JP2002237497A - 半導体素子の電極形成方法 - Google Patents
半導体素子の電極形成方法Info
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Abstract
性の高い突起電極を無電解めっき法によって形成する方
法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム電極11上の酸化皮膜13
を除去した後、該アルミニウム電極11上に一次亜鉛粒
子14を置換析出させる。次いでパラジウムを含有する
水酸化アルカリ溶液に浸漬して、パラジウム活性化皮膜
16を形成させる。次に、弱酸溶液に浸漬して不要な部
分に吸着したパラジウムを除去した後、酸化還元型の無
電解ニッケルめっき液に浸漬して、該パラジウム活性化
皮膜16上にニッケル析出物17を成長させる。所定の
時間、無電解ニッケルめっき液に浸漬することによりニ
ッケル突起電極18を得ることができる。
Description
レスボンディング方式によって実装する場合に必要な半
導体素子の電極形成方法に関するものである。
に突起電極等の導電性電極が形成された後、ワイヤレス
ボンディング法等の手段によって半導体素子を対向する
基板に実装する。前記アルミニウム電極上に無電解めっ
き法を用いて突起電極を形成する方法について図2を参
照しながら説明する。
10のアルミニウム電極11と、該アルミニウム電極上
に開口部を有するパッシベーション膜12が形成され
る。前記開口部は、大気にさらされると直ぐに酸化皮膜
が形成されるので、該酸化皮膜13を酸性液あるいはア
ルカリ性液に浸漬してエッチング除去する。次にアルカ
リ性あるいは弱酸性の亜鉛酸塩水溶液に浸漬して、図2
(b)に示すように、酸化皮膜が除去されたアルミニウ
ム電極11表面上に一次亜鉛粒子14を置換析出させ
る。次いで希硝酸等に浸漬して一度析出した一次亜鉛粒
子14をエッチング除去した後、再度前記亜鉛酸塩水溶
液に浸漬して図2(c)のように、あらためて2度目の
二次亜鉛粒子15を置換析出させる。これはより均一か
つ緻密な亜鉛置換被膜を得るための手法であり、必要に
応じて亜鉛粒子のエッチング工程と亜鉛置換工程がさら
に繰り返される場合もある。上記全ての工程を亜鉛置換
法として以下説明する。
解めっき液に浸漬して、めっき金属による突起電極の形
成を行う。図2(d)に示すように、亜鉛置換法の場
合、半導体素子を無電解ニッケルめっき液に浸漬する
と、前記二次亜鉛粒子15が溶解し、アルミニウム電極
11表面近傍でニッケルの置換析出が起こり、ニッケル
析出物17が発生する。その後はニッケルの自己還元作
用によって無電解めっき反応が継続し、一定時間浸漬し
ておくことにより図2(e)のようにニッケル突起電極
18を形成することができる。
技術に示した方法では以下の問題点が生ずる。前記亜鉛
置換法を行う為には、まずアルミニウム電極上の酸化皮
膜をエッチング除去する必要があり、その際にアルミニ
ウム電極11が浸食されてしまう。前記酸化被膜が除去
された段階で1度目の亜鉛置換工程を行い、一度形成さ
れた亜鉛被膜をエッチング除去してから2度目の亜鉛置
換工程を行っていた。つまり前記亜鉛皮膜のエッチング
除去でアルミニウム電極11が更に浸食されることとな
る。下地のアルミニウム電極11の膜厚が薄い場合は、
エッチング工程と亜鉛置換工程の繰り返しを十分に行う
ことができず、均一かつ緻密な亜鉛置換被膜を得ること
ができない。均一かつ緻密な亜鉛置換被膜が得られない
と、後に形成するニッケル突起電極18のニッケル粒子
が粗くなり、接合強度が弱くなるという問題が生ずる。
を抑えるために亜鉛置換工程を1回とすると、均一かつ
緻密な亜鉛置換被膜は得られず、疎な亜鉛粒子の置換、
成長しか得ることができない。これは後の無電解ニッケ
ルめっき反応に直接影響し、粒子サイズの大きいニッケ
ル突起電極18となってしまい、下地のアルミニウム電
極11とのバリア性が低下し、半導体素子の突起電極と
しては適さない。よって半導体素子の均一かつ緻密な突
起電極を形成するためには亜鉛置換工程を2度以上行う
必要があった。
て、アルミニウム電極を浸食を最小限に留め、信頼性の
高いバリアメタルや突起電極の電極被膜を容易に形成す
る方法を提供することである。
め、本発明においては下記記載の半導体素子の電極形成
方法を採用する。
導体素子のアルミニウム電極表面に無電解めっき法によ
り導電性電極を形成する方法であって、前記電極表面の
酸化皮膜を除去する工程と、酸化皮膜が除去された前記
電極表面にアルミニウムを置換して亜鉛を析出させる工
程と、亜鉛が析出した前記電極表面に金属触媒を付与し
て活性化させる工程と、前記半導体素子を酸化還元型の
無電解めっき液に浸漬して前記電極表面にめっき金属を
析出させる工程とを有することを特徴とする。
記導電性電極が突起電極であることを特徴とする。
記活性化する工程で使用する活性化溶液が、水酸化ナト
リウムと水酸化リチウムのうちの少なくとも1種を含む
アルカリ性溶液中に金属触媒が溶解されている溶液であ
ることを特徴とする。更に好ましくは、前記金属触媒が
パラジウムであることを特徴とする。
法は、アルミニウム電極上に亜鉛置換皮膜を形成した
後、さらにパラジウム等の金属触媒を置換析出及び吸着
させることによって、アルミニウム電極表面を均一に活
性化し無電解めっきを析出させる方法である。前記活性
化は、先に析出させた亜鉛粒子と金属触媒の置換、及び
亜鉛が析出していないアルミニウム表面へ金属触媒を吸
着させることにより行う。このため、アルミニウム電極
表面全体を均一に活性化できるとともに、亜鉛粒子との
置換析出部分によってアルミニウム電極と突起電極との
強固な密着性を得ることが出来る。
成方法は、アルミニウム電極を有する半導体素子をまず
酸性液またはアルカリ性液に浸漬して酸化皮膜をエッチ
ング除去した後、水酸化アルカリ溶液中に酸化亜鉛を溶
解させた液をベースとした亜鉛酸塩溶液に浸漬して亜鉛
置換処理を行い、アルミニウム電極表面に亜鉛を置換析
出させる。次いで、金属触媒であるパラジウムを溶解さ
せた液に水酸化アルカリを加えてアルカリ性とした溶液
をベースとした活性化溶液に浸漬してアルミニウム電極
表面全体を均一に活性化し、この後、乳酸等の弱酸溶液
に浸漬して不要部分に付着したパラジウムを除去した
後、酸化還元型の無電解ニッケルめっき液に浸漬して突
起電極を形成する方法である。
電極形成方法における突起電極の形成方法について説明
する。
10上のアルミニウム電極11と、該アルミニウム電極
11上に開口部を有するパッシベーション膜12を形成
する。図1(a)のアルミニウム電極11上に発生した
酸化皮膜13を、酸性溶液あるいはアルカリ性溶液によ
ってエッチング除去する。エッチング液としては、水酸
化ナトリウムの希薄溶液や希硫酸を用いることが出来
る。酸化皮膜を除去するとともに薄い不働態皮膜を形成
させるためには、硝酸を用いるのがよい。
13が除去されたアルミニウム電極11上に一次亜鉛粒
子14を置換析出させる。具体的には、市販のジンケー
ト処理液を用いて室温で30秒から60秒浸漬する。
示すように、パラジウムをアルミニウム電極11全面に
析出させるわけであるが、本実施例では水酸化ナトリウ
ムと水酸化リチウムのうちの少なくとも1種を含むアル
カリ性溶液中にパラジウムを約0.2g/リットル含有
する溶液に1分から2分浸漬させることによって、パラ
ジウム活性化皮膜16を形成した。
て、一次亜鉛粒子14とパラジウムの置換反応を促進さ
せるだけでなく、亜鉛置換が行われなかったアルミニウ
ム電極11表面に形成された酸化膜を除去しながらアル
ミニウムとパラジウムの置換反応を促進させることがで
きる。これにより、アルミニウム電極11と後に形成す
るニッケル突起電極18との強固な密着性を得ることが
出来る。
等に浸漬してパッシベーション膜12上等の不要な部分
に付着したパラジウムを除去し、再度純水で洗浄した
後、酸化還元型の無電解ニッケルめっき液に浸漬する
と、図1(d)に示すように、パラジウム粒子を核とし
てニッケルの還元反応がアルミニウム電極11上で均一
に開始し、パラジウム活性化被膜16上にニッケル析出
物17が成長する。その後は無電解ニッケルめっき液の
自己触媒作用によってニッケルめっきが更に成長してゆ
き、図1(e)に示すように、粒子の緻密なニッケル突
起電極18を形成することが出来る。
を促進させるために、無電解ニッケルめっき液に浸漬す
る直前に、無電解ニッケルめっき液の還元剤成分である
次亜燐酸塩等の溶液に浸漬させたり、希薄な水酸化アル
カリ溶液に浸漬してアルミニウム電極表面近傍のpHを
高めておいてもよい。
市販の酸化還元型無電解ニッケルーリン合金めっき液を
用い、pH5.0±0.1、90℃、20分の浸漬処理
によって、半導体素子の全てのアルミニウム電極表面に
均一な5〜6μmのニッケル突起電極を形成させること
が出来た。
成方法で、非常に緻密でかつ均一な導電性の電極である
突起電極を形成することができることが判った。また、
従来技術と同様に本発明においてもアルミニウム電極1
1上にできる酸化皮膜を除去する工程が必要なため、無
電解めっきの前処理の段階で若干のアルミニウム電極1
1を浸食してしまうこととなる。しかしながら、亜鉛置
換工程の後のエッチング除去を行わずに金属触媒による
活性化する工程を行うので、それ以上の浸食を最小限と
し、しかも均一で接合信頼性の高い電極皮膜が形成でき
ることが判った。
く、金、銀等の触媒を用いても同様に半導体素子の電極
を形成することができる。
極としてその製造方法を説明したが、ニッケルやニッケ
ル合金、コバルト等を用いてアルミニウム電極11上に
バリアメタルを本発明と同じ方法で形成することができ
る。また、銅コアも同様に形成可能である。
操作で半導体素子のアルミニウム電極上に、アルミニウ
ム電極の浸食を最小限に留めた電極を形成することがで
きる。また、本発明の半導体素子の電極皮膜の形成方法
によれば、均一で接合信頼性の高い突起電極を形成する
ことができる。
みならず、無電解めっき法により緻密な膜を形成したい
場合の全ての事例に適用できることは言うまでもない。
断面図である。
面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体素子のアルミニウム電極表面に無
電解めっき法により導電性電極を形成する方法であっ
て、前記電極表面の酸化皮膜を除去する工程と、前記電
極表面のアルミニウムを置換して亜鉛を析出させる工程
と、前記電極表面に金属触媒を付与しで活性化させる工
程と、前記半導体素子を酸化還元型の無電解めっき液に
浸漬して前記電極表面にめっき金属を析出させる工程と
を有する事を特徴とする半導体素子の電極形成方法。 - 【請求項2】 前記導電性電極が突起電極であることを
特徴とする請求項第1項に記載の半導体素子の電極形成
方法。 - 【請求項3】 前記活性化する工程で使用する活性化溶
液が、水酸化ナトリウムと水酸化リチウムのうちの少な
くとも1種を含むアルカリ性溶液中に金属触媒が溶解さ
れている溶液であることを特徴とする請求項第1から2
項のいずれか1に記載の半導体素子の電極形成方法。 - 【請求項4】 前記金属触媒がパラジウムであることを
特徴とする請求項第1から3項のいずれか1に記載の半
導体素子の電極形成方法。
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JP2001033156A JP2002237497A (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | 半導体素子の電極形成方法 |
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- 2001-02-09 JP JP2001033156A patent/JP2002237497A/ja active Pending
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