JP4719424B2

JP4719424B2 - パッド

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Publication number: JP4719424B2
Application number: JP2004071983A
Authority: JP
Inventors: 健一山本; 晴夫赤星; 良輔木本; 孝志三輪; 匡倉科; 由美野沢
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2004-03-15
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: JP2005256128A

Description

本発明は、めっき方法に関し、特に、半導体パッケージ用の配線基板や半導体パッケージ実装用の実装基板の半田接続用端子のめっき技術に関する。

配線基板上に半導体チップを搭載してボンディングワイヤで接続し、半導体チップおよびボンディングワイヤを覆うように封止樹脂を形成し、配線基板の下面のランド部に半田ボールを接続することで、ＢＧＡパッケージ形態の半導体装置が製造される。配線基板の半田ボール接続用のランド部は、例えば表面にめっき処理が施された銅膜（Ｃｕパッド）からなる。

特開平１０−１６３４０４号公報には、ＢＧＡ用入出力端子のＣｕパッド表面に無電解めっき法によりＰ含有のＮｉめっき層を形成後、更に無電解めっき法によりＡｕめっき層を形成し、このＣｕパッド上に半田ボールを装着する技術が記載されている。また、Ｃｕパッド表面に無電解めっき法によりＰ含有のＮｉめっき層を形成後、更に無電解めっき法によりＡｕめっき層を形成し、この無電解めっき処理したＣｕパッドに半田ボールを接続したとき、Ａｕめっき層のＡｕは半田ボール中に拡散するとともに、Ｐ含有Ｎｉも半田ボール中のＳｎとＮｉ−Ｓｎ化合物を生成し、Ｎｉの移動に伴ってＮｉめっき層に含まれるＰの表面濃度が異常に高くなり、このＰの濃度が高く濃化したＰ濃縮層が半田ボールとＣｕパッドの接合強度を低下させることが記載されている（特許文献１参照）。
特開平１０−１６３４０４号公報

本発明者の検討によれば、次のことが新たに分かった。

表面に無電解めっき層を形成したランド部（Ｃｕパッド）に半田ボールを接続したときの半田ボールの接続強度を検討したところ、ランド部（Ｃｕパッド）上に形成したＰ含有Ｎｉめっき層と、半田ボールを接続したときに半田ボールのＳｎとＰ含有Ｎｉめっき層のＮｉが反応して形成されるＳｎ−Ｎｉ合金（化合物）層との界面に発生する微小なボイドが原因で、半田ボールの接続強度が低下することが分かった。このような微小なボイドが形成されていると、ランド部の半田接続の強度が低下し、例えばＢＧＡパッケージのような半田ボールを接続した半導体装置における半田ボールの接続強度が低下し、半導体装置の信頼性を低下させる可能性がある。

本発明の目的は、めっき処理した導体層への半田の接続強度を向上することができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明は、銅を主成分とする導体層上にリン（Ｐ）を含有するニッケル（Ｎｉ）めっき層を無電解めっき法を用いて形成し、その上にパラジウム（Ｐｄ）めっき層を無電解めっき法を用いて形成する際の、下地のリン（Ｐ）を含有するニッケル（Ｎｉ）めっき層からパラジウム（Ｐｄ）めっき液中へのニッケル（Ｎｉ）の溶出量を５×１０^-6ｋｇ／ｍ²以下にするものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

めっき処理した導体層への半田の接続強度を向上することができる。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。

本実施の形態の半導体装置およびその製造方法を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態である半導体装置の側面図であり、図２はその断面図（側面断面図）、図３はその要部断面図（部分拡大断面図）である。

本実施の形態の半導体装置１は、面実装形の半導体パッケージであり、例えばＢＧＡ（Ball Grid Array package）、ＭＡＰ（Mold Array Package）、ＬＧＡ（Land Grid Array Package）またはＣＳＰ（Chip Size Package）形態などの半導体装置である。

図１〜図３に示される本実施の形態の半導体装置１は、配線基板２と、配線基板２の主面（上面）２ａ上に搭載された半導体チップ（半導体素子）３と、半導体チップ３の電極（ボンディングパッド）３ａと配線基板２の主面２ａの導電性のランド部（端子、電極、パッド、配線、導体部）４ａとの間を電気的に接続するボンディングワイヤ５と、半導体チップ３およびボンディングワイヤ５を覆うように配線基板２の主面２ａ上に形成された封止樹脂（封止部、モールド樹脂、樹脂体）６と、配線基板２の主面（下面）２ｂの導電性のランド部（端子、電極、パッド、配線、導体部）４ｂに接続された半田ボール（ボール電極）７とを有している。なお、図３には配線基板２と半田ボール７との接続部近傍の部分拡大断面図が示されている。

配線基板（パッケージ用配線基板、パッケージ基板）２は、図示はしないけれども、例えば、樹脂材料（例えばガラスエポキシ樹脂）、有機高分子材料またはセラミックス材料（例えばアルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ₂Ｏ₃））などからなる複数の絶縁層（基材層）と複数の導体層（配線層、導体パターン層）とが積層されて一体化された多層構造を有しており、いわゆる多層基板（多層配線基板）である。配線基板２の導体層を形成する材料としては、銅などの導電性の良い材料を用いることができる。

配線基板２の主面２ａ（半導体チップ３搭載側の主面２ａ）には、半導体チップ３の電極３ａとボンディングワイヤ５を介して電気的に接続するための導電性のランド部４ａが複数形成されている。配線基板２の主面２ｂ（半田ボール７接続側の主面２ｂ、ここでは主面２ａとは逆側の主面２ｂ）には、半田ボール７接続用の導電性のランド部４ｂが複数形成されている。配線基板２の主面２ａのランド部４ａと主面２ｂのランド部４ｂとは、配線基板２（の絶縁層）に形成された図示しないスルーホール（スルーホール内の導体）や配線基板２の絶縁層間に形成された内部配線層（図示せず）などを介して電気的に接続されている。また、配線基板２として、上記のように複数の絶縁層（基材層）と複数の導体（配線）層とが積層された多層基板を用いても、あるいは１つの絶縁層（基材層）の表面および裏面に導体層が形成された基板を用いてもよい。

図３にも示されるように、配線基板２の主面２ｂ上には、例えば銅膜（銅箔）などの銅を主成分とする導電体材料からなる導体層（導体膜）１１が形成されており、この導体層１１を覆うように、配線基板２の主面２ｂ上に、開口部１２ａを有する半田レジスト層１２が形成されている。半田レジスト層１２の開口部１２ａから露出する導体層１１の表面には、めっき処理が施されてめっき層１３が形成されている。このめっき処理については、後でより詳細に説明する。半田レジスト層１２の開口部１２ａから露出する導体層１１およびその表面のめっき層１３により、配線基板２の半田ボール７接続用のランド部４ｂが形成される。ランド部４ｂを構成する導体層（銅膜）１１の膜厚は、例えば１０〜４０μｍ程度である。ランド部４ｂは、配線基板２の半田接続用の端子（半田ボール７を接続するための端子）であり、各ランド部４ｂには半田ボール７が接続されている。半田ボール７は半導体装置１の外部接続端子として機能することができる。半田ボール７は、例えばＰｂ（鉛）フリー半田からなる。また、配線基板２の主面２ａ上には、配線やランド部４ａ形成用の導体層（導体膜、銅膜）１４が、導体層１１と同様の材料により形成されている。配線基板２の主面２ａ上の半田レジスト層１２から露出する導体層１４により、ワイヤボンディング用のランド部４ａが形成される。ランド部４ａの表面にもめっき処理が施されてめっき層が形成されている。

半導体チップ３は、例えば、単結晶シリコンなどからなる半導体基板（半導体ウエハ）に種々の半導体素子または半導体集積回路などを形成した後、必要に応じて半導体基板の裏面研削を行ってから、ダイシングなどにより半導体基板を各半導体チップ３に分離したものである。半導体チップ３は、配線基板２の主面２ａ上に、フェースアップ（face-up）ボンディングされている。このため、半導体チップ３は、その表面（半導体素子形成側の面）が上方を向くように配線基板２の主面２ａ上に搭載され、半導体チップ３の裏面（半導体素子形成側の面とは逆側の面）が配線基板２に接合材（ダイボンディング材、接着材）１５を介して接合（接着）されている。

半導体チップ３の表面には、複数の電極（ボンディングパッド、パッド電極）３ａが形成されている。電極３ａは、半導体チップ３に形成された半導体素子または半導体集積回路に電気的に接続されている。半導体チップ３の電極３ａは、それぞれボンディングワイヤ５を介して配線基板２の主面２ａのランド部４ａに電気的に接続されている。ボンディングワイヤ５は、例えば金（Ａｕ）線などの金属細線などからなる。

配線基板２上に、半導体チップ３およびボンディングワイヤ５を覆うように封止樹脂６が形成されている。封止樹脂６は、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料などからなり、フィラーなどを含むこともできる。例えば、フィラーを含むエポキシ樹脂などを用いて封止樹脂６を形成することができる。封止樹脂６により、半導体チップ３やボンディングワイヤ５が封止され、保護される。

次に、本実施の形態の半導体装置の製造工程について説明する。図４は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す製造プロセスフロー図である。図５は、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる配線基板２１の全体平面図であり、図６は、配線基板２１のうちの一つの基板領域２１ｃおよびその周辺領域の平面図である。図７〜図１２は、本実施の形態の半導体装置の製造工程中の断面図（要部断面図）である。なお、図５には、半田ボール７を接続する側の主面２１ｂ（主面２ｂに対応）側が示され、図６は、図５とは逆側の主面、すなわち半導体チップ３を搭載する側の主面２１ａ（主面２ａに対応）が示されている。また、図７〜図１１には一つの基板領域２１ｃに対応する断面が示され、図１２には一つの基板領域２１ｃから製造された半導体装置１が示されている。

まず、配線基板（パッケージ用配線基板、パッケージ基板、配線基板母体）２１を準備する（ステップＳ１）。

配線基板２１は、複数の基板領域（配線基板、単位領域、単位配線基板領域）２１ｃが繋がって形成された多連の配線基板（多連パッケージ基板、多数個取り基板）であり、後述する配線基板２１の切断工程で切断されて個々の基板領域２１ｃに分離されるものである。分離された各基板領域２１ｃが、上記配線基板２に対応する。各基板領域２１ｃは同様の構成を有しており、各基板領域２１ｃから一つの半導体装置が製造され、配線基板２１は複数の基板領域２１ｃが図５の上下左右方向に規則的に並んで配置された構造になっている。

このような配線基板２１は、上記配線基板２のように、例えば絶縁層（基材層）と導体層（配線層）とを積層して一体化した多層基板（多層配線基板）であり、種々の手法を用いて形成（製造）できる。

配線基板２１の製造法の一例をビルドアップ法を基に説明する。まず、コア材（樹脂とガラス織布の複合材料を例とするシート両面に銅箔などの導電性金属材料が貼り付けられている）の両面に配置されている導体層をエッチングなどによりパターニングし、必要に応じてスルーホールを形成する。スルーホールは、ドリルまたはレーザーを用いコア材に貫通孔を開けた後、金や銅などの導電性のよい金属材料でめっきされて形成される。更にビルドアップ材（樹脂とガラス織布や無機フィラーなどの複合材料を例とするシート片面に銅箔などの導電性金属材料が貼り付けられている）をコア材の両面に配置し、圧着することにより積層する。圧着後、ビルドアップ材に片面に配置されている導体層を各々エッチング等によりパターニングし、必要に応じてスルーホールを形成する。スルーホールの形成方法は基本的にコア材と同様である。このようにして、内部と両主面に導体層が形成された多層基板（多層配線基板）としての配線基板２１を形成することができる。配線基板２１は、ビルドアップ法以外にも、印刷法やシート積層法など、種々の手法を用いて製造することができ、上記製造方法には限定されない。

更に、配線基板２１の一方または両方の主面に半田レジスト層を形成する。例えば、配線基板２１の主面２１ｂに形成された導体層（図３の導体層１１に対応）を覆い、半田ボール７接続予定領域の導体層（導体層１１）が露出するような開口部（図３の開口部１２ａに対応）を有する半田レジスト層（図３の半田レジスト層１２に対応）を配線基板２１の主面２１ｂに形成する。

このようにして準備された配線基板２１の半導体チップ３搭載側の主面２１ａ（主面２ａに対応）には、各基板領域２１ｃにおいて、ボンディングワイヤ５接続用の複数のランド部４ａが形成され（露出され）、主面２１ａとは反対側の主面であり配線基板２１の半田ボール７接続側の主面２１ｂ（主面２ｂに対応）には、各基板領域２１ｃにおいて、半田ボール７接続用の複数のランド部４ｂが形成され（露出され）並んで配置されている。配線基板２１の各基板領域２１ｃにおいて、ランド部４ａとランド部４ｂとは、配線基板２１（の絶縁層）に形成された図示しないスルーホール（スルーホール内の導体）や配線基板２１の主面または内部に形成された配線層（図示せず）などを介して電気的に接続されている。

それから、配線基板２１の主面２１ａ，２１ｂに対してめっき処理を施す。すなわち、配線基板２１の主面２１ａ，２１ｂで露出するランド部４ａ，４ｂは、例えば、配線基板２１の主面２１ａ，２１ｂに設けられた銅膜（銅箔）などの銅を主成分とする導電体材料からなる導体層（導体層１１，１４）からなり、この銅のランド部４ａ，４ｂの表面に、めっき処理を施す（ステップＳ２）。本実施の形態では、このめっき処理には、無電解めっき法を用いる。この無電解めっき処理により、銅のランド部４ａ，４ｂ上に、Ｐ（リン）を含有する無電解Ｎｉ（ニッケル）めっき層と、無電解Ｐｄ（パラジウム）めっき層と無電解Ａｕ（金）めっき層とが順に形成される。ステップＳ２のめっき処理については、後でより詳細に説明する。

このようにして配線基板２１を準備し、ランド部４ａ，４ｂの表面にめっき処理（無電解めっき処理）を施すことで、図７に示されるような本実施の形態で用いられる配線基板２１が得られる。それから、図８に示されるように、配線基板２１の各基板領域２１ｃに接合材１５を介して半導体チップ３を搭載する（ステップＳ３）。この際、半導体チップ３の裏面側が配線基板２１の主面２１ａ側となるように、フェースアップボンディングを行う。

次に、図９に示されるように、ワイヤボンディング工程を行って、半導体チップ３と配線基板２とを電気的に接続する（ステップＳ４）。すなわち、半導体チップ３の表面の電極３ａと配線基板２１の主面２１ａのランド部４ａとをボンディングワイヤ５を介して電気的に接続する。

次に、図１０に示されるように、モールド工程（例えばトランスファモールド工程）を行って、配線基板２１上に半導体チップ３とボンディングワイヤ５とを覆うように封止樹脂６を形成する（ステップＳ５）。封止樹脂６の形成には、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料を用いることができ、例えば、フィラーなどを含むエポキシ樹脂などを用いて封止樹脂６を形成することができる。

次に、図１１に示されるように、配線基板２１の主面２１ｂに半田ボール７を形成（接続）する（ステップＳ６）。例えば、配線基板２１の主面２１ｂを上方に向けた状態で、配線基板２１の主面２１ｂに設けられたランド部４ｂ上に半田ボールを搭載し、リフロー処理（熱処理）を行って配線基板２１の主面２１ｂのランド部４ｂに接続する半田ボール７を形成する。

その後、図１２に示されるように、配線基板２１（または配線基板２１および封止樹脂６）をダイサー（図示せず）などを用いて所定の位置（基板領域２１ｃ間のダイシングライン）で切断して個片に切り離し、各半導体装置１に分離する（ステップＳ７）。これにより、個片化された半導体装置１が得られる（製造される）。製造された半導体装置１は、実装基板などに実装（搭載）することができる。

図１３は、半導体装置１を実装基板（実装用基板、配線基板、外部基板、マザーボード）３１に実装した状態を示す側面図であり、図１４はその要部断面図（部分拡大断面図）である。図１４には、半導体装置１の半田ボール７と実装基板３１との接続部近傍の部分拡大断面図が示されている。

実装基板３１は、半導体パッケージ形態の半導体装置１を実装（半田実装）するための配線基板であり、半導体装置１を実装する側の主面３１ａに導電性のランド部（端子、電極、配線、導体部）３２が、実装基板３１の主面３１ａ上の半田レジスト層３３から露出するように形成されており、このランド部３２に半導体装置１の半田ボール７が接続される。例えば、実装基板３１の主面３１ａに半導体装置１を搭載し、リフロー処理（熱処理）を行うことにより、半導体装置１の半田ボール７を実装基板３１のランド部３２に接続することができる。

実装基板３１のランド部３２は、例えば銅膜（銅箔）などの銅を主成分とする導体層（導体膜）からなり、この銅のランド部３２の表面にはめっき処理が施されてめっき層３４が形成されており、めっき処理されたランド部３２に半導体装置１の半田ボール７が接続される。本実施の形態では、実装基板３１の半田接続用の端子であるランド部３２の表面のめっき処理は、配線基板２１（配線基板２）の半田接続用（半田ボール７接続用）のランド部４ｂの表面のめっき処理（すなわちステップＳ２のめっき処理）と同様のめっき処理を施しておくことが好ましい。

次に、本実施の形態の半導体装置の製造工程における配線基板２１（配線基板２）のランド部４ａ，４ｂへのめっき処理、すなわちステップＳ２のめっき工程についてより詳細に説明する。

配線基板２１（配線基板２）の半田接続用（半田ボール７接続用）の銅のランド部４ｂの表面にはめっき処理を施し、めっき処理されたランド部４ｂに半田ボール７が接続されるが、本実施の形態では、配線基板２１（配線基板２）のランド部４ａ，４ｂへのめっき処理（すなわちステップＳ２のめっき工程）を無電解めっき法を用いて行う。

本実施の形態とは異なり、電解めっき法を用いて配線基板の主面のランド部の表面にめっき処理を施す場合、電流を流すための、めっき用配線を配線基板に形成することが必要である。図１５は、電解めっき法を用いてランド部４ａ，４ｂの表面にめっき処理を施すためのめっき用配線４２を形成した比較例の配線基板４１を示す全体平面図であり、図１６は、配線基板４１のうちの一つの基板領域４１ｃ（基板領域２１ｃに対応）およびその周辺領域の平面図である。配線基板４１は、めっき用配線４２を形成したこと以外は上記配線基板２１とほぼ同様の構成を有している。また、図１５は上記図５に対応し、図１６は上記図６に対応する。また、図１５および図１６では一部のめっき用配線４２については理解を簡単にするために図示を省略している。

半導体装置の小型化や多端子化などにより、ランド部４ａ，４ｂや半田ボール７の挟ピッチ化が進むと、配線基板４１にめっき用配線４２を形成するのが困難になってくる。

図１７は、めっき用配線４２を形成した配線基板４１を用いて製造された比較例の半導体装置４３の側面図である。ＭＡＰ用の配線基板４１を用いて製造したＢＧＡパッケージ形態の半導体装置４３では、配線基板４１の各単位領域（基板領域４１ｃ）に半導体チップ３を搭載し、全体をモールド樹脂（封止樹脂６）で封止し、ダイサーにより切断して個片の半導体装置４３に分離するが、切断により個片化した半導体装置４３の配線基板４４（配線基板４１を各基板領域４１ｃに分離したもの）の側面にめっき用配線４２の銅が露出することになる。この半導体装置４３の配線基板４４の側面で露出した銅（めっき用配線４２）の間隔が狭いと、マイグレーションなどにより、ショート不良などが発生する可能性がある。更に、めっき用配線４２がノイズを拾うことにより、半導体装置４３に動作不良などが発生する可能性がある。また、めっき用配線４２があると、基板状態での配線基板４１の電気的な検査ができず、半導体装置４３を製造した後に不良が判明して半導体装置の製造歩留りを低下させる可能性がある。

それに対して本実施の形態では、無電解めっき法を用いて、配線基板２１（配線基板２）の主面２１ａ，２１ｂ（主面２ａ，２ｂ）のランド部４ａ，４ｂの表面にめっき処理を施す。このため、配線基板２１（配線基板２）にめっき用配線を形成する必要がない。これにより、ランド部４ａ，４ｂや半田ボール７の挟ピッチ化が可能となり、半導体装置の小型化や多端子化に有利となる。また、配線基板２１にめっき用配線が不要なので、配線基板２１を切断して半導体装置１を製造したときに、切断により個片化された半導体装置１の配線基板２の側面でめっき用配線が露出することはない。このため、配線基板の側面で露出するめっき用配線に起因するショート不良などを防止することができる。また、めっき用配線がノイズを拾うことによる動作不良などを防止することができる。また、めっき用配線がないので、基板状態で配線基板２１の電気的な検査を行うことができ、良品として選別された配線基板２１を用いて半導体装置１を製造することが可能となる。このため、半導体装置の製造歩留りを向上させることができる。

図１８は、本実施の形態における配線基板２１（配線基板２）のランド部４ａ，４ｂへのめっき工程（すなわちステップＳ２のめっき工程）を示すプロセスフロー図である。図１９は、半田接続用のランド部４ｂの表面にめっき処理を施した状態（ランド部４ｂに半田ボール７を接続する前の状態）でのランド部４ｂの要部断面図（部分拡大断面図）であり、図２０は、ランド部４ｂに半田ボール７を接続した後の状態でのランド部４ｂの要部断面図（部分拡大断面図）である。図１９では、ランド部４ｂを構成する導体層１１の表層部分とその導体層１１上に形成されためっき層（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）が模式的に示されている。図２０は、図１９と同じ領域の断面図に対応し、図１９のようなめっき層が表面に形成されたランド部４ｂに半田ボール７を接続した状態が模式的に示されている。

半田接続用のランド部４ｂに対するめっき処理（ステップＳ２）は、次のようにして行われる。

まず、無電解めっき法を用い、リン（Ｐ）を触媒としてニッケル（Ｎｉ）めっき処理（リン含有無電解ニッケルめっき処理）を施す（ステップＳ２ａ）。これにより、図１９に示されるように、ランド部４ｂ（すなわち半田レジスト層１２の開口部１２ａから露出する導体層（銅膜）１１）上に、リン（Ｐ）を含有する無電解ニッケルめっき層（Ｎｉ（ニッケル）とＰ（リン）を含有する無電解めっき層、Ｎｉ（ニッケル）とＰ（リン）との合金からなる無電解めっき層）である無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（めっき膜、めっき皮膜）１３ａが形成される。無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの膜厚は、例えば３〜１５μｍ程度である。

ステップＳ２ａの無電解ニッケルめっき処理は、例えば、硫酸ニッケル、次亜リン酸ナトリウム、オキシカルボン酸、硫酸、水酸化ナトリウム、および無機硫黄化合物などを用いためっき液を用いて行うことができる。硫酸ニッケルなどのニッケル化合物と次亜リン酸ナトリウムなどのリン系還元剤を用いためっき液を用いることで、リン（Ｐ）を含有する無電解ニッケル（Ｎｉ）めっき層である無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成することができる。

次に、無電解めっき法を用いて、パラジウム（Ｐｄ）めっき処理を施す（ステップＳ２ｂ）。これにより、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に、無電解Ｐｄ（パラジウム）めっき層（Ｐｄ（パラジウム）からなる無電解めっき層、めっき膜、めっき皮膜）１３ｂが形成される。無電解Ｐｄめっき層１３ｂの膜厚は、例えば０．１〜０．６μｍ程度である。

ステップＳ２ｂの無電解パラジウムめっき処理は、例えば、パラジウム化合物、アンモニア、アミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸およびその水溶液などを用いためっき液を用いて行うことができる。パラジウム化合物を用いためっき液を用いることで、無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成することができる。

本実施の形態では、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ（すなわちＰ含有の無電解Ｎｉめっき層）上に次の無電解めっき層を形成する工程（ここではステップＳ２ｂの無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成する工程）において、下地の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａのＮｉ（ニッケル）がめっき液（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上の無電解めっき層（ここでは無電解Ｐｄめっき層１３ｂ）を形成するためのめっき液、ここでは無電解パラジウムめっき液）中へ溶出する量（溶出量）を５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）以下になるようにする。この無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａからめっき液（ここでは無電解パラジウムめっき液）中へのＮｉ（ニッケル）の溶出量は、めっき液（ここでは無電解パラジウムめっき液）中に溶け込んだＮｉ（ニッケル）の重量を、めっき面積（ここではその上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂが形成される下地の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの面積）で割った値に対応する。

次に、無電解めっき法を用いて、金（Ａｕ）めっき処理を施す（ステップＳ２ｃ）。これにより、無電解Ｐｄめっき層１３ｂ上に、無電解Ａｕ（金）めっき層（Ａｕ（金）からなるめっき層、めっき膜、めっき皮膜）１３ｃが形成される。無電解Ａｕめっき層１３ｃの膜厚は、例えば０．０５〜１μｍ程度である。このステップＳ２ｃの無電解金めっき処理は、例えば、先に行う無電解フラッシュ金めっき処理と、その後の無電解還元金めっき処理とにより行うことができる。

ステップＳ２ｃの無電解金めっき処理のうち、先に行う無電解フラッシュ金めっき処理は、例えば、シアン化金カリウムを塩とした水溶性ポリアミノポリカルボン酸、水溶性アミン、その誘導体、およびＰＨ調整剤などを用いためっき液を用いて行うことができる。ステップＳ２ｃの無電解金めっき処理のうち、後で行う無電解還元金めっき処理は、例えば、水溶性亜硫酸金化合物、水溶性ポリアミノポリカルボン酸、その塩、水溶性アミン、その誘導体、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、ヒドラジン化合物およびベンゾトリアゾール系化合物などを用いためっき液を用いて行うことができる。

このようにして（ステップＳ２ａ〜Ｓ２ｃにより）、半田接続用の端子であるランド部４ｂ（半田レジスト層１２の開口部１２ａから露出する導体層１１）に無電解めっき処理を施して、その表面に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ、無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成する。従って、ランド部４ｂに半田ボール７を接続する前の状態では、配線基板２１（配線基板２）の半田接続用（半田ボール７接続用）の端子（ランド部４ｂ）は、半田レジスト層１２の開口部１２ａから露出する導体層（銅膜）１１と、その導体層１１上に形成された無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ、無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃにより形成される。このようにしてめっき処理されたランド部４ｂに対して、半導体装置の製造工程のステップＳ６の半田ボール７形成工程において半田ボール７が接続されることになる。

なお、ボンディングワイヤ５接続用の端子である配線基板２１のランド部４ａの表面に対しても、上記ステップＳ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｓ２ｃと同様の無電解めっき処理を施しておくことが好ましい。これにより、配線基板２１の主面２１ａのランド部４ａの表面にも、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ、無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃと同様の無電解めっき層が形成される。配線基板２１の主面２１ａのランド部４ａ（ワイヤボンディング用の端子）と配線基板２１の主面２１ｂのランド部４ｂ（半田接続用の端子）とに対して、同様のめっき処理を施して同様のめっき層（すなわち無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ、無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃ）を形成することで、配線基板２１の両主面２１ａ，２１ｂのランド部４ａ，４ｂに対するめっき工程を同じめっき工程で行うことができ、半導体装置の製造コストを低減することができる。

無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ、無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成したランド部４ｂに、ステップＳ６で半田リフロー処理などにより半田ボール７を接続すると、図２０に示されるように、無電解Ａｕめっき層１３ｃのＡｕ（金）と無電解Ｐｄめっき層１３ｂのＰｄ（パラジウム）とは半田ボール７の半田の中に溶け込む。そして、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ中のＮｉ（ニッケル）は半田ボール７の半田と反応して合金層５１を形成する。この合金層５１は、半田ボール７を構成する半田のＳｎ（スズ）と無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａのＮｉ（ニッケル）とを含む合金（化合物）からなり、例えばＳｎ−Ｎｉ合金からなる。半田ボール７を構成する半田がＣｕ（銅）を含有する場合は、合金層５１はＳｎ（スズ）とＮｉ（ニッケル）とＣｕ（銅）とを含む合金（例えばＳｎ−Ｎｉ−Ｃｕ合金）からなる。このため、配線基板２１（配線基板２）のランド部４ｂに半田ボール７を接続した後の状態では、半田ボール７は、合金層（Ｓｎ−Ｎｉ合金層）５１および無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを介して、導体層（銅膜）１１に接続されていることになる。従って、半導体装置１に半田ボール７を接続した後の状態では、ランド部４ｂは、半田レジスト層１２の開口部１２ａから露出する導体層（銅膜）１１とその上に形成された無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａにより構成され、このランド部４ｂが合金層５１を介して半田ボール７と接続された状態となる。

無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａのうち、合金層５１と無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとの界面近傍の領域には、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの他の領域に比較してリン（Ｐ）の濃度（割合）が高い（Ｎｉ濃度が低い）リン濃縮層５２が形成される。これは、ランド部４ｂに半田ボール７を接続したときに、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの表層部分（半田ボール７側の表層部分）のＮｉが半田ボール７の半田と反応して合金層５１が形成され、その分、表層部分（すなわちリン濃縮層５２）におけるＮｉ含有率が低下（すなわちＰ含有率が上昇）して、合金層５１と無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとの界面近傍にリン濃縮層５２が形成されたためである。このリン濃縮層５２も、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと同様に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（Ｐ含有の無電解Ｎｉめっき層、ＮｉとＰとの合金）からなるが、リン濃縮層５２よりも内部側（導体層１１側）における無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａに比較して、リン（Ｐ）の濃度（割合）が高い。

このように、図３に示されるランド部４ｂ（導体層１１）表面のめっき層１３は、半田ボール７接続前は無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ、無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃからなり、半田ボール７接続後は無電解Ｎｉ―Ｐめっき層１３ａ（およびリン濃縮層５２）からなる。

本発明者の検討によれば、このようなリン濃縮層５２が存在していても、ランド部４ｂと半田ボール７との間の接続強度はほとんど低下しないが、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層５１との界面（すなわちリン濃縮層５２と合金層５１との界面）にボイドが形成されていると、ランド部４ｂと半田ボール７との間の接続強度が低下することが新たに分かった。

図２１は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ（のリン濃縮層５２）と合金層５１との界面（界面近傍）にボイド（微小ボイド）６１が形成された比較例を示す部分拡大断面図（要部断面図）であり、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａのリン濃縮層５２と合金層５１との界面近傍領域が模式的に示されている。

図２１のように、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層５１との界面（すなわちリン濃縮層５２と合金層５１との界面）にボイド６１が形成されていると、半田ボール７とランド部４ｂとの間の接合面積が小さくなり、また半田ボール７とランド部４ｂとの界面（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層５１との界面）に割れが生じやすくなるなどして、半田ボール７の接続強度（接合強度）が低下することが分かった。特に、１０ｎｍ程度以上（例えば直径数十ｎｍ程度）のボイド６１が無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層５１との界面（すなわちリン濃縮層５２と合金層５１との界面）に存在すると、半田ボール７の接続強度が低下してしまう。

この微小なボイド６１の発生原因を調べたところ、ランド部４ｂ上に無電解めっき処理を施した際に、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層との界面の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ側に生じたボイド（微小ボイド）６１ａに起因することが分かった。図２２は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層（ここでは無電解Ｐｄめっき層１３ｂ）との界面にボイド６１ａが生じた比較例の状態を模式的に示す断面図であり、上記図１９と同じ領域が示されている。この無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層（ここでは無電解Ｐｄめっき層１３ｂ）との界面（界面近傍）に生じていたボイド６１ａが、半田ボール７をランド４ｂに接続した後にも残存して、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層５１との界面（界面近傍）のボイド６１になる。

図２３は、ボイド６１ａの発生メカニズムの説明図である。図２４は、各種の金属の自然電極電位を示す表（説明図）である。

ボイド６１ａの生成（すなわちボイド６１の生成）は、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後、その無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの表面に対して行う無電解めっき処理の際に生じる置換反応が原因である。図２３に模式的に示されるように、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの形成後、次に行う無電解めっき処理の際に、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａのＮｉ（ニッケル）が電子を放出してイオン化して無電解めっき液中に溶け出し、それ（電子）を無電解めっき液中の金属イオン（無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成する場合はＰｄイオン）が受け取ることによって金属化して無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの表面に析出する。この置換反応をできるだけ少なく抑えることで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの表面でのボイド６１ａの生成を防止することができる。

本発明者の検討によれば、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後にその表面に対して行う無電解めっき処理において、下地の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａのＮｉ（ニッケル）が無電解めっき液中へ溶出する量（すなわち、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上の無電解めっき層を形成するための無電解めっき液中への、Ｎｉ（ニッケル）の溶出量）を５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）以下になるようにすれば、上記置換反応を抑制し、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層との界面（界面近傍）にボイド６１ａが生じるのを防止できることが分かった。特に、１０ｎｍ程度以上（例えば直径数十ｎｍ程度）のボイド６１ａが無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層との界面（界面近傍）に生成されるのを防止することができる。無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解めっき液中へのＮｉの溶出量は、無電解めっき液中に溶け込んだＮｉ（ニッケル）の重量をめっき面積（めっき処理する無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの面積）で割った値に対応する。無電解めっき液中に溶け込んだＮｉ（ニッケル）の重量は、例えば原子吸光光度計などにより測定することができる。

無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後にその表面に対して行う無電解めっき処理において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解めっき液中へのＮｉ（ニッケル）の溶出量は、例えばその無電解めっき液への添加剤などを調整することにより、制御することができる。

また、図２４に示されるように、Ｐｄ（パラジウム）はＡｕ（金）に比較してＮｉとの電位ギャップが小さい。すなわち、Ｎｉ膜上にＡｕ膜を形成した場合の電位ギャップは１．６５ｅＶとなるが、Ｎｉ膜上にＰｄ膜を形成した場合の電位ギャップは１．０８ｅＶとなる。このため、無電解Ｐｄめっき層１３ｂの形成を省略して無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成した場合に比較して、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成した方が、上記のような置換反応（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ表面での置換反応）を少なくすることができる。また、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの局部的腐食を抑制または防止することができる。従って、本実施の形態のように、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成し、その上に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成することで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後にその表面に対して行う無電解めっき処理において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの表面での置換反応をより少なくし、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層との界面にボイド６１ａが生じるのをより的確に防止することができる。

図２５は、本実施の形態における無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａのリン濃縮層５２と合金層５１との界面近傍領域を示す部分拡大断面図（要部断面図）であり、上記図２１に対応する。

本実施の形態では、半導体装置１製造用の配線基板２１（配線基板２）のランド部４ｂへのめっき工程において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に次の無電解めっき層を形成する際の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ表面の置換反応を抑制して無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層（ここでは無電解Ｐｄめっき層１３ｂ）との界面（界面近傍）にボイド６１ａが生じるのを防止し、それによって、ランド部４ｂに半田ボール７を接続したときに、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ（のリン濃縮層５２）と合金層５１との界面（界面近傍）にボイド６１が形成されるのを防止する。このため、本実施の形態の半導体装置１では、図２５に示されるように、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ（のリン濃縮層５２）と合金層５１との界面（界面近傍）にボイドが形成されておらず、特に、１０ｎｍ程度以上のボイドが無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ（のリン濃縮層５２）と合金層５１との界面（界面近傍）に存在しない。従って、半田ボール７とランド部４ｂとの間の接合面積を増大し、また半田ボール７とランド部４ｂとの界面（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層５１との界面）に割れが生じるのを防止でき、配線基板２（配線基板２１）のランド部４ｂと半田ボール７との間の接続強度を向上することができる。従って、半導体装置１の配線基板２の半田接続用の端子（ランド部４ｂ）の半田接続の強度を向上することができる。また、半導体装置１の信頼性を向上することができる。また、半導体パッケージ（半導体装置１）製造用の配線基板２１の信頼性（半田接続の信頼性）を向上することができる。

また、他の形態として、無電解Ｐｄめっき層１３ｂの形成を省略し、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成することもできる。この場合も、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後にその表面に対して行う無電解めっき処理（この場合は無電解Ａｕめっき処理）において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解めっき液（この場合は無電解Ａｕめっき液）へのＮｉ（ニッケル）の溶出量を５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）以下になるようにする。これにより、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層（この場合は無電解Ａｕめっき層１３ｃ）との界面（界面近傍）にボイド６１ａが生じるのを防止でき、そのようなランド部に半田ボール７を接続した際のボイド６１の発生を防止し、半田ボール７の接続強度を向上することができる。従って、半導体装置１の配線基板２の半田接続用の端子（ランド部４ｂ）の半田接続の強度を向上することができる。

また、無電解Ｐｄめっき層１３ｂや無電解Ａｕめっき層１３ｃ以外にも、無電解Ｐｔ（白金、プラチナ）めっき層または無電解Ａｇ（銀）めっき層を無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に形成する場合にも本実施の形態を適用することができる。この場合も、銅のランド部４ｂ上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後、その表面に対して行う無電解めっき処理（この場合は無電解Ｐｔめっき処理または無電解Ａｇめっき処理）において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解めっき液（この場合は無電解Ｐｔめっき液または無電解Ａｇめっき液）へのＮｉ（ニッケル）の溶出量を５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）以下になるようにする。これにより、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層（この場合は無電解Ｐｔめっき層または無電解Ａｇめっき層）との界面（界面近傍）にボイド６１ａが生じるのを防止でき、そのようなランド部に半田ボール７を接続した際のボイド６１の発生を防止し、半田ボール７の接続強度を向上することができる。従って、半導体装置１の配線基板２の半田接続用の端子（ランド部４ｂ）の半田接続の強度を向上することができる。

また、図１３および図１４に示されるような半導体装置１を実装する実装基板３１のランド部３２は、例えば銅膜（銅箔）などの銅を主成分とする導電体材料からなる導体層からなり、この銅のランド部３２の表面にはめっき処理が施され、めっき処理されたランド部３２に半導体装置１の半田ボール７が接続される。この実装基板３１の半田接続用のランド部３２の表面のめっき処理は、配線基板２１の半田接続用のランド部４ｂの表面のめっき処理（ステップＳ２ａ〜Ｓ２ｃのめっき処理）と同様のめっき処理を施しておけば、より好ましい。

すなわち、半導体装置１の実装用の配線基板である実装基板３１は、次のようにして製造または準備される。まず、実装基板３１の主面で露出する銅のランド部３２を有する実装基板３１を準備し、そのランド部３２の表面にＰ（リン）を含有する無電解Ｎｉめっき層である無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａに対応）を形成し、更にその表面に対して他の無電解めっき層を形成するが、この無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の表面に対して行う無電解めっき処理（例えば無電解Ｐｄめっき、無電解Ａｕめっき、無電解Ｐｔめっきまたは無電解Ａｇめっき処理、より好ましくは無電解Ｐｄめっき処理）において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層から無電解めっき液へのＮｉ（ニッケル）の溶出量を５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）以下になるようにする。このようにしてランド部３２の表面上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層およびその上層の他の無電解めっき層（例えば無電解Ｐｄめっき層）を形成することで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層とその上層の無電解めっき層（例えば無電解Ｐｄめっき層）との界面（界面近傍）に微小なボイド（ボイド６１ａと同様のボイド）が生じるのを防止できる。必要に応じて更に上層に無電解めっき層（例えば無電解Ａｕめっき層）を形成して、表面にめっき層が形成されたランド部３２を有する実装基板３１が製造される。このように、ランド部３２表面のめっき層３４は、半導体装置１を実装する前（半田ボール７接続前）は、下から順に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層、無電解Ｐｄめっき層および無電解Ａｕめっき層により形成することができる。このようにして製造された実装基板３１のランド部３２に半田リフロー処理により半導体装置１の半田ボール７を接続して、図１３および図１４に示されるように実装基板３１に半導体装置１を実装することができる。

このようにして製造された実装基板３１に半導体装置１を実装すると、ランド部３２表面の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層と半田ボール７との界面には上記合金層５１のようなＳｎとＮｉとを含有する合金層が形成されるが、この合金層とランド部３２上の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（のリン濃縮層）との界面（界面近傍）には微小なボイド（ボイド６１と同様のボイド）は形成されない。これにより、半導体装置１の半田ボール７と実装基板３１のランド部３２との間の接続強度を向上することができ、半導体パッケージ（半導体装置１）を半田実装する実装基板３１の半田接続の強度を向上することができる。また、半導体パッケージ（半導体装置１）実装用の実装基板３１の信頼性を向上することができる。また、実装基板３１において、半導体装置１実装用（半田ボール７接続用）のランド部３２だけでなく、他の電子部品を半田実装するための端子（ランド部）についても、上記ランド部３２表面のめっき処理と同様のめっき処理を同じめっき工程で施しておけばより好ましく、これにより、半導体装置１および他の電子部品と実装基板３１との接合部（半田接合部）の接続強度を向上することができる。

また、上記のようにしてめっき処理したランド部（ランド部４ｂやランド部３２）に接続する半田（ここでは半田ボール７）が、鉛（Ｐｂ）を含有しない半田であるＰｂ（鉛）フリー半田からなる場合に、本実施の形態を適用すれば、特に有効である。Ｐｂフリー半田としては、例えばＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のＰｂフリー半田などを用いることができる。Ｐｂフリー半田は、Ｐｂ含有半田に比較して硬い。このため、比較的やわらかいＰｂ含有半田で半田ボール７を形成した場合に比べて、Ｐｂフリー半田で半田ボール７を形成した場合は、ランド部（ランド部４ｂやランド部３２）と半田ボール７の接合部（接続部）に応力が印加されやすい（応力が緩和されにくい）。このため、Ｐｂフリー半田で半田ボール７を形成した場合は、半田ボール７とランド部との間の接続強度を高めることが重要となる。このため、半田接続用のランド部（ランド部４ｂやランド部３２）に本実施の形態のようなめっき処理を施してからそこに半田ボール７を接続することで、上記のようなボイド６１の発生を防止して半田ボール７の接続強度を向上でき、たとえランド部の半田接続に使用する半田の材料（半田ボール７の材料）としてＰｂフリー半田を用いた場合でも、半田ボール７への応力印加などによる不具合（例えば半田ボール７接続部の破断など）を防止することができる。

次に、本実施の形態（ステップＳ２ａ〜Ｓ２ｃ）のようにして配線基板２１（配線基板２）のランド部４ｂへめっき処理し、そこに半田ボール７を接続した場合の半田ボール７の接続強度の向上効果についてより詳細に説明する。

図２６は、せん断強度試験の説明図であり、図２７は、各種サンプルのせん断強度試験の結果を示すグラフであり、図２８は、せん断強度試験を行った各種サンプルにおけるボイド６１（ボイド６１ａ）の有無を示す表（説明図）である。図２７のグラフの縦軸はせん断強度に対応する。サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣは、いずれも半導体装置１と同様のＢＧＡパッケージ形態の半導体装置であるが、図２８に示されるように、サンプルＡは、本実施の形態とは異なり、上記図２１に示される比較例のように、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ（のリン濃縮層５２）と合金層５１との界面（界面近傍）に微小なボイド６１が生じているサンプルであり、サンプルＢは、本実施の形態とは異なり、上記図２１に示される比較例のように微小なボイド６１が発生しているが、サンプルＡよりもボイド６１が少ないサンプルであり、サンプルＣは、本実施の形態のように、微小なボイド６１が生じていないサンプル（すなわち本実施の形態の半導体装置１に対応）である。

サンプルＣは、上記のように、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後にその表面に対して行う無電解めっき処理（ここでは無電解Ｐｄめっき処理）において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解めっき液（ここでは無電解Ｐｄめっき液）へのＮｉ（ニッケル）の溶出量を５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）以下になるようにすることで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解Ｐｄめっき層１３ｂとの界面にボイド６１ａが生じるのを防止し、それによって半田ボール７をランド４ｂに接続した後に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層（Ｓｎ−Ｎｉ合金層）５１との界面に微小なボイド６１が生じるのを防止している。

サンプルＡおよびサンプルＢは、本実施の形態とは異なり、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後にその表面に対して行う無電解めっき処理（ここでは無電解Ｐｄめっき処理）において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解めっき液（ここでは無電解Ｐｄめっき液）へのＮｉ（ニッケル）の溶出量が５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）を超えたものである。このため、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解Ｐｄめっき層１３ｂとの界面にボイド６１ａが生じ、それによって半田ボール７をランド４ｂに接続した後に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層（Ｓｎ−Ｎｉ合金層）５１との界面に微小なボイド６１が生じている。微小なボイド６１の有無は、例えば断面のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）観察などにより確認することができる。サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣは、ランド部上へのめっき工程以外は、ほぼ同様にして作製される。

せん断強度試験では、図２６に示されるように、サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣのそれぞれの配線基板２の主面２ｂに平行な方向にツール７１を移動させ、配線基板２のランド部４ｂに接続した半田ボール７に対してツール７１でせん断力を作用させ、どの程度のせん断力によって半田ボール７が欠落したかを調べた。せん断速度（ツール７１の移動速度）は２５０μｍ／ｓ、ツール高さＨ₁は１０μｍにてせん断強度試験の評価を行った。

図２７のグラフからも分かるように、サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣについても、せん断強度の差は、ほとんどみられなかった。

図２９は、引張強度試験の説明図であり、図３０は、各種サンプルの引張強度試験の結果を示すグラフである。図３０のグラフの縦軸は引張強度に対応する。サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣのそれぞれは、上記せん断強度試験を行ったサンプルと同種のサンプルである。

引張強度試験では、図２９に示されるように、サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣのそれぞれの配線基板２のランド部４ｂに接続した半田ボール７に対してツール７２を吸着させ、配線基板２の主面２ｂとは垂直方向（上方向）にツール７２を移動して半田ボール７に引張力を作用させ、どの程度の引張力によって半田ボール７が欠落するかを調べた。引張速度は２５０μｍ／ｓで引張強度試験の評価を行った。

図３０のグラフに示されるように、サンプルＢおよびサンプルＣに比較して、ボイド６１が多いサンプルＡの引張強度が低いことが分かる。それに対して、ボイド６１が少ないサンプルＢとボイド６１が生じていないサンプルＣについては、引張強度の有意差はほとんど見られなかった。

図３１および図３２は、衝撃曲げ試験の説明図であり、図３３は、衝撃曲げ試験の際に印加した衝撃の大きさの測定例を示すグラフであり、図３４は、各種サンプルの衝撃曲げ試験の結果を示す表（説明図）である。サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣのそれぞれは、上記せん断強度試験および引張強度試験を行ったサンプルと同種のサンプルである。

衝撃曲げ試験は、図３１に示されるように、サンプルＡ、サンプルＢまたはサンプルＣに対応する半導体装置（ＢＧＡ形態の半導体装置）７５を半田ボール７を介して実装基板７６に接続し（例えば上記図１３のような状態にし）、実装基板７６の裏面（半導体装置７５を実装した主面とは逆側の主面）を上方に向けて配置し、実装基板７６の裏面にロッド７７を落下させて実装基板７６の裏面側から半田接合部（半田ボール７接合部）に衝撃を印加するものである。印加した衝撃の大きさは、図３２の平面図に模式的に示されるように、半導体装置７５の角部近傍の実装基板７６上に貼り付けた歪みゲージ７８にてモニタすることができる。なお、衝撃曲げ試験は、図３１のスパンＬ₂を９０ｍｍとして行った。

図３３は、衝撃曲げ試験の際に印加した衝撃の大きさの測定例を示すグラフであり、図３３のグラフの縦軸は、歪みゲージ７８に発生した歪みに対応し、図３３のグラフの横軸は、衝撃を印加してからの時間に対応する。図３３の例では、約０．００２秒で２０００ｐｐｍ程度の歪みが実装基板７６に発生している。ロッド７７を落下させる高さＨ₂などを変えることで、印加される衝撃の大きさ（図３３のグラフのピーク値に対応）を変えることができる。

図３４の表には、各種サンプルＡ、サンプルＢおよびサンプルＣに対して、衝撃曲げ試験を行い、印加する衝撃の大きさを徐々に増加させていき、どの程度の衝撃を印加したときに半田接合部に破断が生じるかを調べた結果が示されている。図３４の表中の○印は、半田接合部（半田ボール７と配線基板２（のランド部４ｂ）の接合部）に破断が生じなかった場合に対応し、図３４の表中の×印は、半田接合部（半田ボール７と配線基板２（のランド部４ｂ）の接合部）に破断が生じた場合に対応する。半田接合部に破断が生じたかどうかは、例えば電気的にチェックすることができる。

図３４に示されるように、サンプルＡは１２５０ｐｐｍの衝撃を印加した段階で半田接合部（半田ボール７と配線基板２の接合部）に破断が生じ、サンプルＢは１７５０ｐｐｍの衝撃を印加した段階で半田接合部（半田ボール７と配線基板２の接合部）に破断が生じているのに対して、サンプルＣは３５００ｐｐｍの衝撃までは半田接合部に破断は生じず、４０００ｐｐｍの衝撃を印加した段階で半田接合部（半田ボール７と配線基板２の接合部）に破断が生じている。

このように、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度は、微小なボイド６１の存在の有無に大きく依存し、微小ボイド６１が存在するサンプルＡおよびサンプルＢに比較して、微小ボイド６１の存在しないサンプルＣ（すなわち本実施の形態の半導体装置１）は、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度を高くする（向上させる）ことができる。このため、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層５１との界面（すなわちリン濃縮層５２と合金層５１との界面）において微小なボイド６１（特に直径１０ｎｍ程度以上のボイド）が存在しないようにすることで、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度を向上させることができ、半導体装置１における半田ボール７の接続強度を向上することができる。これにより、半導体装置の信頼性を向上することができる。

また、配線基板２１（配線基板２）のランド部４ｂのめっき工程で発生し得るボイド６１ａを防止することが、半田ボール７をランド４ｂに接続した後に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａと合金層（Ｓｎ−Ｎｉ合金層）５１との界面での微小なボイド６１をなくし、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度を向上させるために重要である。すなわち、銅のランド部４ｂ（すなわち銅膜１１）上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後にその表面に対して行う無電解めっき処理（ここではステップＳ２ｂの無電解Ｐｄめっき層１３ｂの形成工程）において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解めっき液中へのＮｉ（ニッケル）の溶出量を５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）以下になるようにすることで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａとその上層の無電解めっき層（ここでは無電解Ｐｄめっき層１３ｂ）との界面にボイド６１ａが生じるのを防止し、それによって半田ボール７をランド４ｂに接続した後に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ（のリン濃縮層５２）と合金層（Ｓｎ−Ｎｉ合金層）５１との界面に微小なボイド６１が生じるのを防止できる。これにより、図３４に示されるように、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度を向上させることができ、半導体装置１における半田ボール７の接続強度を向上することができる。従って、半導体装置の信頼性を向上することができる。

本実施の形態（ステップＳ２ａ〜Ｓ２ｃ）のようにして配線基板２１（配線基板２）のランド部４ｂへ無電解めっき処理を行い、そこに半田ボール７を接続した場合の、ステップＳ２ｂの無電解Ｐｄめっき工程での無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解Ｐｄめっき液中へのＮｉの溶出量と、ボイド６１（ボイド６１ａ）の発生の有無と、半田ボール７の接続強度との関係について、更に次のような実験を行って調べた。

ＢＧＡパッケージ形態の半導体装置用の配線基板２１（配線基板２）のＣｕのランド部４ｂ上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成し、その上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成し、更にその上に無電解フラッシュＡｕめっき皮膜および無電解還元Ａｕめっき皮膜からなる無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成して各種サンプル（半導体装置１と同様のＢＧＡパッケージ形態の半導体装置）を作製し、衝撃曲げ試験を行った結果を図３５に示している。サンプル１〜サンプル６では、ステップＳ２ａで用いた無電解Ｎｉ−Ｐめっき液（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ形成用のめっき液）とステップＳ２ｂで用いた無電解Ｐｄめっき液（無電解Ｐｄめっき層１３ｂ形成用のめっき液）との組合せを変えてある。各種サンプル（サンプル１〜サンプル６）において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後にその表面上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成する無電解めっき工程での、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解Ｐｄめっき液中へのＮｉ（ニッケル）の溶出量が、図３５の表中に記載されている。

この無電解Ｐｄめっき液中へのＮｉの溶出量は、例えば次のようにして測定することができる。サンプル１〜サンプル６を作製する際に用いたものと同じめっき液を１００ｍｌ採取し、３ｃｍ×３ｃｍ（３ｃｍ四方）のＣｕ板（銅板）に無電解Ｎｉ−Ｐめっきを施した後に、無電解Ｐｄめっきを行い、更に無電解Ａｕめっきを行った。この際の各無電解めっきの条件は、サンプル１〜サンプル６の銅のランド部４ｂに対する各無電解めっき処理の条件とほぼ同じである。めっき面積は３ｃｍ×３ｃｍ×２＝１８ｃｍ²であり、無電解Ｐｄめっき液に溶け込んだＮｉの量は原子吸光光度計により測定し、Ｎｉの溶出量は無電解Ｐｄめっき液中に溶け込んだＮｉの重量をめっき面積で割った値とした。

無電解Ｎｉ−Ｐめっきとしては、硫酸ニッケル、次亜リン酸ナトリウム、オキシカルボン酸、硫酸、水酸化ナトリウム、および無機硫黄化合物などを用いた２種類のめっき液（第１および第２の無電解Ｎｉ−Ｐめっき液）を用いた。無電解Ｐｄめっきとしては、パラジウム化合物、アンモニア、アミン化合物、脂肪族モノカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ポリカルボン酸、およびその水溶液などを用いた３種類のめっき液（第１、第２および第３の無電解Ｐｄめっき液）を用いた。無電解フラッシュ金めっきとして、シアン化金カリウムを塩とした水溶性ポリアミノポリカルボン酸、水溶性アミン、その誘導体、およびＰＨ調整剤などを用いためっき液を用いた。無電解還元金めっきとしては、水溶性亜硫酸金化合物、水溶性ポリアミノポリカルボン酸、その塩、水溶性アミン、その誘導体、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、ヒドラジン化合物、およびベンゾトリアゾール系化合物などを用いためっき液を用いた。サンプル１、サンプル３およびサンプル５は第１の無電解Ｎｉ−Ｐめっき液を用い、サンプル２、サンプル４およびサンプル６は第２の無電解Ｎｉ−Ｐめっき液を用いた。また、サンプル１およびサンプル２は第１の無電解Ｐｄめっき液を用い、サンプル３およびサンプル４は第２の無電解Ｐｄめっき液を用い、サンプル５およびサンプル６は第３の無電解Ｐｄめっき液を用いた。

図３６は、形成されためっき層の分析例を示すグラフである。分析にはＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy：二次イオン質量分析法）を用いている。図３６のグラフの縦軸はＳＩＭＳによる分析時のカウント数、図３６のグラフの横軸はスパッタリング深さ（すなわちめっき層の表面からの深さ）に対応する。特開２００２−１４６５４８号公報などによると、Ｎｉめっき中のＳ（硫黄）やＣ（炭素）の量が多くなると接続強度が低下する可能性があることが記載されている。このため、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層中のＳ（硫黄）の量をＳＩＭＳ分析で調べた。ＳＩＭＳ測定の条件は、一次イオンがＣｓ⁺、加速電圧が１４ｋＶ、電流が２５ｎＡ、ビーム径が６０μｍ、エッチング領域が２００μｍ□（２００μｍ×２００μｍ）、データ収集領域が中心７０μｍ□（７０μｍ×７０μｍ）、真空度が５×１０^-7Ｐａにて行った。Ｓ（硫黄）の量は、測定深さ１５００ｎｍでのＮｉのカウント数に対するＳのカウント数の割合とした。図３６のグラフに示される測定例（サンプル２、サンプル４またはサンプル６）では、Ｓの量（含有率）は約１％である。無電解Ｎｉ−Ｐめっき層中のＳ（硫黄）の含有量は用いる無電解Ｎｉ−Ｐめっき液に依存し、同じ第１の無電解Ｎｉ−Ｐめっき液を用いて作製したサンプル１、サンプル３およびサンプル５の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａはほぼ同じＳ（硫黄）含有量（含有率）を示すが、それとは異なる第２の無電解Ｎｉ−Ｐめっき液を用いたサンプル２、サンプル４およびサンプル６の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａよりもＳ（硫黄）含有量（含有率）が大きい。

このような条件で配線基板２のＣｕのランド部４ｂ上にめっき処理し半田ボール７を接続して作製されたサンプル１〜サンプル６（半導体装置１と同様のＢＧＡパッケージ形態の半導体装置）に対して衝撃曲げ試験を行った結果が図３５に示されている。図３５の表中の○印は、半田接合部（半田ボール７と配線基板２（のランド部４ｂ）の接合部）に破断が生じなかった場合に対応し、図３５の表中の×印は、半田接合部（半田ボール７と配線基板２（のランド部４ｂ）の接合部）に破断が生じた場合に対応する。半田接合部に破断が生じたかどうかは、例えば電気的にチェックすることができる。また、図３７は、サンプル１〜サンプル６について、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ中のＳ（硫黄）の含有量（図３７のグラフの横軸）と、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層上への無電解Ｐｄめっき工程での無電解Ｎｉ−Ｐめっき層から無電解Ｐｄめっき液中へのＮｉの溶出量（図３７のグラフの縦軸）とをプロットしたグラフである。

サンプル１〜サンプル６のうち、サンプル１、サンプル２およびサンプル３には、上記のような微小なボイド６１（ボイド６１ａ）が発生していたが、サンプル４、サンプル５およびサンプル６には、上記のような微小なボイド６１（ボイド６１ａ）の発生は認められなかった。微小なボイド６１（ボイド６１ａ）の有無は、例えば断面のＳＥＭ観察などにより確認することができる。

図３５の表からも分かるように、サンプル１は１５００ｐｐｍの衝撃で半田接合部（配線基板２のランド部４ｂと半田ボール７との間の接合部）に破断が生じ、サンプル２およびサンプル３は１７００ｐｐｍの衝撃で半田接合部に破断が生じているのに対して、サンプル４、サンプル５およびサンプル６は３０００ｐｐｍの衝撃を印加しても半田接合部に破断が生じなかった。このように、微小なボイド６１（ボイド６１ａ）が発生しているサンプル１、サンプル２およびサンプル３は、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度が低く、微小なボイド６１（ボイド６１ａ）が発生していないサンプル４、サンプル５およびサンプル６は、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度が高い。また、図３７のグラフでは、ボイド６１（ボイド６１ａ）が発生せずに衝撃曲げ試験の耐衝撃強度が高かったサンプル４、サンプル５およびサンプル６を○印で示し、ボイド６１（ボイド６１ａ）が発生して衝撃曲げ試験の耐衝撃強度が低下したサンプル１、サンプル２およびサンプル３を×印で示している。

図３５の表や図３７のグラフから、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度は無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ中のＳ含有量にあまり依存していないが、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成する際の無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解Ｐｄめっき液中へのＮｉの溶出量に大きく依存していることが分かる。図３５の表や図３７のグラフからも分かるように、配線基板２１（配線基板２）のＣｕのランド部４ｂ上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成した後にその表面上に無電解めっき層（ここでは無電解Ｐｄめっき層１３ｂ）を形成する工程での、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから無電解めっき液（ここでは無電解Ｐｄめっき液）へのＮｉ（ニッケル）の溶出量を５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）以下（サンプル４、サンプル５およびサンプル６に対応）とすることで、上記のような微小なボイド６１（ボイド６１ａ）の発生を防止し、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度を向上させることができる。これにより、半導体装置１における（ランド部４ｂと）半田ボール７の接続強度を向上することができる。従って、半導体装置の信頼性を向上することができる。

また、本実施の形態では、上記のように、銅のランド部４ｂ上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成し、その上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂをしてから、最上層に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成している。このようなめっき処理を行ったランド部の半田濡れ性を評価した結果を図３８のグラフに示している。図３８のグラフの横軸は、無電解めっき層を形成した後に熱処理を行ったときの熱処理温度に対応し、図３８のグラフの縦軸は、メニスコグラフ法による半田濡れ性の評価におけるゼロクロスタイムに対応し、半田の濡れに要する時間にほぼ相当するものである。ゼロクロスタイムが短いほど、半田の濡れ性が良好である（半田濡れ性が高い）ことを示している。また、図３８のグラフには、本実施の形態のように、銅のランド部上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成し、その上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成してから、最上層に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成したサンプル（図３８のグラフ中ではＡｕ／Ｐｄ／Ｎｉ−Ｐとして示されている）と、無電解Ｐｄめっき層１３ｂの形成を省略し、銅のランド部上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成し、その上に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成したサンプル（図３８のグラフ中ではＡｕ／Ｎｉ−Ｐとして示されている）について、半田濡れ性を調べた結果が示されている。

図３８のグラフから分かるように、銅のランド部上に形成した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に直接無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成する場合に比較して、本実施の形態のように、銅のランド部上に形成した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成してから、その上に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成することで、ランド部の半田の濡れ性をより向上することができる。

また、配線基板２（配線基板２１）のランド部４ａに対するボンディングワイヤ５の接続強度を調べた結果を図３９に示してある。本実施の形態では、配線基板２１（配線基板２）の両主面２１ａ，２１ｂのランド部４ａ，４ｂに対して同様のめっき処理を施しているので、ワイヤボンディング用の銅のランド部４ａ上にも、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ、無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃが順に形成されている。このようなめっき処理を行ったランド部４ａに対するボンディングワイヤ５の接続強度を評価した結果を図３９のグラフに示している。図３９のグラフの横軸は、無電解めっき層を形成した後に熱処理を行ったときの熱処理時間（熱処理温度は１８０℃）に対応し、図３９のグラフの縦軸は、ランド部に接続したボンディングワイヤの接続強度（ボンディング強度）に対応する。また、図３９のグラフには、本実施の形態のように、銅のランド部上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成し、その上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成してから、最上層に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成したサンプル（図３９のグラフ中ではＡｕ／Ｐｄ／Ｎｉ−Ｐとして示されている）と、無電解Ｐｄめっき層１３ｂの形成を省略し、銅のランド部上に無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成し、その上に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成したサンプル（図３９のグラフ中ではＡｕ／Ｎｉ−Ｐとして示されている）について、ボンディングワイヤを接続して接続強度を測定した結果が示されている。

図３９のグラフから分かるように、本実施の形態のように、銅のランド部上に形成した無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に無電解Ｐｄめっき層１３ｂを形成してから、その上に無電解Ａｕめっき層１３ｃを形成することで、ランド部に対するワイヤボンディング性を向上し、ボンディングワイヤの接続強度をより向上することができる。

このように、本実施の形態では、配線基板の銅膜などからなるランド部４ｂ上に無電解めっき処理を行って、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ、無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃを順に形成し、その後、このランド部４ｂに半田ボール７を接続している。

本実施の形態とは異なり、銅膜などからなるランド部４ｂ上にめっき層を形成せずに、直接半田ボール７を接続すると、ランド部４ｂの銅と半田との合金層が形成されて、ランド部４ｂと半田ボール７の接続強度が低下する可能性がある。それに対して、本実施の形態のように、ランド部４ｂ上にバリア層として無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成することで、ランド部４ｂの銅が半田ボール７の半田と反応して合金化するのを防止でき、ランド部４ｂと半田ボール７の接続強度を向上することができる。

また、本実施の形態では、触媒としての安定性が高いＰ（リン）を無電解Ｎｉめっき液に使用し、Ｐ含有無電解Ｎｉめっき層である無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成する。このため、ランド部上への無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａの成長速度を早めることができ、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成するためのめっき液の寿命を長くし、また、めっき液の安定性を高めることができる。また、めっき工程に要するコストも低減できる。

この無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａのようなＮｉめっき層は酸化しやすいが、本実施の形態では、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ上に保護膜として酸化し難い金属からなるめっき層（無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃ）を形成しているので、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを含むめっき層の酸化を防止することができる。

また、本実施の形態では、配線基板２１（配線基板２）の主面２１ａのランド部４ａ（ワイヤボンディング用のランド部４ａ）のめっき層と、配線基板２１（配線基板２）の主面２１ｂのランド部４ｂ（半田接続用のランド部４ｂ）のめっき層とを、同様のめっき層（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ、無電解Ｐｄめっき層１３ｂおよび無電解Ａｕめっき層１３ｃ）により形成しているので、ランド部４ａのめっき工程とランド部４ｂのめっき工程とを同じめっき工程で行うことができ、配線基板２１やそれを用いて製造する半導体装置の製造コストを低減できる。また、ランド部４ａ，４ｂ上に比較的硬い無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａを形成しているので、ボンディングワイヤ５を配線基板２１（配線基板２）の主面２１ａのランド部４ａに接続するワイヤボンディング工程で超音波が伝導しやすくなり、ランド部４ａへのボンディングワイヤ５の接続強度を高めることができる。また、ランド部４ａ，４ｂの最表面のめっき層を無電解Ａｕめっき層１３ｃにより形成することにより、ボンディングワイヤ５を配線基板２１（配線基板２）の主面２１ａのランド部４ａに接続したときに、ランド部４ａへのボンディングワイヤ５の接続強度を高めることができる。

また、本実施の形態では、半田接続用の端子としてのランド部（配線基板２（配線基板２１）のランド部４ｂや実装基板３１のランド部３２）上にリン（Ｐ）を含有する無電解めっき層である無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ）を形成し、更にその無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の表面に次の無電解めっき層（すなわち無電解Ｎｉ−Ｐめっき層上の無電解めっき層）を形成する際に、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａから、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層上の無電解めっき層を形成するための無電解めっき液中へのＮｉの溶出量が、５×１０^-6ｋｇ／ｍ²（すなわち５μｇ／ｍ²）以下になるようにする。これにより、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層とその上層の無電解めっき層との界面（界面近傍）にボイド（特に直径１０ｎｍ以上のボイド）が生じるのを防止でき、そのようなランド部に半田接続（半田ボールの接続）を行った際のランド部と半田との界面（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層とＳｎ−Ｎｉ合金層との界面）でのボイド（特に直径１０ｎｍ以上のボイド）の発生を防止し、そのランド部の半田接続の強度（半田ボールの接続強度）を向上することができる。特に、衝撃曲げ試験の耐衝撃強度を向上することができる。従って、半導体装置の信頼性（半田接続または半田実装の信頼性）を向上することができる。また、半田接続用の端子を有し、半導体パッケージ（半導体装置）の製造に用いられる配線基板の信頼性（半田接続または半田実装の信頼性）を向上することができる。また、半田接続用の端子を有し、半導体パッケージ（半導体装置）を実装するために用いられる配線基板（実装基板）の信頼性（半田接続または半田実装の信頼性）を向上することができる。

また、本実施の形態では、ランド部（配線基板２（配線基板２１）のランド部４ｂや実装基板３１のランド部３２）上にリン（Ｐ）を含有する無電解めっき層である無電解Ｎｉ−Ｐめっき層（無電解Ｎｉ−Ｐめっき層１３ａ）を形成し、更にその上に形成する無電解めっき層としては、無電解Ｐｄ（パラジウム）めっき層、無電解Ａｕ（金）めっき層、無電解Ｐｔ（白金、プラチナ）めっき層または無電解Ａｇ（銀）めっき層などを用いることができるが、無電解Ｐｄ（パラジウム）めっき層であればより好ましい。無電解Ｎｉ−Ｐめっき層上に無電解Ｐｄめっき層を形成することで、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層を形成した後にその表面に対して行う無電解めっき処理において、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の表面での置換反応をより少なくし、また、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層の局部的腐食を抑制または防止し、無電解Ｎｉ−Ｐめっき層とその上層の無電解めっき層との界面（界面近傍）にボイドが生じるのをより的確に防止することができる。これにより、ランド部（配線基板２（配線基板２１）のランド部４ｂや実装基板３１のランド部３２）の半田接続の強度をより的確に向上することができる。

また、本実施の形態では、配線基板２１（配線基板２）、半導体装置１および実装基板３１の半田接続用の端子（ランド部４ｂ，３２）の半田接続の強度、特に衝撃に対する耐久性（耐衝撃強度）を向上することができるので、例えば携帯用の電子機器などに使用する半導体装置（およびその製造に使用される配線基板）やその実装基板に本実施の形態を適用すれば、より効果が大きい。

以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明は、例えば半田接続用の端子を有する配線基板やそれを用いた半導体装置などに適用できる。

本発明の一実施の形態である半導体装置の側面図である。図１の半導体装置の断面図である。図１の半導体装置の要部断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程を示す製造プロセスフロー図である。半導体装置の製造に用いられる配線基板の全体平面図である。配線基板のうちの一つの基板領域およびその周辺領域の平面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の断面図である。図７に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。図８に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。図９に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。図１０に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。図１１に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。半導体装置を実装基板に実装した状態を示す側面図である。図１３の要部断面図である。めっき用配線が形成された比較例の配線基板を示す全体平面図である。めっき用配線が形成された比較例の配線基板のうちの一つの基板領域およびその周辺領域の平面図である。めっき用配線を形成した配線基板を用いて製造された比較例の半導体装置の側面図である。ランド部へのめっき処理を示すプロセスフロー図である。ランド部の表面にめっき処理を施した状態でのランド部の要部断面図である。ランド部に半田ボールを接続した後の状態でのランド部の要部断面図である。無電解Ｎｉ−Ｐめっき層のリン濃縮層と合金層との界面近傍にボイドが形成された比較例を示す部分拡大断面図である。無電解Ｎｉ−Ｐめっき層とその上層の無電解めっき層との界面近傍にボイドが生じた状態を模式的に示す断面図である。ボイドの発生メカニズムの説明図である。各種の金属の自然電極電位を示す表である。無電解Ｎｉ−Ｐめっき層のリン濃縮層と合金層との界面近傍領域を示す部分拡大断面図である。せん断強度試験の説明図である。せん断強度試験の結果を示すグラフである。せん断強度試験を行った各種サンプルにおけるボイドの有無を示す表である。引張強度試験の説明図である。引張強度試験の結果を示すグラフである。衝撃曲げ試験の説明図である。衝撃曲げ試験の説明図である。衝撃曲げ試験の際に印加した衝撃の大きさの測定例を示すグラフである。衝撃曲げ試験の結果を示す表である。衝撃曲げ試験を行った結果を示す表である。めっき層の分析例を示すグラフである。無電解Ｎｉ−Ｐめっき層中のＳの含有量と無電解Ｐｄめっき工程での無電解Ｐｄめっき液中へのＮｉの溶出量とをプロットしたグラフである。めっき処理を行ったランド部の半田濡れ性を評価した結果を示すグラフである。配線基板のランド部に対するボンディングワイヤの接続強度を調べた結果を示すグラフである。

符号の説明

１半導体装置
２配線基板
２ａ主面
２ｂ主面
３半導体チップ
３ａ電極
４ａランド部
４ｂランド部
５ボンディングワイヤ
６封止樹脂
７半田ボール
１１導体層
１２半田レジスト層
１２ａ開口部
１３めっき層
１３ａ無電解Ｎｉ−Ｐめっき層
１３ｂ無電解Ｐｄめっき層
１３ｃ無電解Ａｕめっき層
１４導体層
１５接合材
２１配線基板
２１ａ主面
２１ｂ主面
２１ｃ基板領域
３１実装基板
３１ａ主面
３２ランド部
３３半田レジスト層
３４めっき層
４１配線基板
４１ｃ基板領域
４２めっき用配線
４３半導体装置
４４配線基板
５１合金層
５２リン濃縮層
６１ボイド
６１ａボイド
７１ツール
７２ツール
７５半導体装置
７６実装基板
７７ロッド
７８歪みゲージ

Claims

銅を主成分とする導体層上に無電解めっき法を用いて形成され、リンを含有するニッケルめっき層と、
前記リンを含有するニッケルめっき層上に無電解めっき法を用いて形成されたパラジウムめっき層と、を有し、
前記リンを含有するニッケルめっき層中の硫黄の含有率は、二次イオン質量分析法におけるカウント数に対する割合で１％であり、
前記リンを含有するニッケルめっき層と前記パラジウムめっき層との界面には１０ｎｍ以上のボイドが形成されていないことを特徴とするパッド。
半田接続用の端子である銅を主成分とする導体層上に無電解めっき法を用いて形成され、リンを含有するニッケルめっき層と、
前記リンを含有するニッケルめっき層上に無電解めっき法を用いて形成されたパラジウムめっき層と、を有し、
前記リンを含有するニッケルめっき層中の硫黄の含有率は、二次イオン質量分析法におけるカウント数に対する割合で１％であり、
前記リンを含有するニッケルめっき層と前記パラジウムめっき層との界面には１０ｎｍ以上のボイドが形成されていないことを特徴とするパッド。
銅を主成分とする導体層上に無電解めっき法を用いて形成され、リンを含有するニッケルめっき層と、
前記リンを含有するニッケルめっき層上に無電解めっき法を用いて形成されたパラジウムめっき層と、
前記パラジウムめっき層上に無電解めっき法を用いて形成された金めっき層と、を有し、
前記リンを含有するニッケルめっき層中の硫黄の含有率は、二次イオン質量分析法におけるカウント数に対する割合で１％であり、
前記リンを含有するニッケルめっき層と前記パラジウムめっき層との界面には１０ｎｍ以上のボイドが形成されていないことを特徴とするパッド。
銅を主成分とする導体層上に無電解めっき法を用いて形成され、リンを含有するニッケルめっき層と、
前記リンを含有するニッケルめっき層上に無電解めっき法を用いて形成されたパラジウムめっき層と、
前記パラジウムめっき層上に無電解めっき法を用いて形成された金めっき層と、
前記金めっき層上に形成された半田と、を有し、
前記リンを含有するニッケルめっき層中の硫黄の含有率は、二次イオン質量分析法におけるカウント数に対する割合で１％であり、
前記リンを含有するニッケルめっき層と前記パラジウムめっき層との界面には１０ｎｍ以上のボイドが形成されていないことを特徴とするパッド。