【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム合金上への無電解ニッケルめっきに係るものであり、特に置換めっき処理を行うことなく直接無電解ニッケルめっきが可能なアルミニウム合金と、表面に無電解ニッケルめっきにより直接ニッケル膜を形成することができるアルミニウム合金電極を備えた電子デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置等の電子デバイスの配線、電極材料としてアルミニウム、アルミニウム−ケイ素合金、アルミニウム−銅合金が使用されているが、このようなアルミニウムやアルミニウム合金からなる電極は、はんだ濡れ性が悪く、このため無電解ニッケルめっき、置換金めっき等を施して電極のはんだ濡れ性を向上させることが行われている。
【０００３】
難めっき材であるアルミニウムやアルミニウム合金に無電解ニッケルめっきを施す場合に最も適した工程として、ダブルジンケート法が挙げられる。このダブルジンケート法では、通常、まず脱脂処理、酸またはアルカリによるエッチング処理、硝酸等を用いた酸浸漬処理が行われる。次に、第１亜鉛置換→硝酸剥離→第２亜鉛置換からなる２回の亜鉛置換処理、いわゆるダブルジンケート処理が施され、緻密な亜鉛置換被膜を形成し、その後、亜鉛置換被膜上に無電解ニッケルめっきによりニッケル膜が形成される。このようなダブルジンケート法は、無電解ニッケルめっきにより成膜されたニッケル膜がアルミニウムやアルミニウム合金に対して良好な密着性を示すこと、ニッケル膜の外観が良好であることから、広く用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のダブルジンケート法は、工程が長く、また、強酸性下におけるエッチング処理や酸浸漬処理、および、強アルカリ性下における亜鉛置換処理を含むため、パターニング用のレジストに与えるダメージが大きく、この点が半導体装置等の電子デバイスの製造分野で欠点として指摘されている。
また、真空成膜法により形成されたアルミニウム薄膜は、その結晶状態によっては、ダブルジンケート処理中に溶解してしまう可能性も指摘されている（Ｊ． Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ． Ｓｏｃ． １４８（６）， Ｃ４３３−Ｃ４３８ （２００１））。
【０００５】
このようなダブルジンケート法を改善するために、酸性亜鉛置換処理（例えば、特開２０００−２５６８６４号公報）や、ダブルジンケート処理が不要である無電解ニッケルめっき（例えば、特開２００１−１０７２５４号公報）等が提案されている。しかし、上記の提案でも従来のダブルジンケート法と同等の良好な密着性、被膜外観をもつニッケル膜を工業的に再現性良く形成することができず、また、無電解ニッケルめっきの前処理としてニッケル置換めっき処理が必要であるという問題がある。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、良好な密着性、被膜外観をもつニッケル膜を無電解ニッケルめっきにより直接形成可能なアルミニウム合金と、このようなアルミニウム合金電極を備えた電子デバイスを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ダブルジンケート処理を行ったアルミニウム合金の無電解ニッケルめっきの界面について詳細に検討を加えた結果、無電解ニッケルめっき反応初期にアルミニウムが溶出し、溶解により消失する厚みは最大１μｍ程度と推定され、半導体デバイス等で一般的に用いられているアルミニウム合金電極の厚みにほぼ相当することを確認した。そこで、無電解ニッケルめっき反応初期におけるアルミニウム溶出が不可避であることを前提とし、無電解ニッケルめっきの析出核となる金属とアルミニウムとの合金を種々検討し、本発明をなすに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、置換めっき処理を行うことなく直接無電解ニッケルめっきが可能なアルミニウム合金において、ニッケル、鉄、銅、白金およびパラジウムの少なくとも１種を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有するような構成とした。
本発明は、表面に無電解ニッケルめっきにより直接ニッケル膜を形成することができるアルミニウム合金電極を備えた電子デバイスにおいて、前記アルミニウム合金電極は、ニッケル、鉄、銅、白金およびパラジウムの少なくとも１種を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有したアルミニウム合金電極であるような構成とした。
上記のような本発明では、アルミニウム合金に所定の範囲で含有されるニッケル、鉄、銅、白金、パラジウムの各金属が、無電解ニッケルめっきにおけるアルミニウムの溶解に伴って表面に濃縮され、アルミニウムの溶解を抑制する作用をなすとともに、核となって無電解ニッケルめっき反応を開始させる作用をなす。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明のアルミニウム合金は、ニッケルを０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有するアルミニウム−ニッケル合金である。また、本発明のアルミニウム合金は、鉄を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有するアルミニウム−鉄合金である。また、本発明のアルミニウム合金は、銅を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有するアルミニウム−銅合金である。また、本発明のアルミニウム合金は、白金を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有するアルミニウム−白金合金である。さらに、本発明のアルミニウム合金は、パラジウムを０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有するアルミニウム−パラジウム合金である。また、本発明のアルミニウム合金は、ニッケル、鉄、銅、白金およびパラジウムの２種以上を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有するアルミニウム合金である。
【０００９】
上記の範囲でアルミニウム合金に含有されるニッケル、鉄、銅、白金、パラジウムの各金属は、無電解ニッケルめっきの反応初期におけるアルミニウムの溶解に伴って表面に濃縮してアルミニウムの溶解を抑制する効果と、析出核となって無電解ニッケルめっき反応を開始させる効果を発現する。
アルミニウム合金に含有されるニッケル、鉄、銅、白金、パラジウムの各金属の含有量が０．１ａｔｏｍｉｃ％未満であると、析出核となる金属量が不十分であり、無電解ニッケルめっき反応が進行せず、置換めっき処理を行うことなくアルミニウム合金に直接無電解ニッケルめっきを行うことが困難となる。また、アルミニウム合金に含有されるニッケル、鉄、銅、白金、パラジウムの各金属の含有量が８ａｔｏｍｉｃ％を超えると、無電解ニッケルめっき反応初期におけるアルミニウムの溶解に伴い含有されるニッケル、鉄、銅、白金、パラジウムの各金属が合金中から脱落し、この金属粒子が無電解ニッケルめっき液中で粒子成長した後にニッケル膜中に取り込まれ、形成されたニッケル膜の表面に球状微粒子等として付着し、被膜外観を悪化させることになる。
尚、本発明のアルミニウム合金は、不純物として、ケイ素、マグネシウム等を１ａｔｏｍｉｃ％以下の範囲で含有していてもよい。
【００１０】
上述のような本発明のアルミニウム合金は、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法等の真空成膜法等により作製することができる。また、ニッケル、鉄、銅、白金、パラジウムの各金属の表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が発現されるので、作製するアルミニウム合金の厚みは使用目的に応じて適宜設定することが可能である。ただし、無電解ニッケルめっき反応における安全性の観点から、アルミニウム合金の厚みは０．５μｍ以上とすることが好ましい。
本発明のアルミニウム合金は、必要な脱脂処理を施すことはあっても、亜鉛置換やニッケル置換等の置換めっき処理を行うことなく直接無電解ニッケルめっきを行うことができる。使用する無電解ニッケルめっき浴の組成には特に制限はなく、また、めっき浴温、浸漬時間にも特に制限はなく、例えば、６０〜９５℃、１〜３６００分間の範囲で適宜設定することができる。また、無電解ニッケルめっき浴のｐＨは、４〜６の範囲とすることが好ましい。
【００１１】
本発明の電子デバイスは、上述のような本発明のアルミニウム合金を電極として備えたものである。すなわち、ニッケルを０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有したアルミニウム−ニッケル合金電極を備えた電子デバイスである。また、鉄を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有したアルミニウム−鉄合金電極を備えた電子デバイスである。また、銅を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有したアルミニウム−銅合金電極を備えた電子デバイスである。また、白金を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有したアルミニウム−白金合金電極を備えた電子デバイスである。さらに、パラジウムを０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有したアルミニウム−パラジウム合金電極を備えた電子デバイスである。また、ニッケル、鉄、銅、白金およびパラジウムの２種以上を０．１〜８ａｔｏｍｉｃ％、好ましくは１〜６ａｔｏｍｉｃ％の範囲で含有したアルミニウム合金電極を備えた電子デバイスである。
【００１２】
電子デバイスとしては、半導体装置やフラットディスプレイパネル等、アルミニウムで回路を形成する素子を挙げることができる。
このような本発明の電子デバイスは、電極のはんだ濡れ性を向上させるために、必要な脱脂処理を施すことはあっても、亜鉛置換やニッケル置換等の置換めっき処理を行うことなく直接無電解ニッケルめっきにより表面にニッケル膜を形成することができる。また、バンプ電極形成のために、亜鉛置換やニッケル置換等の置換めっき処理を行うことなく直接無電解ニッケルめっきにより表面にニッケルバンプを形成することが可能となる。そして、ニッケル、鉄、銅、白金、パラジウムの各金属の表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が発現されるため、厚みが０．５〜１．０μｍ程度の薄いものとすることができる。
【００１３】
本発明の電子デバイスを構成する上記の各種のアルミニウム合金電極は、従来の電子デバイス製造における電極形成と同様の方法で形成することができ、特に制限はない。例えば、回路形成が終了した半導体ウエハに、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法等の真空成膜法によりアルミニウム合金皮膜を形成し、このアルミニウム合金皮膜上にレジストパターンを形成した後に、不要部分のアルミニウム合金皮膜をエッチングで除去することにより薄膜電極として形成することができる。
【００１４】
【実施例】
次に、具体的実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
［実施例１］
ニッケルを８ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−ニッケル合金薄膜（厚み０．５μｍ）をマグネトロンスパッタリング法によりガラス基板上に成膜した。このガラス基板にメルテックス（株）製エンプレップＮＥ−８を用いて脱脂処理を施し、水洗した。
【００１５】
次に、２種の無電解ニッケルめっき浴を用いて無電解ニッケルめっき処理を施した。すなわち、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２２においては８５℃、１時間浸漬、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２６においては７５℃、２０分間浸漬して、無電解ニッケルめっき処理を施した。その結果、上記の２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−ニッケル合金薄膜上へのニッケル膜の形成が可能であった。
また、形成されたニッケル膜の表面、および、液体窒素により急冷後に破断することにより切断した破断面を電界放射走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により観察した。その結果、ニッケル膜は表面が平坦で良好な外観をもつ膜厚５μｍの膜であった。また、ガラス基板上のアルミニウム−ニッケル合金薄膜の厚みは約０．５μｍであり、ニッケルの表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が確認された。
【００１６】
［実施例２］
ニッケルを３ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−ニッケル合金薄膜をガラス基板上に成膜した他は、実施例１と同様にして、無電解ニッケルめっき処理を施した。
使用した２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−ニッケル合金薄膜上へのニッケル膜の形成が可能であった。
また、形成されたニッケル膜は、表面が平坦で良好な外観をもつ膜厚５μｍの膜であった。さらに、ガラス基板上のアルミニウム−ニッケル合金薄膜の厚みは約０．５μｍであり、ニッケルの表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が確認された。
【００１７】
［実施例３］
ニッケルを１ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−ニッケル合金薄膜をガラス基板上に成膜した他は、実施例１と同様にして、無電解ニッケルめっき処理を施した。
使用した２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−ニッケル合金薄膜上へのニッケル膜の形成が可能であった。
また、形成されたニッケル膜は、表面が平坦で良好な外観をもつ膜厚５μｍの膜であった。さらに、ガラス基板上のアルミニウム−ニッケル合金薄膜の厚みは約０．５μｍであり、ニッケルの表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が確認された。
【００１８】
［実施例４］
ニッケルを０．１ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−ニッケル合金薄膜をガラス基板上に成膜した他は、実施例１と同様にして、無電解ニッケルめっき処理を施した。
使用した２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−ニッケル合金薄膜上へのニッケル膜の形成が可能であった。
また、形成されたニッケル膜は、表面が平坦で良好な外観をもつ膜厚５μｍの膜であった。さらに、ガラス基板上のアルミニウム−ニッケル合金薄膜の厚みは約０．５μｍであり、ニッケルの表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が確認された。
【００１９】
［比較例１］
ニッケルを１０ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−ニッケル合金薄膜をガラス基板上に成膜した他は、実施例１と同様にして、無電解ニッケルめっき処理を施した。
使用した２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−ニッケル合金薄膜上へのニッケル膜の形成が可能であった。
しかし、形成されたニッケル膜は、表面に球状の析出物が存在するものであり、被膜外観は悪いものであった。このことより、ニッケル含有量が８ａｔｏｍｉｃ％を超える場合、アルミニウムの溶解に伴ってニッケルが脱落し、このニッケル微粒子がめっき浴中で成長した後にニッケル膜に取り込まれる現象が生じるものと推測された。
尚、ガラス基板上のアルミニウム−ニッケル合金薄膜の厚みは約０．５μｍであり、ニッケルの表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が確認された。
【００２０】
［比較例２］
ニッケルを０．０５ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−ニッケル合金薄膜をガラス基板上に成膜した他は、実施例１と同様にして、無電解ニッケルめっき処理を施した。
しかし、使用した２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−ニッケル合金薄膜上へのニッケル膜の形成が不可能であった。
【００２１】
［比較例３］
実施例１と同様にして、ニッケルを８ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−ニッケル合金薄膜をガラス基板上に成膜した。
次に、ダブルジンケート法により前処理を行い、無電解ニッケルめっきを施そうと試みたが、第１亜鉛置換処理時にガラス基板上のアルミニウム−ニッケル合金薄膜がすべて溶解した。
【００２２】
［実施例５］
鉄を２ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−鉄合金薄膜（厚み０．５μｍ）をマグネトロンスパッタリング法によりガラス基板上に成膜した。このガラス基板にメルテックス（株）製エンプレップＮＥ−８を用いて脱脂処理を施し、水洗した。次に、２種の無電解ニッケルめっき浴を用いて無電解ニッケルめっき処理を施した。すなわち、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２２においては８５℃、１時間浸漬、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２６においては７５℃、２０分間浸漬して、無電解ニッケルめっき処理を施した。その結果、上記の２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−鉄合金薄膜上へのニッケル膜の形成が可能であった。
また、形成されたニッケル膜の表面、および、液体窒素により急冷した後に破断することにより切断した破断面を電界放射走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により観察した。その結果、ニッケル膜は表面が平坦で良好な外観をもつ膜厚５μｍの膜であった。また、ガラス基板上のアルミニウム−鉄合金薄膜の厚みは約０．５μｍであり、鉄の表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が確認された。
【００２３】
［実施例６］
銅を７ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−銅合金薄膜（厚み０．５μｍ）をマグネトロンスパッタリング法によりガラス基板上に成膜した。このガラス基板にメルテックス（株）製エンプレップＮＥ−８を用いて脱脂処理を施し、水洗した。
次に、２種の無電解ニッケルめっき浴を用いて無電解ニッケルめっき処理を施した。すなわち、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２２においては８５℃、１時間浸漬、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２６においては７５℃、２０分間浸漬して、無電解ニッケルめっき処理を施した。その結果、上記の２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−銅合金薄膜上へのニッケル膜の形成が可能であった。
また、形成されたニッケル膜の表面、および、液体窒素により急冷した後に破断することにより切断した破断面を電界放射走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により観察した。その結果、ニッケル膜は表面が平坦で良好な外観をもつ膜厚５μｍの膜であった。また、ガラス基板上のアルミニウム−銅合金薄膜の厚みは約０．５μｍであり、銅の表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が確認された。
【００２４】
［実施例７］
白金を５ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−白金合金薄膜（厚み０．５μｍ）をマグネトロンスパッタリング法によりガラス基板上に成膜した。このガラス基板にメルテックス（株）製エンプレップＮＥ−８を用いて脱脂処理を施し、水洗した。
次に、２種の無電解ニッケルめっき浴を用いて無電解ニッケルめっき処理を施した。すなわち、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２２においては８５℃、１時間浸漬、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２６においては７５℃、２０分間浸漬して、無電解ニッケルめっき処理を施した。その結果、上記の２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−白金合金薄膜上へのニッケル膜の形成が可能であった。
また、形成されたニッケル膜の表面、および、液体窒素により急冷後に破断することにより切断した破断面を電界放射走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により観察した。その結果、ニッケル膜は表面が平坦で良好な外観をもつ膜厚５μｍの膜であった。また、ガラス基板上のアルミニウム−白金合金薄膜の厚みは約０．５μｍであり、白金の表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が確認された。
【００２５】
［実施例８］
パラジウムを８ａｔｏｍｉｃ％含有したアルミニウム−パラジウム合金薄膜（厚み０．５μｍ）をマグネトロンスパッタリング法によりガラス基板上に成膜した。このガラス基板にメルテックス（株）製エンプレップＮＥ−８を用いて脱脂処理を施し、水洗した。
次に、２種の無電解ニッケルめっき浴を用いて無電解ニッケルめっき処理を施した。すなわち、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２２においては８５℃、１時間浸漬、メルテックス（株）製エンプレートＮＩ−４２６においては７５℃、２０分間浸漬して、無電解ニッケルめっき処理を施した。その結果、上記の２種の無電解ニッケルめっき浴のいずれにおいても、アルミニウム−パラジウム合金薄膜上へのニッケル膜の形成が可能であった。
また、形成されたニッケル膜の表面、および、液体窒素により急冷した後に破断することにより切断した破断面を電界放射走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により観察した。その結果、ニッケル膜は表面が平坦で良好な外観をもつ膜厚５μｍの膜であった。また、ガラス基板上のアルミニウム−パラジウム合金薄膜の厚みは約０．５μｍであり、パラジウムの表面濃縮によるアルミニウムの溶解抑制効果が確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によればアルミニウム合金に所定の範囲で１種以上含有されるニッケル、鉄、銅、白金およびパラジウムの各金属が、無電解ニッケルめっきにおけるアルミニウムの溶解に伴って表面に濃縮され、アルミニウムの溶解を抑制する効果を発現し、また、析出核となって無電解ニッケルめっき反応を開始させる効果を発現し、これにより、必要な脱脂処理を施すことはあっても、亜鉛置換やニッケル置換等の置換めっき処理を行うことなく、アルミニウム合金上に直接無電解ニッケルめっきを行うことができ、形成されるニッケル膜は良好な密着性、被膜外観をもつものとなる。また、本発明の電子デバイスでは、アルミニウム−ニッケル合金電極、アルミニウム−鉄合金電極、アルミニウム−銅合金電極、アルミニウム−白金合金電極、アルミニウム−パラジウム合金電極の各電極、あるいは、ニッケル、鉄、銅、白金およびパラジウムのなかの２種以上とアルミニウムとのアルミニウム合金電極の表面に無電解ニッケルめっきにより直接ニッケル膜を形成することができ、かつ、形成されるニッケル膜は良好な密着性、被膜外観をもつものとなる。さらに、上記の範囲でアルミニウム合金に１種以上含有されるニッケル、鉄、銅、白金およびパラジウムの各金属は、無電解ニッケルめっき浴中に脱落することが抑制されるため、脱落した金属粒子成長によるめっき浴の疲労が防止される。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to electroless nickel plating on an aluminum alloy, in particular, an aluminum alloy capable of direct electroless nickel plating without performing displacement plating, and a nickel film directly formed on the surface by electroless nickel plating. The present invention relates to an electronic device having an aluminum alloy electrode that can be formed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, wiring of an electronic device such as a semiconductor device, aluminum, aluminum-silicon alloy, aluminum-copper alloy has been used as an electrode material, but electrodes made of such aluminum or aluminum alloy have poor solder wettability, For this reason, it has been practiced to improve the solder wettability of the electrodes by applying electroless nickel plating, displacement gold plating or the like.
[0003]
A double zincate method is the most suitable step for applying electroless nickel plating to aluminum or an aluminum alloy which is a difficult-to-plate material. In this double zincate method, first, a degreasing treatment, an etching treatment with an acid or an alkali, and an acid immersion treatment using nitric acid or the like are usually performed. Next, a double zincate treatment, that is, a double zincate treatment of first zinc substitution → nitric acid exfoliation → second zinc substitution, is performed to form a dense zinc substitution film. A nickel film is formed by nickel plating. Such a double zincate method is widely used because a nickel film formed by electroless nickel plating shows good adhesion to aluminum or an aluminum alloy and the appearance of the nickel film is good. I have.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned double zincate method has a long process and also includes etching treatment and acid immersion treatment under strong acidity, and zinc substitution treatment under strong alkalinity. This is pointed out as a disadvantage in the field of manufacturing electronic devices such as semiconductor devices.
It has also been pointed out that the aluminum thin film formed by the vacuum film forming method may be dissolved during the double zincate treatment depending on its crystalline state (J. Electrochem. Soc. 148 (6), C433-). C438 (2001)).
[0005]
In order to improve such a double zincate method, an acidic zinc substitution treatment (for example, JP-A-2000-256864) and an electroless nickel plating that does not require the double zincate treatment (for example, JP-A-2001-107254) ) Etc. have been proposed. However, even with the above proposal, a nickel film having the same good adhesion and film appearance as the conventional double zincate method cannot be formed industrially with good reproducibility, and nickel is used as a pretreatment for electroless nickel plating. There is a problem that displacement plating is required.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an aluminum alloy capable of directly forming a nickel film having good adhesion and film appearance by electroless nickel plating, and an aluminum alloy electrode such as this. It is an object to provide an electronic device provided with the electronic device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has conducted detailed studies on the interface of electroless nickel plating of an aluminum alloy that has been subjected to double zincate treatment, and as a result, the thickness at which aluminum is eluted at the beginning of the electroless nickel plating reaction and disappears by dissolution is at most about 1 μm It was confirmed that the thickness was almost equivalent to the thickness of an aluminum alloy electrode generally used in semiconductor devices and the like. Therefore, on the premise that elution of aluminum in the initial stage of the electroless nickel plating reaction is inevitable, various alloys of aluminum and a metal serving as a deposition nucleus of electroless nickel plating have been studied, and the present invention has been accomplished.
[0007]
That is, the present invention provides an aluminum alloy that can be directly subjected to electroless nickel plating without performing displacement plating, and contains at least one of nickel, iron, copper, platinum, and palladium in a range of 0.1 to 8 atomic%. Such a configuration was adopted.
The present invention relates to an electronic device including an aluminum alloy electrode capable of directly forming a nickel film on the surface by electroless nickel plating, wherein the aluminum alloy electrode includes at least one of nickel, iron, copper, platinum, and palladium. The structure was such that it was an aluminum alloy electrode contained in the range of 0.1 to 8 atomic%.
In the present invention as described above, nickel, iron, copper, platinum, and each metal of palladium contained in the aluminum alloy in a predetermined range are concentrated on the surface as aluminum is dissolved in electroless nickel plating, and In addition to acting to suppress dissolution, it acts as a nucleus to initiate the electroless nickel plating reaction.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The aluminum alloy of the present invention is an aluminum-nickel alloy containing nickel in the range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%. The aluminum alloy of the present invention is an aluminum-iron alloy containing iron in the range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%. Further, the aluminum alloy of the present invention is an aluminum-copper alloy containing copper in a range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%. Further, the aluminum alloy of the present invention is an aluminum-platinum alloy containing platinum in a range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%. Furthermore, the aluminum alloy of the present invention is an aluminum-palladium alloy containing 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%, of palladium. Further, the aluminum alloy of the present invention is an aluminum alloy containing two or more of nickel, iron, copper, platinum and palladium in a range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%.
[0009]
Nickel, iron, copper, platinum, and palladium metals contained in the aluminum alloy in the above range are concentrated on the surface with the dissolution of aluminum in the initial stage of the electroless nickel plating reaction, thereby suppressing the dissolution of aluminum. In addition, an effect of initiating an electroless nickel plating reaction as a precipitation nucleus is exhibited.
When the content of each metal of nickel, iron, copper, platinum, and palladium contained in the aluminum alloy is less than 0.1 atomic%, the amount of metal serving as a precipitation nucleus is insufficient, and the electroless nickel plating reaction proceeds. Therefore, it is difficult to directly perform electroless nickel plating on an aluminum alloy without performing displacement plating. When the content of each of nickel, iron, copper, platinum and palladium contained in the aluminum alloy exceeds 8 atomic%, nickel, iron and copper contained with the dissolution of aluminum in the initial stage of the electroless nickel plating reaction. , Platinum, and palladium metals fall out of the alloy, and these metal particles grow in the electroless nickel plating solution, are taken into the nickel film, and adhere to the surface of the formed nickel film as spherical fine particles. This will deteriorate the appearance of the coating.
Incidentally, the aluminum alloy of the present invention may contain silicon, magnesium, and the like as impurities in a range of 1 atomic% or less.
[0010]
The aluminum alloy of the present invention as described above can be manufactured by a vacuum film forming method such as a magnetron sputtering method or an ion beam sputtering method. Further, since the effect of suppressing the dissolution of aluminum is exhibited by the surface concentration of each of the metals nickel, iron, copper, platinum and palladium, the thickness of the aluminum alloy to be produced can be appropriately set according to the intended use. However, from the viewpoint of safety in the electroless nickel plating reaction, the thickness of the aluminum alloy is preferably 0.5 μm or more.
The aluminum alloy of the present invention can be subjected to direct electroless nickel plating without performing a displacement plating treatment such as zinc substitution or nickel substitution, even though necessary degreasing treatment is performed. The composition of the electroless nickel plating bath to be used is not particularly limited, and the plating bath temperature and the immersion time are not particularly limited, and may be appropriately set in the range of, for example, 60 to 95 ° C. and 1 to 3600 minutes. it can. The pH of the electroless nickel plating bath is preferably in the range of 4 to 6.
[0011]
The electronic device of the present invention includes the above-described aluminum alloy of the present invention as an electrode. That is, the electronic device has an aluminum-nickel alloy electrode containing nickel in the range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%. An electronic device including an aluminum-iron alloy electrode containing iron in a range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%. Further, the present invention is an electronic device including an aluminum-copper alloy electrode containing copper in a range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%. An electronic device including an aluminum-platinum alloy electrode containing platinum in a range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%. The electronic device further includes an aluminum-palladium alloy electrode containing palladium in a range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%. Further, the present invention is an electronic device provided with an aluminum alloy electrode containing at least two kinds of nickel, iron, copper, platinum and palladium in a range of 0.1 to 8 atomic%, preferably 1 to 6 atomic%.
[0012]
Examples of the electronic device include an element which forms a circuit with aluminum, such as a semiconductor device and a flat display panel.
Such an electronic device according to the present invention may be subjected to a necessary degreasing treatment in order to improve the solder wettability of the electrode, but is directly subjected to electroless plating without performing a substitution plating treatment such as zinc substitution or nickel substitution. A nickel film can be formed on the surface by nickel plating. In addition, it is possible to directly form a nickel bump on the surface by electroless nickel plating without performing substitution plating such as zinc substitution or nickel substitution for bump electrode formation. Further, since the effect of suppressing the dissolution of aluminum is exhibited by the surface concentration of each of nickel, iron, copper, platinum and palladium, the thickness can be as thin as about 0.5 to 1.0 μm.
[0013]
The above-described various aluminum alloy electrodes constituting the electronic device of the present invention can be formed by the same method as the electrode formation in the conventional electronic device manufacturing, and there is no particular limitation. For example, an aluminum alloy film is formed on a semiconductor wafer on which circuit formation has been completed by a vacuum film forming method such as magnetron sputtering or ion beam sputtering, and after forming a resist pattern on the aluminum alloy film, unnecessary aluminum is formed. A thin film electrode can be formed by removing the alloy film by etching.
[0014]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
[Example 1]
An aluminum-nickel alloy thin film (0.5 μm in thickness) containing 8 atomic% of nickel was formed on a glass substrate by a magnetron sputtering method. This glass substrate was subjected to a degreasing treatment using Emprep NE-8 manufactured by Meltex Co., Ltd., and washed with water.
[0015]
Next, electroless nickel plating was performed using two types of electroless nickel plating baths. That is, immersion at 85 ° C. for 1 hour in Enplate NI-422 manufactured by Meltex Co., Ltd., and immersion at 75 ° C. for 20 minutes in Enplate NI-426 manufactured by Meltex Co., Ltd. to perform electroless nickel plating. gave. As a result, it was possible to form a nickel film on an aluminum-nickel alloy thin film in any of the above two types of electroless nickel plating baths.
Further, the surface of the formed nickel film and the fracture surface cut by breaking after quenching by liquid nitrogen were observed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). As a result, the nickel film was a 5 μm-thick film having a flat surface and a good appearance. The thickness of the aluminum-nickel alloy thin film on the glass substrate was about 0.5 μm, and the effect of suppressing the dissolution of aluminum by the surface concentration of nickel was confirmed.
[0016]
[Example 2]
Electroless nickel plating was performed in the same manner as in Example 1 except that an aluminum-nickel alloy thin film containing 3 atomic% of nickel was formed on a glass substrate.
In each of the two electroless nickel plating baths used, a nickel film could be formed on the aluminum-nickel alloy thin film.
The formed nickel film was a 5 μm-thick film having a flat surface and a good appearance. Further, the thickness of the aluminum-nickel alloy thin film on the glass substrate was about 0.5 μm, and the effect of suppressing the dissolution of aluminum by the surface concentration of nickel was confirmed.
[0017]
[Example 3]
Electroless nickel plating was performed in the same manner as in Example 1 except that an aluminum-nickel alloy thin film containing 1 atomic% of nickel was formed on a glass substrate.
In each of the two electroless nickel plating baths used, a nickel film could be formed on the aluminum-nickel alloy thin film.
The formed nickel film was a 5 μm-thick film having a flat surface and a good appearance. Further, the thickness of the aluminum-nickel alloy thin film on the glass substrate was about 0.5 μm, and the effect of suppressing the dissolution of aluminum by the surface concentration of nickel was confirmed.
[0018]
[Example 4]
Electroless nickel plating was performed in the same manner as in Example 1 except that an aluminum-nickel alloy thin film containing 0.1 atomic% of nickel was formed on a glass substrate.
In each of the two electroless nickel plating baths used, a nickel film could be formed on the aluminum-nickel alloy thin film.
The formed nickel film was a 5 μm-thick film having a flat surface and a good appearance. Further, the thickness of the aluminum-nickel alloy thin film on the glass substrate was about 0.5 μm, and the effect of suppressing the dissolution of aluminum by the surface concentration of nickel was confirmed.
[0019]
[Comparative Example 1]
Electroless nickel plating was performed in the same manner as in Example 1 except that an aluminum-nickel alloy thin film containing 10 atomic% of nickel was formed on a glass substrate.
In each of the two electroless nickel plating baths used, a nickel film could be formed on the aluminum-nickel alloy thin film.
However, the formed nickel film had spherical precipitates on the surface, and the appearance of the film was poor. From this, it was presumed that, when the nickel content exceeded 8 atomic%, nickel was dropped along with the dissolution of aluminum, and a phenomenon occurred in which the nickel fine particles grew in the plating bath and then were taken into the nickel film.
The thickness of the aluminum-nickel alloy thin film on the glass substrate was about 0.5 μm, and the effect of suppressing the dissolution of aluminum by the surface concentration of nickel was confirmed.
[0020]
[Comparative Example 2]
Electroless nickel plating was performed in the same manner as in Example 1 except that an aluminum-nickel alloy thin film containing 0.05 atomic% of nickel was formed on a glass substrate.
However, it was impossible to form a nickel film on an aluminum-nickel alloy thin film in any of the two electroless nickel plating baths used.
[0021]
[Comparative Example 3]
In the same manner as in Example 1, an aluminum-nickel alloy thin film containing 8 atomic% of nickel was formed on a glass substrate.
Next, pretreatment was performed by the double zincate method, and an attempt was made to perform electroless nickel plating. However, the aluminum-nickel alloy thin film on the glass substrate was completely dissolved during the first zinc substitution treatment.
[0022]
[Example 5]
An aluminum-iron alloy thin film (thickness 0.5 μm) containing 2 atomic% of iron was formed on a glass substrate by a magnetron sputtering method. This glass substrate was subjected to a degreasing treatment using Emprep NE-8 manufactured by Meltex Co., Ltd., and washed with water. Next, electroless nickel plating was performed using two types of electroless nickel plating baths. That is, immersion at 85 ° C. for 1 hour in Enplate NI-422 manufactured by Meltex Co., Ltd., and immersion at 75 ° C. for 20 minutes in Enplate NI-426 manufactured by Meltex Co., Ltd. to perform electroless nickel plating. gave. As a result, it was possible to form a nickel film on an aluminum-iron alloy thin film in any of the above two types of electroless nickel plating baths.
Further, the surface of the formed nickel film and the fracture surface cut by breaking after being rapidly cooled by liquid nitrogen were observed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). As a result, the nickel film was a 5 μm-thick film having a flat surface and a good appearance. The thickness of the aluminum-iron alloy thin film on the glass substrate was about 0.5 μm, and the effect of suppressing the dissolution of aluminum by the surface concentration of iron was confirmed.
[0023]
[Example 6]
An aluminum-copper alloy thin film (thickness 0.5 μm) containing 7 atomic% of copper was formed on a glass substrate by a magnetron sputtering method. This glass substrate was subjected to a degreasing treatment using Emprep NE-8 manufactured by Meltex Co., Ltd., and washed with water.
Next, electroless nickel plating was performed using two types of electroless nickel plating baths. That is, immersion at 85 ° C. for 1 hour in Enplate NI-422 manufactured by Meltex Co., Ltd., and immersion at 75 ° C. for 20 minutes in Enplate NI-426 manufactured by Meltex Co., Ltd. to perform electroless nickel plating. gave. As a result, it was possible to form a nickel film on an aluminum-copper alloy thin film in any of the above two types of electroless nickel plating baths.
Further, the surface of the formed nickel film and the fracture surface cut by breaking after being rapidly cooled by liquid nitrogen were observed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). As a result, the nickel film was a 5 μm-thick film having a flat surface and a good appearance. Further, the thickness of the aluminum-copper alloy thin film on the glass substrate was about 0.5 μm, and the effect of suppressing the dissolution of aluminum by the surface concentration of copper was confirmed.
[0024]
[Example 7]
An aluminum-platinum alloy thin film (thickness: 0.5 μm) containing 5 atomic% of platinum was formed on a glass substrate by a magnetron sputtering method. This glass substrate was subjected to a degreasing treatment using Emprep NE-8 manufactured by Meltex Co., Ltd., and washed with water.
Next, electroless nickel plating was performed using two types of electroless nickel plating baths. That is, immersion at 85 ° C. for 1 hour in Enplate NI-422 manufactured by Meltex Co., Ltd., and immersion at 75 ° C. for 20 minutes in Enplate NI-426 manufactured by Meltex Co., Ltd. to perform electroless nickel plating. gave. As a result, it was possible to form a nickel film on an aluminum-platinum alloy thin film in any of the above two electroless nickel plating baths.
Further, the surface of the formed nickel film and the fracture surface cut by breaking after quenching by liquid nitrogen were observed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). As a result, the nickel film was a 5 μm-thick film having a flat surface and a good appearance. The thickness of the aluminum-platinum alloy thin film on the glass substrate was about 0.5 μm, and the effect of suppressing the dissolution of aluminum by the surface concentration of platinum was confirmed.
[0025]
Example 8
An aluminum-palladium alloy thin film (thickness: 0.5 μm) containing 8 atomic% of palladium was formed on a glass substrate by a magnetron sputtering method. This glass substrate was subjected to a degreasing treatment using Emprep NE-8 manufactured by Meltex Co., Ltd., and washed with water.
Next, electroless nickel plating was performed using two types of electroless nickel plating baths. That is, immersion at 85 ° C. for 1 hour in Enplate NI-422 manufactured by Meltex Co., Ltd., and immersion at 75 ° C. for 20 minutes in Enplate NI-426 manufactured by Meltex Co., Ltd. to perform electroless nickel plating. gave. As a result, it was possible to form a nickel film on an aluminum-palladium alloy thin film in any of the above two types of electroless nickel plating baths.
Further, the surface of the formed nickel film and the fracture surface cut by breaking after being rapidly cooled by liquid nitrogen were observed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). As a result, the nickel film was a 5 μm-thick film having a flat surface and a good appearance. The thickness of the aluminum-palladium alloy thin film on the glass substrate was about 0.5 μm, and the effect of suppressing the dissolution of aluminum by the surface concentration of palladium was confirmed.
[0026]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, each metal of nickel, iron, copper, platinum and palladium contained in the aluminum alloy in one or more predetermined ranges is accompanied by the dissolution of aluminum in electroless nickel plating. Concentrated on the surface, expresses the effect of suppressing the dissolution of aluminum, and also expresses the effect of initiating the electroless nickel plating reaction as a deposition nucleus, thereby performing the necessary degreasing treatment In addition, electroless nickel plating can be performed directly on an aluminum alloy without performing substitution plating treatment such as zinc substitution or nickel substitution, and the formed nickel film has good adhesion and film appearance. Further, in the electronic device of the present invention, aluminum-nickel alloy electrode, aluminum-iron alloy electrode, aluminum-copper alloy electrode, aluminum-platinum alloy electrode, aluminum-palladium alloy electrode, or nickel, iron, copper, A nickel film can be formed directly on the surface of an aluminum alloy electrode of two or more of platinum and palladium and aluminum by electroless nickel plating, and the formed nickel film has good adhesion and film appearance. Will have. Furthermore, since each metal of nickel, iron, copper, platinum and palladium contained in the aluminum alloy in the above range is prevented from falling into the electroless nickel plating bath, the growth of the dropped metal particles is suppressed. This prevents fatigue of the plating bath.