DE3885834T2

DE3885834T2 - Lötstelle und Verfahren zu ihrer Bewerkstelligung.

Info

Publication number: DE3885834T2
Application number: DE88115732T
Authority: DE
Inventors: Michihiko C O Patent Div Inaba; Nobuo C O Patent Divisio Iwase; Koji C O Patent Divis Yamakawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-09-24
Filing date: 1988-09-23
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2008-09-24
Also published as: US4970571A; EP0308971B1; KR910006949B1; KR890005857A; EP0308971A2; EP0308971A3; DE3885834D1

Description

Kontaktwarze und Verfahren zur Herstellung derselben

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktwarze und ein Verfahren zur Herstellung derselben und insbesondere eine selektiv auf der Oberfläche einer Elektrode ausgebildete Kontaktwarze, die mit einer externen Drahtschicht sicher verbunden werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
In jüngster Zeit nahmen mit den Fortschritten bei der Miniaturisierung elektronischer Vorrichtungen die Integrationsdichten von ICen und LSIen stark zu. Beim Aufbringen von Halbleiterelementen auf ein Substrat wird der Abstand (Zwischenraum) zwischen Elektroden verringert und die Zahl der I/O-Anschlüsse erhöht. Gelegentlich trat bei Rechnern vom Karten-Typ und IC-Karten die Forderung nach einer Entwicklung von einen geringen Querschnitt aufweisenden Produkten, die kleine Zwischenräume erfordern, auf.
Da durch ein drahtloses Verbinden, beispielsweise ein TAB oder ein Flipchip, eine kollektive Bindung von Elektroden und eine hoch präzise Anordnung zwischen Elektroden in vorteilhafter Weise realisiert werden kann, lassen sich Halbleiterelemente hoher Zuverlässigkeit, die einen geringen Querschnitt aufweisen und automatisch aufgebracht werden können, erwarten. Folglich wird das drahtlose Verbinden von nun an die Hauptrichtung der Befestigungstechniken von LSI-Chips. Beim Durchführen eines drahtlosen Verbindens werden im allgemeinen einfach als Kontaktwarzen bekannte Metallvorsprünge auf Aluminiumelektroden von LSI-Chips ausgebildet. Die Fig. 1A bis 1D veranschaulichen die Schritte, die bei der Ausbildung dieser Kontaktwarzen nach dem herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden.
Zuerst wird, wie in Fig.1 dargestellt, ein aus SiO&sub2; oder Si&sub3;N&sub4; bestehender Passivierungsfilm 3 auf der gesamten Oberfläche der Halbleiterwafer 1, auf der bereits eine Al-Elektrode 2 ausgebildet ist, gebildet. Nachfolgend wird der Passivierungsfilm 3 selektiv angeätzt, so daß das meiste der Al-Elektrode 2 freiliegt. Anschließend wird, wie in Fig.1 dargestellt, auf der gesamten Oberfläche der Wafer 1, einschließlich dem Passivierungsfilm 3 durch Abscheiden oder Zerstäuben ein unten liegender bzw. angeordneter Metallfilm 4 und darauf ein Resistmuster 5 unter Verwendung eines Photogravierverfahrens (PEP) mit der Ausnahme des Teils des Metallfilms 4, der der AL-Elektrode 2 entspricht, ausgebildet. Anschließend wird, wie in Fig.1C dargestellt, durch Elektroplattieren auf einem Teil, einschließlich einem Teil eines freiliegenden unten liegenden bzw. angeordneten Metallfilms 4, ein Metallvorsprung 6 selektiv ausgebildet, wobei der Film 4 als Kathode in diesem Verfahren dient. Nach Entfernen des Resistmusters 5 wird unter Verwendung eines Metallvorsprungs 6 als Maske zur Ausbildung der Kontaktwarze (Fig.1D) der freiliegende unten liegende Metallfilm entfernt.
Das obige herkömmliche Verfahren zur Ausbildung einer Kontaktwarze ist jedoch mit den folgenden Nachteilen behaftet. Als erstes bedingt das herkömmliche Verfahren eine große Zahl von Behandlungsschritten, beispielsweise die Bildung des unten liegenden Metallfilms, die Bildung des Resistmusters durch ein PEP, die Entfernung des Resistmusters nach Elektroplattieren und das Ätzen des unten liegenden Metallfilms, wodurch die Herstellungskosten hoch sind. Darüber hinaus führen bei diesen Stufen zahlreichende beim Ätzen, PEP usw. verwendete Substanzen mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zu einer Kontamination der LSI-Chips. Da darüberhinaus das obige Verfahren zur Ausbildung der Kontaktwarze in der Praxis auf einem Wafer durchgeführt wird, können auf durch Trennen eines Wafer erhaltenen LSI-Chips keine Kontaktwarzen ausgebildet werden. Wenn ein Wafer LSI- Chips mit Defekte aufweisenden Halbleiterelementen aufweist, kann aus diesem Grund die Unwirksamkeit zur Ausbildung von Kontaktwarzen auf den LSI-Chips einschließlich den defekten Elementen nicht vermieden werden.
Aus diesen Gründen wurde versucht, Kontaktwarzen nur auf den getrennten LSI-Chips ohne defekte Halbleiterelemente durch stromloses palladiumaktiviertes Nickelplattieren auszubilden. Bei dem herkömmlichen stromlosen Platieren wird als Vorbehandlung eine Zinksubstitution eingesetzt. Da jedoch eine Substitutionslösung bei der Zinksubstitution stark alkalisch ist, können die LSI- Chips in widriger Weise beeinträchtigt werden (beispielsweise wird ein Siliciumsubstrat und die Al- Elektrode korrodiert). Da in diesem Fall das Palladium auf der gesamten Oberfläche der Chips, einschließlich dem Passivierungsfilm abgeschieden wird und die Oberflächen aktiviert, werden Nickelfilme nicht nur auf den Elektroden, sondern auch auf den Passivierungsfilmen während des folgenden stromlosen Nickelplattierverfahrens abgeschieden. Als Ergebnis kann durch die auf den Passivierungsfilmen abgeschiedenen Nickelfilmen zwischen den Kontaktwarzen ein elektrischer Kurzschluß auftreten. Insbesondere wenn bei hohen Integrationsdichten der LSI-Chips Kontaktwarzenabstände vermindert werden, tritt häufig zwischen diesen Kontaktwarzen ein Kurzschluß auf. Dies führt zu einer verringerten Ausbeute. Eine mikroelektronische Vorrichtung mit diesen Metallkontaktwarzen ist aus der GB-A-2004686 bekannt.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der bei dem herkömmlichen Verfahren auftretenden Probleme entwickelt. Sie liefert ein Kontaktwarzenbildungsverfahren zum stromlosen Verbinden von Halbleiterelementen durch Eintauchen eines Halbleiterelements mit einer Al- Elektrode und einem Passivierungsfilm darauf in eine Palladiumlösung mit 5 bis 2000 ppm mindestens eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe Zn, Pb, Sn, Cd und Cr, selektives Abscheiden von Palladium auf der Elektrode und stromloses Nickelplattieren auf dem Halbleiterelement, einschließlich der Elektrode, auf der Palladium abgeschieden ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine zum stromlosen Verbinden von Halbleiterelementen verwendete Kontaktwarze von Verbundgebildestruktur, die eine auf einem Halbleiterelement ausgebildete Al-Elektrode und eine Schicht, in der auf der Elektrode ausgebildete Palladiumschichten durch Ausfällen aus einer Palladium enthaltenden Lösung und durch stromloses Nickelplattieren gebildete, direkt und vollständig auf der Palladiumschicht liegende Kontaktwarzenmaterialschichten alternativ zwei oder mehrmals laminiert sind, umfaßt, wobei die Laminatstruktur die nickelhaltige Kontaktwarzenschicht als ihre äußerste Schicht aufweist.
Die vorliegende Erfindung läßt sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen besser verstehen. In den Zeichnungen bedeuten:
Die Fig.1A bis 1D im Querschnitt die bei der Herstellung einer herkömmlichen Kontaktwarze durchgeführten Schritte;
die Fig.2A bis 2D bzw. die Fig.3A bis 3F im Querschnitt die bei der Herstellung von Kontaktwarzen nach der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführten Schritte;
Fig.4 eine graphische Darstellung zur Analyse der Augerelektronenspektroskopie der erfindungsgemäßen Kontaktwarzen;
die Fig.5 und 6 jeweils im Querschnitt Kontaktwarzen gemäß der dritten und vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig.7 einen Querschnitt einer in einem stromlosen Plattierungszyklus gebildeten Kontaktwarze.
Die Strukturelemente der vorliegenden Erfindung werden im folgenden im Detail erklärt.
In einer erfindungsgemäß verwendeten Palladiumlösung enthaltenes Zn, Pb, Sn, Cd oder Cr wird zur selektiven Abscheidung von Palladium auf lediglich einer Al- Elektrode während einer Aktivierung von LSI-Chips durch die Palladiumlösung verwendet. Liegt der Gehalt an diesen Elementen in einer Palladiumlösung unter 5 ppm, kann das Palladium nicht selektiv abgeschieden werden. Liegt der Gehatl andererseits über 2000 ppm, wird das Palladium überhaupt nicht abgeschieden. Der Gehalt liegt vorzugsweise in einem Bereich von 50 bis 300 ppm, wobei die Abscheidung des Palladiums zweckmäßigerweise bei 20 bis 40ºC durchgeführt wird.
Als Beispiel für eine Palladiumlösung kann eine Palladiumchloridlösung oder dergleichen zur Aktivierung der Oberfläche der Al-Elektrode für die selektive Palladiumabscheidung verwendet werden. Die Oberfläche der Elektrode kann vor der Aktivierung durch die Palladiumlösung unter Verwendung einer Säure, beispielsweise Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, oder eines alkalischen Stoffes gereinigt werden.
Nach Ausbildung eines stromlos plattierten Nickelfilms auf einer Al-Elektrode kann zusätzlich ein Glühschritt bei 100 bis 500ºC zur deutlichen Verbesserung einer Haftung des plattierten Nickelfilms an der Al-Elektrode angefügt werden. Der Grund für die Verbesserung der Haftung durch ein derartiges Glühen ist nicht klar. Es wird jedoch angenommen, daß durch ein Glühen das abgeschiedene Nickel und das Aluminium des Elektrodenmaterials untereinander diffundiert werden, wobei an der Grenzfläche zwischen den beiden eine Schicht zur Verbesserung einer Haftung ausgebildet wird. Somit kann durch Verbessern der Haftung des plattierten Nickelfilms an der Al- Elektrode ein Ablösen des plattierten Nickelfilms bei Plattieren oder Auflöten einer unterschiedlichen Metallspezies (beispielsweise Kupfer) auf den plattierten Nickelfilm, der als unten liegender Film dient, verhindert werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Glühtemperatur aus den folgenden Gründen auf den oben genannten Temperaturbereich begrenzt ist.
Liegt die Glühtemperatur unter 100ºC, kann die oben beschriebene Haftungswirkung nicht erreicht werden. Liegt die Glühtemperatur andererseits über 500ºC, wird die auf den LSI-Chips ausgebildete Diffusionsschicht abermals diffundiert oder das Aluminium schmilzt, wodurch ein Defektprodukt gebildet wird.
Der obige Glühschritt erfolgt zu jeder beliebigen Zeit nach Ausbildung des unten liegenden Nickelfilms. Wird ein dicker Nickelfilm ausgebildet, wodurch eine Kontaktwarze entsteht, kann der Glühschritt nach Ausbildung der Kontaktwarze erfolgen. Wenn eine Kupferkontaktwarze auf einer stromlos plattierten Nickelschicht durch stromloses Kupferplattieren ausgebildet wird, kann die Glühstufe nach Ausbilden des unten liegenden Nickelfilms oder Ausbilden der Kupferkontaktwarze durchgeführt werden.
Die obigen LSI-Chips werden durch Trennen der Wafer nach den normalen Schritten bei der Herstellung der Chips erhalten. Der Bereich mit Ausnahme der Al-Elektrode ist von einem Passivierungsfilm, beispielsweise einem SiO&sub2;-, Si&sub3;N&sub4;- oder PSG (Phosphorsilikatglas)-film, überzogen.
Als Material für die Kontaktwarze wird Nickel oder ein Nickel enthaltendes Material, beispielsweise eine Ni-P-Legierung, verwendet. Wenn die Dicke der Palladiumschicht 50 Å (10 Å = 1 nm) oder mehr beträgt, ist sie ausreichend wirksam. Ist die Schicht jedoch zu dick, kann sich die Kontaktwarze ablösen. Folglich sollte die Dicke der Palladiumschicht 1000 Å oder weniger betragen und vorzugsweise in einem Bereich von 200 bis 300 Å liegen. Die Dicke der stromlosen Plattierschicht liegt im allgemeinen in einem Bereich von 5 bis 60 um. Die Dicke der gesamten Kontaktwarze liegt im allgemeinen auch in einem Bereich von 10 bis 60 um.
Die obige Kontaktwarze kann die mehrlagige Struktur ausbilden oder ein Film eines weiteren Metalls kann als eine oberste Schicht entsprechend einer Befestigungsform ausgebildet werden. Insbesondere wenn die Kontakt warze an einen Elektrodenleiter unter Verwendung eines leitfähigen Haftstoffs, beispielsweise eines leitfähigen Kautschuks, gebunden ist, besteht die äußerste Schicht der Kontaktwarze aus Nickel oder einem nickelhaltigen Material, beispielsweise einer Ni-P-Legierung. Wenn andererseits die Kontaktwarze an den Elektrodenleiter unter Verwendung eines eutektischen oder Lötmittelmaterials oder dergleichen gebunden ist, wird ein Film, beispielsweise ein Cu-, Au-, Ag- oder Sn-Film, als die äußerste Schicht der mehrlagigen Struktur durch stromloses Platieren ausgebildet. Ist die stromlos plattierte Nickelschicht die unten liegende Schicht liegt die Dicke der plattierten Nickelschicht zweckmäßigerweise in einem Bereich von unter 1 um bis 5 um. Auf der stromlos plattierten Nickelschicht, die als unten liegende Schicht dient, kann durch Ultraschalllöten eine Lötmittelkontaktwarze ausgebildet werden. Auf der stromlos plattierten Nickelschicht, die als untere Schicht dient, kann durch stromloses Plattieren eine dicke Goldkontaktwarze ausgebildet werden.
Bei dem oben beschriebenen stromlosen Nickelplattierverfahren wird eine Ni-P-Plattierlösung zur Abscheidung einer Ni-P-Legierung unter Verwendung von Hypophosphat als Reduktionsmittel, eine Ni-B-Plattierlösung zur Abscheidung einer Ni-B-Legierung unter Verwendung von Borhydrid als Reduktionsmittel als die Plattierlösung verwendet.
Bei den oben beschriebenen Aktivierungsstufen durch das Palladium und stromloses Plattieren wird zuerst zur Aktivierung von Al das Palladium auf die Oberfläche der Al-Elektrode appliziert, worauf ein mehrere um dicker Film (Kontaktwarzenmaterial) durch stromloses Plattieren ausgebildet wird. Anschließend werden die LSI-Chips abermals in die Palladiumlösung eingetaucht. Nach Applizieren des Palladiums auf den auf und um die Elektrodenoberfläche abgeschiedenen stromlos plattierten Film wird ein stromloses Plattieren durchgeführt. Anschließend werden diese Vorgänge wiederholt.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren kann Palladium selektiv auf der Elektrodenoberfläche der LSI- Chips abgeschieden werden. Wenn deshalb danach ein stromloses Nickelplattieren durchgeführt wird, kann ein Nickelfilm selektiv nur auf der Al-Elektrode der LSI- Chips abgeschieden werden. Folglich können hoch zuverlässige Kontaktwarzen, bei denen durch die Nickelfilme kein elektrischer Kurzschluß auftreten kann, ausgebildet werden.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf der Al-Elektrode des LSI-Chips, der durch Zurechtschneiden der Wafer mit Hilfe einfacher Schritte ohne Beeinträchtigung des Substrats und der Al-Elektrode des Elements erhalten wird, die Kontaktwarze guter Haftung an dem Substrat und der externen Verdrahtung ausgebildet werden. Folglich kann eine Reihe von Stufen, beispielsweise eine Bildung der Kontaktwarzen und ein stromloses Verbinden, durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Kontaktwarze weist eine zweischichtige Struktur auf, die aus der Palladiumschicht und der durch stromloses Plattieren abgeschiedenen Schicht des Kontaktwarzenmaterials besteht und zwei oder mehrmals wiederholt ausgebildet worden ist. Folglich weist die Kontaktwarze eine Form, beispielsweise einen kreisförmigen Konus oder eine Pyramide auf, in der keine Defektverbindung auftritt. Mit anderen Worten weist jede Kontaktwarze eine gleichmäßige Höhe und eine stabile Form zur Verbindung mit der externen Verdrahtung auf. Obwohl die Bindungsstärke mit der externen Verdrahtung und die elektrischen Eigenschaften und dergleichen einer jeden Kontaktwarze in Abhängigkeit von der Höhe und Form schwanken, kann bei der erfindungsmäßen Kontaktwarze eine hoch zuverlässige Verbindung mit der externen Verdrahtung erreicht werden.

Beispiel 1

Auf einem Siliciumsubstrat 11, auf dem verschiedene Typen von Transistoren, Verdrahtungen und dergleichen (nicht dargestellt) entsprechend herkömmlichen Waferverfahren ausgebildet waren, wurde eine Al-Elektrode 12 ausgebildet. Anschließend wurde auf der gesamten Oberfläche des Substrats 11 ein Passivierungsfilm 13 aus Si&sub3;N&sub4; ausgebildet. Nachfolgend wurde der Passivierungsfilm 13 zur Herstellung eines LSI-Chips 18, auf dem das meiste der Al-Elektrode 12 freilag, selektiv geätzt (Fig.2A).
Der LSI-Chip 18 wurde in eine Phosphorsäurelösung getaucht, worauf die Oberfläche der Al-Elektrode 12 leicht gereinigt wurde. Anschließend wurde der LSI-Chip 18 30 s bis 1 min lang in 9,54 l einer wäßrigen Palladiumlösung mit 1 g Palladiumchlorid, 2 x 10&supmin;&sup4; g (200 ppm) Pb und 10 ml Chlorwasserstoffsäure bei 30ºC oder weniger eingetaucht. Auf der Oberfläche der Al-Elektrode 12 wurde eine Pd-Schicht 14&sub1; einer Dicke von 200 Å ausgebildet (Fig.2B).
Der LSI-Chip 18 wurde mit destilliertem Wasser so gereinigt, daß die Pd-Schicht 14&sub1; nicht entfernt wurde. Anschließend wurde der LSI-Chip 18 in ein 30 g/l Nickelchlorid, 50 g/l Natriumhydroxyacetat und 10 g/l Natriumhypophosphat enthaltendes Bad zum stromlosen Nickelplattieren eines pH-Werts von 4 bis 6 und einer Temperatur von 80 bis 90ºC eingetaucht. Ein stromloses Nickelplattieren wurde etwa 2 h lang duchgeführt. Anschließend wurde auf und um die Al-Elektrode 12 ein 20 um dicker Nickelfilm 15 mit Phosphor (im folgenden als Nickelfilm bezeichnet) abgeschieden (Fig.2C).
Der LSI-Chip 18 wurde 2 h lang in einem sauberen Ofen bei 150ºC geglüht. Anschließend wurde wie in Fig.2D dargestellt, eine Ni- und Al-haltige Schicht 16 an der Zwischenfläche zwischen der Al-Elektrode 12 und der Kontaktwarze 15 ausgebildet.
Bei Überprüfung, ob zwischen den Kontaktwarzen der LSI-Chips gemäß dieser Ausführungsform ein Kurzschluß vorlag oder nicht, wurde festgestellt, daß kein Kurzschluß vorlag. Wenn im Gegensatz dazu überprüft wurde, ob zwischen durch den Schritt einer Aktivierung und eines stromlosen Nickelplattierens unter Verwendung einer Palladiumlösung entsprechend diesem Beispiel, mit der Ausnahme, daß kein Blei enthalten war, gebildeten Kontaktwarzen ein Kurzschluß vorlag oder nicht, wurde festgestellt, daß zwischen einigen Kontaktwarzen ein Kurzschluß durch den auf dem Passivierungsfilm abgeschiedenen Nickelfilm auftrat.
In diesem Beispiel wurde die Scherfestigkeit der Kontaktwarzen vor und nach einem Glühen untersucht. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß die Festigkeit vor einem Glühen in einem Bereich von 30 bis 60 g/Kontaktwarze lag. Nach einem Glühen lag die Festigkeit jedoch in einem Bereich von 130 bis 170 g/Kontaktwarze. Ferner wurde festgestellt, daß die Haftung der Kontaktwarze auf der Al- Elektrode deutlich verbessert war.

Beispiel 2

Zuerst wurde auf einem Siliciumsubstrat 111, auf dem veschiedene Arten von Transistoren, Verdrahtungen und dergleichen (nicht dargestellt) entsprechend den herkömmlichen Wafer-Verfahren ausgebildet waren, eine Al-Elektrode 112 ausgebildet. Anschließend wurde auf der gesamten Oberfläche des Substrats 111 ein Passivierungsfilm 113 aus Si&sub3;N&sub4; ausgebildet. Danach wurde zur Herstellung eines LSI-Chips 118, auf dem der größte Teil der Al-Elektrode 112 freilag, ein Passivierungsfilm 113 selektiv geätzt (Fig.3A).
Der LSI-Chip 118 wurde in eine Phosphorsäurelösung getaucht, worauf die Oberfläche der Al-Elektrode 112 leicht gereinigt wurde. Anschließend wurde der LSI-Chip 118 30 s bis 1 min lang in 9,54 l einer wäßrigen Palladiumlösung mit 1 g Palladiumchlorid, 2 x 10&supmin;&sup4; g (200 ppm) Pb und 10 ml Chlorwaserstoffsäure bei 30ºC oder weniger eingetaucht. Auf der Oberfläche der Al-Elektrode 112 wurde eine Pd-Schicht 114&sub1; einer Dicke von 500 Å ausgebildet (Fig.3B).
Der LSI-Chip 118 wurde mit Hilfe von destilliertem Wasser so gereinigt, daß die Pd-Schicht 114&sub1; nicht entfernt wurde. Anschließend wurde der LSI-Chip 118 in ein 30 g/l Nickelchlorid, 50 g/l Natriumhydroxyacetat und 10 g/l Natriumhypophosphat enthaltendes Bad zum stromlosen Nickelplattieren eines pH-Werts von 4 bis 6 und einer Temperatur von 80 bis 90ºC eingetaucht. Ein stromloses Nickelplattieren wurde etwa 20 min lang durchgeführt. Anschließend wurde auf und um die Al-Elektrode 112 herum ein 5 um dicker Nickelfilm 115&sub1; mit Phosphor (im folgenden als Nickelfilm bezeichnet) abgeschieden (Fig.3C).
Der LSI-Chip 118 wurde mit destilliertem Wasser gereinigt. Abermals wurde auf dem Nickelfilm 115&sub1; durch Eintauchen in eine Palladiumlösung mit einer Zusammensetzung wie oben eine Palladiumschicht 114&sub2; mit derselben Dicke wie oben 1 ausgebildet. (Fig.3D). Anschließend wurde der LSI-Chip 118 mit destilliertem Wasser in dem Maß gereinigt, daß die Pd-Schicht 114&sub2; nicht entfernt wurde. Danach wurde der LSI-Chip 118 in ein stromloses Nickelplattierbad der gleichen Zusammensetzung wie oben eingetaucht, worauf etwa 20 min lang zur Abscheidung eines 5 um dicken Nickelfilms auf der Pd-Schicht 114&sub2; ein stromloses Nickelplattieren duchgeführt wurde (Fig.3E).
Es sei angenommen, daß "ein Zyklus" aus einem Eintauchen des LSI-Chips in die Palladiumlösung und ein Bad zum stromlosen Nickelplattieren besteht. Wenn diese Verfahren durch zwei oder mehr Zyklen wiederholt wurden (vgl. Fig.3F), wurden eine Palladiumschicht 114&sub3;, ein Nickelfilm 115&sub3;, eine Palladiumschicht 114&sub4; bzw. ein Nickelfilm 115&sub4; derselben Dicke wie oben abgeschieden, wobei eine Kontaktwarze 116 einer Dicke von etwa 20 um gebildet wurde.
Die auf der Al-Elektrode 112 des LSI-Chips, wie oben beschrieben, ausgebildete Kontakwarze 116 wies eine Struktur auf, in der die Palladiumschichten 114&sub1; bis 114&sub4; und die Nickelschichten 115&sub1; bis 115&sub4; alternativ laminiert waren. Die Kontaktwarze 116 wies eine quadratische Form auf. Es sei festgestellt, daß bei Analysieren der Teile nahe der Grenzfläche zwischen den die Kontaktwarze 116 bildenden Nickelfilmen durch Auger-Elektronenspektroskopie ein in Fig.4 dargestellter Graph erhalten wurde. Wie aus diesem Graph ersichtlich, lag mit Sicherheit eine Pd-haltige Schicht an der Grenzfläche zwischen den Nickelfilmen vor. Die Kontaktwarze 116 war sehr fest an die Al-Elektrode 112 des LSI-Chips 118 gebunden. Wenn darüber hinaus eine externe Verdrahtung auf der Kontaktwarze 116 des LSI-Chips 118 unter Verwendung eines leitfähigen Kautschuks aufgebracht war, kann eine hoch zuverlässige Verbindung realisiert werden, da die Kontaktwarze dieselbe Höhe und eine stabile Form aufwiesen.
Es sei angemerkt, daß, obwohl die Nickel-Phosphor-Legierungsschichten umfassende Kontaktwarze in dem obigen Beispiel beschrieben worden ist, die äußerste Schicht der Kontaktwarze aus einem stromlos plattierten Gold- oder Zinnfilm bestehen kann. Beispielsweise können eine stromlos plattierte Zinnschicht als die äußerste Schicht der Kontaktwarze ausgebildet werden, eine Lötmittelkontaktwarze auf dem zu montierenden externen Verdrahtungsmuster ausgebildet sein und diese Schichten durch Rückfluß lötmittelverbunden sein.
Obwohl in dem obigen Beispiel ein Eintauchen des LSI-Chips in die Palladiumlösung und das stromlose Nickelplattierverfahren als "ein Zyklus" durchgeführt werden und insgesamt 4 Zyklen dieser Verfahren zur Bildung der Kontaktwarze wiederholt werden, kann die Kontaktwarze durch zwei oder drei Zyklen oder fünf oder mehr Zyklen ausgebildet werden.
Wenn, wie in Fig.7 dargestellt, auf der Pd- Schicht 414&sub1; durch nur einen stromlosen Plattierzyklus eine Ni plattierte Schicht 415&sub1; einer Dicke von 70 um ausgebildet wurde, wies die Kontaktwarze eine pyramidenartige Form auf und war mit der externen Verdrahtung falsch verbunden. In Fig.7 bezeichnet die Bezugszahl 411 ein Siliciumsubstrat, 412 eine Al-Elektrode und 413 einen Si&sub3;N&sub4;-Passivierungsfilm.

Beispiel 3

Entsprechend dem Vorgehen wie bei den in den Fig.2A bis 2C in Beispiel 1 dargestellten Stufen wurde auf der gesamten Oberfläche einer Al-Elektrode 212 und eines Passivierungsfilms 213, die auf einem Siliciumsubstrat 211 ausgebildet waren, ein Nickelfilm 217 mit einer Dicke von 5 um abgeschieden. Anschließend wurde der LSI-Chip 2 h lang in einem sauberen Ofen bei 50ºC zur Ausbildung einer Ni- und Al-haltigen Schicht 216 an der Grenzfläche zwischen der Al-Elektrode 212 und dem Nickelfilm 217 geglüht. Danach wurde eine einen Kupferfilm 218 einer Dicke von etwa 15 um umfassende Kontaktwarze 215 durch stromloses Kupferplattieren ausgebildet (Fig.5).
Die in diesem Beispiel ausgebildete Kontaktwarze kann durch ein TAB ohne Schwierigkeiten verbunden werden, da die äußerste Schicht der Kontaktwarze aus Kupfer bestand, das weicher als Nickel ist. Es sei darauf hingewiesen, daß auf dem Kupferfilm eine Schicht aus Gold, Lötmittel oder dergleichen, mit dem eine externe Verdrahtung ohne Schwierigkeiten verbunden werden kann, ausgebildet werden kann.

Beispiel 4

Entsprechend dem Vorgehen wie bei den in Fig.2A bis 20 in Beispiel 1 dargestellten Stufen wurde auf der gesamten Oberfläche einer Al-Elektrode 312 und eines Passivierungsfilms 313, die auf einem Siliciumsubstrat 311 ausgebildet waren, ein Nickelfilm 317 einer Dicke von 5 um abgeschieden. Anschließend wurde der LSI-Chip 2 h lang in einem sauberen Ofen bei 150ºC zur Ausbildung einer Ni- oder Al-haltigen Schicht 316 an der Grenzfläche zwischen der Al-Elektrode 312 und dem Nickelfilm 317 geglüht. Danach wurde eine einen Lötmittelfilm 319 mit einer Dicke von etwa 15 um umfassende Kontaktwarze 315 durch Ultraschallverlöten augebildet (Fig.6).
Die in diesem Beispiel ausgebildete Kontaktwarze 315 besteht hauptsächlich aus einem Lötmittel. Folglich kann die Kontaktwarze an ein TAB-Band bei niedriger Temperatur gebunden werden. Als Ergebnis kann an Stelle eines Polyimidfilms ein TAB-Band einer Laminatstruktur aus einem Beschichtungsleiter und einem billigen Polyesterfilm verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktwarze zum drahtlosen Verbinden von Halbleiterelementen, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Stufen umfaßt:

Eintauchen eines Halbleiterelements (18) mit einer Al- Elektrode (12) und einem auf dem Halbleiterelement ausgebildeten Passivierungsfilm (13) in eine Palladiumlösung mit 5 bis 2000 ppm mindestens eines Elements, ausgewählt aus der Gruppe Zn, Pb, Sn, Cd und Cr;

Selektives Ausfällen von Pallidium (14) auf der Elektrode (12) und

stromloses Vernickeln des Halbleiterelements (18) einschließlich der Elektrode (12), auf der Palladium (14) ausgefällt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfällung von Palladium und das stromlose Vernickeln mindestens zweimal wiederholt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich das Halbleiterelement (18) nach dem stromlosen Vernickeln bei 100 bis 500ºC geglüht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich nach dem stromlosen Vernickeln auf einem Nickelfilm (217) eine Kupferschicht (218) ausgebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich nach dem stromlosen Vernickeln auf einem Nickelfilm eine Goldschicht ausgebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem stromlosen Vernickeln zusätzlich auf einem Nickelfilm (317) eine Lötmittelschicht (319) ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Halbleiterelement um einen LSI-Chip handelt.

8. Kontaktwarze von Verbundgebildestruktur, die auf einer auf einem Halbleiterelement (111) befindlichen Al- Elektrode (112) ausgebildet ist und zum drahtlosen Verbinden von Halbleiterelementen dient, umfassend:

eine aus einer palladiumhaltigen Lösung ausgefällte Palladiumschicht (114&sub1;) und eine direkt und vollständig auf der Palladiumschicht (114&sub1;) aufliegende, durch stromloses Vernickeln aufgebrachtes Nickel enthaltende Kontaktwarzenschicht;

wobei die Palladiumschicht (114&sub1;) und die nickelhaltige Kontaktwarzenschicht abwechselnd zwei- oder mehrmals aufeinanderliegen und die Verbundstruktur die nickelhaltige Kontaktwarzenschicht (115&sub1;) als oberste Schicht aufweist.

9. Kontaktwarze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der Kontaktwarze (115&sub1;) Nickel umfaßt oder Nickel als Hauptbestandteil enthält.

10. Kontaktwarze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Au-Schicht die Oberseite der Verbundstruktur bedeckt.

11. Kontaktwarze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sn-Schicht die Oberseite der Verbundstruktur bedeckt.

12. Kontaktwarze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Cu-Schicht die Oberseite der Verbundstruktur bedeckt.

13. Kontaktwarze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement aus einem LSI-Chip besteht.