（１１－６－１１）　ＵＢＭ

　　ここではＵＢＭの問題を簡単に扱う。ＵＢＭは特殊なはんだ付け用電極と考えられる。
　　ＵＢＭ：Under Bump Metallurgy（Under Barrier Metalとも）の略でＢＬＭ：Ball Limiting Metalと称することもある。
　　ＵＢＭはＳｉチップ上のＡｌ電極にはんだバンプを形成するために介在させる金属層で、Ａｌとはんだの反応を抑制し、膨張率を調整し
　また応力を緩和し、かつよくはんだに濡れ、はんだ付けされるように複数層で構成される。
　　通常、下地金属（Ｃｒ、Ｔｉ、ＴｉＷなど）、はんだ付け（濡れ）金属（Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｐｔなど）、保護層（Ａｕ、Ｃｕなど）からなる。
　　膜応力の関係上、各層の膜厚はあまり厚くできない。
　　従ってはんだ付け金属ははんだと良く接合しかつはんだバリア層と働くことが好ましいので、はんだとの反応の遅いＮｉあるいは
　Ｎｉ合金（Ｎｉ－Ｖなど）、Ｃｒ－Ｃｕなどが良く利用される。
　　Ｃｕの場合はんだと完全に反応した場合の界面特性が問題となる。

国立交通大Ｓｈａｏ
　バンプ化ダイをはんだ印刷した基板パッドとＦＣＢ（下図）
　はんだ共晶ＳｎＰｂ、Ｓｎ－３．５Ａｇ、ＳＡＣ３８７、Ｓｎ－５Ｓｂ
　リフロー温度ＳｎＰｂ２１０℃、ＳｎＡｇ，ＳＡＣ℃２５０、ＳｎＳｂ℃２８０
　ダイ側にＣｒ－Ｃｕ（合金？）使用。
　ＵＢＭ直径１０５μｍ

共晶ＳｎＰｂ

　２回目リフロー（バンプ化ダイの基板付け）

　ＦＣＢで各対向電極の影響（交互作用）が発生。
　ダイ側のＩＭＣにＮｉが固溶し、基板側の界面にはＣｕが固溶したＮｉ３Ｓｎ４の他にＮｉが固溶したＣｕ６Ｓｎ５が形成。

Ｓｎ３．５Ａｇ

　バンプ化ダイではＣｕが薄いのでＩＭＣの剥離発生。
　バンプ化基板では針状と塊状の２種類の形態のＮｉ３Ｓｎ４　ＩＭＣが生じている。

　２回目リフロー（バンプ化ダイの基板付け）

　ダイ側ＩＭＣはほとんど剥離。

Ｓｎ５Ｓｂ

　２回目リフロー（バンプ化ダイの基板付け）　

　（ａ）、（ｃ）もエッチング処理

ＳＡＣ３８７

　ダイ側ＩＭＣは一部剥離。ダイ側ＩＭＣにＮｉ検出されず。
　＊基板側にはＣｕ６Ｓｎ５が形成されていない！

　２回目リフロー（バンプ化ダイの基板付け）

　剥離が更に激しくなる。
　基板側に（Ｃｕ，Ｎｉ）６Ｓｎ５形成。

　ＳｎＰｂとＳＡＣでＮｉ置換がおこっていない。

Ｊａｎｇ　Ｊａｎｇ
　

　バンプはめっきで形成。ＴｉＷはＴｉ－９０ｗｔ％Ｗ、
　Ｃｕ消費によるＩＭＣ剥離防止のためにはＣｕ＞５μｍであるが厚くすることにより応力が発生し亀裂の源となる。
　Ｃｒ／ＣｕではＣｕが消費されるとはんだはＣｒと不濡れをおこすので傾斜phasedＣｒ－Ｃｕ、しかしこれは長時間リフローで
ＩＭＣ剥離。そこでここではＣｒ－５０ｗｔ％Ｃｕ合金をスパッタ。
　マグネトロン・スパッタ効率改善のため７－８％ＶをＮｉに添加。

　ＮｉＶ／ＣｕではＩＭＣ剥離は生じないが長時間リフローでバンプが失われ、残った層はＡｌから取れる。
　ＣｕとＮｉの消費でバンプ不濡れを生じることがＩＭＣ剥離が生じてもバンプがとれないＣｒ／Ｃｒ－Ｃｕ／Ｃｕと異なる。

　Ｃｒ／ＣｒＣｕ／Ｃｕでは両者とも剥離発生。しかしバンプがパッドから分離することはない。
　ＴｉＷ／ＮｉＶではＳｎ－３．５ＡｇでＮｉ３Ｓｎ４　ＩＭＣが剥離、

　長時間リフローによるＮｉ－Ｓｎの剥離、ＴｉＷはＳｎを含んで最初の０．２μｍから０．８μｍに膨らむ。

　Ｃｒ／Ｃｒ－Ｃｕ／ＣｕではＣｕ－Ｓｎ　ＩＭＣが剥離してから欠乏したＣｒ－ＣｕへＳｎが拡散。
　ＮｉＶ／ＣｕではＮｉＶが残っている。
　ＴｉＷ／ＮｉＶではＮｉ－Ｓｎ　ＩＭＣとＶ－Ｓｎ混合層が分離、Ｖは当初に位置を維持、そこへＳｎが拡散。

　Ｃｕ、Ｎｉが薄く、下地がＣｒ、ＴｉＷにようなはんだに濡れない層だと長時間リフローでＩＭＣ剥離が生じる。
（溶融はんだの流動性で）

Jang

　Jang
　

　＃１、＃２、＃３は（ｂ）と同様。ＴｉＷ／Ｃｕ３０００Åでは界面にＩＭＣ層は存在しない。

　長時間リフローの結果
　　＃１（ａ），＃３（ｃ）はＩＭＣが剥離、＃２（ｂ）と＃４（ｄ）はＩＭＣが分離しはんだに膨れていっている。
　　Ｃｒ層（白）が剥がれてＣｕは消費されている。
　　＃５（ｅ）もＩＭＣ剥離するがＩＭＣ量は少ない。＃６（ｆ）では界面のＩＭＣ存在しない。

長時間エージングの結果
　総Ｃｕ厚０．８μｍの＃１～＃４は連続的なＣｕ－Ｓｎ　ＩＭＣ層存在。ＩＭＣ剥離やＣｒ剥がれはない。
　Ｃｕが薄い＃５、＃６ではＩＭＣは不連続。

Ｌｉｕ　１９９９
　Ｓｎ－Ｐｂ共晶はんだボール

Ｈｏｏｇｈａｎ　２００３

　下地Ｃｒは１５０ｎｍ、Ｃｒ－Ｃｕは純Ｃｒから純Ｃｕの傾斜組成（同時デポ）で３００ｎｍ。Ｃｕは１５０、６００、１０００ｎｍ。
　Ａｕ（厚み？）のあと９５ＰｂＳｎはんだを蒸着。基板のＦＣパッドには２．５μｍの共晶組成Ｓｎ－Ｐｂをコート。
　約３４０℃でバンプ化したダイを２２０℃の窒素雰囲気で基板とリフロー。
　１５０℃で加速試験。

Ｃｒ層が１．５～３μｍと厚くなっている。

Jang　共晶Ｓｎ－Ｐｂ

パッド層のアンダーカット

　レジスト規制（レジスト被り）構造がなにかと良い。

Zeng　Zeng　

　ＡｕがＮｉ（Ｖ）／Ｃｕ　ＵＢＭ消費促進　
　　ＩＭＣ剥離→Ｎｉ（Ｖ）層が完全溶解
　　Ａｕが存在するとＣｕ６Ｓｎ５が球状になり、Ｎｉ（Ｖ）がはんだに露出
　＊図が別々、この説明は？

　ＮｉがＣｕ６Ｓｎ５により消費
　　Ｎｉ／はんだ／Ｃｕの構成ではＣｕ６Ｓｎ５がＮｉを溶解するためＮｉがポーラスになるという。

　＊Ｚｅｎｇの説明は疑問

Zeng　

　リフロー上がりではＣｕ３Ｓｎが形成されボイド生成。

　パッチ状溶解

＊Ｓｎパッチ
Ｓｎ－ｐａｔｃｈ
　Ｎｉ（Ｖ）を基礎とするＵＢＭでのＮｉ（Ｖ）層でのＳｎリッチ領域
　Ｃｕ６Ｓｎ５の粒界付近の拡散の速い場所に形成。
　Ｎｉがはんだ中へ、はんだのＳｎがＮｉ（Ｖ）へ拡散し、
リフローで結晶質ＮｉとアモルファスＳｎリッチ相が形成され、熱エージングで
アモルファスなＳｎリッチ相とＶ２Ｓｎ３相となる。Ｓｎパッチ領域はやがてＮｉ層全体に
拡大していく。

　