JP2005353959A - Electroless plating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は無電解めっき方法に関し、更に詳細にはシリコンから成るウェーハ又は基板の一面側に形成された電極端子の端子面又は前記電極端子に一端が接続された再配線の他端に形成されたパッド部のパッド面に無電解めっきを施して無電解めっき層を形成する無電解めっき方法に関する。 The present invention relates to an electroless plating method, and more particularly, formed on the terminal surface of an electrode terminal formed on one surface side of a wafer or substrate made of silicon or the other end of a rewiring having one end connected to the electrode terminal. The present invention relates to an electroless plating method for forming an electroless plating layer by performing electroless plating on a pad surface of a pad portion.
近年、半導体装置の高密度実装化の要求に伴い、フリップチップ方式の実装手法が採用されるようになった。かかる実装手段を採用する半導体装置では、半導体素子の電極形成面に形成された電極端子又は半導体素子の電極端子に一端が接続された再配線の他端に形成されたパッド部のパッド面の各々に、はんだボールを搭載して外部接続端子を形成している。
通常、半導体素子の電極端子はアルミ製であるため、はんだボールをアルミ製の電極端子に搭載しても、はんだボールは電極端子に接合され難いため、図3に示す様に、アルミ製の電極端子の端子面に無電解ニッケルめっきによって無電解ニッケル層を形成した後、はんだボールを搭載することが行なわれている。
つまり、シリコンから成る基板100には、図3(a)に示す様に、基板100の一面側には、アルミ製の電極端子102,102・・が形成されており、電極端子102,102・・を除く基板100の一面側はパッシベイション膜104で覆われている。
かかる電極端子102,102・・の各端子面には、無電解ニッケルめっきによって無電解ニッケル層106を形成する[図3(b)の工程]。
次いで、この無電解ニッケル層106,106・・の各々に、はんだボールを搭載してリフローを施すことによって、図3(c)に示す様に、電極端子102,102・・の各々に外部接続端子108を形成できる。
In recent years, with the demand for high-density mounting of semiconductor devices, a flip-chip mounting method has been adopted. In the semiconductor device employing such mounting means, each of the electrode surface formed on the electrode forming surface of the semiconductor element or the pad surface of the pad portion formed on the other end of the rewiring having one end connected to the electrode terminal of the semiconductor element In addition, solder balls are mounted to form external connection terminals.
Usually, since the electrode terminal of the semiconductor element is made of aluminum, even if the solder ball is mounted on the aluminum electrode terminal, the solder ball is difficult to be joined to the electrode terminal. Therefore, as shown in FIG. A solder ball is mounted after an electroless nickel layer is formed on the terminal surface of the terminal by electroless nickel plating.
That is, the
On each terminal surface of the
Next, solder balls are mounted on each of the
しかし、基板100に形成された複数個の外部接続端子102,102・・には、図4に示す様に、電極端子102の端子面に無電解ニッケルめっき層106の未着部分が存在する場合がある。この場合、形成した外部接続端子108の高さ等にバラツキが大きく、不良品となり易い。
この様に、電極端子102の端子面に無電解ニッケルめっき層106の未着部分は、無電解ニッケルめっきを照明の下で行なったときに発生し易いことから、下記特許文献1に記載されている様に、シリコンから成る基板100に惹起される光起電力効果によるものと考えられる。
かかる起電力効果を防止しつつ、シリコンから成る基板100に無電解めっきを施す手段としては、特許文献1には、遮光雰囲気中でシリコンから成る基板100に無電解めっきを施すことが提案されている。
As described above, the portion where the electroless
As a means for performing electroless plating on the
特許文献1で提案されている様に、遮光雰囲気中でシリコンから成る基板100に無電解ニッケルめっきを施すことによって、電極端子102,102・・の各端子面に無電解ニッケルめっき層106の未着部分が形成されることを可及的に防止できる。
しかし、無電解ニッケルめっきの全操作を遮光雰囲気中で完全自動で行なうことは極めて困難であって、基板100の大きさ、電極端子102,102・・の数やパターン等が変更された場合には、いずれかの操作を手動で照明下で行なわざるを得ない。
かかる照明を、紫外線領域をカットした照明、例えばナトリウムランプ等のイエローランプを用いた照明としても、電極端子102,102・・の各端子面に無電解ニッケルめっき層106の未着部分が形成されることがある。
更に、最近は、一枚のウェーハに複数個の半導体装置を作り込むことが行なわれており、ウェーハに形成された電極端子102,102・・にも、無電解ニッケルめっきを施すことが必要である。
また、電極端子102,102・・の各々に一端が接続された再配線の他端に形成されたパッド部にも、無電解めっきを施して外部接続端子を搭載することが行なわれている。
そこで、本発明の課題は、シリコンから成るウェーハ又は基板の一面側に形成された電極端子の端子面又は電極端子に一端が接続された再配線の他端に形成されたパッド部のパッド面に施す無電解めっきを照明下で施しても、各電極端子の端子面や各パッド部のパッド面の全面を覆う無電解めっき層を安定して形成し得る無電解めっき方法を提供することにある。
As proposed in Patent Document 1, electroless nickel plating is applied to the
However, it is extremely difficult to perform all operations of electroless nickel plating fully automatically in a light-shielding atmosphere, and when the size of the
Even when such illumination is performed by cutting off the ultraviolet region, for example, illumination using a yellow lamp such as a sodium lamp, unattached portions of the electroless
Furthermore, recently, a plurality of semiconductor devices have been fabricated on a single wafer, and it is necessary to apply electroless nickel plating to the
Further, an external connection terminal is mounted on the pad portion formed at the other end of the rewiring having one end connected to each of the
Accordingly, an object of the present invention is to provide a terminal surface of an electrode terminal formed on one side of a wafer or substrate made of silicon or a pad surface of a pad portion formed on the other end of a rewiring having one end connected to the electrode terminal. To provide an electroless plating method capable of stably forming an electroless plating layer covering the entire terminal surface of each electrode terminal and the pad surface of each pad portion even if the electroless plating is performed under illumination. .
本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、予め基板100の他面側に無電解ニッケルめっきによってニッケル皮膜を形成した後、基板100の一面側に無電解ニッケルめっきを施すことによって、照明下でも基板100の電極端子102,102・・の各端子面に安定して無電解ニッケルめっき層が形成されることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、シリコンから成るウェーハ又は基板の一面側に形成された電極端子の端子面又は前記電極端子に一端が接続された再配線の他端に形成されたパッド部のパッド面に無電解めっきを施して無電解めっき層を形成する際に、該ウェーハ又は基板の他面側の全面に金属皮膜を形成した後、前記端子面又はパッド面に無電解めっきを施すことを特徴とする無電解めっき方法にある。
As a result of studying to solve the above problems, the inventor previously formed a nickel film on the other surface side of the
That is, the present invention is not applied to the terminal surface of the electrode terminal formed on one surface side of the wafer or substrate made of silicon or the pad surface of the pad portion formed on the other end of the rewiring having one end connected to the electrode terminal. When forming an electroless plating layer by performing electroplating, after forming a metal film on the entire other surface of the wafer or substrate, electroless plating is performed on the terminal surface or pad surface. The electroless plating method.
かかる本発明において、ウェーハ又は基板の他面側及び側面側の全面に金属皮膜を形成することによって、基板の電極端子の各端子面やパッド部の各パッド面に、更に一層安定して無電解めっき層を形成できる。
この金属皮膜として、端子面又はパッド面に形成する無電解めっき層の金属と同種金属から成る金属皮膜を形成することによって、無電解めっき浴の管理等を容易に行なうことができる。
更に、金属皮膜を、めっきによって形成することが、金属皮膜の形成コスト等の観点から有利である。
In the present invention, by forming a metal film on the entire other surface side and side surface of the wafer or substrate, the electroless surface is more stably formed on each terminal surface of the electrode terminal of the substrate and each pad surface of the pad portion. A plating layer can be formed.
By forming a metal film made of the same metal as the metal of the electroless plating layer formed on the terminal surface or the pad surface as the metal film, the electroless plating bath can be easily managed.
Furthermore, it is advantageous from the viewpoint of the formation cost of the metal film to form the metal film by plating.
シリコンから成る基板やウェーハの電極端子又はパッド部が形成された一面側に光が照射されると、光起電力効果によって電極端子間又はパッド部間に電位差が生じる。かかる電位差が生じた状態で無電解めっきを施すと、電極端子又はパッド部に無電解めっき層の未着部分が生じるものと考えられる。
一方、シリコン面が露出している基板又はウェーハの他面側は、実質的にパッシベイション膜等で覆われている基板又はウェーハの一面側に形成された端子面又はパッド面よりも格段に広い。このため、基板やウェーハの電極端子間又はパッド部間の電位差は、シリコン面が露出している基板やウェーハの他面側の影響、例えば基板又はウェーハに無電解めっきを施す際に、基板又はウェーハの一面側と他面側との電位差が大きな影響を与えているものと推察される。
この点、本発明では、ウェーハ又は基板の他面側の全面に金属皮膜を形成した後、基板やウェーハの電極端子又はパッド部に無電解めっきを施す。このため、この無電解めっきの際に、基板又はウェーハの一面側と他面側との電位差を解消でき、基板やウェーハの電極端子間又はパッド部間の電位差を実質的に解消できる。
このため、基板又はウェーハの電極端子又はパッド部に無電解めっき層の未着部分が生じることを効果的に防止できる結果、均斉な外部接続端子が形成された半導体装置を得ることができる。
When light is irradiated on one surface of a silicon substrate or wafer on which electrode terminals or pad portions are formed, a potential difference is generated between electrode terminals or pad portions due to the photovoltaic effect. When electroless plating is performed in a state where such a potential difference is generated, it is considered that an unattached portion of the electroless plating layer is generated at the electrode terminal or the pad portion.
On the other hand, the other surface side of the substrate or wafer on which the silicon surface is exposed is markedly higher than the terminal surface or pad surface formed on the one surface side of the substrate or wafer substantially covered with a passivation film or the like. wide. For this reason, the potential difference between the electrode terminals of the substrate or the wafer or the pad portion is influenced by the influence of the other surface side of the substrate or the wafer on which the silicon surface is exposed, for example, when performing electroless plating on the substrate or wafer. It is assumed that the potential difference between the one surface side and the other surface side of the wafer has a great influence.
In this regard, in the present invention, after a metal film is formed on the entire other surface of the wafer or substrate, electroless plating is applied to the electrode terminals or pad portions of the substrate or wafer. For this reason, in this electroless plating, the potential difference between the one surface side and the other surface side of the substrate or wafer can be eliminated, and the potential difference between the electrode terminals or the pad portions of the substrate or wafer can be substantially eliminated.
Therefore, it is possible to effectively prevent the electroless plating layer from being formed on the electrode terminal or pad portion of the substrate or wafer. As a result, a semiconductor device in which uniform external connection terminals are formed can be obtained.
本発明に係る無電解めっき方法を施す対象は、光の照射によって光起電力効果が惹起されるシリコンから成るウェーハ又は基板である。
以下、シリコンから成るウェーハ(以下、単にウェーハと称することがある)について、図1に基いて説明する。
図1(a)に示すウェーハ10の一面側には、複数個のアルミ製の電極端子12,12・・が形成されている。このウェーハ10の一面側は、電極端子12,12・・を除いてパッシベイション膜14によって覆われている。
かかるウェーハ10の他面側及び側面側の全面には、金属皮膜16を形成する[図1(b)]。この金属皮膜16は、蒸着、スパッタリングやめっきによって形成できるが、めっきによって形成することが経済的に有利である。
また、めっきによって金属皮膜16を形成する際には、ウェーハ10の一面側をマスクによって覆いつつ、ウェーハ10を無電解めっき浴に浸漬することによって、ウェーハ10の他面側及び側面側の全面に無電解めっきによる金属皮膜16を形成できる。この無電解めっきによって形成した金属皮膜16を更に厚くしたい場合には、金属皮膜16を給電層とする電解めっきによって厚い金属皮膜16を形成できる。
次いで、かかる金属皮膜16が他面側及び側面側の全面に形成されたウェーハ10を、蛍光灯等の通常の照明下において、無電解めっき浴に浸漬して、電極端子12,12・・の各端子面に無電解めっきを施し、無電解めっき層18を形成する。
この無電解めっき層18としては、無電解ニッケルめっき層又は無電解銅めっき層とすることが好ましく、無電解ニッケルめっき層又は無電解銅めっき層の表面に金めっき層が形成されていてもよい。
An object to which the electroless plating method according to the present invention is applied is a wafer or a substrate made of silicon in which a photovoltaic effect is induced by light irradiation.
Hereinafter, a wafer made of silicon (hereinafter sometimes simply referred to as a wafer) will be described with reference to FIG.
A plurality of
A
Further, when the
Next, the
The
無電解めっき層18とアルミ製の電極端子12とが色彩を異にする場合、例えば無電解めっき層18として無電解ニッケルめっき層を電極端子12の端子面に形成した場合、電極端子12の端子面に無電解ニッケルめっき層の未着部分が存在すると、電極端子12の端子面の色彩がウェーハ10の外側から見え、無電解ニッケルめっき層の未着部分を容易に発見できる。
しかし、図1(c)に示す様に、ウェーハ10の他面側及び側面側の全面に金属皮膜16を形成したウェーハ10では、無電解めっき層18としての無電解ニッケルめっき層の未着部分を発見できなかった。
その後、ウェーハ10の無電解めっき層18,18・・を形成した箇所に、はんだボールを搭載してリフローすることによって外部接続端子20を形成できる[図1(d)]。
尚、ウェーハ10の他面側及び側面側の全面に形成した金属皮膜16は、除去しなくてもよいが、研磨等によって除去してもよい。
When the
However, as shown in FIG. 1C, in the
Thereafter,
The
図1に示す金属皮膜16としては、任意の金属から成る金属皮膜16を形成できるが、ウェーハ10の電極端子12,12・・の各端子面に形成する無電解めっき層18を形成する金属と同種金属によって金属皮膜16を形成することによって、無電解めっき層18を形成する無電解めっき浴の管理等を容易とすることができ好ましい。
このため、ニッケル又は銅から成る金属皮膜16を形成することが好ましく、複数の金属層から成る金属皮膜16を形成してもよい。
ここで、ニッケルから成る金属皮膜16を無電解ニッケルめっきによって形成する際に、無電解ニッケルめっき浴としては、公知のものを用いることができ、例えば化学便覧「応用化学編Iプロセス編」第415頁表5.93(日本化学会編、昭和63年11月15日第2刷発行、丸善株式会社)に掲載されている無電解ニッケルめっき浴を用いることができる。
また、銅から成る金属皮膜16を無電解銅めっきによって形成する際に、無電解銅めっき浴としては、公知のものを用いることができ、例えば化学便覧「応用化学編Iプロセス編」第415頁表5.92(日本化学会編、昭和63年11月15日第2刷発行、丸善株式会社)に掲載されている無電解銅めっき浴を用いることができる。
As the
For this reason, it is preferable to form the
Here, when the
Further, when the
図1では、電極端子12の端子面に外部接続端子20を形成しているが、図2に示す様に、電極端子12に一端が接続された再配線22の他端に形成されたパッド部22aのパッド面に外部接続端子20を形成する場合にも、本発明を適用できる。
つまり、図2に示す再配線22及びパッド部22aは、通常、銅によって形成されており、再配線22はパッド部22aを除いてレジスト24によって覆われている。かかるパッド部22aのパッド面に外部接続端子20を形成する際には、先ず、ウェーハ10の他面側及び側面側の全面に金属皮膜16を形成した後、パッド部22aのパッド面に無電解めっき層18を形成し、必要に応じて金めっき層を形成した後、はんだボールを搭載してリフローすることによって外部接続端子20を形成できる。
以上、説明してきた図1及び図2においては、シリコンから成るウェーハ10を用いていたが、シリコンから成る基板を用いることができ、置換めっきも採用できる。
また、ウェーハ10又は基板の他面側の面積は、ウェーハ10又は基板の一面側に無電解めっき層18を形成する、電極端子12の端子面又は電極端子12に一端が接続された再配線22の他端に形成されたパッド部22aのパッド面の合計面積に比較して著しく大きい。このため、ウェーハ10又は基板の他面側のみに金属皮膜16を形成しても、ウェーハ10又は基板の電極端子12,12・・の各端子面又はパッド部22a,22a・・の各パッド面を覆う無電解めっき層18を形成できる。
In FIG. 1, the
That is, the
1 and 2 described above, the
Further, the area of the
一面側に複数個のアルミ製の電極端子が形成されたシリコンから成るウェーハを、その一面側にマスク板を装着して、無電解ニッケルめっき浴中に浸漬し、ウェーハの他面側及び側面側の全面にニッケル皮膜を形成した後、このニッケル皮膜の表面に無電解金めっきによって金層を形成した。
次いで、このウェーハを、蛍光灯による照明の下で、無電解ニッケルめっき浴(硫酸ニッケル:30g/リットル、次亜燐酸ナトリウム:15g/リットル、クエン酸ナトリウム:30g/リットル)に浸漬して、電極端子の各々に無電解ニッケルめっきを施した。
無電解ニッケルめっきを施した後、ウェーハの一面側の各電極端子に形成された無電解ニッケルめっき層について検査したが、無電解ニッケルめっき層の未着部分、めっき密着不良及びめっき変色は発見できなかった。
A wafer made of silicon having a plurality of aluminum electrode terminals formed on one surface side is immersed in an electroless nickel plating bath with a mask plate mounted on the one surface side, and the other surface side and side surface side of the wafer. After forming a nickel film on the entire surface, a gold layer was formed on the surface of the nickel film by electroless gold plating.
Next, this wafer was immersed in an electroless nickel plating bath (nickel sulfate: 30 g / liter, sodium hypophosphite: 15 g / liter, sodium citrate: 30 g / liter) under illumination with a fluorescent lamp, and an electrode Electroless nickel plating was applied to each of the terminals.
After electroless nickel plating, the electroless nickel plating layer formed on each electrode terminal on one side of the wafer was inspected, but the unattached part of the electroless nickel plating layer, poor plating adhesion, and discoloration of the plating could be found. There wasn't.
実施例1において、ナトリウムランプの照明下において、ウェーハの他面側を露出した状態で無電解ニッケルめっきを施した他は、実施例1と同様にして、ウェーハの電極端子の各々に無電解ニッケルめっきを施した。
無電解ニッケルめっきを施した後、ウェーハの一面側の各電極端子に形成された無電解ニッケルめっき層について検査したところ、無電解ニッケルめっき層の未着部分は、ウェーハに形成された全電極端子数に対して約25%も存在した。
In Example 1, electroless nickel plating was performed on each electrode terminal of the wafer in the same manner as in Example 1 except that electroless nickel plating was performed with the other side of the wafer exposed under the illumination of a sodium lamp. Plating was applied.
After the electroless nickel plating, the electroless nickel plating layer formed on each electrode terminal on one side of the wafer was inspected. The unattached portion of the electroless nickel plating layer was all electrode terminals formed on the wafer. There was about 25% of the number.
一面側に複数個のアルミ製の電極端子が形成されたシリコンから成るウェーハを、その一面側にマスク板を装着して、パラジウム(Pd)含有溶液に浸漬して前処理を施した。
更に、他面側及び側面側の全面に前処理を施したウェーハを無電解銅めっき浴中に浸漬し、ウェーハの他面側及び側面側の全面に銅皮膜を形成した。
次いで、このウェーハを、蛍光灯による照明の下で、無電解銅めっき浴(硫酸銅:7g/リットル、ロッセル塩:20g/リットル、ホルマリン:25ml/リットル、水酸化ナトリウム:5g/リットル、炭酸ナトリウム:2g/リットル)に浸漬して、電極端子の各々に無電解銅めっきを施した。
無電解銅めっきを施した後、ウェーハの一面側の各電極端子に形成された無電解銅めっき層について検査したが、無電解銅めっき層の未着部分、めっき密着不良及びめっき変色は発見できなかった。
A wafer made of silicon having a plurality of aluminum electrode terminals formed on one surface side was pretreated by mounting a mask plate on one surface side and dipping in a palladium (Pd) -containing solution.
Furthermore, the wafer which performed the pre-processing on the other surface side and the whole side surface side was immersed in the electroless copper plating bath, and the copper film was formed in the whole other surface side and side surface side of a wafer.
The wafer was then subjected to electroless copper plating bath (copper sulfate: 7 g / liter, Rossell salt: 20 g / liter, formalin: 25 ml / liter, sodium hydroxide: 5 g / liter, sodium carbonate under illumination with a fluorescent lamp. : 2 g / liter), and each of the electrode terminals was subjected to electroless copper plating.
After electroless copper plating, the electroless copper plating layer formed on each electrode terminal on one side of the wafer was inspected. There wasn't.
10 ウェーハ
12 電極端子
14 パッシベイション膜
16 金属皮膜
18 無電解めっき層
20 外部接続端子
22a パッド部
22 再配線
24 レジスト
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該ウェーハ又は基板の他面側の全面に金属皮膜を形成した後、前記端子面又はパッド面に無電解めっきを施すことを特徴とする無電解めっき方法。 Electroless plating is applied to the terminal surface of the electrode terminal formed on one side of the wafer or substrate made of silicon or the pad surface of the pad portion formed at the other end of the rewiring connected to the electrode terminal at one end. When forming the electrolytic plating layer,
An electroless plating method, wherein a metal film is formed on the entire other surface of the wafer or substrate, and then electroless plating is applied to the terminal surface or pad surface.
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