものであり、例えば、次亜リン酸又はその塩、アスコルビン酸又はその塩、ハイドロキノン、カテコール、レゾルシン、フロログルシン、クレゾールスルホン酸又はその塩、フェノールスルホン酸又はその塩、カテコールスルホン酸又はその塩、ハイドロキノンスルホン酸又はその塩、ヒドラジン等を用いることができる。

【0022】

上記安定剤は、めっき浴の安定又は分解を防止するためのものであり、例えば、シアン化合物、チオ尿素類、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、アセチルシステインなどの含イオウ化合物、クエン酸等のオキシカルボン酸類等の公知の安定剤を用いることができる。

【0023】

上記錯化剤は、中性領域でＳｎ^２＋を安定化させて、白色沈殿が生じたり、浴が分解したりすることを防止するために含有され、例えば、オキシカルボン酸、ポリカルボン酸、モノカルボン酸等を用いることができ、具体的には、グルコン酸、クエン酸、グルコヘプトン酸、グルコノラクトン、グルコヘプトラクトン、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、アスコルビン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、ジグリコール酸、或いはこれらの塩等を用いることができる。特に、グルコン酸、クエン酸、グルコヘプトン酸、グルコノラクトン、グルコヘプトラクトン、或いはこれらの塩が好ましい。さらに、エチレンジアミン、エチレンジアミン四酢酸(ＥＤＴＡ)、ジエチレントリアミン五酢酸(ＤＴＰＡ)、ニトリロ三酢酸(ＮＴＡ)、イミノジ酢酸(ＩＤＡ)、イミノジプロピオン酸(ＩＤＰ)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(ＨＥＤＴＡ)、トリエチレンテトラミン六酢酸(ＴＴＨＡ)、エチレンジオキシビス(エチルアミン)－Ｎ,Ｎ,Ｎ′,Ｎ′－テトラ酢酸、グリシン類、ニトリロトリメチルホスホン酸、１－ヒドロキシエタン－１,１－ジホスホン酸、或いはこれらの塩等も用いることができる。

【0024】

上記界面活性剤は、めっき膜の外観、緻密性、平滑性、密着性等の改善に寄与し、通常のノニオン系、アニオン系、両性、或いはカチオン系等の各種界面活性剤を用いることができる。上記アニオン系界面活性剤としては、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩等を用いることができる。カチオン系界面活性剤としては、モノ～トリアルキルアミン塩、ジメチルジアルキルアンモニウム塩、トリメチルアルキルアンモニウム塩などが挙げられる。ノニオン系界面活性剤としては、Ｃ₁～Ｃ₂₀アルカノール、フェノール、ナフトール、ビスフェノール類、Ｃ₁～Ｃ₂₅アルキルフェノール、アリールアルキルフェノール、Ｃ₁～Ｃ₂₅アルキルナフトール、Ｃ₁～Ｃ₂₅アルコキシルリン酸(塩)、ソルビタンエステル、ポリアルキレングリコール、Ｃ₁～Ｃ₂₂脂肪族アミドなどにエチレンオキシド(ＥＯ)及び／又はプロピレンオキシド(ＰＯ)を２～３００モル付加縮合させたもの等を用いることができる。両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン、スルホベタイン、イミダゾリンベタイン、アミノカルボン酸等を用いることができる。

【0025】

上記光沢剤又は半光沢剤としては、例えば、ベンズアルデヒド、ｏ－クロロベンズアルデヒド、２,４,６－トリクロロベンズアルデヒド、ｍ－クロロベンズアルデヒド、ｐ－ニトロベンズアルデヒド、ｐ－ヒドロキシベンズアルデヒド、フルフラール、１－ナフトアルデヒド、２－ナフトアルデヒド、２－ヒドロキシ－１－ナフトアルデヒド、３－アセナフトアルデヒド、ベンジリデンアセトン、ピリジデンアセトン、フルフリリデンアセトン、シンナムアルデヒド、アニスアルデヒド、サリチルアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、グルタルアルデヒド、パラアルデヒド、バニリンなどの各種アルデヒド、トリアジン、イミダゾール、インドール、キノリン、２－ビニルピリジン、アニリン、フェナントロリン、ネオクプロイン、ピコリン酸、チオ尿素類、Ｎ―(３―ヒドロキシブチリデン)―ｐ―スルファニル酸、Ｎ―ブチリデンスルファニル酸、Ｎ―シンナモイリデンスルファニル酸、２,４―ジアミノ―６―(２′―メチルイミダゾリル(１′))エチル―１,３,５―トリアジン、２,４―ジアミノ―６―(２′―エチル―４―メチルイミダゾリル(１′))エチル―１,３,５―トリアジン、２,４―ジアミノ―６―(２′―ウンデシルイミダゾリル(１′))エチル―１,３,５―トリアジン、サリチル酸フェニル、或いは、ベンゾチアゾール、２―メチルベンゾチアゾール、２－メルカプトベンゾチアゾール、２―アミノベンゾチアゾール、２―アミノ―６―メトキシベンゾチアゾール、２―メチル―５―クロロベンゾチアゾール、２―ヒドロキシベンゾチアゾール、２―アミノ―６―メチルベンゾチアゾール、２―クロロベンゾチアゾール、２,５―ジメチルベンゾチアゾール、５―ヒドロキシ―２―メチルベンゾチアゾール等のベンゾチアゾール類等を用いることができる。

【0026】

上記平滑剤としては、上記光沢剤等と重複するが、β－ナフトール、β－ナフトール－６－スルホン酸、β－ナフタレンスルホン酸、ｍ－クロロベンズアルデヒド、ｐ－ニトロベンズアルデヒド、ｐ－ヒドロキシベンズアルデヒド、(ｏ－、ｐ－)メトキシベンズアルデヒド、バニリン、(２,４－、２,６－)ジクロロベンズアルデヒド、(ｏ－、ｐ－)クロロベンズアルデヒド、１－ナフトアルデヒド、２－ナフトアルデヒド、２(４)－ヒドロキシ－１－ナフトアルデヒド、２(４)－クロロ－１－ナフトアルデヒド、２(３)－チオフェンカルボキシアルデヒド、２(３)－フルアルデヒド、３－インドールカルボキシアルデヒド、サリチルアルデヒド、ｏ－フタルアルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、パラアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ｎ－バレルアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、グリオキサール、アルドール、スクシンジアルデヒド、カプロンアルデヒド、イソバレルアルデヒド、アリルアルデヒド、グルタルアルデヒド、１－ベンジリデン－７－ヘプタナール、２,４－ヘキサジエナール、シンナムアルデヒド、ベンジルクロトンアルデヒド、アミン－アルデヒド縮合物、酸化メシチル、イソホロン、ジアセチル、ヘキサンジオン－３,４、アセチルアセトン、３－クロロベンジリデンアセトン、ｓｕｂ.ピリジリデンアセトン、ｓｕｂ.フルフリジンアセトン、ｓｕｂ.テニリデンアセトン、４－(１－ナフチル)－３－ブテン－２－オン、４－(２－フリル)－３－ブテン－２－オン、４－(２－チオフェニル)－３－ブテン－２－オン、クルクミン、ベンジリデンアセチルアセトン、ベンザルアセトン、アセトフェノン、(２,４－、３,４－)ジクロロアセトフェノン、ベンジリデンアセトフェノン、２－シンナミルチオフェン、２－(ω－ベンゾイル)ビニルフラン、ビニルフェニルケトン、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、クロトン酸、プロピレン－１,３－ジカルボン酸、ケイ皮酸、(ｏ－、ｍ－、ｐ－)トルイジン、(ｏ－、ｐ－)アミノアニリン、アニリン、(ｏ－、ｐ－)クロロアニリン、(２,５－、３,４－)クロロメチルアニリン、Ｎ－モノメチルアニリン、４,４′－ジアミノジフェニルメタン、Ｎ－フェニル－(α－、β－)ナフチルアミン、メチルベンズトリアゾール、１,２,３－トリアジン、１,２,４－トリアジン、１,３,５－トリアジン、１,２,３－ベンズトリアジン、イミダゾール、２－ビニルピリジン、インドール、キノリン、モノエタノールアミンとｏ－バニリンの反応物、ポリビニルアルコール、カテコール、ハイドロキノン、レゾルシン、ポリエチレンイミン、エチレンジアミンテトラ酢酸二ナトリウム、ポリビニルピロリドン等を用いることができる。また、ゼラチン、ポリペプトン、Ｎ-(３-ヒドロキシブチリデン)-ｐ-スルファニル酸、Ｎ-ブチリデンスルファニル酸、Ｎ-シンナモイリデンスルファニル酸、２,４-ジアミノ-６-(２'-メチルイミダゾリル(１'))エチル-１,３,５-トリアジン、２,４-ジアミノ-６-(２'-エチル-４-メチルイミダゾリル(１'))エチル-１,３,５-トリアジン、２,４-ジアミノ-６-(２'-ウンデシルイミダゾリル(１'))エチル-１,３,５-トリアジン、サリチル酸フェニル、或いは、ベンゾチアゾール類も平滑剤として有効である。上記ベンゾチアゾール類としては、ベンゾチアゾール、２-メチルベンゾチアゾール、２-メルカプトベンゾチアゾール、２-(メチルメルカプト)ベンゾチアゾール、２-アミノベンゾチアゾール、２-アミノ-６-メトキシベンゾチアゾール、２-メチル-５-クロロベンゾチアゾール、２-ヒドロキシベンゾチアゾール、２-アミノ-６-メチルベンゾチアゾール、２-クロロベンゾチアゾール、２,５-ジメチルベンゾチアゾール、６-ニトロ-２-メルカプトベンゾチアゾール、５-ヒドロキシ-２-メチルベンゾチアゾール、２-ベンゾチアゾールチオ酢酸等を用いることができる。

【0027】

上記ｐＨ調整剤としては、塩酸、硫酸等の各種の酸、アンモニア水、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の各種の塩基等を用いることができ、さらに、ギ酸、酢酸、プロピオン酸などのモノカルボン酸類、ホウ酸類、リン酸類、シュウ酸、コハク酸などのジカルボン酸類、乳酸、酒石酸などのオキシカルボン酸類等も用いることができる。

【0028】

上記導電性塩としては、硫酸、塩酸、リン酸、スルファミン酸、スルホン酸等のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、アンモニウム塩、アミン塩等を用いることができ、なお、上記ｐＨ調整剤で共用できる場合もある。

【0029】

上記防腐剤としては、ホウ酸、５－クロロ－２－メチル－４－イソチアゾリン－３－オン、塩化ベンザルコニウム、フェノール、フェノールポリエトキシレート、チモール、レゾルシン、イソプロピルアミン、グアヤコール等を用いることができる。

【0030】

ＵＢＭ１１は、基材１０に含まれる金属の金属拡散により当該金属とＳｎ層１２のＳｎとの反応により金属間化合物１３が形成されることを抑制するために設けられている。ＵＢＭ１１は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ及びＰｄのいずれかからなる単一金属層、又は２種以上からなる合金層である。ＵＢＭ１１は、好ましくはＦｅ、Ｃｏ、Ｒｕ及びＲｈの少なくとも２種からなる合金層であり、より好ましくはＦｅ‐Ｃｏ合金、Ｆｅ‐Ｒｕ合金又はＦｅ‐Ｒｈ合金からなる。この場合、Ｆｅを１０％以上の質量比率で含むことが好ましい。このような構成により、ＵＢＭ１１の金属間化合物１３の生成の抑制効果を向上することができる。

【0031】

ＵＢＭ１１は、例えばめっき、スパッタリング、蒸着、ボールマウント、ペースト印刷等の方法で形成することができる。例えばＵＢＭ１１を電解めっきにより形成する場合、水溶性Ｃｏ塩、Ｒｈ塩、Ｆｅ塩、Ｒｈ塩及びＰｄ塩の少なくともいずれか１種が溶解された溶液に、適宜液ベースとしての酸またはその塩と、必要に応じて、上述したような酸化防止剤、安定剤、錯化剤、界面活性剤、光沢剤、平滑剤、ｐＨ調整剤、導電性塩、防腐剤等の各種添加剤を含有させためっき液を用いることができる。

【0032】

上記のような組成のＵＢＭ１１を採用した本実施形態に係る構造体では、図１に示すように金属間化合物１３は生成するものの、その厚みは従来の構造体よりも極めて小さくすることができる。

【0033】

本実施形態に係る構造体は、以下のものに限られないが、例えばプリント配線板、半導体集積回路、抵抗器、コンデンサ、フィルタ、サーミスタ、水晶振動子、スイッチ、リード線又は太陽電池等の電子部品に適用可能である。

【実施例】

【0034】

以下に、本発明に係るＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体を詳細に説明するための実施例を示す。

【0035】

本実施例では、本発明に係る上記ＵＢＭを備えたＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体（実施例１～７）と、上記ＵＢＭとは異なる従来のＵＢＭを備えたＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体（比較例１～３）とにおいて生成される金属間化合物の厚みを測定して比較した。

【0036】

具体的に、実施例１～７及び比較例１～３では、半導体ウェハ上面に銅めっき層を施して基材とし、この基材上にＵＢＭ、及びＳｎ層又はＳｎ合金層を順次電解めっきにより形成した。電解めっきは通常の周知方法を用い、形成するめっき膜の種類に従って水溶性Ｎｉ塩、Ｃｏ塩、Ｒｈ塩、Ｆｅ塩、Ｒｈ塩、Ｐｄ塩、Ｓｎ塩、Ａｇ塩又はＣｕ塩のいずれか１種又はそれ以上が溶解された溶液に、各種添加剤を含有させためっき液を用いた。また、めっき条件は５０℃、２Ａ／ｄｍ^２とし、各めっき膜の膜厚は３μｍとした。各実施例及び比較例において形成したＵＢＭ、及びＳｎ層又はＳｎ合金層の組成は表１に示す。なお、表１のＵＢＭの欄の数字は質量比を示し、例えば「Ｎｉ３０Ｆｅ７０」は、Ｎｉを３０質量％、Ｆｅを７０質量％で含む合金を示す。

【0037】

実施例１～７及び比較例１～３における構造体に対して、１８０℃で１５０時間の熱処理を行って、その後にＳｎ層又はＳｎ合金層の下に生成された金属間化合物の厚みを測定した結果を表１に示す。なお、金属間化合物の厚みは、比較例１の結果を基準（１００％）とした割合で示す。

【0038】

【表1】

【0039】

表１に示すように、従来のＵＢＭと同様にＮｉ層をＵＢＭとして用い、Ｓｎ－Ａｇ合金層をその上に形成した場合（比較例１）と比較して、Ｎｉ－Ｆｅ合金層をＵＢＭとして用いた場合、その上にＳｎ－Ａｇ層（比較例２）を形成しても、Ｓｎ層（比較例３）を形成しても比較例１よりも生成された金属間化合物の厚みが大きくなった。一方、ＵＢＭとしてＦｅ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｈ及びＰｄのいずれかからなる単一金属層、又は２種以上からなる合金層をＵＢＭとして用いた場合（実施例１～７）は、いずれの場合も比較例１よりも生成された金属間化合物の厚みは小さくなった。すなわち、このような単一金属層、又は合金層をＵＢＭとして用いることによって、従来よりも金属間化合物の生成を抑制することが可能となることが明らかとなった。

【0040】

以上の通り、本発明に係るＳｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体によると、基材中の金属の金属拡散による当該金属とＳｎ層又はＳｎ合金層中のＳｎとが反応して金属間化合物が生成することを抑制できる。このため、当該構造体は電気的特性や接続信頼性が良好であり、電子部品等に用いるのに適している。

【符号の説明】

【0041】

１０ 基材
１１ アンダーバリアメタル（ＵＢＭ）
１２ Ｓｎ層（又はＳｎ合金層）
１３ 金属間化合物

【図1】