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技術 無電解多層めっき皮膜が形成された電極及びその製造方法

出願人 エヌ・イーケムキャット株式会社
発明者 塩川和彦松本雄
出願日 2000年6月13日 (19年8ヶ月経過) 出願番号 2000-176731
公開日 2001年12月26日 (18年1ヶ月経過) 公開番号 2001-358164
状態 拒絶査定
技術分野 化学的被覆 半導体の電極 バンプ電極
主要キーワード 硼素合金 熱圧着強度 基部表面 燐合金 パラジウム皮膜 金ストライクめっき 無電解ニッケルめっき皮膜 自己触媒型
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この項目の情報は公開日時点(2001年12月26日)のものです。
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課題

電極間皮膜厚バラツキを抑え、電極基部表面への密着性が高く、他の電子部品との間に高い接続強度を有する皮膜が形成された半導体ウエハー上の電極、及び前記電極の製造方法を提供する。

解決手段

電極基部表面に、無電解ニッケルめっき皮膜無電解パラジウムめっき皮膜無電解金めっき皮膜の順に形成させた半導体ウエハー上の電極にする。並びに、半導体ウエハー上の電極基部表面に、無電解ニッケルめっき皮膜、無電解パラジウムめっき皮膜、無電解金めっき皮膜の順にめっきする。

概要

背景

シリコンウエハー化合物半導体ウエハー上に形成されたアルミニウム又は銅からなる電極基部に無電解めっき皮膜を形成し、この無電解めっき皮膜が形成された電極に他の電子部品を接続することが行われる。

このような無電解めっき皮膜の形成方法として、亜鉛を用いたジンケート処理又はパラジウムを用いた活性化処理により活性化された電極基部表面に、先ず無電解ニッケルめっきを施し、次に置換型無電解金めっきを行い、次いで所定の皮膜厚さになるまで自己触媒型無電解金めっきを行う方法が知られている。

概要

電極間の皮膜厚のバラツキを抑え、電極基部表面への密着性が高く、他の電子部品との間に高い接続強度を有する皮膜が形成された半導体ウエハー上の電極、及び前記電極の製造方法を提供する。

電極基部表面に、無電解ニッケルめっき皮膜無電解パラジウムめっき皮膜無電解金めっき皮膜の順に形成させた半導体ウエハー上の電極にする。並びに、半導体ウエハー上の電極基部表面に、無電解ニッケルめっき皮膜、無電解パラジウムめっき皮膜、無電解金めっき皮膜の順にめっきする。

目的

そこで、本発明の目的は、電極間の皮膜厚のバラツキを抑え、電極基部表面への密着性が高く、他の電子部品との間に高い接続強度を有する皮膜が形成された半導体ウエハー上の電極を提供することにある。

本発明のもうひとつの目的は、半導体ウエハー上の電極基部表面に他の電子部品との間に高い接続強度を有する皮膜の形成方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
6件

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請求項1

請求項2

無電解金めっき皮膜が置換型無電解金めっき皮膜である請求項1に記載の電極。

請求項3

無電解金めっき皮膜が置換型無電解金めっき皮膜、自己触媒型無電解金めっき皮膜の順に形成された請求項1に記載の電極。

請求項4

半導体ウエハー上の電極基部表面に、無電解ニッケルめっき無電解パラジウムめっき無電解金めっきの順にめっきする電極の製造方法。

請求項5

無電解金めっきが置換型無電解金めっきである請求項4に記載の方法。

請求項6

無電解金めっきが置換型無電解金めっき、自己触媒型無電解金めっきの順にめっきする請求項4に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、高い接続強度を有する無電解めっき皮膜が形成された半導体ウエハー上の電極及びその製造方法に関する。

背景技術

0002

シリコンウエハー化合物半導体ウエハー上に形成されたアルミニウム又は銅からなる電極基部に無電解めっき皮膜を形成し、この無電解めっき皮膜が形成された電極に他の電子部品を接続することが行われる。

0003

このような無電解めっき皮膜の形成方法として、亜鉛を用いたジンケート処理又はパラジウムを用いた活性化処理により活性化された電極基部表面に、先ず無電解ニッケルめっきを施し、次に置換型無電解金めっきを行い、次いで所定の皮膜厚さになるまで自己触媒型無電解金めっきを行う方法が知られている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、半導体ウエハー上の電極基部への上記従来のめっき皮膜形成方法では、無電解金めっきを施したとき、半導体上の電極基部を含む回路パターンによっては半導体ウエハーの影響を受け、電子の移動による電位差が生ずるため、その部分の電極基部に形成された金めっき皮膜が異常に厚くなり、電極間の皮膜厚に大きなバラツキが生ずる。

0005

このように電極間の皮膜厚に大きなバラツキが生じた場合、大きい皮膜厚を有する皮膜は粗雑で、電極基部表面への密着性に乏しく、また、他の電子部品を接続したとき接続強度が低くなる欠点がある。この欠点は、金めっき皮膜厚の如何に拘らず、電極間の皮膜厚のバラツキが大きい場合に生ずる。

0006

そこで、本発明の目的は、電極間の皮膜厚のバラツキを抑え、電極基部表面への密着性が高く、他の電子部品との間に高い接続強度を有する皮膜が形成された半導体ウエハー上の電極を提供することにある。

0007

本発明のもうひとつの目的は、半導体ウエハー上の電極基部表面に他の電子部品との間に高い接続強度を有する皮膜の形成方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するために、本発明は、〔1〕電極基部表面に、無電解ニッケルめっき皮膜無電解パラジウムめっき皮膜無電解金めっき皮膜の順に形成された半導体ウエハー上の電極を提案するもので、〔2〕 無電解金めっき皮膜が置換型無電解金めっき皮膜であることを含み、〔3〕 無電解金めっき皮膜が置換型無電解金めっき皮膜、自己触媒型無電解金めっき皮膜の順に形成されたことを含む。

0009

また、本発明は、〔4〕半導体ウエハー上の電極基部表面に、無電解ニッケルめっき、無電解パラジウムめっき、無電解金めっきの順にめっきする電極の製造方法を提案するもので、〔5〕 無電解金めっきが置換型無電解金めっきであることを含み、〔6〕 無電解金めっきが置換型無電解金めっき、自己触媒型無電解金めっきの順にめっきすることを含む。

0010

以下、本発明を詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明は、シリコンウエハーやGa−Asのような化合物半導体ウエハー上に形成されたアルミニウム又は銅からなる電極基部表面に、無電解ニッケルめっき皮膜、無電解パラジウムめっき皮膜、無電解金めっき皮膜をこの順に3層の皮膜が形成された電極である。

0012

電極基部は、半導体ウエハー上に形成される回路の一部であり、電極を形成するためのものであって、めっき皮膜を施す前のものである。

0013

無電解ニッケルめっき皮膜厚は、1〜50μmが好ましく、3〜30μmがより好ましい。皮膜厚が1μm未満であると下地金属である電極基部への密着性が低下し、皮膜厚が50μmを超えると良好な皮膜形成が得られ難い。

0014

無電解パラジウムめっき皮膜厚は、0.01〜0.5μmが好ましく、0.05〜0.3μmがより好ましい。皮膜厚が0.01μm未満であると、次工程の無電解金めっき皮膜を形成するとき電位差を抑制する効果が低下するため回路間の電位差により粗雑で異常に厚い無電解金めっき皮膜が形成され易くなり、また、ニッケル皮膜金皮膜との密着性も低下する。皮膜厚が0.5μmを超えると厚過ぎるためにニッケル皮膜と金皮膜との密着性が低下し、さらに、高価なパラジウムの使用量が多くなるためコスト高となる。

0015

無電解金めっき皮膜は、所望する皮膜厚に応じて、置換型無電解金めっき皮膜のみとすることもできるし、置換型無電解金めっき皮膜と自己触媒型無電解金めっき皮膜をこの順に2層皮膜とすることもできる。

0016

置換型無電解金めっき皮膜厚は、0.05〜0.2μmが好ましく、0.08〜0.1μmがより好ましい。皮膜厚が0.05μm未満であると、金皮膜と半田ボールとの接続強度あるいは金皮膜とリード端子との熱圧着強度が低下する。また、置換型無電解金めっき皮膜上に自己触媒型無電解金めっき皮膜を形成する場合は金ストライクめっきとしての効果が減少し、下地のニッケル皮膜やパラジウム皮膜との密着性が低下する。

0017

皮膜厚が0.2μmを超えると、下地のパラジウムと金との置換反応過度に進み、場合によってはニッケルまで置換反応が進むため下地のパラジウム皮膜やニッケル皮膜と金皮膜との密着性が低下する。また、置換型無電解金めっき皮膜上に自己触媒型無電解金めっき皮膜を形成する場合は、皮膜が厚過ぎるために金ストライクめっきとしての効果が減少し、下地のニッケル皮膜やパラジウム皮膜との密着性が低下する。

0018

自己触媒型無電解金めっき皮膜厚は、特に制限はなく所望する厚さにすればよい。通常は0.1〜4.8μmである。

0019

このように、本発明の電極は、無電解金めっき皮膜の下地に無電解パラジウムめっき皮膜を形成しているため、次工程の無電解金めっき皮膜を形成するとき、無電解パラジウムめっき皮膜の回路間の電位差を抑制する作用により電極間の金めっき皮膜厚のバラツキを抑え、緻密な金めっき皮膜が形成されている。このため、本発明の電極基部表面に形成された3層からなる無電解めっき皮膜は、高い接続強度を有する。

0020

次に本発明の、半導体ウエハー上に形成された電極基部表面に3層の無電解めっき皮膜を形成する方法は、先ず、無電解ニッケルめっき液を用いて電極基部表面にニッケル皮膜を形成させ、次に、無電解パラジウムめっき液を用いてニッケル皮膜上にパラジウム皮膜を形成させ、次いで、無電解金めっき液を用いてパラジウム皮膜上に金皮膜を形成させるものである。

0021

用いられる無電解ニッケルめっき液は、次亜燐酸ナトリウム若しくは亜燐酸ナトリウム還元剤とするニッケル−燐合金めっき液又は水素化硼素ナトリウム若しくはジメチルアミンボランを還元剤とするニッケル−硼素合金めっき液のいずれも用いることができるが、ニッケル−燐合金めっき液を用いるのが好ましい。

0022

無電解ニッケルめっき液の構成成分、めっき液の温度及びめっき時間に制限はなく、適宜選定すればよい。

0023

用いられる無電解パラジウムめっき液は、下地のニッケルとめっき液中のパラジウムイオンとの置換反応によってニッケル皮膜上にパラジウム皮膜を形成させる置換型無電解パラジウムめっき液又は次亜燐酸塩ヒドラジン塩若しくはアミン塩を還元剤とする自己触媒型無電解パラジウムめっき液のいずれも用いることができる。

0024

置換型無電解パラジウムめっき液又は自己触媒型無電解パラジウムめっき液のいずれも、めっき液の構成成分、めっき液の温度及びめっき時間に制限はなく、適宜選定すればよい。

0025

無電解金めっき皮膜の形成は、所望する皮膜厚に応じて、置換型無電解金めっき皮膜のみの形成とすることもできるし、置換型無電解金めっき皮膜と自己触媒型無電解金めっき皮膜をこの順に形成した2層皮膜とすることもできる。

0026

置換型無電解金めっき液は、下地のパラジウムとめっき液中の金イオンとの置換反応によってパラジウム皮膜上に金皮膜を形成させるめっき液であればよく、めっき液に制約はない。また、めっき液の温度及びめっき時間に制限はなく、適宜選定すればよい。

0027

自己触媒型無電解金めっき液は、めっき液中の金イオンが還元剤により下地の金皮膜に金を析出させる液であればよく、めっき液に制約はない。また、めっき液の温度及びめっき時間に制限はなく、適宜選定すればよい。

0028

これらの無電解ニッケルめっき液、無電解パラジウムめっき液及び無電解金めっき液は、シアンを含む液又はシアンを含まない液のいずれも用いることができるが、人体に対する安全性の点からシアンを含まない液を用いるのが好ましい。

0029

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

0030

シリコンウエハー上にアルミニウムで回路を形成し、40ヶの電極基部以外の回路を酸化珪素の保護膜で被覆した後、露出している電極基部をエッチングし、さらにジンケート処理して試料とした。この試料に、下記の実施例及び比較例に示すめっき液及びめっき条件でめっきした。

0031

なお、実施例及び比較例で用いためっき液は、いずれもエヌ・イー ケムキャット(株)製で、商品名は次の通りである。

0032

無電解ニッケル−燐合金めっき液:Super NIC 100
自己触媒型無電解パラジウムめっき液:PALLAMEX
置換型無電解金めっき液:SuperMex#230
自己触媒型無電解金めっき液:SuperMex#850
下記の実施例及び比較例において、上記めっき液をそれぞれニッケルめっき液パラジウムめっき液置換型金めっき液自己触媒型金めっき液略称する。

0033

実施例1
表1に示す工程1〜4のめっき液及びめっき条件でめっきした。

0034

───────────────────────────────────
工程めっき液液温(℃)めっき時間(分)皮膜厚(μm)
───────────────────────────────────
1ニッケルめっき液90 20 5
2パラジウムめっき液40 5 0.05
3置換型金めっき液70 10 0.1
4自己触媒型金めっき液70 60 0.7
───────────────────────────────────
実施例2
実施例1において、工程1のめっき時間を45分にしてニッケル皮膜厚を10μmに、工程4のめっき時間を180分にして金皮膜厚を2μmにした以外は実施例1と同様にめっきした。

0035

実施例3
実施例1において、工程2のめっき時間を25分にしてパラジウム皮膜厚を0.3μmにした以外は実施例1と同様にめっきした。

0036

実施例4
実施例1において、工程4を行わなかった以外は実施例1と同様にめっきした。

0037

比較例1
実施例1において、工程2を行わなかった以外は実施例1と同様にめっきした。

0038

比較例2
実施例1において、工程2のめっき時間を0.5分にしてパラジウム皮膜厚を0.005μmにした以外は実施例1と同様にめっきした。

0039

性能評価試験
めっきした実施例及び比較例の試料について接触型膜厚測定装置を用い、それぞれ40ヶの電極の金皮膜厚を測定した。それぞれの試料について標準偏差及び最大値最小値との差をバラツキとして表2に示す。

0040

また、それぞれの試料の40ヶの電極に半田ボールを接続し、接続強度(シェア強度)を測定した。それぞれの試料について接続強度の平均値及び最大値と最小値との差をバラツキとして表2に示す。

0041

ID=000002HE=065 WI=105 LX=0525 LY=1500
表2より、本発明の電極は、無電解めっき皮膜中にパラジウム皮膜がない電極(比較例1)やパラジウム皮膜が極めて薄い電極(比較例2)に比較して、金皮膜厚のバラツキが小さく、接続強度が高いことが示された。

発明の効果

0042

本発明の電極は、厚さのバラツキの小さい、緻密な無電解金めっき皮膜を形成しているため、他の電子部品との接続強度が高い。このため、本発明の電極が形成された半導体ウエハーを用いて信頼性の高い電子装置を製造することができる。

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