JP2005171364A

JP2005171364A - 導電性金属膜の形成方法

Info

Publication number: JP2005171364A
Application number: JP2003416422A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yoshikawa; 実吉川; Yasuhiro Koida; 泰浩小井田; Masanori Doge; 昌紀道下
Original assignee: MICRO GIJUTSU KENKYUSHO KK; Micro Gijutsu Kenkyusho KK
Current assignee: MICRO GIJUTSU KENKYUSHO KK; Micro Gijutsu Kenkyusho KK
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】基板上に均一な厚みで抵抗値の小さい緻密で安定した導電性金属膜を形成することができる導電性金属膜の形成方法を提供する。
【解決手段】基板１１上に物理的蒸着技術に基づくニッケル系の真空薄膜１３を形成する工程と、この真空薄膜１３を形成した基板１１を置換金メッキ浴において置換金メッキ処理を施し該真空薄膜１３の表面に置換金層１４を形成する工程とを有する。また、置換金層１４の表面に金メッキ皮膜１５を形成する工程、あるいは真空薄膜１３をパターン形成する工程を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置や半導体素子の基板上に形成される電極や配線となる導電性金属膜の形成方法に関するものである。

従来、液晶、プラズマ、エレクトロルミネセンス等の表示装置、あるいは半導体素子等においては、基板上に形成される電極や配線として金の導電性金属膜が使用される。このような導電性金属膜として、配線回路の端子部分等に導電性あるいはボンディング性を向上するために、金メッキ処理が施され、この金メッキ処理の下地としてニッケル系メッキ処理が行なわれていることが知られている。この金メッキ処理の下地となるニッケル系メッキは、無電解メッキ処理が採用されることが多い。

例えば、無電解ニッケルメッキ処理により、２０００Å程度のニッケル膜を基板上に形成すると、約３．７Ω／□程度の抵抗値が得られ、続いて、このニッケル膜の置換金メッキ処理を３分間程度行なうと、ニッケル膜表面の５００Å程度の厚さが金に置換され置換金層が形成され、全体で約２．９Ω／□程度の抵抗値が得られ、さらに無電解金メッキ処理を１時間程度行なうと、置換金層の表面に金メッキ皮膜が形成され、全体で約０．３Ω／□程度の抵抗値が得られる。

電解ニッケルメッキ上に置換による金メッキ処理を行なう際に使用する置換金メッキ液に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、置換金メッキ浴の寿命を延ばし、金メッキを施す際のメッキの拡がり、異常析出、析出ムラ等を防止するための置換金メッキ浴及び金メッキ方法に関する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−１３２４９号公報（第２〜４ページ）特開２０００−１９２２４８号公報（第２〜１１ページ）

従来の基板上におけるニッケル膜に金の皮膜を形成する技術は、メッキ処理が中心であり、金メッキ処理を施すための下地となるニッケル膜の無電解ニッケルメッキ処理では、基板が大型化したときには、メッキ浴における液の攪拌状態から生じる滞留のために均一な厚みでメッキ膜を形成することが困難であった。また、無電解ニッケルメッキ処理では、基板上にニッケル膜を緻密に形成することが困難で、そのままでは抵抗値を低くすることができなかった。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、基板上に均一な厚みで抵抗値の小さい緻密で安定した導電性金属膜の形成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明にあっては、基板上に物理的真空蒸着技術に基づくニッケル系の真空薄膜を形成する工程と、この真空薄膜を形成した基板を置換金メッキ浴において置換金メッキ処理を施し該真空薄膜の表面に置換金層を形成する工程とを有することを特徴とするものである。基板上に物理的蒸着技術に基づくニッケル系の真空薄膜を形成し、この真空薄膜の表面に置換金層を形成するため、基板上に均一な厚みで抵抗値の小さい緻密で安定した導電性金属膜を形成することができる。

請求項２に記載の発明にあっては、前記真空薄膜の表面に置換金層を形成する工程の後に、無電解金メッキ浴において無電解金メッキ処理を施し前記置換金層の表面に金メッキ皮膜を形成する工程を有することを特徴とするものである。置換金層の表面に無電解金メッキで簡単に金メッキ皮膜を形成できる。

請求項３に記載の発明にあっては、前記基板上にニッケル系の真空薄膜を形成する工程の後に、該真空薄膜をパターン形成する工程を含み、該パターン形成した真空薄膜の基板を置換金メッキ浴において置換金メッキ処理を施し該真空薄膜の表面に置換金層を形成する工程とを有することを特徴とするものである。真空薄膜をパターン形成することで、その表面を選択的に置換金層にでき、また置換金層の表面に選択的に金メッキ皮膜を形成できる。

本発明の導電性金属膜の形成方法では、基板上に物理的蒸着技術に基づくニッケル系の真空薄膜を形成する工程と、この真空薄膜を形成した基板を置換金メッキ浴において置換金メッキ処理を施し該真空薄膜の表面に置換金層を形成する工程とを有することで、基板上に均一な厚みで抵抗値の小さい緻密で安定した導電性金属膜を形成することができる。

以下、本発明を図示の一実施形態により具体的に説明する。図１は本発明実施形態の導電性金属膜の形成方法を説明する工程図である。

本実施形態の導電性金属膜の形成方法は、例えば、表示装置あるいは半導体素子を構成する基板１１の表面に電極や配線を形成する方法である。この種の基板１１は、例えば、ガラス、セラミックあるいはウェハ等であり、まず、図１（ａ）に示すように、物理的蒸着技術に基づく真空蒸着装置あるいはスパッタリング装置を用いて、基板１１の表面にクロム（Ｃｒ）皮膜１２を約５０〜２００Å程度の膜厚に形成し、そのクロム皮膜１２の表面に同様の装置によりニッケルまたはニッケル合金によるニッケル系の真空薄膜１３を形成する。クロム皮膜１２は、ニッケル系の真空薄膜１３の密着性を向上させるためであるが、基板１１上にニッケル系の真空薄膜１３を直接に形成することもできる。

次に、図１（ｂ）に示すように、表面に真空薄膜１３を形成した基板１１を置換金メッキ浴において、約１分３０秒程度の時間だけ置換金メッキ処理を施すと、真空薄膜１３の表面から約５００Å程度の厚さが金に置換されて置換金層１４が形成される。

次に、図１（ｃ）に示すように、真空薄膜１３の表面に置換金層１４が形成された基板１１を無電解金メッキ浴において、約１時間程度の時間だけ無電解金メッキ処理を施すと、置換金層１４の表面に金メッキ皮膜１５が形成される。

上記構成の導電性金属膜の形成方法では、基板１１の表面に形成されるニッケル系の真空薄膜１３は、真空蒸着装置あるいはスパッタリング装置を用いているため、基板１１が大きくても無電解ニッケルメッキ処理の場合のように液の滞留による問題点が無く、均一な厚みで形成することができた。真空蒸着装置あるいはスパッタリング装置により形成される真空薄膜１３は、無電解ニッケルメッキによる場合より緻密に安定して形成することができ、無電解ニッケルメッキ処理による２０００Å程度のニッケル膜が、約３．７Ω／□程度の抵抗値であるのに対し、同じ膜厚で約０．８Ω／□程度の低い抵抗値を得ることができた。また、従来では、金メッキ処理の下地となるニッケル系メッキ膜は、無電解メッキ処理が採用されていたが、物理的蒸着技術に基づく真空蒸着装置あるいはスパッタリング装置を用いて形成されたニッケル系の真空薄膜１３でも、置換金メッキ処理により短時間に同じ厚さの置換金層１４を形成することができ、全体の抵抗値が約０．５５Ω／□程度の低い抵抗値を得ることができた。したがって、ニッケル系の真空薄膜１３の表面に置換金メッキ処理により置換金層１４を形成するだけで、従来のメッキを中心としたニッケル膜の無電解ニッケルメッキ処理の後に、無電解金メッキ処理により金メッキ皮膜を形成した場合に得られる抵抗値に近い低い抵抗値を得ることができた。さらに、置換金層１４の表面に無電解金メッキ処理により金メッキ皮膜１５を形成すると、全体で約０．１５Ω／□程度の低い抵抗値になることが確認できた。

以上説明したように、本実施形態の発明によれば、基板の表面に物理的蒸着技術に基づいてニッケル系の真空薄膜１３を形成し、その表面を置換金メッキ処理を施すことで、置換金層１４を形成でき、その置換金層１４の表面に無電解金メッキ処理を施すことで金メッキ皮膜１５を簡単に形成できることが確認できた。したがって、表示装置あるいは半導体素子等の電極や配線となる導電性金属膜を、均一な厚みで抵抗値の小さい緻密で安定した状態で形成することが可能になった。

本実施形態においては、基板１１上の全面にニッケル系の真空薄膜１３を形成し、その表面に置換金メッキ処理を施す例を説明したが、例えば、真空薄膜１３を配線に応じてパターン形成し、その後に置換金メッキ処理を行なうことで、そのパターン表面を選択的に置換金層を形成し、さらに無電解金メッキ処理を施すことで置換金層の表面に金メッキ皮膜を選択的に形成することができる。また、本実施形態の膜厚あるいは置換金メッキ処理あるいは無電解金メッキ処理の時間は一例でありこれらに限定されない。

液晶、プラズマ、エレクトロルミネセンス等の表示装置あるいは半導体素子等における基板上に形成される電極や配線となる導電性金属膜の形成方法に利用できる。

本発明実施形態の導電性金属膜の形成方法を説明する工程図である。

符号の説明

１１基板
１２クロム皮膜
１３真空薄膜
１４置換金層
１５金メッキ皮膜

Claims

基板上に物理的真空蒸着技術に基づくニッケル系の真空薄膜１３を形成する工程と、この真空薄膜を形成した基板を置換金メッキ浴において置換金メッキ処理を施し該真空薄膜の表面に置換金層を形成する工程とを有することを特徴とする導電性金属膜の形成方法。
前記真空薄膜の表面に置換金層を形成する工程の後に、無電解金メッキ浴において無電解金メッキ処理を施し前記置換金層の表面に金メッキ皮膜を形成する工程を有することを特徴とする請求項１記載の導電性金属膜の形成方法。
前記基板上にニッケル系の真空薄膜を形成する工程の後に、該真空薄膜をパターン形成する工程を含み、該パターン形成した真空薄膜の基板を置換金メッキ浴において置換金メッキ処理を施し該真空薄膜の表面に置換金層を形成する工程とを有することを特徴とする請求項１または２記載の導電性金属膜の形成方法。