JP2001358164A - 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 - Google Patents

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

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Kazuhiko Shiokawa
和彦 塩川
Takeshi Matsumoto
雄 松本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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。
【0002】
【従来の技術】シリコンウエハーや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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】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。
【0008】
【課題を解決するための手段】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。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明は、シリコンウエハーやG
a−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、1〜50
μm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、0.0
1〜0.5μm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、
ニッケル皮膜と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が過度に進み、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を還元剤と
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】
【実施例】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と略称する。
【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】
【表1】 ─────────────────────────────────── 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1
80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と
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】
【表2】 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。
【0042】
【発明の効果】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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K022 AA02 AA05 AA41 BA03 BA14 BA16 BA18 BA36 CA06 DA01 DA03 4M104 BB02 BB04 DD53 FF13 HH20

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
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