JP2010121151A - Method for treating surface - Google Patents

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Norihiko Nakajima
典彦 中島
Hitoshi Fujiwara
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent local dissolution of aluminum or an aluminum alloy. <P>SOLUTION: A method for treating a surface includes: performing a desmutting treatment by immersing the surface of an electrode formed on the surface of a semiconductor substrate and containing aluminum as a main component into a nitric acid solution having a nitric acid concentration of 9-20 mol/L (step S3); forming a film substituted with zinc on the surface of the electrode by applying a first zincate treatment to the surface of the electrode (step S4); exfoliating the film substituted with zinc by immersing the electrode into a nitric acid solution having a nitric acid concentration of 9-20 mol/L (step S5); forming a film substituted with zinc on the surface of the electrode by applying a second zincate treatment to the surface of the electrode (step S6); and forming a plating film on the surface of the film substituted with zinc by an electroless plating treatment (step S7). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、表面処理方法に関し、特に、半導体素子のアルミニウム電極に無電解めっき法により金属膜を形成する表面処理方法に関する。   The present invention relates to a surface treatment method, and more particularly to a surface treatment method for forming a metal film on an aluminum electrode of a semiconductor element by an electroless plating method.

従来、半導体装置をはんだ等のバンプを介して実装基板またはパッケージに接合する方法が行われている。ここで、素子の電極は多くの場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。しかし、これらははんだとの濡れ性が悪く、かつはんだを強固に密着させることができないため、素子の電極にはんだバンプを接合させるためには、アンダーバンプメタル膜を形成する必要がある。   Conventionally, a method of joining a semiconductor device to a mounting substrate or a package through bumps such as solder has been performed. Here, the electrode of the element is often made of aluminum or an aluminum alloy. However, since these are poor in wettability with solder and cannot firmly adhere to the solder, it is necessary to form an under bump metal film in order to join the solder bump to the electrode of the element.

このアンダーバンプメタル膜は、例えば半導体装置の表面電極であるアルミニウム電極の表面にニッケル(Ni)等のめっきを施すことで形成される。めっき処理法として、無電解めっき法が知られている。無電解めっき法は、例えば溶液中のニッケルイオンを、次亜燐酸などの還元剤により被めっき材の表面で還元させて析出させる方法である。しかしながら、アルミニウム電極に何の処理もせず無電解めっき処理を直接行うと、アルミニウム電極とめっき皮膜との密着力が悪い。これは、アルミニウム電極の表面が酸化され、アルミニウム電極の表面に酸化アルミニウム膜が存在するためである。したがって、実用的な密着性のあるめっき皮膜を形成することができないという問題がある。   The under bump metal film is formed, for example, by plating nickel (Ni) or the like on the surface of an aluminum electrode that is a surface electrode of a semiconductor device. An electroless plating method is known as a plating treatment method. The electroless plating method is a method in which, for example, nickel ions in a solution are reduced and deposited on the surface of a material to be plated with a reducing agent such as hypophosphorous acid. However, if the electroless plating process is directly performed without any treatment on the aluminum electrode, the adhesion between the aluminum electrode and the plating film is poor. This is because the surface of the aluminum electrode is oxidized and an aluminum oxide film is present on the surface of the aluminum electrode. Therefore, there is a problem that a plating film having practical adhesion cannot be formed.

アルミニウム電極とめっき皮膜との密着性を向上させるためのめっき前処理方法としては、一般的に以下の3つの例が挙げられる。第1従来例として、アルミニウム電極の表面にジンケート処理を行い、アルミニウムと亜鉛とを置換した後に、無電解ニッケルめっき処理を行う方法が提案されている(例えば、下記非特許文献1参照。)。   The following three examples are generally given as plating pretreatment methods for improving the adhesion between the aluminum electrode and the plating film. As a first conventional example, a method has been proposed in which a zincate treatment is performed on the surface of an aluminum electrode, and after aluminum and zinc are replaced, an electroless nickel plating treatment is performed (for example, see Non-Patent Document 1 below).

第2従来例として、アルミニウム電極の表面をパラジウムによって活性化させた後に、無電解ニッケルめっき処理を行う方法が提案されている(例えば、下記非特許文献2参照。)。第3従来例として、アルミニウム電極をニッケルと直接置換させた後に、自己触媒型の無電解ニッケルめっき処理を行う方法が提案されている(例えば、下記非特許文献3参照。)。   As a second conventional example, a method of performing electroless nickel plating after activating the surface of an aluminum electrode with palladium has been proposed (for example, see Non-Patent Document 2 below). As a third conventional example, a method of performing autocatalytic electroless nickel plating after directly replacing an aluminum electrode with nickel has been proposed (for example, see Non-Patent Document 3 below).

上述した3つの例のうち、第1従来例は、アルミニウム電極への無電解めっき処理の前処理方法として、最も普及している方法である。第1従来例において、ジンケート処理とは、酸化亜鉛などのアルカリ溶液(ジンケート溶液)にアルミニウム電極の表面を浸漬することである。これにより、アルミニウム電極の表面の酸化アルミニウム膜を除去するとともに、アルミニウムを亜鉛に置換し、アルミニウム電極の表面に亜鉛膜を形成する。   Of the three examples described above, the first conventional example is the most prevalent method as a pretreatment method for the electroless plating treatment on the aluminum electrode. In the first conventional example, the zincate treatment is to immerse the surface of the aluminum electrode in an alkaline solution (zincate solution) such as zinc oxide. Thus, the aluminum oxide film on the surface of the aluminum electrode is removed, and aluminum is replaced with zinc, thereby forming a zinc film on the surface of the aluminum electrode.

第1従来例では、ジンケート処理を行いアルミニウムを亜鉛に置換した状態で、無電解ニッケルめっき液に浸漬し、亜鉛膜の溶解と同期してニッケルを析出させる。このようにすることで、ニッケルとアルミニウム電極との界面に酸化アルミニウム膜が介在しなくなるため、アルミニウム電極との密着性が良く、かつ電気的および熱的に伝導性の良いニッケルめっき膜が形成される。   In the first conventional example, in a state where zincate treatment is performed and aluminum is replaced with zinc, it is immersed in an electroless nickel plating solution, and nickel is deposited in synchronization with the dissolution of the zinc film. By doing so, since the aluminum oxide film is not interposed at the interface between the nickel and the aluminum electrode, a nickel plating film having good adhesion to the aluminum electrode and good electrical and thermal conductivity is formed. The

しかしながら、ジンケート処理を1回のみ行った場合では、粒子が大きくて粗い亜鉛膜となってしまい、続けて形成するニッケルめっき膜の密着強度が実用的ではない。したがって、1回目の第1ジンケート処理によって形成されたジンケート膜(亜鉛膜)を、硝酸(HNO3)溶液を用いて剥離して、再度2回目の第2ジンケート処理を行うことで、粒子が細かくて緻密な亜鉛膜を形成する方法が提案されている。このようにジンケート処理を2回行う方法を、ダブルジンケート方法と呼び、これによって、実用的な密着強度のニッケルめっき膜を形成することができる。 However, when the zincate treatment is performed only once, the particles become large and rough zinc film, and the adhesion strength of the nickel plating film to be formed subsequently is not practical. Accordingly, the zincate film (zinc film) formed by the first first zincate process is peeled off using a nitric acid (HNO 3 ) solution, and the second second zincate process is performed again, whereby the particles become finer. A method for forming a dense zinc film has been proposed. This method of performing the zincate treatment twice is called a double zincate method, and a nickel plating film having practical adhesion strength can be formed by this.

ダブルジンケート方法の処理手順としては、まず、脱脂処理を行った後に、酸溶液またはアルカリ溶液を用いてエッチング処理を行う。そして、硝酸を用いてデスマット処理を行った後に、第1ジンケート処理を行う。ついで、ジンケート膜の剥離処理を行った後、第2ジンケート処理を行う。なお、ある処理と次の処理の間には、電極の表面を水で洗う処理が含まれる。   As a processing procedure of the double zincate method, first, after performing a degreasing process, an etching process is performed using an acid solution or an alkali solution. And after performing a desmut process using nitric acid, a 1st zincate process is performed. Next, after the zincate film is peeled off, a second zincate treatment is performed. In addition, the process which wash | cleans the surface of an electrode with water is included between a certain process and the following process.

また、シリコン表面に直接無電解めっき処理を行う際の前処理として、フッ化水素酸に酸化剤を混合した溶液に浸漬する方法(例えば、下記特許文献1参照。)や、フッ化水素酸、硝酸および水溶液中で酸素を発生する化合物を含有するめっき前処理液に浸漬する方法(例えば、下記特許文献2参照。)が提案されている。これらの方法によれば、シリコン表面を活性化した後に、無電解めっき処理を行うため、シリコン表面と、めっき皮膜との、密着力が向上する。   Further, as a pretreatment when directly performing electroless plating on the silicon surface, a method of immersing in a solution in which an oxidizing agent is mixed with hydrofluoric acid (see, for example, Patent Document 1 below), hydrofluoric acid, There has been proposed a method of dipping in a plating pretreatment solution containing nitric acid and a compound that generates oxygen in an aqueous solution (for example, see Patent Document 2 below). According to these methods, since the electroless plating process is performed after the silicon surface is activated, the adhesion between the silicon surface and the plating film is improved.

特許第3975625号公報Japanese Patent No. 3975625 特公平6−5670号公報Japanese Patent Publication No. 6-5670 山田 浩(Hiroshi Yamada)、外3名、「平面配線によるLSI接続技術(Planar LSI Interconnection Technology)」、信技報、エレクトロニクス実装学会、1987年9月25日、第87巻、第37号、p.13−18Hiroshi Yamada, three others, “Planar LSI Interconnection Technology”, IEICE Technical Report, September 25, 1987, Vol. 87, 37, p. . 13-18 山川 晃司(Koji YAMAKAWA)、外2名、「無電解めっき法によるバンプ形成(BUMP FORMATION BY ELECTROLESS PLATING)」、信技報、エレクトロニクス実装学会、1987年9月25日、第87巻、第40号、p.31−36Junji Yamakawa (Koji YAMAKAWA), 2 others, “Bump Formation by Electroless Plating (BUMP FORMATION BY ELECTROLES PLATING)”, IEICE Technical Report, September 25, 1987, Vol. 87, No. 40 , P. 31-36 齋藤 裕一、外4名、「アルミニウム合金上への置換法を用いた無電解ニッケルめっき」、第112回講演大会要旨集、表面技術協会、6B−9、p.109−110Yuichi Saito and four others, “Electroless nickel plating using substitution method on aluminum alloy”, Abstracts of 112th Lecture Meeting, Surface Technology Association, 6B-9, p. 109-110

しかしながら、アルミニウムは、酸溶液およびアルカリ溶液に溶解する両性金属である。このため、ダブルジンケート方法において、酸溶液またはアルカリ溶液を用いる、エッチング処理、デスマット処理、ジンケート処理、剥離処理の各工程において、アルミニウム電極が溶解し侵食される。   However, aluminum is an amphoteric metal that dissolves in acid and alkaline solutions. Therefore, in the double zincate method, the aluminum electrode is dissolved and eroded in each step of etching treatment, desmut treatment, zincate treatment, and peeling treatment using an acid solution or an alkali solution.

これらの溶解や浸食は微量であるため、一般的なバルクのアルミニウム材へ無電解めっき処理を行う際には、問題にならず、逆に適度な粗面化により密着性を向上させる要因となる。一方、半導体装置におけるアルミニウム電極は、半導体装置の微細化が進展し、アルミニウム電極の薄膜化が進んでおり、一般的に1μm程度の厚さとなってきている。このように、アルミニウム膜が薄い場合、無電解めっきの前処理の条件によっては、アルミニウム電極が溶解し浸食され、半減したり、局所的に消失したりしてしまうという問題がある。   Since these dissolutions and erosion are insignificant, there is no problem when electroless plating is applied to general bulk aluminum materials. On the contrary, it becomes a factor that improves adhesion by appropriate roughening. . On the other hand, the aluminum electrode in a semiconductor device has been made finer and the thickness of the aluminum electrode has been reduced, and is generally about 1 μm thick. Thus, when the aluminum film is thin, depending on the pretreatment conditions of electroless plating, there is a problem that the aluminum electrode is dissolved and eroded, and is halved or locally lost.

ここで、半導体装置におけるアルミニウム電極は、スパッタリング法や蒸着法によって形成されるため、表面の清浄度が高い。このため、脱脂処理およびエッチング処理を省略し、これらの工程における溶解や浸食を防ぐことができる。しかしながら、デスマット処理および剥離処理において、硝酸溶液にアルミニウム電極を浸漬することと、ジンケート処理においてアルカリ溶液にアルミニウム電極を浸漬することは必須であり、これらの工程におけるアルミニウムの溶解や浸食を防ぐことはできない。   Here, since the aluminum electrode in the semiconductor device is formed by a sputtering method or a vapor deposition method, the cleanliness of the surface is high. For this reason, a degreasing process and an etching process are abbreviate | omitted, and melt | dissolution and erosion in these processes can be prevented. However, it is essential to immerse the aluminum electrode in the nitric acid solution in the desmutting treatment and the peeling treatment, and to immerse the aluminum electrode in the alkaline solution in the zincate treatment, and preventing the dissolution and erosion of aluminum in these steps. Can not.

一般的に、デスマット処理や剥離処理に用いる硝酸溶液は、市販されている濃硝酸(60〜70vol%)を約2倍に希釈することで生成される。その理由は、濃硝酸溶液中においては、アルミニウムの表面が不働態化して溶解が進行しないためである。ここで、硝酸溶液中の硝酸濃度が薄すぎると不働態化が不十分となり溶解や侵食が進んでしまう。また、硝酸溶液中の硝酸濃度が濃すぎると硝酸の揮発性が顕著となり作業性が悪くなる。したがって、最適な濃度の硝酸溶液を用いる必要があるという問題がある。   In general, a nitric acid solution used for desmutting treatment or peeling treatment is produced by diluting commercially available concentrated nitric acid (60 to 70 vol%) approximately twice. The reason is that in the concentrated nitric acid solution, the surface of aluminum is passivated and dissolution does not proceed. Here, if the concentration of nitric acid in the nitric acid solution is too thin, passivation becomes insufficient and dissolution and erosion proceed. On the other hand, if the concentration of nitric acid in the nitric acid solution is too high, the volatility of nitric acid becomes remarkable and the workability deteriorates. Therefore, there is a problem that it is necessary to use a nitric acid solution having an optimum concentration.

また、ジンケート処理においては、アルミニウムの表面を置換して亜鉛を析出させるためアルミニウムが溶出されるが、理論的には、アルミニウムの表面がすべて亜鉛に置換されれば、反応が止まりアルミニウムが溶出しなくなるはずである。しかし、実際には、アルミニウムが溶解する際に放出される電子が、アルミニウムが溶解することで凹部となった部分から、亜鉛が析出された凸部へ供給される。このため、凸部では、さらに亜鉛が析出することとなり、凹部では、亜鉛が析出されないため、アルミニウムの溶解が止まらなくなってしまう。したがって、アルミニウム電極の表面をジンケート液へ浸漬する時間を長くすると、アルミニウムの局所的な溶解が進んでしまうという問題がある。   In zincate treatment, aluminum is eluted because zinc is deposited by substituting the surface of aluminum. Theoretically, if the entire aluminum surface is replaced with zinc, the reaction stops and aluminum is eluted. Should be gone. However, in reality, electrons emitted when aluminum is dissolved are supplied from the portion that has become a recess due to the dissolution of aluminum to the projection on which zinc is deposited. For this reason, zinc will precipitate further in a convex part, and since zinc does not precipitate in a recessed part, melt | dissolution of aluminum will not stop. Therefore, if the time for immersing the surface of the aluminum electrode in the zincate solution is lengthened, there is a problem that the local dissolution of aluminum proceeds.

また、特許文献1および特許文献2には、無電解めっき処理の前処理について記載されているが、これらの技術は、シリコンの表面をエッチングするものである。したがって、シリコンの表面にアルミニウム膜が形成されている際に上述の溶液を用いる場合、溶液中のフッ化水素酸がアルミニウムの不働態化を阻害し、アルミニウムの溶解が止まらないという問題がある。   In addition, Patent Document 1 and Patent Document 2 describe pretreatment of electroless plating treatment, but these techniques are for etching the surface of silicon. Therefore, when the above-described solution is used when an aluminum film is formed on the surface of silicon, there is a problem that hydrofluoric acid in the solution inhibits the passivation of aluminum and dissolution of aluminum does not stop.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、アルミニウムまたはアルミニウム合金の局所的な溶解を防ぐことができる表面処理方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a surface treatment method capable of preventing local dissolution of aluminum or an aluminum alloy in order to solve the above-described problems caused by the prior art.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明にかかる表面処理方法は、まず、アルミニウムを主成分とする導体の表面を洗浄する。ついで、洗浄された導体の表面を亜鉛に置換し、形成された亜鉛置換膜を剥離する。そして、導体の表面の洗浄および亜鉛置換膜の剥離に用いる溶液を、硝酸のみを希釈した硝酸溶液とし、硝酸溶液の硝酸濃度を9mol/リットル以上20mol/リットル以下とすることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the surface treatment method according to the first aspect of the invention first cleans the surface of a conductor mainly composed of aluminum. Next, the surface of the cleaned conductor is replaced with zinc, and the formed zinc replacement film is peeled off. The solution used for cleaning the surface of the conductor and stripping the zinc-substituted film is a nitric acid solution in which only nitric acid is diluted, and the nitric acid concentration of the nitric acid solution is 9 mol / liter or more and 20 mol / liter or less.

また、請求項2の発明にかかる表面処理方法は、まず、アルミニウムを主成分とする導体の表面を洗浄する。ついで、洗浄された導体の表面を亜鉛に置換し、形成された亜鉛置換膜を剥離する。そして、導体の表面の洗浄および亜鉛置換膜の剥離に用いる溶液を、酸化還元反応によって導体の表面に析出物を形成しない酸化剤を硝酸溶液に添加した混合溶液とする。さらに、この混合溶液の硝酸濃度を4mol/リットル以上20mol/リットル以下とし、かつ酸化剤の混合溶液への添加濃度を0.005mol/リットル以上酸化剤の混合溶液への溶解度以下とすることを特徴とする。   In the surface treatment method according to the second aspect of the invention, first, the surface of the conductor mainly composed of aluminum is cleaned. Next, the surface of the cleaned conductor is replaced with zinc, and the formed zinc replacement film is peeled off. The solution used for cleaning the conductor surface and peeling the zinc-substituted film is a mixed solution in which an oxidizing agent that does not form a precipitate on the conductor surface by an oxidation-reduction reaction is added to the nitric acid solution. Furthermore, the nitric acid concentration of the mixed solution is 4 mol / liter or more and 20 mol / liter or less, and the concentration of the oxidizing agent added to the mixed solution is 0.005 mol / liter or more and the solubility of the oxidizing agent in the mixed solution or less. And

また、請求項3の発明にかかる表面処理方法は、請求項2に記載の発明において、混合溶液に添加される酸化剤を、ペルオキソ二硫酸カリウム、過酸化水素、オゾンガスのうちのいずれか1種以上とする。また、酸化剤の混合溶液への合計添加濃度を0.005mol/リットル以上1mol/リットル以下とすることを特徴とする。   The surface treatment method according to claim 3 is the surface treatment method according to claim 2, wherein the oxidizing agent added to the mixed solution is any one of potassium peroxodisulfate, hydrogen peroxide, and ozone gas. That's it. The total concentration of the oxidizing agent added to the mixed solution is 0.005 mol / liter to 1 mol / liter.

また、請求項4の発明にかかる表面処理方法は、請求項3に記載の発明において、酸化剤に、オゾンガスが含まれる場合、酸化剤に含まれるオゾンガスの混合溶液への添加濃度を0.005mol/リットル以上0.2mol/リットル以下とすることを特徴とする。   Further, in the surface treatment method according to the invention of claim 4, in the invention of claim 3, when the oxidizing agent contains ozone gas, the concentration of the ozone gas contained in the oxidizing agent added to the mixed solution is 0.005 mol. / L or more and 0.2 mol / L or less.

また、請求項5の発明にかかる表面処理方法は、請求項1〜4のいずれか一つに記載の発明において、導体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする。   A surface treatment method according to a fifth aspect of the invention is characterized in that, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the conductor is aluminum or an aluminum alloy.

また、請求項6の発明にかかる表面処理方法は、請求項1〜5のいずれか一つに記載の発明において、亜鉛置換膜を剥離した後に、再び導体の表面を亜鉛に置換する。ついで、形成された亜鉛置換膜の表面にニッケルを無電解めっきすることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the surface treatment method according to any one of the first to fifth aspects, after the zinc-substituted film is peeled off, the surface of the conductor is replaced with zinc again. Next, nickel is electrolessly plated on the surface of the formed zinc replacement film.

上述の各発明によれば、アルミニウムを主成分とする導体の表面を亜鉛に置換する前に、最適な硝酸濃度の硝酸溶液を用いて導体の表面を洗浄し、アルミニウムを主成分とする導体の表面を亜鉛に置換した後に、最適な硝酸濃度の硝酸溶液を用いてこの亜鉛置換膜を剥離することができる。このように硝酸溶液中の硝酸濃度を最適にすることで、硝酸溶液の酸化力を強くし、アルミニウムの不働態化を促進することができる。これによって、洗浄工程や剥離工程において、アルミニウムを主成分とする導体の表面を硝酸溶液に浸漬した際に、アルミニウムが露出した部分の溶解を止めることができる。   According to each of the above-described inventions, before replacing the surface of the conductor mainly composed of aluminum with zinc, the surface of the conductor is washed with a nitric acid solution having an optimum nitric acid concentration, so that the conductor composed mainly of aluminum is cleaned. After replacing the surface with zinc, the zinc-substituted film can be peeled off using a nitric acid solution having an optimal nitric acid concentration. Thus, by optimizing the nitric acid concentration in the nitric acid solution, the oxidizing power of the nitric acid solution can be increased and the passivation of aluminum can be promoted. Thereby, when the surface of the conductor mainly composed of aluminum is immersed in a nitric acid solution in the cleaning step or the peeling step, dissolution of the exposed portion of the aluminum can be stopped.

また、硝酸溶液中でのアルミニウムの溶解を止めることで、アルミニウムを主成分とする導体の表面に形成された亜鉛やその他の金属の溶解を促進することができる。したがって、置換工程(または、再置換工程)の直前の導体の表面が、亜鉛や他の金属によって汚染されるのを防ぐことができる。これによって、置換工程(または、再置換工程)において、凹部や凸部が形成される原因となる核を極小とすることができるので、アルミニウムを主成分とする導体の表面を亜鉛に置換する際にアルミニウムの局所的な溶解を防ぐことができる。   Further, by stopping the dissolution of aluminum in the nitric acid solution, it is possible to promote the dissolution of zinc and other metals formed on the surface of the conductor mainly composed of aluminum. Therefore, it is possible to prevent the surface of the conductor immediately before the replacement step (or the replacement step) from being contaminated with zinc or other metals. As a result, in the replacement step (or re-replacement step), it is possible to minimize the nucleus that causes the formation of the concave portion and the convex portion. Therefore, when replacing the surface of the conductor mainly composed of aluminum with zinc In addition, local dissolution of aluminum can be prevented.

また、請求項2〜6の発明によれば、洗浄工程および剥離工程に用いる硝酸溶液に、酸化還元反応でアルミニウムの表面に酸化析出物の形成されない酸化剤を添加することで、硝酸溶液の濃度を低くすることができる。そして、硝酸溶液の濃度が低いため、アルミニウムの溶解を大幅に抑制することができる。また、銅(Cu)、鉄(Fe)、その他の汚染金属や、置換工程後に形成される亜鉛置換膜を、完全に溶解し除去することができる。これによって、特に、再置換工程において、アルミニウムの局所的な溶解を防ぐことができる。   Moreover, according to invention of Claims 2-6, the density | concentration of nitric acid solution is added to the nitric acid solution used for a washing | cleaning process and a peeling process by adding the oxidizing agent by which an oxidation deposit is not formed on the surface of aluminum by oxidation-reduction reaction. Can be lowered. And since the density | concentration of a nitric acid solution is low, melt | dissolution of aluminum can be suppressed significantly. Moreover, copper (Cu), iron (Fe), other contaminating metals, and the zinc-substituted film formed after the substitution process can be completely dissolved and removed. This can prevent local dissolution of aluminum, particularly in the re-substitution step.

本発明にかかる表面処理方法によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金の局所的な溶解を防ぐことができるという効果を奏する。   According to the surface treatment method of the present invention, there is an effect that local dissolution of aluminum or aluminum alloy can be prevented.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる表面処理方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。   Exemplary embodiments of a surface treatment method according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
図1は、ダブルジンケート処理の処理手順について示すフローチャートである。図1のフローチャートにおいては、まず、アルミニウムやアルミニウム合金などのアルミニウムを主成分とする電極の表面に脱脂処理を行い(ステップS1)、表面に付着している油脂性の汚れを除去して清浄にする。そして、酸溶液またはアルカリ溶液を用いてエッチング処理を行う(ステップS2)。なお、図1のフローチャートにおいては、ステップS1およびステップS2は、省略しても良い。このことによって、脱脂処理およびエッチング処理におけるアルミニウムを主成分とする電極の溶解や侵食を防ぐことができる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a flowchart showing the processing procedure of double zincate processing. In the flowchart of FIG. 1, first, degreasing treatment is performed on the surface of an electrode mainly composed of aluminum such as aluminum or an aluminum alloy (step S1), and oily dirt adhering to the surface is removed and cleaned. To do. Then, an etching process is performed using an acid solution or an alkali solution (step S2). In the flowchart of FIG. 1, step S1 and step S2 may be omitted. This can prevent dissolution and erosion of the electrode mainly composed of aluminum in the degreasing process and the etching process.

ついで、硝酸(HNO3)溶液を用いてデスマット処理を行い(ステップS3)、ステップS2におけるエッチング処理によって生じたスマットを除去する。ステップS3において、硝酸溶液中の硝酸濃度は、例えば9mol/リットル以上20mol/リットル以下とする。その理由については、後述する。 Next, a desmut process is performed using a nitric acid (HNO 3 ) solution (step S3), and the smut generated by the etching process in step S2 is removed. In step S3, the nitric acid concentration in the nitric acid solution is, for example, not less than 9 mol / liter and not more than 20 mol / liter. The reason will be described later.

ついで、第1ジンケート処理を行い(ステップS4)、アルミニウムを主成分とする電極の表面にジンケート膜を形成する。そして、硝酸溶液を用いて、ステップS4において形成されたジンケート膜を剥離する(ステップS5)。ステップS5において、硝酸溶液中の硝酸濃度は、例えば9mol/リットル以上20mol/リットル以下とする。その理由については、後述する。なお、ステップS3およびステップS5に用いる硝酸溶液には、例えばフッ酸などの、アルミニウムの不働態化を阻害するような酸を混合しないこととする。その理由は、これらの硝酸溶液に硝酸以外の酸を混合すると、アルミニウムの不働態化を阻害し、硝酸溶液中でアルミニウムが露出した部分の溶解が止まらなくなってしまうためである。   Next, a first zincate process is performed (step S4), and a zincate film is formed on the surface of the electrode mainly composed of aluminum. And the zincate film | membrane formed in step S4 is peeled using a nitric acid solution (step S5). In step S5, the nitric acid concentration in the nitric acid solution is, for example, not less than 9 mol / liter and not more than 20 mol / liter. The reason will be described later. Note that the nitric acid solution used in steps S3 and S5 is not mixed with an acid that inhibits passivation of aluminum, such as hydrofluoric acid. The reason is that when an acid other than nitric acid is mixed with these nitric acid solutions, the passivation of aluminum is inhibited, and dissolution of the exposed portions of aluminum in the nitric acid solution cannot be stopped.

ついで、第2ジンケート処理を行う(ステップS6)。ステップS4およびステップS6において、2回のジンケート処理(ダブルジンケート処理)を行うことで、アルミニウムを主成分とする電極のアルミニウムが亜鉛に置換され、アルミニウムを主成分とする電極の表面に亜鉛膜が形成される。その後、無電界めっき処理を行い(ステップS7)、亜鉛膜を例えばニッケルに置換し、ニッケルを継続的に析出させてニッケルめっき膜を形成する。このように、ダブルジンケート処理後に無電解めっき処理を行うことによって、ニッケルめっき膜を確実にかつ強固な密着力でアルミニウム電極の表面に形成することができる。なお、図1に示すフローチャートにおいて、ステップ間、すなわち、ある処理と次の処理の間には、それぞれアルミニウムを主成分とする電極の表面を水で濯ぐ処理が含まれることとする。   Next, the second zincate process is performed (step S6). In step S4 and step S6, by performing zincate treatment (double zincate treatment) twice, aluminum in the electrode mainly composed of aluminum is replaced with zinc, and a zinc film is formed on the surface of the electrode mainly composed of aluminum. It is formed. Thereafter, electroless plating is performed (step S7), the zinc film is replaced with, for example, nickel, and nickel is continuously deposited to form a nickel plating film. Thus, by performing the electroless plating treatment after the double zincate treatment, the nickel plating film can be reliably formed on the surface of the aluminum electrode with strong adhesion. In the flowchart shown in FIG. 1, it is assumed that a process of rinsing the surface of an electrode mainly composed of aluminum with water is included between steps, that is, between a certain process and the next process.

(第1の検証)
つぎに、第1の検証としてデスマット処理および剥離処理に用いる硝酸溶液中の硝酸濃度について検証を行う。第1の検証においては、6インチのシリコンウエハの片面に、スパッタ法により厚さ1μmのアルミニウム−シリコン合金(Al−Si)膜を形成した。このシリコンウエハを縦30mm、横30mmに切り出したものを、めっき用基板として用意した。そして、このめっき用基板を用いて、下記の条件で実施例1〜3および比較例1,2の試料を作成した。
(First verification)
Next, as the first verification, the concentration of nitric acid in the nitric acid solution used for the desmutting process and the stripping process is verified. In the first verification, an aluminum-silicon alloy (Al-Si) film having a thickness of 1 μm was formed on one surface of a 6-inch silicon wafer by sputtering. A silicon wafer cut out 30 mm long and 30 mm wide was prepared as a plating substrate. And the sample of Examples 1-3 and Comparative Examples 1 and 2 was created on the following conditions using this board | substrate for plating.

まず、各めっき用基板上のAl−Si膜の表面を常温のアセトンに5分間浸漬した後に、比抵抗が10MΩ以上の脱イオン水を用いて十分に濯いだ。ついで、デスマット処理、第1ジンケート処理、剥離処理、第2ジンケート処理をこの順に行った。   First, the surface of the Al—Si film on each plating substrate was immersed in normal temperature acetone for 5 minutes, and then sufficiently rinsed with deionized water having a specific resistance of 10 MΩ or more. Subsequently, a desmut treatment, a first zincate treatment, a peeling treatment, and a second zincate treatment were performed in this order.

ここで、デスマット処理および剥離処理に用いる硝酸溶液中の硝酸濃度を、各試料毎に変更した。図2は、第1の検証の各試料に用いた硝酸溶液中の硝酸濃度および処理時間について示す説明図である。図2に示すように、デスマット処理および剥離処理に用いる硝酸溶液の硝酸濃度が、9mol/リットルの試料を実施例1、15mol/リットルの試料を実施例2、20mol/リットルの試料を実施例3として作成した。また、デスマット処理および剥離処理に用いる硝酸溶液の硝酸濃度が1mol/リットルの試料を比較例1、8mol/リットルの試料を比較例2として作成した。なお、デスマット処理においては上述の硝酸溶液に各試料を30秒間浸漬し、剥離処理においては上述の硝酸溶液に各試料を60秒間浸漬した。   Here, the nitric acid concentration in the nitric acid solution used for the desmutting treatment and the peeling treatment was changed for each sample. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the nitric acid concentration in the nitric acid solution used for each sample of the first verification and the treatment time. As shown in FIG. 2, the nitric acid solution used in the desmutting treatment and the stripping treatment has a nitric acid concentration of 9 mol / liter in Example 1, a 15 mol / liter sample in Example 2, and a 20 mol / liter sample in Example 3. Created as. In addition, a sample having a nitric acid concentration of 1 mol / liter in a nitric acid solution used for desmutting treatment and peeling treatment was prepared as Comparative Example 1, and a sample having 8 mol / liter was prepared as Comparative Example 2. In the desmutting process, each sample was immersed in the above nitric acid solution for 30 seconds, and in the peeling process, each sample was immersed in the above nitric acid solution for 60 seconds.

また、各試料とも、第1ジンケート処理および第2ジンケート処理に用いるジンケート処理液の組成は、水酸化ナトリウムを120g/リットル、酸化亜鉛を20g/リットル、酒石酸ナトリウムカリウムを50g/リットル、塩化第2鉄を2g/リットル、硝酸ナトリウムを1g/リットル含むものとする。第1ジンケート処理においては、上述のジンケート溶液に常温で10秒間、各試料を浸漬した。第2ジンケート処理においては、上述のジンケート溶液に常温で30秒間、各試料を浸漬した。なお、ある処理と次の処理の間には、Al−Si膜の表面を比抵抗が10MΩ以上の脱イオン水を用いて十分に濯いだ。   In each sample, the composition of the zincate treatment solution used for the first zincate treatment and the second zincate treatment was as follows: sodium hydroxide 120 g / liter, zinc oxide 20 g / liter, sodium potassium tartrate 50 g / liter, second chloride chloride It shall contain 2 g / liter of iron and 1 g / liter of sodium nitrate. In the first zincate treatment, each sample was immersed in the above-described zincate solution at room temperature for 10 seconds. In the second zincate treatment, each sample was immersed in the above zincate solution at room temperature for 30 seconds. Note that between one treatment and the next treatment, the surface of the Al—Si film was sufficiently rinsed with deionized water having a specific resistance of 10 MΩ or more.

そして、第2ジンケート処理の後に、各試料のAl−Si合金の表面を比抵抗が10MΩ以上の脱イオン水を用いて十分に濯いでから、無電解ニッケルめっき処理を行った。これにより、各試料の表面に約1μmの厚さのニッケル−リン合金(Ni−P)めっき膜を形成した。なお、各試料の無電解ニッケルめっき処理に用いるめっき液は、硝酸ニッケルを25g/リットル、次亜燐酸ナトリウムを25g/リットル、リンゴ酸ナトリウムを40g/リットル、乳酸ナトリウムを20g/リットル、グリシンを10g/リットル含む組成のものに、硫酸や苛性ナトリウムなどのpH調整剤を添加して、pHを4.8〜5.0とした。   Then, after the second zincate treatment, the surface of the Al—Si alloy of each sample was sufficiently rinsed with deionized water having a specific resistance of 10 MΩ or more, and then an electroless nickel plating treatment was performed. Thereby, a nickel-phosphorus alloy (Ni-P) plating film having a thickness of about 1 μm was formed on the surface of each sample. The plating solution used for the electroless nickel plating treatment of each sample was 25 g / liter of nickel nitrate, 25 g / liter of sodium hypophosphite, 40 g / liter of sodium malate, 20 g / liter of sodium lactate, and 10 g of glycine. A pH adjusting agent such as sulfuric acid or caustic sodium was added to the composition containing / liter to adjust the pH to 4.8 to 5.0.

無電解ニッケルめっき処理においては、上述のめっき液に82℃〜86℃の温度で約5分間、各試料を浸漬した。そして、比抵抗が10MΩ以上の脱イオン水を用いて十分に濯ぎ、窒素を用いてブロー乾燥を行うことで、各試料の作成が完了した。   In the electroless nickel plating treatment, each sample was immersed in the above plating solution at a temperature of 82 ° C. to 86 ° C. for about 5 minutes. Then, each sample was completed by thoroughly rinsing with deionized water having a specific resistance of 10 MΩ or more and performing blow drying using nitrogen.

つぎに、各試料について、表面の状態を検証した。まず、蛍光X線法を用いて、めっき処理の完了した各試料上に残ったAl−Si膜の膜厚(Al残膜厚)を測定した。そして、任意の箇所を割断し、その断面の任意の箇所の幅約100μmをFIB(Focused Ion Beam)法によって平滑加工して、平滑加工された部分の断面の状態を観察した。   Next, the surface state of each sample was verified. First, using the fluorescent X-ray method, the film thickness (Al residual film thickness) of the Al—Si film remaining on each of the samples on which the plating process was completed was measured. Then, an arbitrary portion was cleaved, and a width of about 100 μm at an arbitrary portion of the cross section was smoothed by the FIB (Focused Ion Beam) method, and the state of the cross section of the smoothed portion was observed.

図3は、第1の検証の各試料について、Al−Si膜の膜厚およびめっき界面の状態を観察した結果を示す説明図である。ここで、めっき界面とは、Al−Si膜とNi−Pめっき膜との界面である。なお、図3において、Al残膜厚の評価は、試料上に残ったAl−Si膜の膜厚が0.5μmを超える試料を良好とした。また、めっき界面の状態の評価は、幅と深さとの比が1:1以上であり、かつ深さが0.1μm以上である孔を孔食と定義して、FIB法によって平滑加工した幅約100μm中に孔食があるか否かを観察し、無い試料を良好とした。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the results of observing the thickness of the Al—Si film and the state of the plating interface for each sample of the first verification. Here, the plating interface is an interface between the Al—Si film and the Ni—P plating film. In FIG. 3, the evaluation of the Al remaining film thickness was made good for samples in which the film thickness of the Al—Si film remaining on the sample exceeded 0.5 μm. In addition, the evaluation of the state of the plating interface was performed by defining a hole having a width to depth ratio of 1: 1 or more and a depth of 0.1 μm or more as pitting corrosion, and performing smooth processing by the FIB method. The presence or absence of pitting corrosion in about 100 μm was observed, and a sample having no pitting was considered good.

図3に示すように、実施例1〜3は、試料上に残ったAl−Si膜の膜厚が0.5μmを超え、比較例1,2は、試料上に残ったAl−Si膜の膜厚が0.5μm以下であった。また、実施例1〜3には、めっき膜の界面に孔食が無く、比較例1,2には、孔食が観察された。   As shown in FIG. 3, in Examples 1 to 3, the film thickness of the Al—Si film remaining on the sample exceeded 0.5 μm, and in Comparative Examples 1 and 2, the Al—Si film remaining on the sample was The film thickness was 0.5 μm or less. Moreover, in Examples 1-3, there was no pitting corrosion in the interface of a plating film, and pitting corrosion was observed in Comparative Examples 1 and 2.

このように、硝酸溶液の硝酸濃度が9mol/リットルより低い場合、試料上のAl−Si膜が1/2以上溶出され、孔食が生じてしまったが、硝酸溶液の硝酸濃度が9mol/リットル以上の場合、アルミニウムの溶出が抑制され、孔食が生じなかった。また、硝酸溶液の硝酸濃度が濃ければ濃いほどアルミニウムの不働態化は促進されるが、20mol/リットルより濃くなると揮発性が顕著となり、作業性が悪化するため、不適切である。したがって、デスマット処理および剥離処理に用いる硝酸溶液中の硝酸濃度は、9mol/リットル以上20mol/リットル以下が好適であることがわかった。   Thus, when the nitric acid concentration of the nitric acid solution is lower than 9 mol / liter, the Al-Si film on the sample was eluted by 1/2 or more and pitting corrosion occurred, but the nitric acid concentration of the nitric acid solution was 9 mol / liter. In the above case, aluminum elution was suppressed and no pitting corrosion occurred. In addition, the higher the concentration of nitric acid in the nitric acid solution, the more the passivation of aluminum is promoted. However, when the concentration is higher than 20 mol / liter, the volatility becomes remarkable and the workability deteriorates, which is inappropriate. Therefore, it was found that the nitric acid concentration in the nitric acid solution used for the desmut treatment and the stripping treatment is preferably 9 mol / liter or more and 20 mol / liter or less.

実施の形態1にかかる表面処理方法によれば、ダブルジンケート方法におけるデスマット処理および剥離処理に用いる硝酸溶液中の硝酸濃度を9mol/リットル以上20mol/リットル以下と高濃度にすることで、硝酸溶液の酸化力を強くすることができる。これによって、アルミニウムの不働態化を促進し、アルミニウムを主成分とする電極の表面を硝酸溶液に浸漬した際に、アルミニウムが露出した部分の溶解を止めることができる。   According to the surface treatment method according to the first embodiment, the concentration of nitric acid in the nitric acid solution used for the desmutting treatment and the peeling treatment in the double zincate method is increased to 9 mol / liter or more and 20 mol / liter or less, so that the nitric acid solution The oxidizing power can be strengthened. Thereby, the passivation of aluminum is promoted, and when the surface of the electrode mainly composed of aluminum is immersed in a nitric acid solution, dissolution of the exposed portion of the aluminum can be stopped.

また、実施の形態1にかかる表面処理方法によれば、硝酸溶液中でのアルミニウムの溶解を止めることで、アルミニウム電極の表面の亜鉛やその他の金属の溶解を促進することができる。したがって、ジンケート処理の直前のアルミニウムを主成分とする電極の表面が、亜鉛や他の金属によって汚染されるのを防ぐことができる。これによって、ジンケート処理において、凹部や凸部が形成される原因となる核を極小とすることができるので、ジンケート処理におけるアルミニウムの局所的な溶解を防ぐことができる。   Further, according to the surface treatment method according to the first embodiment, dissolution of zinc and other metals on the surface of the aluminum electrode can be promoted by stopping dissolution of aluminum in the nitric acid solution. Therefore, it is possible to prevent the surface of the electrode mainly composed of aluminum immediately before the zincate treatment from being contaminated with zinc or other metals. Thereby, in the zincate treatment, the core that causes the formation of the concave portion and the convex portion can be minimized, so that local dissolution of aluminum in the zincate treatment can be prevented.

(実施の形態2)
つぎに、実施の形態2にかかる表面処理方法について説明する。実施の形態2においては、図1に示すデスマット処理(ステップS3)および剥離処理(ステップS5)に用いる溶液を、硝酸溶液に酸化剤を添加した混合溶液とする。その他の処理については、実施の形態1と同様とし、説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, a surface treatment method according to the second embodiment will be described. In the second embodiment, the solution used for the desmut process (step S3) and the strip process (step S5) shown in FIG. 1 is a mixed solution in which an oxidizing agent is added to a nitric acid solution. Other processes are the same as those in the first embodiment, and a description thereof is omitted.

実施の形態2においては、デスマット処理および剥離処理に用いる混合溶液中の硝酸濃度は、4mol/リットル以上20mol/リットル以下が好適である。その理由は後述する。また、混合溶液中に添加する酸化剤としては、酸化還元反応でアルミニウムの表面に酸素析出物が形成されない酸化剤とする。具体的には、例えばペルオキソ二硫酸カリウム、過酸化水素、オゾンガスのうち、少なくとも1種を添加する。ここで、酸化剤の合計添加濃度の下限は、0.005mol/リットル以上が良い。その理由は、後述する。また、合計添加濃度の上限は、添加する酸化剤の硝酸溶液への溶解度以下とする。具体的には、例えばオゾンガスを添加する場合0.2mol/リットル以下であり、その他の酸化剤を添加する場合1mol/リットル以下であれば良い。   In Embodiment 2, the nitric acid concentration in the mixed solution used for the desmutting treatment and the peeling treatment is preferably 4 mol / liter or more and 20 mol / liter or less. The reason will be described later. The oxidizing agent added to the mixed solution is an oxidizing agent that does not form oxygen precipitates on the surface of aluminum by the oxidation-reduction reaction. Specifically, for example, at least one of potassium peroxodisulfate, hydrogen peroxide, and ozone gas is added. Here, the lower limit of the total added concentration of the oxidizing agent is preferably 0.005 mol / liter or more. The reason will be described later. Further, the upper limit of the total added concentration is set to be equal to or lower than the solubility of the added oxidizing agent in the nitric acid solution. Specifically, for example, when ozone gas is added, it is 0.2 mol / liter or less, and when other oxidizing agent is added, it may be 1 mol / liter or less.

(第2の検証)
つぎに、第2の検証として、酸化剤の種類と添加濃度について検証する。第2の検証においては、第1の検証に用いためっき用基板と同様の基板を用いて、下記の条件で実施例4〜7および比較例3〜5の試料を作成した。なお、デスマット処理および剥離処理以外の処理については、第1の検証と同様の処理を行った。
(Second verification)
Next, as the second verification, the type of oxidant and the addition concentration are verified. In 2nd verification, the sample of Examples 4-7 and Comparative Examples 3-5 was created on the following conditions using the board | substrate similar to the board | substrate for plating used for 1st verification. In addition, about the processes other than the desmut process and the peeling process, the same process as the first verification was performed.

ここで、第2の検証においては、デスマット処理および剥離処理に用いる混合溶液の組成を各試料毎に変更した。図4は、第2の検証の各試料に用いた混合溶液の組成および処理時間について示す説明図である。図4に示すように、デスマット処理および剥離処理において、各実施例の試料を以下に示す組成の混合溶液に浸漬した。実施例4の試料は、硝酸濃度が4mol/リットルで、ペルオキソ二硫酸カリウムの添加濃度が0.005mol/リットルの混合溶液に浸漬した。実施例5の試料は、硝酸濃度が4mol/リットルで、ペルオキソ二硫酸カリウムの添加濃度が0.1mol/リットルの混合溶液に浸漬した。実施例6の試料は、硝酸濃度が4mol/リットルで、過酸化水素の添加濃度が0.1mol/リットルの混合溶液に浸漬した。実施例7の試料は、硝酸濃度が4mol/リットルで、オゾンガスの添加濃度が0.1mol/リットルの混合溶液に浸漬した。   Here, in the second verification, the composition of the mixed solution used for the desmut treatment and the peeling treatment was changed for each sample. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the composition and processing time of the mixed solution used for each sample in the second verification. As shown in FIG. 4, in the desmutting treatment and the peeling treatment, the samples of the respective examples were immersed in a mixed solution having the following composition. The sample of Example 4 was immersed in a mixed solution having a nitric acid concentration of 4 mol / liter and an added concentration of potassium peroxodisulfate of 0.005 mol / liter. The sample of Example 5 was immersed in a mixed solution having a nitric acid concentration of 4 mol / liter and an added concentration of potassium peroxodisulfate of 0.1 mol / liter. The sample of Example 6 was immersed in a mixed solution having a nitric acid concentration of 4 mol / liter and a hydrogen peroxide addition concentration of 0.1 mol / liter. The sample of Example 7 was immersed in a mixed solution having a nitric acid concentration of 4 mol / liter and an ozone gas addition concentration of 0.1 mol / liter.

また、比較例3の試料は、デスマット処理においては実施例4と同様の混合溶液に浸漬したが、剥離処理においては、硝酸濃度が3mol/リットルで、ペルオキソ二硫酸カリウムの添加濃度が0.005mol/リットルの混合溶液に浸漬した。比較例4の試料は、デスマット処理および剥離処理において、硝酸濃度が4mol/リットルで、ペルオキソ二硫酸カリウムの添加濃度が0.004mol/リットルの混合溶液に浸漬した。比較例5の試料は、デスマット処理および剥離処理において、硝酸濃度が4mol/リットルで、クロム酸カリウムの添加濃度が0.1mol/リットルの混合溶液に浸漬した。   Further, the sample of Comparative Example 3 was immersed in the same mixed solution as in Example 4 in the desmut treatment, but in the peeling treatment, the nitric acid concentration was 3 mol / liter and the addition concentration of potassium peroxodisulfate was 0.005 mol. / Lit was immersed in a mixed solution. The sample of Comparative Example 4 was immersed in a mixed solution having a nitric acid concentration of 4 mol / liter and an added concentration of potassium peroxodisulfate of 0.004 mol / liter in the desmutting treatment and the peeling treatment. The sample of Comparative Example 5 was immersed in a mixed solution having a nitric acid concentration of 4 mol / liter and a potassium chromate addition concentration of 0.1 mol / liter in the desmutting treatment and the peeling treatment.

なお、実施例および比較例の各試料を、デスマット処理においては上述の硝酸溶液に30秒間浸漬し、剥離処理においては上述の硝酸溶液に60秒間浸漬した。   In addition, each sample of an Example and a comparative example was immersed in the above-mentioned nitric acid solution for 30 seconds in the desmut process, and was immersed in the above-mentioned nitric acid solution for 60 seconds in the peeling process.

図5は、第2の検証の各試料について、Al−Si膜の膜厚およびめっき界面の状態を観察した結果を示す説明図である。図5に示すように、実施例4〜7は、試料上に残ったAl−Si膜の膜厚が0.5μmを超え、比較例3,4は、試料上に残ったAl−Si膜の膜厚が0.5μm以下であった。また、実施例4〜7には、めっき膜の界面に孔食が無く、比較例3,4には、孔食が観察された。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing the results of observing the thickness of the Al—Si film and the state of the plating interface for each sample of the second verification. As shown in FIG. 5, in Examples 4-7, the film thickness of the Al—Si film remaining on the sample exceeded 0.5 μm, and in Comparative Examples 3 and 4, the Al—Si film remaining on the sample was The film thickness was 0.5 μm or less. Moreover, in Examples 4-7, there was no pitting corrosion in the interface of a plating film, and pitting corrosion was observed in Comparative Examples 3 and 4.

このように、デスマット処理および剥離処理に用いる溶液を、硝酸溶液に酸化剤を添加した混合溶液とした場合、酸化剤を添加しない硝酸溶液を用いるよりも、低い硝酸濃度で良いことがわかった。具体的には、混合溶液中の硝酸濃度が、4mol/リットル以上であれば良い。また、混合溶液に添加する酸化剤の添加濃度は、0.005mol/リットル以上であれば良いことがわかった。   Thus, it was found that when the solution used for the desmutting treatment and the stripping treatment was a mixed solution in which an oxidizing agent was added to a nitric acid solution, a lower nitric acid concentration was sufficient than using a nitric acid solution to which no oxidizing agent was added. Specifically, the nitric acid concentration in the mixed solution may be 4 mol / liter or more. Moreover, it turned out that the addition density | concentration of the oxidizing agent added to a mixed solution should just be 0.005 mol / liter or more.

また、混合溶液中の硝酸濃度が濃ければ濃いほどアルミニウムの不働態化が促進されるが、20mol/リットルより濃くなると揮発性が顕著となり、作業性が悪化するため、不適切である。したがって、デスマット処理および剥離処理に用いる混合溶液の組成は、硝酸濃度が4mol/リットル以上20mol/リットル以下、かつ酸化剤の添加濃度が0.005mol/リットル以上が好適であることがわかった。   Further, the higher the concentration of nitric acid in the mixed solution, the more the passivation of aluminum is promoted. However, when the concentration is higher than 20 mol / liter, the volatility becomes conspicuous and the workability deteriorates. Therefore, it was found that the composition of the mixed solution used for the desmutting treatment and the peeling treatment preferably has a nitric acid concentration of 4 mol / liter to 20 mol / liter and an oxidizing agent addition concentration of 0.005 mol / liter or more.

なお、酸化剤の添加濃度の上限は、各酸化剤の硝酸溶液の溶解度以下である。具体的には、例えば、オゾンガスを添加する場合、添加濃度が0.2mol/リットル以下であれば良い。また、オゾンガス以外の酸化剤を添加する場合、添加濃度が1mol/リットル以下であれば良い。   In addition, the upper limit of the addition concentration of an oxidizing agent is below the solubility of the nitric acid solution of each oxidizing agent. Specifically, for example, when adding ozone gas, the addition concentration may be 0.2 mol / liter or less. Moreover, when adding oxidizing agents other than ozone gas, an addition density | concentration should just be 1 mol / liter or less.

また、比較例5の試料は、クロム酸によって、アルミニウムの表面に不溶性の酸化クロム化合物膜(クロメート膜)が形成されるため、アルミニウムの溶出が著しく抑制された。しかしながら、その後の工程で、ジンケート膜や無電解ニッケル−リンめっき膜を析出させることができなかった。これによって、硝酸溶液に添加する酸化剤は、酸化還元反応によってアルミニウムの表面に酸化析出物が形成されない酸化剤であれば良いことがわかった。   Further, in the sample of Comparative Example 5, since the insoluble chromium oxide compound film (chromate film) was formed on the aluminum surface by chromic acid, the elution of aluminum was remarkably suppressed. However, a zincate film or an electroless nickel-phosphorous plating film could not be deposited in the subsequent steps. Thus, it has been found that the oxidant added to the nitric acid solution may be any oxidant that does not form an oxide precipitate on the surface of aluminum by the oxidation-reduction reaction.

実施の形態2にかかる表面処理方法によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、ダブルジンケート方法におけるデスマット処理および剥離処理に用いる硝酸溶液に、酸化還元反応でアルミニウムの表面に酸化析出物が形成されない酸化剤を添加することで、実施の形態1と比べて、硝酸濃度を低くすることができる。そして、硝酸濃度が低いため、アルミニウムの溶解を大幅に抑制することができる。   According to the surface treatment method according to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, by adding an oxidizing agent that does not form oxidation precipitates on the surface of aluminum by oxidation-reduction reaction to the nitric acid solution used for the desmutting treatment and the peeling treatment in the double zincate method, the nitric acid concentration can be reduced as compared with the first embodiment. Can be lowered. And since nitric acid concentration is low, melt | dissolution of aluminum can be suppressed significantly.

また、実施の形態2にかかる表面処理方法によれば、銅(Cu)、鉄(Fe)、その他の汚染金属や、第1ジンケート処理後に形成される亜鉛を、完全に溶解し除去することができる。これによって、特に、第2ジンケート処理において、アルミニウムの局所的な溶解を防ぐことができる。   Moreover, according to the surface treatment method according to the second embodiment, copper (Cu), iron (Fe), other contaminating metals, and zinc formed after the first zincate treatment can be completely dissolved and removed. it can. This can prevent local dissolution of aluminum, particularly in the second zincate treatment.

以上説明したように、この表面処理方法を半導体装置の製造方法に適用すれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金でできた電極の局所的な溶解を防ぐことができる。   As described above, when this surface treatment method is applied to a method for manufacturing a semiconductor device, local dissolution of an electrode made of aluminum or an aluminum alloy can be prevented.

以上のように、本発明にかかる表面処理方法は、電極の表面に無電解めっき処理によってめっき皮膜を形成する半導体装置の製造に有用であり、特に、アルミニウムを主成分とする電極の表面にアンダーバンプメタル膜を形成する半導体装置の製造に適している。   As described above, the surface treatment method according to the present invention is useful for manufacturing a semiconductor device in which a plating film is formed on an electrode surface by an electroless plating process. It is suitable for manufacturing a semiconductor device for forming a bump metal film.

ダブルジンケート処理の処理手順について示すフローチャートである。It is a flowchart shown about the process sequence of a double zincate process. 第1の検証の各試料に用いた硝酸溶液中の硝酸濃度および処理時間について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the nitric acid concentration in the nitric acid solution used for each sample of 1st verification, and processing time. 第1の検証の各試料について、Al−Si膜の膜厚およびめっき界面の状態を観察した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having observed the film thickness of the Al-Si film | membrane, and the state of the plating interface about each sample of 1st verification. 第2の検証の各試料に用いた混合溶液の組成および処理時間について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the composition and process time of the mixed solution used for each sample of 2nd verification. 第2の検証の各試料について、Al−Si膜の膜厚およびめっき界面の状態を観察した結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the result of having observed the film thickness of the Al-Si film | membrane, and the state of the plating interface about each sample of 2nd verification.

Claims (6)

アルミニウムを主成分とする導体の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程によって洗浄された前記導体の表面を亜鉛に置換する置換工程と、
前記置換工程によって形成された亜鉛置換膜を剥離する剥離工程と、
を含み、
前記洗浄工程および前記剥離工程に用いる溶液は、硝酸のみを希釈した硝酸溶液であり、当該硝酸溶液の硝酸濃度が9mol/リットル以上20mol/リットル以下であることを特徴とする表面処理方法。
A cleaning process for cleaning the surface of the conductor mainly composed of aluminum;
A replacement step of replacing the surface of the conductor cleaned by the cleaning step with zinc;
A peeling step for peeling the zinc-substituted film formed by the substitution step;
Including
The solution used in the cleaning step and the stripping step is a nitric acid solution obtained by diluting only nitric acid, and the nitric acid concentration of the nitric acid solution is 9 mol / liter or more and 20 mol / liter or less.
アルミニウムを主成分とする導体の表面を洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程によって洗浄された前記導体の表面を亜鉛に置換する置換工程と、
前記置換工程によって形成された亜鉛置換膜を剥離する剥離工程と、
前記洗浄工程および前記剥離工程に用いる溶液は、酸化還元反応によって前記導体の表面に析出物を形成しない酸化剤を硝酸溶液に添加した混合溶液であり、当該混合溶液の硝酸濃度が4mol/リットル以上20mol/リットル以下であり、かつ前記酸化剤の前記混合溶液への添加濃度が0.005mol/リットル以上前記酸化剤の前記混合溶液への溶解度以下であることを特徴とする表面処理方法。
A cleaning process for cleaning the surface of the conductor mainly composed of aluminum;
A replacement step of replacing the surface of the conductor cleaned by the cleaning step with zinc;
A peeling step for peeling the zinc-substituted film formed by the substitution step;
The solution used in the cleaning step and the stripping step is a mixed solution in which an oxidizing agent that does not form precipitates on the surface of the conductor by an oxidation-reduction reaction is added to a nitric acid solution, and the nitric acid concentration of the mixed solution is 4 mol / liter or more A surface treatment method, wherein the concentration is 20 mol / liter or less and the concentration of the oxidizing agent added to the mixed solution is 0.005 mol / liter or more and below the solubility of the oxidizing agent in the mixed solution.
前記酸化剤は、ペルオキソ二硫酸カリウム、過酸化水素、オゾンガスのうちのいずれか1種以上であり、前記酸化剤の前記混合溶液への合計添加濃度が0.005mol/リットル以上1mol/リットル以下であることを特徴とする請求項2に記載の表面処理方法。   The oxidizing agent is at least one of potassium peroxodisulfate, hydrogen peroxide, and ozone gas, and the total addition concentration of the oxidizing agent to the mixed solution is 0.005 mol / liter to 1 mol / liter. The surface treatment method according to claim 2, wherein the surface treatment method is provided. 前記酸化剤に、オゾンガスが含まれる場合、前記酸化剤に含まれるオゾンガスの前記混合溶液への添加濃度が0.005mol/リットル以上0.2mol/リットル以下であることを特徴とする請求項3に記載の表面処理方法。   4. The method according to claim 3, wherein when the oxidizing agent contains ozone gas, the concentration of ozone gas contained in the oxidizing agent to the mixed solution is 0.005 mol / liter to 0.2 mol / liter. The surface treatment method as described. 前記導体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の表面処理方法。   The surface treatment method according to claim 1, wherein the conductor is aluminum or an aluminum alloy. 前記剥離工程の後に、再び前記導体の表面を亜鉛に置換する再置換工程と、
前記再置換工程によって形成された亜鉛置換膜の表面にニッケルを無電解めっきするめっき工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の表面処理方法。
After the peeling step, a re-replacement step of substituting the surface of the conductor with zinc again,
A plating step of electrolessly plating nickel on the surface of the zinc replacement film formed by the resubstitution step;
The surface treatment method according to claim 1, further comprising:
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