JP2015110821A - Forming method of forming nickel layer on surface of aluminium material, forming method of forming nickel layer on surface of aluminum electrode of semiconductor wafer using forming method, and semiconductor wafer substrate obtained using forming method - Google Patents

Forming method of forming nickel layer on surface of aluminium material, forming method of forming nickel layer on surface of aluminum electrode of semiconductor wafer using forming method, and semiconductor wafer substrate obtained using forming method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forming method of forming a nickel plating layer on a surface of an aluminum material and so on that enable an electroless nickel plating layer to be stably formed on the surface of the aluminum material.SOLUTION: There is employed a forming method including: forming a nickel strike plating layer on a surface of an aluminum material by using an electroless strike plating method; and forming an electroless nickel plating layer, an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer, or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer on the surface of the aluminum material by using an electroless plating method. The present invention can be applied to formation of a nickel layer on a surface of an aluminum electrode of a semiconductor wafer.

Description

本件出願に係る発明は、アルミニウム材の表面にニッケル層を形成する方法に関する。特に、ジンケート法を用いることなく、アルミニウム材の表面にニッケル層を形成する方法に関する。また、本件出願に係る方法は、半導体ウエハのアルミニウム電極の表面に密着性の高いニッケル層を形成する方法、及び、当該形成方法によりアルミニウム電極の表面にニッケル層が形成された半導体ウエハ基板に関する。   The invention according to the present application relates to a method of forming a nickel layer on the surface of an aluminum material. In particular, the present invention relates to a method of forming a nickel layer on the surface of an aluminum material without using a zincate method. The method according to the present application also relates to a method for forming a nickel layer having high adhesion on the surface of an aluminum electrode of a semiconductor wafer, and a semiconductor wafer substrate having a nickel layer formed on the surface of the aluminum electrode by the forming method.

従来より、プリント配線板等の回路基板上に半導体チップ等の半導体装置を搭載する方法として、ワイヤボンディング法がある。このワイヤボンディング法は、回路基板上に半導体装置を載せ、当該回路基板上に配置されたアルミパッドや銅パッドの電極パッドとボンディングワイヤにより電気的に接続する方法である。しかしながら、ワイヤボンディング法による実装方法では、ボンディングワイヤを引き回すためのスペースを確保しなければならない。そこで、高速信号処理の点からも、半導体チップのバンプを用いたフリップチップ法による実装方法が採用されてきている。   Conventionally, there is a wire bonding method as a method for mounting a semiconductor device such as a semiconductor chip on a circuit board such as a printed wiring board. This wire bonding method is a method in which a semiconductor device is mounted on a circuit board and electrically connected to an electrode pad of an aluminum pad or a copper pad arranged on the circuit board by a bonding wire. However, in the mounting method using the wire bonding method, it is necessary to secure a space for routing the bonding wire. Therefore, from the viewpoint of high-speed signal processing, a mounting method by a flip chip method using bumps of a semiconductor chip has been adopted.

当該フリップチップ法は、半導体チップの電極側を回路基板側に向けて搭載し、当該回路基板の電極と半導体チップの電極とをはんだ層を介して接続する実装方法である。ここで、回路基板に設けられる電極の材料の多くはアルミニウムである。当該アルミニウムには、直接、はんだを接合することが困難であるため、当該アルミニウム電極上にニッケルめっき膜を形成し、当該ニッケルめっき膜を介して半導体チップの電極が回路基板の電極にはんだ接合を行っていた。ここで、当該アルミニウム電極上にニッケル層を形成した従来技術として特許文献1及び特許文献2を示す。   The flip-chip method is a mounting method in which the electrode side of the semiconductor chip is mounted facing the circuit board side, and the electrode of the circuit board and the electrode of the semiconductor chip are connected via a solder layer. Here, most of the material of the electrodes provided on the circuit board is aluminum. Since it is difficult to bond solder directly to the aluminum, a nickel plating film is formed on the aluminum electrode, and the electrode of the semiconductor chip is soldered to the electrode of the circuit board via the nickel plating film. I was going. Here, Patent Document 1 and Patent Document 2 are shown as conventional techniques in which a nickel layer is formed on the aluminum electrode.

特許文献1の半導体装置は、「半導体チップと、前記半導体チップの端子電極の少なくとも一部分を露出させた状態で前記半導体チップを被覆する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に設けられた第2の絶縁層と、この第2の絶縁層を介して前記半導体チップの端子電極を外部回路との接続位置に引き出す再配線層とを有するものであって、前記端子電極に接合して、この端子電極の存在領域内にのみ、或いは、前記存在領域から前記第1の絶縁層上にかけて、めっき下地層が設けられ、前記再配線層の少なくとも一部がめっき層からなる半導体装置」である。この特許文献1の半導体装置におけるめっき下地層は、端子電極と接触する部分にジンケート処理を行って形成される亜鉛層と、当該亜鉛層上に無電解めっき法によって形成されたニッケルめっき層とからなる。   The semiconductor device disclosed in Patent Document 1 is “provided on a semiconductor chip, a first insulating layer that covers the semiconductor chip with at least a portion of a terminal electrode of the semiconductor chip exposed, and the first insulating layer. And a redistribution layer that leads the terminal electrode of the semiconductor chip to a connection position with an external circuit through the second insulating layer, and is joined to the terminal electrode. A semiconductor device in which a plating base layer is provided only in the presence region of the terminal electrode or on the first insulating layer from the presence region, and at least a part of the rewiring layer is a plating layer. It is. The plating underlayer in the semiconductor device of Patent Document 1 is formed from a zinc layer formed by performing a zincate process on a portion in contact with the terminal electrode, and a nickel plating layer formed on the zinc layer by an electroless plating method. Become.

特許文献1では、ジンケート処理において、アルミニウム電極を当該アルミニウムよりイオン化傾向の小さい亜鉛の陽イオンを含む溶液に浸すことによって、当該電極表面近傍のアルミニウムが酸化して溶かし出され、代わりに亜鉛イオンが還元されて、当該電極表面に亜鉛層が形成される。アルミニウム電極には、直接、ニッケルめっき層を付着させることはできないが、当該ジンケート処理を行うことによって、アルミニウム表面の酸化物が除去され、亜鉛層が形成されることで、当該亜鉛層に対しニッケルめっき層が強固に形成される。   In Patent Document 1, in the zincate treatment, by immersing an aluminum electrode in a solution containing a zinc cation having a smaller ionization tendency than aluminum, the aluminum in the vicinity of the electrode surface is oxidized and dissolved. By being reduced, a zinc layer is formed on the surface of the electrode. Although the nickel plating layer cannot be directly attached to the aluminum electrode, by performing the zincate treatment, the oxide on the aluminum surface is removed and the zinc layer is formed. A plating layer is firmly formed.

一方、特許文献2は、「電子回路素子の入出力端子用電極の表面に無電解メッキ法を用いて無電解Niメッキ膜を析出させるNi電極層の形成方法であって、前記入出力端子用電極の表面をエッチング処理したのち、Ni置換処理を行って前記入出力端子用電極の表面にNi置換膜を形成し、次いで、無電解Niメッキ浴中で、少なくとも反応開始初期においてダミー金属板を浸漬した状態で、前記入出力端子用電極の表面に無電解Niメッキ膜を析出させる技術」である。この特許文献2では、特許文献1のような電極表面のジンケート処理を行うことなく、Niイオンとグリシンを含むNi置換溶液中でCu含有アルミニウムパッド電極の表面にNi置換膜を形成し、Niイオンとグリシンと次亜リン酸ナトリウムを含む無電解Niメッキ溶液中で、ダミー金属板を共存させた状態で、無電解Niメッキ膜を形成している。   On the other hand, Patent Document 2 states that “a method of forming an Ni electrode layer by depositing an electroless Ni plating film on the surface of an input / output terminal electrode of an electronic circuit element using an electroless plating method, After etching the surface of the electrode, Ni substitution treatment is performed to form a Ni substitution film on the surface of the input / output terminal electrode, and then a dummy metal plate is formed at least at the beginning of the reaction in an electroless Ni plating bath. “Technology for depositing an electroless Ni plating film on the surface of the input / output terminal electrode in an immersed state”. In Patent Document 2, a Ni-substituted film is formed on the surface of a Cu-containing aluminum pad electrode in a Ni-substituted solution containing Ni ions and glycine without performing the zincate treatment on the electrode surface as in Patent Document 1, and Ni ions An electroless Ni plating film is formed in a state where a dummy metal plate coexists in an electroless Ni plating solution containing glycine and sodium hypophosphite.

特開2007−157879号公報JP 2007-157879 A 特開2001−107254号公報JP 2001-107254 A

しかしながら、上述した如き特許文献1において、ジンケート処理に用いる亜鉛イオンを溶かし込んだジンケート液は、pHが12以上の強アルカリ性溶液である。よって、アルミニウムパッド電極や、半導体チップを被覆するポリイミドやポリジメチルシロキサンなどで構成された絶縁層の表面は、強アルカリ性溶液であるジンケート液によってダメージが生じる問題がある。   However, in Patent Document 1 as described above, the zincate solution in which zinc ions used for the zincate treatment are dissolved is a strong alkaline solution having a pH of 12 or more. Therefore, there is a problem that the surface of the insulating layer composed of the aluminum pad electrode, the polyimide covering the semiconductor chip, polydimethylsiloxane, or the like is damaged by the zincate solution that is a strong alkaline solution.

そこで、特許文献2にあるように、ジンケート処理を行うことなく、アルミニウム電極上に無電解Niめっき層を形成する方法が開発されている。しかしながら、当該特許文献2によるNi置換膜をアルミニウム電極上に形成する方法では、Ni置換膜とアルミニウム電極との間における密着性が不安定であり、均一な膜厚の無電解Niめっき層を形成することが困難であった。ゆえに、市場からは、ジンケート処理を伴わないアルミニウム電極上の無電解Niめっき層の形成方法であって、安定的に無電解Niめっき層をアルミニウム電極上に形成することができる技術の開発が要望されていた。   Therefore, as disclosed in Patent Document 2, a method of forming an electroless Ni plating layer on an aluminum electrode without performing a zincate process has been developed. However, in the method of forming the Ni-substituted film on the aluminum electrode according to Patent Document 2, the adhesion between the Ni-substituted film and the aluminum electrode is unstable, and an electroless Ni plating layer having a uniform thickness is formed. It was difficult to do. Therefore, the market demands the development of a technique for forming an electroless Ni plating layer on an aluminum electrode that does not involve zincate treatment, and can stably form the electroless Ni plating layer on the aluminum electrode. It had been.

以上のことから、本件発明は、ジンケート処理を行うことなく、アルミニウム材の表面に、安定的に無電解Niめっき層の形成を可能とするアルミニウム材表面へのニッケル層の形成方法が要望されていた。特に、半導体ウエハ上のアルミニウム電極の表面へのニッケル層の形成方法、及び、当該形成方法によりアルミニウム電極の表面にニッケル層が形成された半導体ウエハ基板を提供することが要望されていた。   In view of the above, the present invention has demanded a method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material that can stably form an electroless Ni plating layer on the surface of the aluminum material without performing a zincate treatment. It was. In particular, it has been desired to provide a method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum electrode on a semiconductor wafer and a semiconductor wafer substrate having a nickel layer formed on the surface of the aluminum electrode by the formation method.

本件発明者等は、鋭意研究の結果、ジンケート法を用いない新たなアルミニウム材の表面へのニッケル層の形成方法に想到し、上述の課題を解決するに至った。   As a result of earnest research, the present inventors have conceived a new method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material without using the zincate method, and have solved the above-mentioned problems.

すなわち、本件発明に係るアルミニウム材の表面にニッケル層を形成する方法は、当該アルミニウム材の表面に無電解ストライクめっき法を用いてニッケルストライクめっき層を形成し、次いで、当該アルミニウム材の表面に無電解めっき法を用いて無電解ニッケルめっき層、又は、無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を形成することを特徴とする。   That is, in the method for forming a nickel layer on the surface of the aluminum material according to the present invention, a nickel strike plating layer is formed on the surface of the aluminum material using an electroless strike plating method, and then the surface of the aluminum material is coated with no nickel. An electroless nickel plating layer, an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer, or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer is formed using an electrolytic plating method.

本件発明に係る半導体ウエハ上のアルミニウム電極表面へのニッケル層の形成方法は、上述した本件発明のアルミニウム材の表面へのニッケル層の形成方法を採用したものであって、当該アルミニウム電極の表面に無電解ストライクめっき法を用いてニッケルストライクめっき層を形成し、次いで、当該アルミニウム電極の表面に無電解めっき法を用いて無電解ニッケルめっき層、又は、無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を形成することを特徴とする。   The method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum electrode on a semiconductor wafer according to the present invention employs the above-described method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material of the present invention, and is formed on the surface of the aluminum electrode. A nickel strike plating layer is formed using an electroless strike plating method, and then an electroless nickel plating layer or an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer is formed on the surface of the aluminum electrode using an electroless plating method, or An electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer is formed.

また、本件発明に係る半導体ウエハ基板の製造方法は、上述の半導体ウエハ上のアルミニウム電極表面へのニッケル層の形成方法を用いた半導体ウエハ基板の製造方法であって、当該半導体ウエハの絶縁層の表面に選択的にUV(紫外線)を照射して表面改質し、当該改質部分のみに選択的に触媒を付与し、当該触媒を付与した部分のみに選択的に無電解めっき法を用いて無電解ニッケルめっき層、又は、無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を形成することを特徴とする。   A method for producing a semiconductor wafer substrate according to the present invention is a method for producing a semiconductor wafer substrate using the above-described method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum electrode on a semiconductor wafer, wherein the insulating layer of the semiconductor wafer is formed. The surface is selectively irradiated with UV (ultraviolet rays) to modify the surface, a catalyst is selectively applied only to the modified portion, and an electroless plating method is selectively applied only to the portion to which the catalyst is applied. An electroless nickel plating layer, an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer, or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer is formed.

本件発明に係る半導体ウエハ基板は、上述の半導体ウエハ基板の製造方法を用いて、当該半導体ウエハの絶縁層の表面に無電解ニッケル層、又は、無電解ニッケル−リン合金層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金層からなる導体回路を備えることを特徴とする。   The semiconductor wafer substrate according to the present invention is an electroless nickel layer, an electroless nickel-phosphorus alloy layer, or an electroless nickel on the surface of the insulating layer of the semiconductor wafer using the above-described method for manufacturing a semiconductor wafer substrate. -A conductor circuit comprising a copper-phosphorus alloy layer is provided.

本件発明に係る半導体ウエハ基板は、さらに、前記無電解ニッケル層、又は、無電解ニッケル−リン合金層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金層の表面に、無電解めっき法により形成された無電解パラジウム層を備えることが好ましい。   The semiconductor wafer substrate according to the present invention was further formed on the surface of the electroless nickel layer, the electroless nickel-phosphorus alloy layer, or the electroless nickel-copper-phosphorus alloy layer by an electroless plating method. It is preferable to provide an electroless palladium layer.

また、当該半導体ウエハ基板は、さらに、前記無電解パラジウム層の表面に、無電解めっき法により形成された無電解金めっき層を備えることが好ましい。   The semiconductor wafer substrate preferably further comprises an electroless gold plating layer formed by an electroless plating method on the surface of the electroless palladium layer.

本件発明に係るアルミニウム材へのニッケル層の形成方法によれば、低アルカリ性の無電解ストライクめっき浴を用いてアルミニウム材の表面にニッケルストライクめっき層を形成し、当該アルミニウム材の表面上に形成されたニッケルストライクめっき層を核として、無電解めっき法により無電解ニッケルめっき層、又は、無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を形成することができる。よって、従来のジンケート処理を行って、アルミニウム材の表面にニッケルめっき層を強固に形成するための亜鉛層を形成する必要がなくなる。ゆえに、アルミニウム材の代表的な例として半導体ウエハ上のアルミニウム電極の表面に無電解ニッケルめっき層等を形成する場合にも、強アルカリ性のジンケート液を用いることなく、アルミニウム電極の表面に無電解ニッケルめっき層等を強固に形成することができる。この際、従来の強アルカリ性のジンケート液を用いないため、当該強アルカリ性のジンケート液によって、半導体ウエハの絶縁層の表面が損傷する不都合を回避することが可能となる。ゆえに、絶縁層の表面に導体回路を形成する際において、ガラスパターンマスクを用いてUV波長184.9nm、253.7nmで露光し部分的に表面を改質し、且つ、その改質された部分と絶縁層表面は平滑性が維持されているため、ファインピッチの導体回路の形成が可能となる。   According to the method for forming a nickel layer on an aluminum material according to the present invention, a nickel strike plating layer is formed on the surface of the aluminum material using a low alkaline electroless strike plating bath, and is formed on the surface of the aluminum material. By using the nickel strike plating layer as a nucleus, an electroless nickel plating layer, an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer, or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer can be formed by an electroless plating method. Therefore, it is not necessary to perform a conventional zincate process to form a zinc layer for firmly forming a nickel plating layer on the surface of the aluminum material. Therefore, even when an electroless nickel plating layer or the like is formed on the surface of an aluminum electrode on a semiconductor wafer as a representative example of an aluminum material, the electroless nickel is not formed on the surface of the aluminum electrode without using a strong alkaline zincate solution. A plating layer etc. can be formed firmly. At this time, since the conventional strong alkaline zincate solution is not used, it is possible to avoid the disadvantage that the surface of the insulating layer of the semiconductor wafer is damaged by the strong alkaline zincate solution. Therefore, when a conductor circuit is formed on the surface of the insulating layer, the surface is partially modified by exposure at a UV wavelength of 184.9 nm and 253.7 nm using a glass pattern mask, and the modified portion. Since the surface of the insulating layer is kept smooth, a fine pitch conductor circuit can be formed.

また、本件発明では、無電解ストライクめっき法を用いてニッケルストライクめっき層をアルミニウム材の表面に形成し、当該ニッケルストライクめっき層を核として無電解ニッケルめっき層等を形成するものであるため、アルミニウム材と無電解ニッケルめっき層等との間において安定した密着性を実現することができ、均一な膜厚の無電解ニッケルめっき層等を形成することが可能となる。   Further, in the present invention, a nickel strike plating layer is formed on the surface of an aluminum material using an electroless strike plating method, and an electroless nickel plating layer or the like is formed using the nickel strike plating layer as a nucleus. Stable adhesion can be realized between the material and the electroless nickel plating layer and the like, and an electroless nickel plating layer and the like having a uniform thickness can be formed.

本件発明の無電解ニッケルめっき層の形成方法の概略工程説明図である。It is a schematic process explanatory drawing of the formation method of the electroless nickel plating layer of this invention. 本件発明の無電解ニッケルめっき層の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the electroless nickel plating layer of this invention. 本件発明の半導体ウエハ基板の製造方法を説明する概略工程図である。It is a schematic process drawing explaining the manufacturing method of the semiconductor wafer substrate of this invention. 本件発明の半導体ウエハ基板の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the semiconductor wafer substrate of this invention.

以下、本件発明に係る「アルミニウム材表面へのニッケル層の形成方法」と「その形成方法を用いた半導体ウエハのアルミニウム電極表面へのニッケル層の形成方法」と「その形成方法を用いて得られる半導体ウエハ基板の製造方法」及び「その半導体ウエハ基板の製造方法を用いて得られる半導体ウエハ基板」の好ましい実施の形態を説明する。   Hereinafter, according to the present invention, “a method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material”, “a method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum electrode of a semiconductor wafer using the method for forming”, and “a method for forming the same” Preferred embodiments of “a method for producing a semiconductor wafer substrate” and “a semiconductor wafer substrate obtained by using the method for producing a semiconductor wafer substrate” will be described.

<本件発明に係るアルミニウム材表面へのニッケル層の形成方法の形態>
まず、本件発明に係るアルミニウム材表面へのニッケル層の形成方法について説明する。本件発明に係るアルミニウム材表面へのニッケル層の形成方法は、アルミニウム材の表面に無電解ストライクめっき法を用いてニッケルストライクめっき層を形成し、次いで、当該アルミニウム材の表面に無電解めっき法を用いて無電解ニッケルめっき層、又は、無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を形成することを特徴としたものである。本件発明においてアルミニウム材表面に形成されるニッケル層とは、アルミニウム材の表面に形成されたニッケルストライクめっき層と、当該アルミニウム材の表面に無電解めっき法により形成された無電解ニッケルめっき層又は無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層とから構成されるものである。従って、本件発明において、アルミニウム材表面に形成されたニッケル層とは、ニッケルストライクめっき層と無電解ニッケルめっき層との組合せのみならず、ニッケルストライクめっき層と、無電解ニッケル−リン合金めっき層や無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層などの無電解ニッケル合金めっき層との組合せも含むものである。以下、当該アルミニウム材の表面にニッケル層を備えるものについては、同様とする。
<The form of the formation method of the nickel layer on the aluminum material surface which concerns on this invention>
First, a method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material according to the present invention will be described. The method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material according to the present invention is to form a nickel strike plating layer on the surface of the aluminum material using an electroless strike plating method, and then apply an electroless plating method to the surface of the aluminum material. An electroless nickel plating layer, an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer, or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer is used. In the present invention, the nickel layer formed on the surface of the aluminum material includes a nickel strike plating layer formed on the surface of the aluminum material, and an electroless nickel plating layer formed on the surface of the aluminum material by an electroless plating method. It consists of an electrolytic nickel-phosphorus alloy plating layer or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer. Therefore, in the present invention, the nickel layer formed on the aluminum material surface is not only a combination of a nickel strike plating layer and an electroless nickel plating layer, but also a nickel strike plating layer, an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer, A combination with an electroless nickel alloy plating layer such as an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer is also included. Hereinafter, the same shall apply to those having a nickel layer on the surface of the aluminum material.

本件発明に係るアルミニウム材表面へのニッケル層の形成方法では、アルミニウム材の表面近傍のアルミニウムが、無電解ストライクめっき法によって、ニッケルと置換して、当該アルミニウム材の表面にニッケルが析出し、ニッケルストライクめっき層を形成する。その後に、無電解ニッケルめっき浴、又は、無電解ニッケル−リンめっき浴、若しくは、無電解ニッケル−銅−リンめっき浴中に当該アルミニウム材を浸漬することにより、当該アルミニウム材の表面に形成されたニッケルストライクめっき層を核として本めっきであるニッケルめっき層、又は、ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、ニッケル−銅−リン合金めっき層を無電解ニッケルめっき法によりアルミニウム材の表面に形成する。   In the method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material according to the present invention, aluminum in the vicinity of the surface of the aluminum material is replaced with nickel by an electroless strike plating method, and nickel is deposited on the surface of the aluminum material. A strike plating layer is formed. Thereafter, the aluminum material was immersed in an electroless nickel plating bath, an electroless nickel-phosphorous plating bath, or an electroless nickel-copper-phosphorus plating bath, and formed on the surface of the aluminum material. A nickel plating layer, a nickel-phosphorus alloy plating layer, or a nickel-copper-phosphorus alloy plating layer, which is the main plating, is formed on the surface of the aluminum material by an electroless nickel plating method using the nickel strike plating layer as a nucleus.

本件発明において、アルミニウム材の表面に形成されたニッケル層は、アルミニウム材の表面に無電解ストライクめっき法により形成されたニッケルストライクめっき層を核として析出形成されるものであるので、アルミニウム材との密着性に優れ、均一な厚さの層を形成することができる。   In the present invention, the nickel layer formed on the surface of the aluminum material is deposited on the surface of the aluminum material with the nickel strike plating layer formed by the electroless strike plating method as a nucleus. A layer having excellent adhesion and a uniform thickness can be formed.

<本件発明に係る半導体ウエハのアルミニウム電極表面へのニッケル層の形成方法の形態>
次に、上述した本件発明のアルミニウム材の表面にニッケル層を形成する方法の代表的な利用形態として、半導体ウエハ上のアルミニウム電極の表面にニッケル層を形成する方法について述べる。本件発明に係るニッケル層の形成方法は、半導体ウエハのアルミニウム電極の表面に無電解ストライクめっき法を用いてニッケルストライクめっき層を形成し、次いで、当該アルミニウム電極の表面に無電解めっき法を用いて無電解ニッケルめっき層、又は、ニッケルとリンの合金めっき層、若しくは、ニッケルと銅とリンの合金めっき層を形成することを特徴としたものである。
<Mode of Forming Nickel Layer on Aluminum Electrode Surface of Semiconductor Wafer According to Present Invention>
Next, a method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum electrode on a semiconductor wafer will be described as a typical application form of the method for forming a nickel layer on the surface of the aluminum material of the present invention described above. In the nickel layer forming method according to the present invention, a nickel strike plating layer is formed on the surface of an aluminum electrode of a semiconductor wafer by using an electroless strike plating method, and then the surface of the aluminum electrode is formed by using an electroless plating method. An electroless nickel plating layer, a nickel-phosphorus alloy plating layer, or a nickel-copper-phosphorus alloy plating layer is formed.

従来では、ストライクめっき法ではなく、亜鉛置換法を用いていたため、アルミニウム電極の表面が大量に苛性ソーダが含まれた溶液中に曝されていた。ゆえに、従来では処理の過程において、アルミニウム電極の表面が0.3μm〜0.5μm程度エッチングされることとなり、当該アルミニウム電極表面へのダメージ発生を避けることができなかった。これに対し、本件発明では、無電解ストライクめっき法を採用しているため、アルミニウム電極表面のエッチング量は、0.2μm以内に抑えることができ、従来と比べて、アルミニウム電極表面へのダメージを抑制できる点で有利である。   Conventionally, since the zinc substitution method was used instead of the strike plating method, the surface of the aluminum electrode was exposed to a solution containing a large amount of caustic soda. Therefore, conventionally, in the process of processing, the surface of the aluminum electrode is etched by about 0.3 μm to 0.5 μm, and the occurrence of damage to the surface of the aluminum electrode cannot be avoided. On the other hand, in the present invention, since the electroless strike plating method is adopted, the etching amount of the aluminum electrode surface can be suppressed to within 0.2 μm, and the damage to the aluminum electrode surface is reduced as compared with the conventional case. This is advantageous in that it can be suppressed.

また、本件発明に係るニッケル層の形成方法では、半導体ウエハ上のアルミニウム電極の表面近傍のアルミニウムが、無電解ストライクめっき法によって、ニッケルと置換して、当該アルミニウム電極の表面にニッケルが析出しニッケルストライク層を形成する。その後に、無電解ニッケルめっき浴、又は、無電解ニッケル−リンめっき浴、若しくは、無電解ニッケル−銅−リンめっき浴中に当該アルミニウム電極を浸漬することにより、当該アルミニウム電極の表面に形成されたニッケルストライクめっき層を核として本めっきであるニッケルめっき層、又は、ニッケルとリンの合金めっき層、若しくは、ニッケルと銅とリンの合金めっき層を無電解ニッケルめっき法によりアルミニウム電極の表面に形成する。   Further, in the method for forming a nickel layer according to the present invention, aluminum in the vicinity of the surface of the aluminum electrode on the semiconductor wafer is replaced with nickel by an electroless strike plating method, and nickel is deposited on the surface of the aluminum electrode. A strike layer is formed. Thereafter, the aluminum electrode was immersed in an electroless nickel plating bath, an electroless nickel-phosphorous plating bath, or an electroless nickel-copper-phosphorous plating bath, and formed on the surface of the aluminum electrode. Using the nickel strike plating layer as the core, the nickel plating layer, which is the main plating, or the alloy plating layer of nickel and phosphorus, or the alloy plating layer of nickel, copper and phosphorus is formed on the surface of the aluminum electrode by electroless nickel plating. .

本件発明において、アルミニウム電極の表面に形成されたニッケル層は、アルミニウム電極の表面に無電解ストライクめっき法により形成されたニッケルストライクめっき層を核として析出形成されるものであるので、アルミニウム電極との密着性に優れ、均一な膜厚を実現することが可能となる。   In the present invention, the nickel layer formed on the surface of the aluminum electrode is formed by precipitation on the surface of the aluminum electrode with the nickel strike plating layer formed by the electroless strike plating method as a nucleus. It is excellent in adhesion and can achieve a uniform film thickness.

また、上述の無電解ストライクめっき法によるニッケルストライクめっき層の形成方法では、従来のように強アルカリ性のジンケート液を用いないため、半導体ウエハの絶縁層の表面が損傷することなく、UVによりガラスマスクを用いて絶縁層をパターン改質したところのみにパラジウム触媒を浸透させて、アルミニウム電極の表面及びそのパラジウムが浸透した回路形状の上に、無電解ニッケルめっき層、又は、無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を形成することが可能となる。   Further, in the above-described method for forming a nickel strike plating layer by the electroless strike plating method, since a strong alkaline zincate solution is not used as in the prior art, the surface of the insulating layer of the semiconductor wafer is not damaged and a glass mask is formed by UV. Electroless nickel plating layer or electroless nickel-phosphorus alloy on the surface of the aluminum electrode and the circuit shape in which the palladium has penetrated by allowing the palladium catalyst to penetrate only where the insulating layer is pattern-modified using A plating layer or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer can be formed.

ここで、本件発明に係る無電解ニッケルめっき層の形成方法において、無電解ストライクめっき法によって、アルミニウム電極の表面に形成されるニッケルストライクめっき層は、めっき厚が0.2μm〜0.5μmであることが好ましい。当該ニッケルストライクめっき層のめっき厚が0.5μmを超えるような条件で無電解ストライクめっき法によるめっき処理を行った場合、当該アルミニウム電極の表面の損傷が著しくなり、その後に行われる無電解ニッケルめっき法による無電解ニッケルめっき層の膜厚を均一に形成することが困難となるからである。一方、当該ニッケルストライクめっき層のめっき厚が0.1μmを下回る場合には、当該ニッケルストライクめっき層がニッケルめっき層の析出形成の際に十分に核として機能することが困難となり、安定した密着性を備えたニッケルめっき層の形成が困難となるからである。   Here, in the formation method of the electroless nickel plating layer according to the present invention, the nickel strike plating layer formed on the surface of the aluminum electrode by the electroless strike plating method has a plating thickness of 0.2 μm to 0.5 μm. It is preferable. When the electroless strike plating method is applied under the condition that the nickel strike plating layer has a plating thickness exceeding 0.5 μm, the surface of the aluminum electrode is significantly damaged, and the electroless nickel plating is performed thereafter. This is because it is difficult to uniformly form the electroless nickel plating layer by the method. On the other hand, when the plating thickness of the nickel strike plating layer is less than 0.1 μm, it becomes difficult for the nickel strike plating layer to sufficiently function as a nucleus when the nickel plating layer is deposited, and stable adhesion is achieved. This is because it becomes difficult to form a nickel plating layer provided with.

また、本件発明に係るニッケル層の形成方法において、無電解ニッケルめっき法によってアルミニウム電極の表面に形成される無電解ニッケルめっき層、又は、無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層は、めっき厚が2μm〜15μmであることが好ましい。当該無電解ニッケルめっき層等のめっき厚が15μmを超える場合には、半導体上の配線として使用するために隣接する配線と十分なスペースを確保することができなくなるためである。一方、当該無電解ニッケルめっき層等のめっき厚が2μmを下回る場合には、めっき膜抵抗が高いため十分な通電が得られないためである。   Further, in the method for forming a nickel layer according to the present invention, an electroless nickel plating layer formed on the surface of an aluminum electrode by an electroless nickel plating method, an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer, or an electroless nickel- The copper-phosphorus alloy plating layer preferably has a plating thickness of 2 μm to 15 μm. This is because, when the plating thickness of the electroless nickel plating layer or the like exceeds 15 μm, it is impossible to secure a sufficient space with the adjacent wiring for use as a wiring on the semiconductor. On the other hand, when the plating thickness of the electroless nickel plating layer or the like is less than 2 μm, sufficient energization cannot be obtained because the plating film resistance is high.

以下に、本件発明のニッケル層の形成方法の工程について図1及び図2を参照して各工程毎に分けて説明する。なお、図2において示す半導体ウエハの層構成は、その層構成の概念を模式的に示したものである。従って、当該図2は、各層の積層状態を把握できるように記載したものであって、各層の厚さに関しては、現実の製品の厚さを反映させていない。   Below, the process of the formation method of the nickel layer of this invention is divided and demonstrated for every process with reference to FIG.1 and FIG.2. Note that the layer configuration of the semiconductor wafer shown in FIG. 2 schematically shows the concept of the layer configuration. Therefore, FIG. 2 is described so that the layered state of each layer can be grasped, and the thickness of each layer does not reflect the actual thickness of the product.

本件発明のニッケル層の形成方法を採用することができる半導体ウエハは、例えば、図2の(a)に示すように、当該半導体ウエハ10上に、下地絶縁層11を介して半導体素子の各領域と接続すると共に入出力端子用電極となるアルミニウム電極12が形成されている。当該図2では、構成の説明を容易とするため、アルミニウム電極12を一つのみ形成した状態を示している。実際には、一つの半導体チップに対し、信号用電極、接地用電極、或いは、電源用電極等が複数形成されている。当該アルミニウム電極12が形成された下地絶縁層11の表面には、ポリイミドやポリジメチルシロキサンなどの絶縁層構成材料からなる絶縁層13が形成されている。そして、この絶縁層13には、選択的なエッチング処理により、アルミニウム電極12に無電解ニッケルめっき層18を形成するための開口部15が形成されている。なお、この段階では、アルミニウム電極12の表面には薄い自然酸化膜16が形成されている。   A semiconductor wafer that can employ the nickel layer forming method of the present invention is, for example, as shown in FIG. 2A, each region of the semiconductor element on the semiconductor wafer 10 with a base insulating layer 11 interposed therebetween. And an aluminum electrode 12 serving as an input / output terminal electrode. FIG. 2 shows a state in which only one aluminum electrode 12 is formed for easy explanation of the configuration. Actually, a plurality of signal electrodes, ground electrodes, power supply electrodes, and the like are formed for one semiconductor chip. An insulating layer 13 made of an insulating layer constituent material such as polyimide or polydimethylsiloxane is formed on the surface of the base insulating layer 11 on which the aluminum electrode 12 is formed. The insulating layer 13 is provided with an opening 15 for forming the electroless nickel plating layer 18 on the aluminum electrode 12 by selective etching. At this stage, a thin natural oxide film 16 is formed on the surface of the aluminum electrode 12.

<ニッケル層の形成工程>
中性脱脂工程:
ステップS1として、中性脱脂工程を行う。当該中性脱脂工程では、アセトンやエタノール、中性洗剤等を用いて、アルミニウム電極12表面の中性脱脂処理を行う。当該中性脱脂処理によって、アルミニウム電極12の表面に付着した油分等を除去処理することができる。当該中性脱脂工程の終了後は、水洗処理を行い、次の酸浸漬工程に移行する。
<Nickel layer formation process>
Neutral degreasing process:
As step S1, a neutral degreasing process is performed. In the neutral degreasing step, neutral degreasing treatment of the surface of the aluminum electrode 12 is performed using acetone, ethanol, a neutral detergent, or the like. By the neutral degreasing treatment, oil or the like attached to the surface of the aluminum electrode 12 can be removed. After completion of the neutral degreasing process, a water washing process is performed, and the process proceeds to the next acid dipping process.

酸浸漬工程:
ステップS2としての酸浸漬工程では、硝酸や、リン酸等の酸性溶液を用いて、アルミニウム電極12が設けられた半導体ウエハ10の酸浸漬処理を行う。当該酸浸漬処理により、アルミニウム電極12の表面に形成されていた自然酸化膜16を除去することができる。図2の(b)には、自然酸化膜16を除去した状態を示す。当該酸浸漬工程の終了後は、水洗処理を行い、次の還元処理工程に移行する。
Acid dipping process:
In the acid dipping step as step S2, acid dipping treatment of the semiconductor wafer 10 provided with the aluminum electrode 12 is performed using an acidic solution such as nitric acid or phosphoric acid. By the acid immersion treatment, the natural oxide film 16 formed on the surface of the aluminum electrode 12 can be removed. FIG. 2B shows a state where the natural oxide film 16 is removed. After completion of the acid soaking process, a water washing process is performed, and the process proceeds to the next reduction process.

還元処理工程:
ステップS3としての還元処理工程は、アルミニウム電極12の表面の還元処理を行う工程であり、次のステップS4としての無電解ストライクめっき処理を行う前に、行うことが好ましい工程である。当該還元処理工程では、アルミニウム電極の表面を還元処理することで、次工程における無電解ストライクめっき法により形成されるニッケルストライクめっき層とアルミニウム電極の表面との密着性及び当該ニッケルストライクめっき層の析出速度を向上させることができる。
Reduction process:
The reduction treatment step as step S3 is a step of performing reduction treatment on the surface of the aluminum electrode 12, and is preferably performed before the electroless strike plating treatment as the next step S4. In the reduction treatment step, by reducing the surface of the aluminum electrode, adhesion between the nickel strike plating layer formed by the electroless strike plating method in the next step and the surface of the aluminum electrode, and precipitation of the nickel strike plating layer Speed can be improved.

当該還元処理工程において用いられる還元剤は、特に制限されない。例えば、次亜リン酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン(DMAB)、塩酸ヒドラジンや硫酸ヒドラジンなどのヒドラジン化合物などを挙げることができる。   The reducing agent used in the reduction treatment step is not particularly limited. Examples thereof include hydrazine compounds such as sodium hypophosphite, dimethylamine borane (DMAB), hydrazine hydrochloride and hydrazine sulfate.

また、当該還元剤は、その後の工程で用いる無電解ストライクニッケルめっき浴や無電解ニッケルめっき浴中に含まれる還元剤と同一のものを用いると、還元処理後のアルミニウム電極を水洗処理することなく無電解ストライクめっき処理又は無電解めっき処理を行うことができるための好ましい。また、無電解ストライクめっき浴や無電解めっき浴の組成を変化させるおそれも少ないため好適である。   Moreover, when the same reducing agent as the reducing agent contained in the electroless strike nickel plating bath or the electroless nickel plating bath used in the subsequent steps is used, the aluminum electrode after the reduction treatment is not washed with water. It is preferable because an electroless strike plating process or an electroless plating process can be performed. Moreover, since there is little possibility of changing the composition of an electroless strike plating bath or an electroless plating bath, it is preferable.

無電解ストライクめっき工程:
ステップS4としての無電解ストライクめっき工程は、アルミニウム電極12の表面に無電解ストライクめっき法によって、ニッケルストライクめっき層17を形成する工程である。図2の(c)には、ニッケルストライクめっき層17を形成した状態を示す。当該無電解ストライクめっき工程において用いる無電解ストライクめっき浴は、一般的にニッケルの無電解ストライクめっきに用いられるものを採用することが可能である。当該無電解ストライクニッケルめっき浴は、ニッケル塩と、還元剤と、錯化剤と、安定剤とが含まれている。
Electroless strike plating process:
The electroless strike plating step as step S4 is a step of forming the nickel strike plating layer 17 on the surface of the aluminum electrode 12 by the electroless strike plating method. FIG. 2C shows a state in which the nickel strike plating layer 17 has been formed. As the electroless strike plating bath used in the electroless strike plating step, a bath generally used for nickel electroless strike plating can be adopted. The electroless strike nickel plating bath includes a nickel salt, a reducing agent, a complexing agent, and a stabilizer.

ニッケル塩としては、一般的にニッケルの無電解ストライクめっきに使用されるものを用いることができる。ニッケル塩の具体例としては、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、炭酸ニッケル、酢酸ニッケル、次亜リン酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル、クエン酸ニッケルなどを挙げることができる。これらは単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用しても良い。本件発明では、ニッケル塩として、硫酸ニッケル6水和物を用いることが最も好ましい。当該ニッケル塩は、0.05mol/L〜0.3mol/Lの範囲で用いることが好ましい。   As the nickel salt, those generally used for electroless strike plating of nickel can be used. Specific examples of the nickel salt include nickel sulfate, nickel chloride, nickel carbonate, nickel acetate, nickel hypophosphite, nickel sulfamate, and nickel citrate. These may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, it is most preferable to use nickel sulfate hexahydrate as the nickel salt. The nickel salt is preferably used in the range of 0.05 mol / L to 0.3 mol / L.

還元剤としては、上述した還元処理工程において用いられる還元剤と同様に、例えば、次亜リン酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン(DMAB)、塩酸ヒドラジンや硫酸ヒドラジンなどのヒドラジン化合物などを挙げることができる。本件発明では、還元剤としてジメチルアミンボラン(DMAB)を用いることが最も好ましい。当該還元剤は、0.1g/L〜10g/Lの範囲で用いることが好ましい。   Examples of the reducing agent include hydrazine compounds such as sodium hypophosphite, dimethylamine borane (DMAB), hydrazine hydrochloride, and hydrazine sulfate, similarly to the reducing agent used in the above-described reduction treatment step. In the present invention, it is most preferable to use dimethylamine borane (DMAB) as the reducing agent. The reducing agent is preferably used in the range of 0.1 g / L to 10 g / L.

錯化剤としては、一般的に無電解ストライクめっき法において使用されるものを用いることができる。錯化剤の具体例としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸およびシュウ酸などのカルボン酸、乳酸、グリコール酸、リンゴ酸、クエン酸などのヒドロキシカルボン酸、アラニン、バリン、チロシン、グリシン、アスパラギン酸、ヒスチジンなどのアミノ酸などを挙げることができる。本件発明では、錯化剤として、グリシンとコハク酸とを組み合わせて用いることが好ましい。当該錯化剤は、0.01mol/L〜0.6mol/Lの範囲で用いることが好ましい。   As the complexing agent, those generally used in the electroless strike plating method can be used. Specific examples of the complexing agent include, for example, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid and oxalic acid, hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, glycolic acid, malic acid and citric acid, alanine, valine, Examples include amino acids such as tyrosine, glycine, aspartic acid, histidine and the like. In the present invention, it is preferable to use glycine and succinic acid in combination as the complexing agent. The complexing agent is preferably used in the range of 0.01 mol / L to 0.6 mol / L.

安定剤としては、一般的に無電解ストライクめっき法において使用されるものを用いることができる。安定剤の具体例としては、例えば、ビスマス、アンチモン、チオ硫酸、モリブデン、硫酸鉛等を挙げることができる。本件発明では、安定剤として、ビスマスを用いることが好ましい。当該安定剤は、0.01mg/L〜5.0mg/Lの範囲で用いることが好ましい。   As the stabilizer, those generally used in the electroless strike plating method can be used. Specific examples of the stabilizer include bismuth, antimony, thiosulfuric acid, molybdenum, lead sulfate and the like. In the present invention, it is preferable to use bismuth as a stabilizer. The stabilizer is preferably used in the range of 0.01 mg / L to 5.0 mg / L.

本件発明における無電解ストライクニッケルめっき浴は、上述した以外にも、例えば、光沢剤(チオ硫酸ナトリウム、鉛、銅など)、pH緩衝材(硫酸アンモニウム、ホウ酸、塩化アンモニウムなど)、pH調整剤(硫酸、アンモニア)などの成分を含むものであっても良い。本件発明では、pH緩衝材として、硫酸アンモニウムと、ホウ酸を含み、光沢剤としてチオ硫酸ナトリウムを含んでいることが好ましい。   In addition to the above, the electroless strike nickel plating bath in the present invention includes, for example, brighteners (sodium thiosulfate, lead, copper, etc.), pH buffer materials (ammonium sulfate, boric acid, ammonium chloride, etc.), pH adjusters ( It may contain components such as sulfuric acid and ammonia). In the present invention, it is preferable that ammonium sulfate and boric acid are contained as the pH buffer material, and sodium thiosulfate is contained as the brightener.

また、本件発明における無電解ストライクニッケルめっき浴は、pHが6.0〜8.0の中性領域であることが好ましい。そして、当該無電解ストライクニッケルめっき浴の温度は、25℃〜50℃であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that pH of the electroless strike nickel plating bath in this invention is a neutral region of 6.0-8.0. And it is preferable that the temperature of the said electroless strike nickel plating bath is 25 to 50 degreeC.

当該無電解ストライクめっき工程では、上述した無電解ストライクニッケルめっき浴に半導体ウエハを浸漬することにより、アルミニウム電極12の表面に厚さが1μm〜5μmのニッケルストライクめっき層17を析出させる。当該無電解ストライクめっき工程の終了後は、水洗処理を行い、次の還元処理工程に移行する。   In the electroless strike plating step, the nickel strike plating layer 17 having a thickness of 1 μm to 5 μm is deposited on the surface of the aluminum electrode 12 by immersing the semiconductor wafer in the above-described electroless strike nickel plating bath. After completion of the electroless strike plating process, a water washing process is performed, and the process proceeds to the next reduction process.

還元処理工程:
ステップS4の無電解ストライクめっき工程の終了後におけるステップS5としての還元処理工程は、表面にニッケルストライクめっき層17が形成されたアルミニウム電極12の表面の還元処理を行う工程である。当該還元処理工程は、ステップS3の場合と同様に、次のステップS5としての無電解めっき処理を行う前に、行うことが好ましい工程である。還元処理工程においても用いる還元剤は、上述のステップS3と同様であるため、ここでは説明を省略する。当該還元処理工程では、ニッケルストライクめっき層17が形成されたアルミニウム電極12の表面の還元処理することで、次工程の無電解めっき処理工程で、ニッケルストライクめっき層17を核として形成されるニッケルめっき層又はニッケル−リン合金めっき層、若しくは、ニッケル−銅−リン合金めっき層18とアルミニウム電極12との密着性及び当該ニッケルめっき層等の析出速度を向上させることができる。当該還元処理工程において、次工程で用いる無電解ニッケルめっき浴中に含まれる還元剤と同一のものを用いる場合には、還元処理後にアルミニウム電極12を水洗処理することなく無電解めっき処理工程に移行することができる。
Reduction process:
The reduction treatment step as step S5 after the end of the electroless strike plating step in step S4 is a step of performing reduction treatment on the surface of the aluminum electrode 12 on which the nickel strike plating layer 17 is formed. As in the case of step S3, the reduction treatment step is preferably performed before the electroless plating treatment as the next step S5. Since the reducing agent used in the reduction process is the same as that in step S3 described above, the description thereof is omitted here. In the reduction treatment step, the surface of the aluminum electrode 12 on which the nickel strike plating layer 17 is formed is reduced, so that in the next electroless plating treatment step, the nickel plating is formed with the nickel strike plating layer 17 as a nucleus. It is possible to improve the adhesion between the layer, the nickel-phosphorus alloy plating layer, or the nickel-copper-phosphorus alloy plating layer 18 and the aluminum electrode 12, and the deposition rate of the nickel plating layer. When the same reducing agent contained in the electroless nickel plating bath used in the next step is used in the reduction treatment step, the aluminum electrode 12 is transferred to the electroless plating treatment step without being washed after the reduction treatment. can do.

無電解めっき工程:
ステップS6としての無電解めっき工程は、表面にニッケルストライクめっき層17が形成されたアルミニウム電極12の表面に無電解めっき法によって、ニッケルめっき層又はニッケル−リン合金めっき層、若しくは、ニッケル−銅−リン合金めっき層18を形成する工程である。図2の(d)には、無電解ニッケルめっき層を形成した状態を示す。当該無電解めっき工程において用いる無電解めっき浴は、一般にニッケル、又は、ニッケル−リン合金、若しくは、ニッケル−銅−リン合金の無電解めっきに用いられるものを採用することが可能である。すなわち、当該無電解ニッケルめっき浴には、ニッケル塩と、還元剤と、錯化剤と安定剤とが含まれている。また、当該無電解ニッケル−リン合金めっき浴は、ニッケル塩と、次亜リン酸塩と、還元剤と、錯化剤と、安定剤とが含まれる。また、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴には、ニッケル塩と、銅塩と、次亜リン酸塩と、還元剤と、錯化剤と、安定剤とが含まれる。
Electroless plating process:
In the electroless plating step as step S6, the surface of the aluminum electrode 12 on which the nickel strike plating layer 17 is formed is electrolessly plated by a nickel plating layer, a nickel-phosphorus alloy plating layer, or nickel-copper- In this step, the phosphorus alloy plating layer 18 is formed. FIG. 2D shows a state where an electroless nickel plating layer is formed. As the electroless plating bath used in the electroless plating step, it is possible to employ a nickel, nickel-phosphorous alloy, or nickel-copper-phosphorus alloy that is generally used for electroless plating. That is, the electroless nickel plating bath contains a nickel salt, a reducing agent, a complexing agent, and a stabilizer. The electroless nickel-phosphorus alloy plating bath includes a nickel salt, a hypophosphite, a reducing agent, a complexing agent, and a stabilizer. The electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath includes a nickel salt, a copper salt, a hypophosphite, a reducing agent, a complexing agent, and a stabilizer.

上述した無電解ストライクめっき工程と同様に無電解ニッケルめっき浴において用いられるニッケル塩としては、一般的にニッケルの無電解めっきに使用されるものを用いることができる。ニッケル塩の具体例としては、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、炭酸ニッケル、酢酸ニッケル、次亜リン酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル、クエン酸ニッケルなどを挙げることができる。これらは単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用しても良い。本件発明では、ニッケル塩として、硫酸ニッケル6水和物を用いることが最も好ましい。当該ニッケル塩は、0.05mol/L〜0.3mol/Lの範囲で用いることが好ましい。   Similar to the electroless strike plating process described above, the nickel salt used in the electroless nickel plating bath can be one generally used for electroless plating of nickel. Specific examples of the nickel salt include nickel sulfate, nickel chloride, nickel carbonate, nickel acetate, nickel hypophosphite, nickel sulfamate, and nickel citrate. These may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, it is most preferable to use nickel sulfate hexahydrate as the nickel salt. The nickel salt is preferably used in the range of 0.05 mol / L to 0.3 mol / L.

無電解ニッケルめっき浴において用いられる還元剤としては、上述した還元処理工程において用いられる還元剤と同様に、例えば、次亜リン酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン(DMAB)、塩酸ヒドラジンや硫酸ヒドラジンなどのヒドラジン化合物などを挙げることができる。本件発明では、還元剤として次亜リン酸ナトリウムを用いることが最も好ましい。当該還元剤は、0.01mol/L〜0.5mol/Lの範囲で用いることが好ましい。   As the reducing agent used in the electroless nickel plating bath, for example, hydrazine such as sodium hypophosphite, dimethylamine borane (DMAB), hydrazine hydrochloride and hydrazine sulfate is used in the same manner as the reducing agent used in the above-described reduction treatment step. A compound etc. can be mentioned. In the present invention, it is most preferable to use sodium hypophosphite as the reducing agent. The reducing agent is preferably used in the range of 0.01 mol / L to 0.5 mol / L.

無電解ニッケルめっき浴において用いられる錯化剤としては、一般的に無電解めっき法において使用されるものを用いることができる。錯化剤の具体例としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸およびシュウ酸などのカルボン酸、乳酸、グリコール酸、リンゴ酸、クエン酸などのヒドロキシカルボン酸、アラニン、バリン、チロシン、グリシン、アスパラギン酸、ヒスチジンなどのアミノ酸などを挙げることができる。本件発明では、錯化剤として、リンゴ酸とコハク酸とを組み合わせて用いることが好ましい。当該錯化剤は、0.01mol/L〜0.6mol/Lの範囲で用いることが好ましい。   As the complexing agent used in the electroless nickel plating bath, those generally used in the electroless plating method can be used. Specific examples of the complexing agent include, for example, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid and oxalic acid, hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, glycolic acid, malic acid and citric acid, alanine, valine, Examples include amino acids such as tyrosine, glycine, aspartic acid, histidine and the like. In the present invention, it is preferable to use a combination of malic acid and succinic acid as the complexing agent. The complexing agent is preferably used in the range of 0.01 mol / L to 0.6 mol / L.

無電解ニッケルめっき浴において用いられる安定剤としては、一般的に無電解めっき法において使用されるものを用いることができる。安定剤の具体例としては、例えば、ビスマス、アンチモン、チオ硫酸、モリブデン、硫酸鉛等を挙げることができる。本件発明では、安定剤として、硫酸鉛を用いることが好ましい。当該安定剤は、0.01mol/L〜2.0mol/Lの範囲で用いることが好ましい。   As the stabilizer used in the electroless nickel plating bath, those generally used in the electroless plating method can be used. Specific examples of the stabilizer include bismuth, antimony, thiosulfuric acid, molybdenum, lead sulfate and the like. In the present invention, it is preferable to use lead sulfate as a stabilizer. The stabilizer is preferably used in the range of 0.01 mol / L to 2.0 mol / L.

本件発明における無電解ニッケルめっき浴及び無電解ニッケル−リン合金めっき浴は、上述した以外にも、例えば、pH調整剤(硫酸、水酸化ナトリウム)などの成分を含むものであっても良い。   The electroless nickel plating bath and electroless nickel-phosphorus alloy plating bath in the present invention may contain components such as a pH adjuster (sulfuric acid, sodium hydroxide), for example, in addition to the above.

また、本件発明における無電解ニッケルめっき浴及び無電解ニッケル−リン合金めっき浴は、pHが4.5〜6.0の中性領域であることが好ましい。そして、当該無電解めっき浴の温度は、60℃〜90℃であることが好ましい。   In addition, the electroless nickel plating bath and the electroless nickel-phosphorus alloy plating bath in the present invention preferably have a pH in a neutral region of 4.5 to 6.0. And it is preferable that the temperature of the said electroless-plating bath is 60 to 90 degreeC.

また、当該無電解ニッケル−リン合金めっき浴において用いられるニッケル塩、還元剤、錯化剤、安定剤等は、上述したものと同様のものを採用することができ、次亜リン酸塩としては、一般的に無電解めっき法において使用されるものを用いることができる。次亜リン酸塩の具体例としては、例えば、次亜リン酸ナトリウムや次亜リン酸カリウムなどを挙げることができる。   The nickel salt, reducing agent, complexing agent, stabilizer, etc. used in the electroless nickel-phosphorus alloy plating bath can be the same as those described above. In general, those used in the electroless plating method can be used. Specific examples of hypophosphites include sodium hypophosphite and potassium hypophosphite.

さらに、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴において用いられるニッケルイオン及び銅イオンの供給源としては、硫酸銅5水和物及び硫酸ニッケル6水和物のような、各種の水性塩、例えば、塩化物、硫酸塩、蟻酸塩、酢酸塩、炭酸塩、水酸化物又はその他の塩等を用いることができる。銅イオンの濃度Cは、0.005mol/L〜0.3mol/Lの範囲で用いることが好ましい。0.005mol/L以上含まれていれば、析出反応が安定して進行させることができ、0.3mol/L以下であれば、硫酸銅等の沈殿が生じることがないからである。また、銅イオンの濃度Cとニッケルイオンの濃度Nとは、(銅イオン濃度C/ニッケルイオン濃度N)が1〜10の範囲で用いることが好ましい。C/Nが1以上であれば、銅の析出反応が連続して進行することが可能となり、C/Nが1を下10以下であれば、めっき層中のニッケル含有率が低くなり低抵抗となるからである。   Furthermore, as a source of nickel ions and copper ions used in the electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath, various aqueous salts such as copper sulfate pentahydrate and nickel sulfate hexahydrate, for example, , Chlorides, sulfates, formates, acetates, carbonates, hydroxides or other salts can be used. The copper ion concentration C is preferably used in the range of 0.005 mol / L to 0.3 mol / L. This is because if 0.005 mol / L or more is contained, the precipitation reaction can proceed stably, and if it is 0.3 mol / L or less, precipitation of copper sulfate or the like does not occur. The copper ion concentration C and the nickel ion concentration N are preferably used in the range of (copper ion concentration C / nickel ion concentration N) of 1 to 10. If C / N is 1 or more, it becomes possible for copper precipitation reaction to proceed continuously, and if C / N is 1 or less and 10 or less, the nickel content in the plating layer is reduced and the resistance is low. Because it becomes.

また、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴において用いられる錯化剤としては、クエン酸3ナトリウム無水和物のような各種の水溶性化合物、例えば、ロッシェル塩、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、アスパラギン酸、グルタミン酸、コハク酸、クエン酸、又は前記化合物の塩若しくは、誘導体等を用いることができる。錯化剤の濃度は、上述した銅イオン濃度Cとニッケルイオン濃度Nの合計濃度(C+N)に対して0.5〜4倍であることが好ましい。4倍以下であれば、沈殿が生じることなく、0.5倍以上であれば、濃縮液の製造が容易となるからである。   Examples of the complexing agent used in the electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath include various water-soluble compounds such as trisodium citrate anhydrate, such as Rochelle salt, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), Aspartic acid, glutamic acid, succinic acid, citric acid, or a salt or derivative of the above compound can be used. The concentration of the complexing agent is preferably 0.5 to 4 times the total concentration (C + N) of the copper ion concentration C and the nickel ion concentration N described above. If it is 4 times or less, precipitation does not occur, and if it is 0.5 times or more, the production of the concentrated liquid becomes easy.

また、還元剤としては、次亜リン酸を用いることができる。次亜リン酸の供給源としては、次亜リン酸ナトリウム又は次亜リン酸カリウム等を用いることができる。次亜リン酸イオンの濃度は、銅イオン濃度Cとニッケルイオン濃度Nとの合計濃度(C+N)に対して、1〜10倍の濃度であることが好ましい。次亜リン酸イオンの濃度が(C+N)と当量以上であれば、析出反応が安定して進行させることができ、次亜リン酸イオンの濃度が(C+N)の10倍以下であれば、めっき浴が自己分解することがないからである。   Moreover, hypophosphorous acid can be used as a reducing agent. As a source of hypophosphorous acid, sodium hypophosphite or potassium hypophosphite can be used. The concentration of hypophosphite ions is preferably 1 to 10 times the total concentration (C + N) of the copper ion concentration C and the nickel ion concentration N. If the concentration of hypophosphite ions is equal to or greater than (C + N), the precipitation reaction can be allowed to proceed stably, and if the concentration of hypophosphite ions is 10 times or less of (C + N), plating is performed. This is because the bath does not self-decompose.

当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴には、pH調整及び導電性向上のために水酸化リチウムを添加しても良い。当該水酸化リチウムは、必須成分ではなく、水酸化ナトリウム等を用いても良い。また、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴は、pHが8〜11の範囲であることが好ましい。また、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴は、界面活性剤は必須成分ではないが、ストライクニッケルめっき層が形成されたアルミニウム電極表面との濡れ性改善等のために添加されていることが好ましい。界面活性剤には従来からめっき浴に添加されているカチオン系、アニオン系、ノニオン系又は両性界面活性剤を用いることができる。   Lithium hydroxide may be added to the electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath to adjust pH and improve conductivity. The lithium hydroxide is not an essential component, and sodium hydroxide or the like may be used. The electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath preferably has a pH in the range of 8-11. In addition, the electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath does not contain a surfactant, but is added to improve the wettability with the aluminum electrode surface on which the strike nickel plating layer is formed. Is preferred. As the surfactant, a cationic, anionic, nonionic or amphoteric surfactant that has been conventionally added to a plating bath can be used.

当該無電解めっき工程では、上述した無電解ニッケルめっき浴に半導体ウエハを浸漬することにより、表面にニッケルストライクめっき層17が形成されたアルミニウム電極12の表面に厚さが2μm〜15μmの無電解ニッケルめっき層、又は、無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層18を析出させる。当該無電解めっき工程の終了後は、水洗処理を行う。   In the electroless plating step, the electroless nickel having a thickness of 2 μm to 15 μm is formed on the surface of the aluminum electrode 12 on which the nickel strike plating layer 17 is formed by immersing the semiconductor wafer in the above-described electroless nickel plating bath. A plating layer, an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer, or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer 18 is deposited. After completion of the electroless plating process, a water washing process is performed.

上述したように、本願発明の無電解ニッケルめっき層の形成方法では、半導体ウエハ上のアルミニウム電極12の表面のアルミニウムが、無電解ストライクめっき法によって、ニッケルと置換して、当該アルミニウム電極の表面にニッケルが析出したニッケルストライクめっき層を形成する。そして、当該ニッケルストライクめっき層が形成された半導体ウエハを、その後無電解めっき浴中に浸漬することにより、当該アルミニウム電極の表面に形成されたニッケルストライクめっき層を核として本めっきである無電解ニッケルめっき層、又は、無電解ニッケル−リン合金めっき層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を無電解ニッケルめっき法によりアルミニウム電極の表面に形成する。ゆえに、本願発明における無電解ニッケルめっき層は、ニッケルストライクめっき層を核として析出形成されるものであるので、アルミニウム電極との密着性に優れ、均一な膜厚を実現することが可能となる。   As described above, in the method of forming the electroless nickel plating layer of the present invention, the aluminum on the surface of the aluminum electrode 12 on the semiconductor wafer is replaced with nickel by the electroless strike plating method, and the surface of the aluminum electrode is formed. A nickel strike plating layer on which nickel is deposited is formed. Then, by immersing the semiconductor wafer on which the nickel strike plating layer is formed in an electroless plating bath, the electroless nickel which is the main plating using the nickel strike plating layer formed on the surface of the aluminum electrode as a nucleus. A plating layer, an electroless nickel-phosphorus alloy plating layer, or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer is formed on the surface of the aluminum electrode by an electroless nickel plating method. Therefore, since the electroless nickel plating layer in the present invention is formed by deposition using the nickel strike plating layer as a nucleus, the electroless nickel plating layer has excellent adhesion with the aluminum electrode and can achieve a uniform film thickness.

特に、本件発明において用いられる無電解ストライクめっき浴及び無電解めっき浴は、pHがそれぞれ、中性領域の溶液である。よって、従来の強アルカリ性の領域のジンケート液等を用いる場合とは異なり、アルミニウム電極表面や半導体ウエハの絶縁層の表面がダメージを受ける不都合を回避することが可能となる。よって、絶縁層13の表面に導体回路を形成する際において、絶縁層表面は平滑性が維持されているため、ファインピッチの導体回路の形成が可能となる。   In particular, the electroless strike plating bath and the electroless plating bath used in the present invention are solutions each having a neutral pH range. Therefore, unlike the case of using a zincate solution or the like in the conventional strong alkaline region, it is possible to avoid the disadvantage that the surface of the aluminum electrode or the surface of the insulating layer of the semiconductor wafer is damaged. Therefore, when the conductor circuit is formed on the surface of the insulating layer 13, the surface of the insulating layer is kept smooth, so that a fine pitch conductor circuit can be formed.

なお、上述した無電解めっき工程の終了後は、水洗処理したのち、乾燥させ、アニール処理を施すことが好ましい。   In addition, after completion | finish of the electroless-plating process mentioned above, after performing a water-wash process, it is preferable to make it dry and to anneal.

<本件発明に係る上述したニッケル層を備える半導体ウエハ基板の製造方法の形態>
次に、本件発明に係るニッケル層を備える半導体ウエハ基板の製造方法について説明する。本件発明に係る半導体ウエハ基板の製造方法は、上述した形成方法によりニッケル層を備える半導体ウエハの絶縁層の表面に、導体回路を形成する半導体ウエハ基板の製造方法である。本件発明に係る半導体ウエハ基板の製造方法は、当該半導体ウエハの絶縁層の表面を、UVガラスマスクを使用し、選択的に表面改質処理して、当該改質部分のみに選択的に触媒を付与し、当該触媒を付与した部分のみに選択的に無電解めっき法により無電解ニッケル層、又は、無電解ニッケル−リン合金層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金層を形成することを特徴とする。
<Mode of Manufacturing Method of Semiconductor Wafer Substrate Comprising Nickel Layer as described above>
Next, the manufacturing method of a semiconductor wafer substrate provided with the nickel layer concerning this invention is demonstrated. The manufacturing method of a semiconductor wafer substrate according to the present invention is a manufacturing method of a semiconductor wafer substrate in which a conductor circuit is formed on the surface of an insulating layer of a semiconductor wafer provided with a nickel layer by the above-described forming method. In the method of manufacturing a semiconductor wafer substrate according to the present invention, the surface of the insulating layer of the semiconductor wafer is selectively surface-modified using a UV glass mask, and a catalyst is selectively applied only to the modified portion. And forming an electroless nickel layer, an electroless nickel-phosphorus alloy layer, or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy layer selectively by an electroless plating method only on the portion to which the catalyst is applied. Features.

具体的には、本件発明に係る半導体ウエハ基板の製造方法は、半導体ウエハのアルミニウム電極12の表面にのみ上述したように無電解ニッケルめっき層を形成し、無電解ニッケルめっき層が形成されている以外の絶縁層の表面の一部を、UV照射によって表面の改質処理を行い、アルカリ脱脂、触媒付与を行った後、無電解ニッケルめっき浴又は無電解ニッケル−リン合金めっき浴、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴に浸漬して、改質処理を行った部分のみに無電解ニッケル層、又は、無電解ニッケル−リン合金層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金層による導体回路を形成する。   Specifically, in the method for manufacturing a semiconductor wafer substrate according to the present invention, the electroless nickel plating layer is formed only on the surface of the aluminum electrode 12 of the semiconductor wafer as described above, and the electroless nickel plating layer is formed. A part of the surface of the insulating layer other than the above is subjected to surface modification treatment by UV irradiation, alkali degreasing and catalyst application, and then an electroless nickel plating bath, an electroless nickel-phosphorus alloy plating bath, or no Electroless nickel layer, electroless nickel-phosphorus alloy layer, or electroless nickel-copper-phosphorus alloy layer only on the part that has been immersed in the electrolytic nickel-copper-phosphorus alloy plating bath and subjected to the modification treatment A conductor circuit is formed.

以下に、本件発明に係る半導体ウエハ基板の製造方法について図3及び図4を参照して、各工程毎に分けて説明する。なお、図4において示す半導体ウエハ基板の層構成は、その層構成の概念を模式的に示したものである。従って、当該図4は、各層の積層状態を把握できるように記載したものであって、各層の厚さに関しては、現実の製品の厚さを反映させていない。   Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor wafer substrate according to the present invention will be described separately for each step with reference to FIGS. The layer configuration of the semiconductor wafer substrate shown in FIG. 4 schematically shows the concept of the layer configuration. Therefore, FIG. 4 is described so that the lamination state of each layer can be grasped, and the thickness of each layer does not reflect the thickness of the actual product.

本件発明に係る半導体ウエハ基板を製造する方法についての説明では、上述したアルミニウム電極12の表面に無電解ニッケル層(又は、無電解ニッケル−リン合金層、若しくは、無電解ニッケル−銅−リン合金層)18が形成された半導体ウエハ10を用いて説明する。   In the description of the method for manufacturing a semiconductor wafer substrate according to the present invention, an electroless nickel layer (or an electroless nickel-phosphorus alloy layer or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy layer is formed on the surface of the aluminum electrode 12 described above. ) 18 will be described using the semiconductor wafer 10 formed thereon.

<半導体ウエハ基板の製造工程>
表面改質工程:
ステップS10としての表面改質工程は、アルミニウム電極12の表面にニッケルめっき層18が形成された半導体ウエハ10の絶縁層13表面の改質を行う工程である。当該表面改質工程では、導体回路のパターンを形成したフォトマスクを用いて、有酸素雰囲気下でUVを照射し、導体回路を形成する箇所のみを表面改質する。この際、184.9nmと257.3nmの波長が優先的に発現する低圧水銀灯を用いて、合成石英マスクを通して部分的に当該波長のUVを半導体ウエハ10の絶縁層13表面に露光することが好ましい。
<Semiconductor wafer substrate manufacturing process>
Surface modification process:
The surface modification step as step S10 is a step of modifying the surface of the insulating layer 13 of the semiconductor wafer 10 in which the nickel plating layer 18 is formed on the surface of the aluminum electrode 12. In the surface modification step, UV is irradiated in an aerobic atmosphere using a photomask in which a conductor circuit pattern is formed, and only the portion where the conductor circuit is formed is surface-modified. At this time, it is preferable to partially expose the surface of the insulating layer 13 of the semiconductor wafer 10 with UV of the wavelength through a synthetic quartz mask using a low-pressure mercury lamp preferentially expressing the wavelengths of 184.9 nm and 257.3 nm. .

ポリイミドやポリジメチルシロキサンなどの絶縁層構成材料からなる絶縁層13は、当該波長のUVが部分的に露光されることによって、当該露光部分が選択的に表面改質処理される。具体的には、大気雰囲気下などの有酸素雰囲気下で照射されるUVエネルギーによって、ポリイミドやポリジメチルシロキサンなどの絶縁層構成材料からなる絶縁層表面には、−OH基や−C=O基が形成される。当該表面改質工程後、ステップS11に移行し、アルカリ浸漬工程に移行する。   The insulating layer 13 made of an insulating layer constituent material such as polyimide or polydimethylsiloxane is selectively subjected to surface modification treatment by partially exposing the UV having the wavelength. Specifically, the surface of an insulating layer made of an insulating layer constituent material such as polyimide or polydimethylsiloxane is irradiated with UV energy irradiated in an aerobic atmosphere such as an air atmosphere, and an —OH group or a —C═O group. Is formed. After the surface modification process, the process proceeds to step S11, and the process proceeds to the alkali immersion process.

アルカリ浸漬工程:
ステップS11としてのアルカリ浸漬工程では、表面改質処理後の半導体ウエハ10を水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬し、表面の脱脂処理を行う。また、当該アルカリ溶液に浸漬されることによって、絶縁層を構成するポリイミドのイミド環が開環して[−(NH)C=O]と、[−(C=O)OH]が形成され、[−(C=O)OH]の水素が水酸化ナトリウム水溶液中のNaによって置換される。よって、絶縁層13の表面に[−(C=O)ONa]、すなわち、−COONaが形成される。当該アルカリ浸漬工程の終了後、半導体ウエハを水洗処理したのち、次の触媒付与工程に移行する。
Alkaline immersion process:
In the alkali dipping process as step S11, the semiconductor wafer 10 after the surface modification treatment is dipped in a sodium hydroxide aqueous solution, and the surface is degreased. Further, by being immersed in the alkaline solution, the polyimide imide ring constituting the insulating layer is opened to form [— (NH) C═O] and [— (C═O) OH], The hydrogen of [— (C═O) OH] is replaced by Na in aqueous sodium hydroxide. Therefore, [-(C = O) ONa], that is, -COONa is formed on the surface of the insulating layer 13. After completion of the alkali soaking process, the semiconductor wafer is washed with water, and then the process proceeds to the next catalyst application process.

触媒付与工程:
ステップS12としての触媒付与工程では、アルカリ浸漬工程後の半導体ウエハ10を例えば、パラジウムイオン等の触媒を含有する溶液中に浸漬することによって、絶縁層13の表面の−COONaのNaをパラジウムイオンで置換して、カルボシキル基にパラジウムイオンを吸着させる。絶縁層13の表面に触媒を吸着させた半導体ウエハ10を水洗処理したのち、次の還元処理工程に移行する。
Catalyst application process:
In the catalyst application step as step S12, the semiconductor wafer 10 after the alkali immersion step is immersed in a solution containing a catalyst such as palladium ions, so that Na of COONa on the surface of the insulating layer 13 is replaced with palladium ions. The palladium ion is adsorbed on the carboxyl group by substitution. After the semiconductor wafer 10 having the catalyst adsorbed on the surface of the insulating layer 13 is washed with water, the process proceeds to the next reduction process.

還元処理工程:
ステップS13としての還元処理工程では、触媒付与工程後の半導体ウエハ10を、還元溶液中に浸漬することによって、−COOPdのパラジウムイオンをNaで置換してパラジウムイオンを還元し、還元したパラジウムイオンをPd触媒として絶縁層13の表面に析出させる。絶縁層13の表面に触媒を還元して析出させた後、半導体ウエハ10を水洗処理して、次の無電解めっき工程に移行する。
Reduction process:
In the reduction treatment step as Step S13, the semiconductor wafer 10 after the catalyst application step is immersed in a reducing solution, whereby the palladium ions of -COOPd are substituted with Na to reduce the palladium ions, and the reduced palladium ions are converted into the reduced palladium ions. It is deposited on the surface of the insulating layer 13 as a Pd catalyst. After reducing and precipitating the catalyst on the surface of the insulating layer 13, the semiconductor wafer 10 is washed with water, and the process proceeds to the next electroless plating step.

無電解めっき工程:
ステップS14としての無電解めっき工程は、選択的に触媒が析出形成された絶縁層13の表面に無電解めっき法によって、ニッケル層、又は、ニッケル−リン合金層、若しくは、ニッケル−銅−リン合金層20を形成する工程である。図4には、ニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層を形成した状態を示す。当該無電解めっき工程において用いる無電解めっき浴は、一般にニッケル又はニッケル−リン合金若しくはニッケル−銅−リン合金の無電解めっきに用いられるものを採用することが可能である。当該無電解ニッケルめっき浴は、ニッケル塩と、還元剤と、錯化剤と安定剤とが含まれている。また、当該無電解ニッケル−リン合金めっき浴は、ニッケル塩と、次亜リン酸塩と、還元剤と、錯化剤と、安定剤とが含まれている。また、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴には、ニッケル塩と、銅塩と、次亜リン酸塩と、還元剤と、錯化剤と、安定剤とが含まれている。
Electroless plating process:
In the electroless plating step as step S14, a nickel layer, a nickel-phosphorus alloy layer, or a nickel-copper-phosphorus alloy is formed on the surface of the insulating layer 13 on which the catalyst is selectively deposited by an electroless plating method. This is a step of forming the layer 20. FIG. 4 shows a state in which a nickel layer, a nickel-phosphorus alloy layer, or a nickel-copper-phosphorus alloy layer is formed. As the electroless plating bath used in the electroless plating step, it is possible to employ one generally used for electroless plating of nickel, nickel-phosphorus alloy or nickel-copper-phosphorus alloy. The electroless nickel plating bath includes a nickel salt, a reducing agent, a complexing agent, and a stabilizer. The electroless nickel-phosphorous alloy plating bath includes a nickel salt, a hypophosphite, a reducing agent, a complexing agent, and a stabilizer. The electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath contains a nickel salt, a copper salt, a hypophosphite, a reducing agent, a complexing agent, and a stabilizer.

上述したステップS4の無電解ストライクめっき工程やステップS5の無電解めっき工程と同様に、無電解ニッケルめっき浴において用いられるニッケル塩としては、一般的にニッケルの無電解めっきに使用されるものを用いることができる。ニッケル塩の具体例としては、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、炭酸ニッケル、酢酸ニッケル、次亜リン酸ニッケル、スルファミン酸ニッケル、クエン酸ニッケルなどを挙げることができる。これらは単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用しても良い。本件発明では、ニッケル塩として、硫酸ニッケル6水和物を用いることが最も好ましい。当該ニッケル塩は、0.05mol/L〜0.3mol/Lの範囲で用いることが好ましい。   Similar to the electroless strike plating process in step S4 and the electroless plating process in step S5, nickel salts generally used for electroless plating of nickel are used as the nickel salt used in the electroless nickel plating bath. be able to. Specific examples of the nickel salt include nickel sulfate, nickel chloride, nickel carbonate, nickel acetate, nickel hypophosphite, nickel sulfamate, and nickel citrate. These may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, it is most preferable to use nickel sulfate hexahydrate as the nickel salt. The nickel salt is preferably used in the range of 0.05 mol / L to 0.3 mol / L.

無電解ニッケルめっき浴において用いられる還元剤としては、上述した還元処理工程において用いられる還元剤と同様に、例えば、次亜リン酸ナトリウム、ジメチルアミンボラン(DMAB)、塩酸ヒドラジンや硫酸ヒドラジンなどのヒドラジン化合物などを挙げることができる。本件発明では、還元剤として次亜リン酸ナトリウムを用いることが最も好ましい。当該還元剤は、0.01mol/L〜0.5mol/Lの範囲で用いることが好ましい。   As the reducing agent used in the electroless nickel plating bath, for example, hydrazine such as sodium hypophosphite, dimethylamine borane (DMAB), hydrazine hydrochloride and hydrazine sulfate is used in the same manner as the reducing agent used in the above-described reduction treatment step. A compound etc. can be mentioned. In the present invention, it is most preferable to use sodium hypophosphite as the reducing agent. The reducing agent is preferably used in the range of 0.01 mol / L to 0.5 mol / L.

無電解ニッケルめっき浴において用いられる錯化剤としては、一般的に無電解めっき法において使用されるものを用いることができる。錯化剤の具体例としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸およびシュウ酸などのカルボン酸、乳酸、グリコール酸、リンゴ酸、クエン酸などのヒドロキシカルボン酸、アラニン、バリン、チロシン、グリシン、アスパラギン酸、ヒスチジンなどのアミノ酸などを挙げることができる。本件発明では、錯化剤として、クエン酸とグリシンとを組み合わせて用いることが好ましい。当該錯化剤は、0.01mol/L〜0.5mol/Lの範囲で用いることが好ましい。   As the complexing agent used in the electroless nickel plating bath, those generally used in the electroless plating method can be used. Specific examples of the complexing agent include, for example, carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid and oxalic acid, hydroxycarboxylic acids such as lactic acid, glycolic acid, malic acid and citric acid, alanine, valine, Examples include amino acids such as tyrosine, glycine, aspartic acid, histidine and the like. In the present invention, it is preferable to use a combination of citric acid and glycine as the complexing agent. The complexing agent is preferably used in the range of 0.01 mol / L to 0.5 mol / L.

無電解ニッケルめっき浴において用いられる安定剤としては、一般的に無電解めっき法において使用されるものを用いることができる。安定剤の具体例としては、例えば、ビスマス、アンチモン、チオ硫酸、モリブデン、硫酸鉛等を挙げることができる。本件発明では、安定剤として、ビスマスを用いることが好ましい。当該安定剤は、0.01mg/L〜3.0mg/Lの範囲で用いることが好ましい。   As the stabilizer used in the electroless nickel plating bath, those generally used in the electroless plating method can be used. Specific examples of the stabilizer include bismuth, antimony, thiosulfuric acid, molybdenum, lead sulfate and the like. In the present invention, it is preferable to use bismuth as a stabilizer. The stabilizer is preferably used in the range of 0.01 mg / L to 3.0 mg / L.

また、当該無電解ニッケル−リン合金めっき浴において用いられるニッケル塩、還元剤、錯化剤、安定剤等は、上述したものと同様のものを採用することができ、次亜リン酸塩としては、一般的に無電解めっき法において使用されるものを用いることができる。次亜リン酸塩の具体例としては、例えば、次亜リン酸ナトリウムや次亜リン酸カリウムなどを挙げることができる。   The nickel salt, reducing agent, complexing agent, stabilizer, etc. used in the electroless nickel-phosphorus alloy plating bath can be the same as those described above. In general, those used in the electroless plating method can be used. Specific examples of hypophosphites include sodium hypophosphite and potassium hypophosphite.

本件発明における無電解ニッケルめっき浴及び無電解ニッケル−リン合金めっき浴は、上述した以外にも、例えば、光沢剤(チオ硫酸ナトリウム、鉛、銅など)、pH緩衝材(硫酸アンモニウム、ホウ酸、塩化アンモニウムなど)、pH調整剤(硫酸、水酸化ナトリウム)などの成分を含むものであっても良い。本件発明では、pH緩衝材として、硫酸アンモニウムを含み、光沢剤としてチオ硫酸ナトリウムを含んでいることが好ましい。   The electroless nickel plating bath and electroless nickel-phosphorus alloy plating bath in the present invention are not limited to those described above. For example, brighteners (sodium thiosulfate, lead, copper, etc.), pH buffer materials (ammonium sulfate, boric acid, chloride) It may contain components such as ammonium) and pH adjusters (sulfuric acid, sodium hydroxide). In the present invention, it is preferable that ammonium sulfate is contained as the pH buffer material and sodium thiosulfate is contained as the brightener.

また、本件発明における無電解めっき浴及び無電解ニッケル−リン合金めっき浴は、pHが4.5〜8.0の中性領域〜弱アルカリ領域であることが好ましい。そして、当該無電解めっき浴の温度は、40℃〜80℃であることが好ましい。   In addition, the electroless plating bath and the electroless nickel-phosphorus alloy plating bath in the present invention preferably have a pH in a neutral region to a weak alkali region of 4.5 to 8.0. And it is preferable that the temperature of the said electroless-plating bath is 40 to 80 degreeC.

さらに、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴において用いられるニッケルイオン及び銅イオンの供給源としては、硫酸銅5水和物及び硫酸ニッケル6水和物のような、各種の水性塩、例えば、塩化物、硫酸塩、蟻酸塩、酢酸塩、炭酸塩、水酸化物又はその他の塩等を用いることができる。銅イオンの濃度Cは、0.005mol/L〜0.3mol/Lの範囲で用いることが好ましい。0.005mol/L以上含まれていれば、析出反応が安定して進行させることができ、0.3mol/L以下であれば、硫酸銅等の沈殿が生じることがないからである。また、銅イオンの濃度Cとニッケルイオンの濃度Nとは、(銅イオン濃度C/ニッケルイオン濃度N)が1〜10の範囲で用いることが好ましい。C/Nが1以上であれば、銅の析出反応が連続して進行することが可能となり、C/Nが1を下10以下であれば、めっき層中のニッケル含有率が低くなり低抵抗となるからである。   Furthermore, as a source of nickel ions and copper ions used in the electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath, various aqueous salts such as copper sulfate pentahydrate and nickel sulfate hexahydrate, for example, , Chlorides, sulfates, formates, acetates, carbonates, hydroxides or other salts can be used. The copper ion concentration C is preferably used in the range of 0.005 mol / L to 0.3 mol / L. This is because if 0.005 mol / L or more is contained, the precipitation reaction can proceed stably, and if it is 0.3 mol / L or less, precipitation of copper sulfate or the like does not occur. The copper ion concentration C and the nickel ion concentration N are preferably used in the range of (copper ion concentration C / nickel ion concentration N) of 1 to 10. If C / N is 1 or more, it becomes possible for copper precipitation reaction to proceed continuously, and if C / N is 1 or less and 10 or less, the nickel content in the plating layer is reduced and the resistance is low. Because it becomes.

また、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴において用いられる錯化剤としては、クエン酸3ナトリウム無水和物のような各種の水溶性化合物、例えば、ロッシェル塩、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、アスパラギン酸、グルタミン酸、コハク酸、クエン酸、又は前記化合物の塩若しくは、誘導体等を用いることができる。錯化剤の濃度は、上述した銅イオン濃度Cとニッケルイオン濃度Nの合計濃度(C+N)に対して0.5〜4倍であることが好ましい。4倍以下であれば、沈殿が生じることなく、0.5倍以上であれば、濃縮液の製造が容易となるからである。   Examples of the complexing agent used in the electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath include various water-soluble compounds such as trisodium citrate anhydrate, such as Rochelle salt, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), Aspartic acid, glutamic acid, succinic acid, citric acid, or a salt or derivative of the above compound can be used. The concentration of the complexing agent is preferably 0.5 to 4 times the total concentration (C + N) of the copper ion concentration C and the nickel ion concentration N described above. If it is 4 times or less, precipitation does not occur, and if it is 0.5 times or more, the production of the concentrated liquid becomes easy.

また、還元剤としては、次亜リン酸を用いることができる。次亜リン酸の供給源としては、次亜リン酸ナトリウム又は次亜リン酸カリウム等を用いることができる。次亜リン酸イオンの濃度は、銅イオン濃度Cとニッケルイオン濃度Nとの合計濃度(C+N)に対して、1〜10倍の濃度であることが好ましい。次亜リン酸イオンの濃度が(C+N)と当量以上であれば、析出反応が安定して進行させることができ、次亜リン酸イオンの濃度が(C+N)の10倍以下であれば、めっき浴が自己分解することがないからである。   Moreover, hypophosphorous acid can be used as a reducing agent. As a source of hypophosphorous acid, sodium hypophosphite or potassium hypophosphite can be used. The concentration of hypophosphite ions is preferably 1 to 10 times the total concentration (C + N) of the copper ion concentration C and the nickel ion concentration N. If the concentration of hypophosphite ions is equal to or greater than (C + N), the precipitation reaction can be allowed to proceed stably, and if the concentration of hypophosphite ions is 10 times or less of (C + N), plating is performed. This is because the bath does not self-decompose.

当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴には、pH調整及び導電性向上のために水酸化リチウムを添加しても良い。当該水酸化リチウムは、必須成分ではなく、水酸化ナトリウム等を用いても良い。また、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴は、pHが8〜11の範囲であることが好ましい。また、当該無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴は、界面活性剤は必須成分ではないが、ストライクニッケルめっき層が形成されたアルミニウム電極表面との濡れ性改善等のために添加されていることが好ましい。界面活性剤には従来からめっき浴に添加されているカチオン系、アニオン系、ノニオン系又は両性界面活性剤を用いることができる。   Lithium hydroxide may be added to the electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath to adjust pH and improve conductivity. The lithium hydroxide is not an essential component, and sodium hydroxide or the like may be used. The electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath preferably has a pH in the range of 8-11. In addition, the electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath does not contain a surfactant, but is added to improve the wettability with the aluminum electrode surface on which the strike nickel plating layer is formed. Is preferred. As the surfactant, a cationic, anionic, nonionic or amphoteric surfactant that has been conventionally added to a plating bath can be used.

上述した無電解めっき工程の終了後は、水洗処理したのち、乾燥させ、アニール処理を施すことが好ましい。以上の工程を経ることによって、本件発明に係るニッケルめっき層が形成された半導体ウエハ基板を得ることができる。   After completion of the electroless plating process described above, it is preferable to perform a water washing treatment, then dry and perform an annealing treatment. By passing through the above process, the semiconductor wafer substrate in which the nickel plating layer concerning this invention was formed can be obtained.

<本件発明に係る上述した半導体ウエハ基板の製造方法により得られた半導体ウエハ基板の形態>
次に、本件発明に係る半導体ウエハ基板について説明する。本件発明に係る半導体ウエハ基板は、上述した製造方法により得られる半導体ウエハ基板であり、半導体ウエハ上のアルミニウム電極の表面には、詳細は上述したようにニッケルめっき層が設けられている。そして、当該半導体ウエハの絶縁層の表面には、無電解めっき法によりニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層からなる導体回路が形成されていることを特徴とする。
<Mode of Semiconductor Wafer Substrate Obtained by Method of Manufacturing Semiconductor Wafer Substrate According to Present Invention>
Next, the semiconductor wafer substrate according to the present invention will be described. The semiconductor wafer substrate according to the present invention is a semiconductor wafer substrate obtained by the above-described manufacturing method, and the nickel plating layer is provided on the surface of the aluminum electrode on the semiconductor wafer as described above in detail. A conductive circuit comprising a nickel layer, a nickel-phosphorus alloy layer, or a nickel-copper-phosphorus alloy layer is formed on the surface of the insulating layer of the semiconductor wafer by electroless plating.

当該無電解めっき法により形成されるニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層の厚さは、2.0μm〜10μmとすることが好ましい。   The thickness of the nickel layer, nickel-phosphorus alloy layer or nickel-copper-phosphorus alloy layer formed by the electroless plating method is preferably 2.0 μm to 10 μm.

また、無電解めっき法により形成された当該ニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層の表面には、さらに、無電解めっき法によりパラジウム層を形成しても良い。当該無電解パラジウム層の厚さは、0.03μm〜0.3μmとすることが好ましい。   Further, a palladium layer may be further formed by an electroless plating method on the surface of the nickel layer, the nickel-phosphorus alloy layer, or the nickel-copper-phosphorus alloy layer formed by the electroless plating method. The thickness of the electroless palladium layer is preferably 0.03 μm to 0.3 μm.

さらに、当該無電解パラジウム層の表面には、無電解めっき法により金めっき層を形成しても良い。当該無電解金めっき層の厚さは、0.03μm〜0.3μmとすることが好ましい。   Furthermore, a gold plating layer may be formed on the surface of the electroless palladium layer by an electroless plating method. The thickness of the electroless gold plating layer is preferably 0.03 μm to 0.3 μm.

当該導体回路を構成するニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層の表面に形成される金属層の厚さは、上述した材料や厚さに限定されるものではなく、得られる半導体ウエハ基板の用途に応じて、任意の材料や厚さを選択すればよい。   The thickness of the metal layer formed on the surface of the nickel layer, the nickel-phosphorus alloy layer, or the nickel-copper-phosphorus alloy layer constituting the conductor circuit is not limited to the materials and thicknesses described above. Any material and thickness may be selected according to the use of the semiconductor wafer substrate to be manufactured.

上述したように、無電解めっき法により形成されたニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層20の表面に、さらに、無電解めっき法によって、パラジウム層や、金めっき層を形成することにより、電気伝達性や密着性の向上を図ることができる。   As described above, a palladium layer or a gold plating layer is further formed on the surface of the nickel layer, the nickel-phosphorus alloy layer, or the nickel-copper-phosphorus alloy layer 20 formed by the electroless plating method by the electroless plating method. By forming, it is possible to improve electrical conductivity and adhesion.

上述した如き本願発明における絶縁層の表面に無電解めっき法により導体回路としてニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層が形成された半導体ウエハ基板は、当該絶縁層の表面をUV照射によって部分改質して無電解めっき法によって導体回路が形成されたものである。ここで、本願発明における絶縁層の表面は、アルミニウム電極表面にニッケルめっき層を形成する過程において、強アルカリ性溶液によるダメージを受けていない。ゆえに、本願発明は、平滑な状態の絶縁層の表面に、UV照射を部分的に行って表面改質処理を行い無電解めっき法によって導体回路を形成したものであるので、支障なく、当該絶縁層の表面と導体回路との間に強固なアンカーが得られることとなり、密着性の高い導体回路を実現することが可能となる。   A semiconductor wafer substrate in which a nickel layer, a nickel-phosphorus alloy layer, or a nickel-copper-phosphorus alloy layer is formed as a conductor circuit on the surface of the insulating layer according to the present invention as described above by electroless plating is applied to the surface of the insulating layer. A conductor circuit is formed by electroless plating after partial modification by UV irradiation. Here, the surface of the insulating layer in the present invention is not damaged by the strong alkaline solution in the process of forming the nickel plating layer on the aluminum electrode surface. Therefore, in the present invention, the surface of the insulating layer in a smooth state is partially irradiated with UV to perform surface modification treatment and a conductor circuit is formed by an electroless plating method. A strong anchor is obtained between the surface of the layer and the conductor circuit, and a conductor circuit with high adhesion can be realized.

以下に、本件発明のアルミニウム材の表面へのニッケル層の形成方法の具体的な実施例としてアルミニウム電極の表面にニッケル層を形成した半導体ウエハ、及び当該半導体ウエハの絶縁層上にニッケル層からなる導体回路を備えた半導体ウエハ基板の実施例1を示す。   Hereinafter, as a specific example of a method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material according to the present invention, a semiconductor wafer having a nickel layer formed on the surface of an aluminum electrode, and a nickel layer on the insulating layer of the semiconductor wafer are provided. Example 1 of the semiconductor wafer substrate provided with the conductor circuit is shown.

当該実施例1において採用される半導体ウエハには、下地絶縁層を介してアルミニウム電極が形成されており、当該アルミニウム電極が形成された下地絶縁層の表面には、ポリイミドからなる絶縁層が形成されている。そして、半導体ウエハ上に形成された絶縁層には、選択的なエッチング処理によって開口部が形成され、アルミニウム電極が露出している。   In the semiconductor wafer employed in Example 1, an aluminum electrode is formed through a base insulating layer, and an insulating layer made of polyimide is formed on the surface of the base insulating layer on which the aluminum electrode is formed. ing. An opening is formed in the insulating layer formed on the semiconductor wafer by a selective etching process, and the aluminum electrode is exposed.

まずはじめに、中性脱脂工程を行った。当該実施例における中性脱脂工程では、食器用中性洗剤(P&G社製のカスケードコンプリート)を5%で希釈した45℃の50ml/Lの溶液に、アルミニウム電極が露出して設けられた半導体ウエハを2分間浸漬して行った。その後、当該半導体ウエハを水洗処理したのち、酸浸漬工程を行った。   First, a neutral degreasing process was performed. In the neutral degreasing step in this example, a semiconductor wafer provided with an aluminum electrode exposed in a solution of 50 ml / L at 45 ° C. diluted with 5% of a tableware neutral detergent (cascade complete manufactured by P & G). Was immersed for 2 minutes. Thereafter, the semiconductor wafer was washed with water and then subjected to an acid dipping process.

実施例における酸浸漬工程では、硫酸50ml/L、リン酸50ml/L、東邦化学株式会社製のPEG−1000(ポリエチレングリコール)100g/Lからなる45℃の酸性溶液に、中性脱脂工程後の半導体ウエハを5分間浸漬して行った。その後、当該半導体ウエハを水洗処理したのち、還元処理工程を行った。   In the acid soaking step in the examples, sulfuric acid 50 ml / L, phosphoric acid 50 ml / L, Toho Chemical Co., Ltd. PEG-1000 (polyethylene glycol) 100 g / L of acidic solution at 45 ° C. after neutral degreasing step The semiconductor wafer was immersed for 5 minutes. Thereafter, the semiconductor wafer was washed with water and then subjected to a reduction treatment step.

実施例における還元処理工程では、45℃のジメチルアミンボラン(DMAB)2.5g/Lに、酸浸漬工程後の半導体ウエハを1分間浸漬して行った。その後、水洗処理は行わずに、無電解ストライクめっき工程を行った。   In the reduction treatment step in Examples, the semiconductor wafer after the acid immersion step was immersed in 2.5 g / L of dimethylamine borane (DMAB) at 45 ° C. for 1 minute. Then, the electroless strike plating process was performed without performing the water washing process.

実施例における無電解ストライクめっき工程では、以下に示す組成のめっき浴及び、めっき条件によって、半導体ウエハのアルミニウム電極の表面にニッケルストライクめっき層を形成した。当該無電解ストライクめっき工程の終了後には、水洗処理を行った。
無電解ストライクニッケルめっき浴組成:
硫酸ニッケル6水和物 0.1mol/L
ジメチルアミンボラン(DMAB)2.5g/L
グリシン 0.1mol/L
コハク酸 0.1mol/L
ビスマス 1.0mg/L
硫酸アンモニウム 0.2mol/L
ホウ酸 10g/L
チオ硫酸ナトリウム 2.0mg/L
pH調整として硫酸及びアンモニア
めっき条件:
浴pH 5.5
浴温 50℃
めっき時間 10分間
In the electroless strike plating step in the examples, a nickel strike plating layer was formed on the surface of the aluminum electrode of the semiconductor wafer by a plating bath having the following composition and plating conditions. After completion of the electroless strike plating step, washing with water was performed.
Electroless strike nickel plating bath composition:
Nickel sulfate hexahydrate 0.1 mol / L
Dimethylamine borane (DMAB) 2.5g / L
Glycine 0.1 mol / L
Succinic acid 0.1 mol / L
Bismuth 1.0mg / L
Ammonium sulfate 0.2 mol / L
Boric acid 10g / L
Sodium thiosulfate 2.0mg / L
Sulfuric acid and ammonia plating conditions for pH adjustment:
Bath pH 5.5
Bath temperature 50 ° C
Plating time 10 minutes

実施例1における無電解めっき工程では、以下に示す組成のめっき浴及び、めっき条件によって、半導体ウエハのアルミニウム電極の表面に無電解ニッケルめっき層を形成した。
無電解ニッケルめっき浴組成:
硫酸ニッケル6水和物 0.1mol/L
次亜リン酸ナトリウム 0.2mol/L
リンゴ酸 0.1mol/L
コハク酸 0.15mol/L
硫酸鉛 0.1mg/L
pH調整として硫酸及び水酸化ナトリウム
めっき条件:
浴pH 7.0
浴温 80℃
めっき時間 15分間
In the electroless plating process in Example 1, an electroless nickel plating layer was formed on the surface of the aluminum electrode of the semiconductor wafer by a plating bath having the following composition and plating conditions.
Electroless nickel plating bath composition:
Nickel sulfate hexahydrate 0.1 mol / L
Sodium hypophosphite 0.2mol / L
Malic acid 0.1 mol / L
Succinic acid 0.15 mol / L
Lead sulfate 0.1mg / L
Sulfuric acid and sodium hydroxide plating conditions for pH adjustment:
Bath pH 7.0
Bath temperature 80 ° C
Plating time 15 minutes

当該無電解めっき工程の終了後には、水洗処理を行い、その後、乾燥させ、150℃、60分間、アニール処理を行った。以上の工程により、アルミニウム電極表面にニッケルめっき層が形成された半導体ウエハを得ることができた。   After completion of the electroless plating step, the substrate was washed with water, then dried and annealed at 150 ° C. for 60 minutes. Through the above steps, a semiconductor wafer having a nickel plating layer formed on the surface of the aluminum electrode could be obtained.

次に、上述したアルミニウム電極の表面にニッケル層を備える半導体ウエハの絶縁層の表面に導体回路を形成した半導体ウエハ基板の実施例について説明する。   Next, an example of a semiconductor wafer substrate in which a conductor circuit is formed on the surface of an insulating layer of a semiconductor wafer provided with a nickel layer on the surface of the aluminum electrode described above will be described.

まずはじめに、表面改質工程において、導体回路を形成したフォトマスクを用いて、大気雰囲気下で江東電気社製のUVランプからUVを照射し、導体回路を形成する箇所の絶縁層の表面のみを表面改質した。UVランプと絶縁層の表面との距離は、30mmとし、1分間UV照射を行った。   First, in the surface modification step, UV light is irradiated from a UV lamp manufactured by Koto Electric Co., Ltd. in an air atmosphere using a photomask on which a conductor circuit is formed, and only the surface of the insulating layer where the conductor circuit is formed is irradiated. The surface was modified. The distance between the UV lamp and the surface of the insulating layer was 30 mm, and UV irradiation was performed for 1 minute.

次に、アルカリ浸漬工程において、65℃の水酸化ナトリウムの濃度1g/Lの溶液に1分間、当該半導体ウエハを浸漬した。当該アルカリ浸漬工程の終了後、半導体ウエハを水洗処理したのち、触媒付与工程を行った。当該触媒付与工程では、45℃の塩化パラジウム(II)の濃度10.3g/Lの溶液に1分間、当該半導体ウエハを浸漬した。その後、水洗処理を行った後、還元処理工程を行った。当該還元処理工程では、45℃のNaHPO・HOの濃度35g/Lの溶液に1分間、当該半導体ウエハを浸漬した。その後、水洗処理を行った後、無電解めっき工程を行った。 Next, in the alkali dipping step, the semiconductor wafer was dipped in a solution of sodium hydroxide at a concentration of 1 g / L at 65 ° C. for 1 minute. After completion of the alkali soaking process, the semiconductor wafer was washed with water, and then a catalyst application process was performed. In the catalyst application step, the semiconductor wafer was immersed in a solution of palladium (II) chloride at a concentration of 10.3 g / L at 45 ° C. for 1 minute. Then, after performing the water washing process, the reduction process process was performed. In the reduction treatment step, 45 ° C. of NaH 2 PO 2 · H 2 O 1 minute to a solution of concentration 35 g / L of were immersed the semiconductor wafer. Then, after performing the water washing process, the electroless-plating process was performed.

当該実施例における無電解めっき工程では、以下に示す組成のめっき浴及び、めっき条件によって、半導体ウエハの絶縁層の表面改質処理され、触媒が付与された部分の表面にニッケル−リン合金層を形成した。当該無電解めっき工程の終了後には、水洗処理を行った。
無電解ニッケル−リンめっき浴組成:
硫酸ニッケル6水和物 26.3g/L
次亜リン酸ナトリウム 21.2g/L
グリシン 7.5g/L
クエン酸(無水) 19.2g/L
ビスマス 1.0ppm
硫酸アンモニウム 26.4g/L
チオ硫酸ナトリウム 20g/L
水酸化ナトリウム 20g/L
めっき条件:
浴pH 8.0
浴温 45℃
めっき時間 40分間
In the electroless plating process in the embodiment, the surface of the insulating layer of the semiconductor wafer is subjected to surface modification treatment by a plating bath having the following composition and plating conditions, and a nickel-phosphorus alloy layer is formed on the surface of the portion provided with the catalyst. Formed. After completion of the electroless plating process, washing with water was performed.
Electroless nickel-phosphorus plating bath composition:
Nickel sulfate hexahydrate 26.3 g / L
Sodium hypophosphite 21.2g / L
Glycine 7.5g / L
Citric acid (anhydrous) 19.2 g / L
Bismuth 1.0ppm
Ammonium sulfate 26.4g / L
Sodium thiosulfate 20g / L
Sodium hydroxide 20g / L
Plating conditions:
Bath pH 8.0
Bath temperature 45 ° C
Plating time 40 minutes

当該無電解めっき工程の終了後には、水洗処理を行い、その後、乾燥させ、150℃、60分間、アニール処理を行った。以上の工程により、絶縁層の表面にニッケル−リン合金層からなる導体回路が形成された半導体ウエハ基板を得ることができた。当該導体回路が形成された半導体ウエハ基板は、ポリイミドやポリジメチルシロキサンなどの絶縁層構成材料からなる絶縁層の表面を低圧水銀灯によるUV照射によって部分改質して無電解めっき法によって導体回路が形成されたものである。よって、当該絶縁層の表面と導体回路との間には、強固なアンカーが得られることとなり、密着性の高い導体回路を実現することが可能となった。   After completion of the electroless plating step, the substrate was washed with water, then dried and annealed at 150 ° C. for 60 minutes. Through the above steps, a semiconductor wafer substrate in which a conductor circuit made of a nickel-phosphorus alloy layer was formed on the surface of the insulating layer could be obtained. On the semiconductor wafer substrate on which the conductor circuit is formed, the surface of the insulating layer made of an insulating layer constituent material such as polyimide or polydimethylsiloxane is partially modified by UV irradiation with a low-pressure mercury lamp, and the conductor circuit is formed by an electroless plating method. It has been done. Therefore, a strong anchor is obtained between the surface of the insulating layer and the conductor circuit, and a conductor circuit with high adhesion can be realized.

当該実施例2としてのアルミニウム電極の表面にニッケル層を形成した半導体ウエハ及び当該半導体ウエハの絶縁層上にニッケル層からなる導体回路を備えた半導体ウエハ基板について述べる。実施例2における半導体ウエハは、上述の実施例1とは、無電解めっき工程において用いられるめっき浴のみが異なり、それ以外は、同様である。ここでは、無電解めっき工程において用いられるめっき浴についてのみ述べる。   A semiconductor wafer substrate having a nickel layer formed on the surface of an aluminum electrode as Example 2 and a conductor circuit made of a nickel layer on the insulating layer of the semiconductor wafer will be described. The semiconductor wafer in Example 2 differs from Example 1 described above only in the plating bath used in the electroless plating process, and is otherwise the same. Here, only the plating bath used in the electroless plating process will be described.

実施例2における無電解めっき工程では、以下に示す組成のめっき浴及びめっき条件によって、半導体ウエハのアルミニウム電極の表面に無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を形成した。
無電解ニッケル−銅−リン合金めっき浴組成:
硫酸銅5水和物 0.03mol/L
硫酸ニッケル6水和物 0.01mol/L
クエン酸3ナトリウム無水和物 0.06mol/L
炭酸ナトリウム 0.25mol/L
次亜リン酸ナトリウム1水和物 0.18mol/L
界面活性剤 適量
水酸化リチウム 0.1g/L
浴pH 9.0
浴温 45℃
めっき時間 50分
In the electroless plating step in Example 2, an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer was formed on the surface of the aluminum electrode of the semiconductor wafer by a plating bath and plating conditions having the following composition.
Electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating bath composition:
Copper sulfate pentahydrate 0.03 mol / L
Nickel sulfate hexahydrate 0.01mol / L
Trisodium citrate anhydrous 0.06 mol / L
Sodium carbonate 0.25 mol / L
Sodium hypophosphite monohydrate 0.18 mol / L
Surfactant appropriate amount Lithium hydroxide 0.1g / L
Bath pH 9.0
Bath temperature 45 ° C
Plating time 50 minutes

実施例2により、アルミニウム電極表面にニッケル−銅−リン合金めっき層が形成された半導体ウエハを得ることができた。実施例2の場合にも実施例1と同様に、当該半導体ウエハ基板の絶縁層の表面に絶縁層の表面にニッケル−リン合金層からなる導体回路を形成した。実施例2の場合においても、アルミニウム電極表面にニッケル層を形成する際に、絶縁層の表面に大きなダメージが加えられていないため、絶縁層の表面と導体回路との間には、強固なアンカーが得られることとなり、密着性の高い導体回路を実現することができた。   According to Example 2, a semiconductor wafer in which a nickel-copper-phosphorus alloy plating layer was formed on the aluminum electrode surface could be obtained. In the case of Example 2, as in Example 1, a conductor circuit made of a nickel-phosphorus alloy layer was formed on the surface of the insulating layer on the surface of the insulating layer of the semiconductor wafer substrate. Even in the case of Example 2, when the nickel layer is formed on the surface of the aluminum electrode, since the surface of the insulating layer is not greatly damaged, a strong anchor is provided between the surface of the insulating layer and the conductor circuit. As a result, a conductor circuit with high adhesion could be realized.

本件発明に係るアルミニウム材表面へのニッケル層の形成方法によれば、低アルカリ性の無電解ストライクめっき浴を用いてアルミニウム材の表面にニッケルストライクめっき層を形成し、当該アルミニウム材の表面上に形成されたニッケルストライクめっき層を核として、無電解めっき法によりニッケルめっき層又はニッケル−リン合金めっき層若しくはニッケル−銅−リン合金めっき層を形成することができる。よって、半導体ウエハのアルミニウム電極の表面にニッケルめっき層を形成する際に、本願発明を採用することにより、従来の強アルカリ性のジンケート液を用いる必要がないため、当該ジンケート液によって半導体ウエハの絶縁層の表面が損傷する不都合を回避することが可能となる。従って、当該絶縁層の表面に導体回路を形成する際において、絶縁層表面の平滑性が維持されているため、適切に導体回路を形成することが可能となる。   According to the method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material according to the present invention, a nickel strike plating layer is formed on the surface of the aluminum material using a low alkaline electroless strike plating bath, and formed on the surface of the aluminum material. Using the nickel strike plating layer as a nucleus, a nickel plating layer, a nickel-phosphorus alloy plating layer, or a nickel-copper-phosphorus alloy plating layer can be formed by electroless plating. Therefore, when the nickel plating layer is formed on the surface of the aluminum electrode of the semiconductor wafer, it is not necessary to use a conventional strong alkaline zincate solution by adopting the present invention. Therefore, the insulating layer of the semiconductor wafer is formed by the zincate solution. It is possible to avoid the inconvenience of damaging the surface. Therefore, when the conductor circuit is formed on the surface of the insulating layer, the smoothness of the surface of the insulating layer is maintained, so that the conductor circuit can be appropriately formed.

10 半導体ウエハ
11 下地絶縁層
12 アルミニウム電極
13 絶縁層
15 開口部
16 自然酸化膜
17 ニッケルストライクめっき層
18 ニッケルめっき層
20 ニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層(導体回路)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor wafer 11 Base insulating layer 12 Aluminum electrode 13 Insulating layer 15 Opening part 16 Natural oxide film 17 Nickel strike plating layer 18 Nickel plating layer 20 Nickel layer or nickel- phosphorus alloy layer or nickel- copper- phosphorus alloy layer (conductor circuit)

Claims (6)

アルミニウム材の表面にニッケル層を形成する方法であって、
当該アルミニウム材の表面に無電解ストライクめっき法を用いてニッケルストライクめっき層を形成し、次いで、当該アルミニウム材の表面に無電解めっき法を用いて無電解ニッケルめっき層又は無電解ニッケル−リン合金めっき層若しくは無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を形成することを特徴とするアルミニウム材の表面へのニッケル層の形成方法。
A method of forming a nickel layer on the surface of an aluminum material,
A nickel strike plating layer is formed on the surface of the aluminum material using an electroless strike plating method, and then an electroless nickel plating layer or an electroless nickel-phosphorus alloy plating is formed on the surface of the aluminum material using an electroless plating method. Forming a nickel layer on the surface of an aluminum material, comprising forming a layer or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer.
請求項1に記載のアルミニウム材の表面へのニッケル層の形成方法を用いた半導体ウエハ上のアルミニウム電極表面へのニッケルめっき層の形成方法であって、
当該アルミニウム電極の表面に無電解ストライクめっき法を用いてニッケルストライクめっき層を形成し、次いで、当該アルミニウム電極の表面に無電解めっき法を用いて無電解ニッケルめっき層又は無電解ニッケル−リン合金めっき層若しくは無電解ニッケル−銅−リン合金めっき層を形成することを特徴とする半導体ウエハ上のアルミニウム電極表面へのニッケルめっき層の形成方法。
A method for forming a nickel plating layer on the surface of an aluminum electrode on a semiconductor wafer using the method for forming a nickel layer on the surface of an aluminum material according to claim 1,
A nickel strike plating layer is formed on the surface of the aluminum electrode using an electroless strike plating method, and then an electroless nickel plating layer or an electroless nickel-phosphorus alloy plating is formed on the surface of the aluminum electrode using an electroless plating method. A method of forming a nickel plating layer on an aluminum electrode surface on a semiconductor wafer, comprising forming a layer or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy plating layer.
請求項2に記載の半導体ウエハ上のアルミニウム電極表面へのニッケルめっき層の形成方法を用いた半導体ウエハ基板の製造方法であって、
当該半導体ウエハの絶縁層の表面に選択的にUVを照射して表面改質し、当該改質部分のみに選択的に触媒を付与し、当該触媒を付与した部分のみに選択的に無電解めっき法を用いて無電解ニッケル層又は無電解ニッケル−リン合金層若しくは無電解ニッケル−銅−リン合金層を形成することを特徴とする半導体ウエハ基板の製造方法。
A method for producing a semiconductor wafer substrate using the method for forming a nickel plating layer on the surface of an aluminum electrode on a semiconductor wafer according to claim 2,
The surface of the insulating layer of the semiconductor wafer is selectively irradiated with UV to modify the surface, the catalyst is selectively applied only to the modified portion, and the electroless plating is selectively applied only to the portion to which the catalyst is applied. A method for producing a semiconductor wafer substrate, comprising forming an electroless nickel layer, an electroless nickel-phosphorus alloy layer, or an electroless nickel-copper-phosphorus alloy layer using a method.
請求項3に記載の半導体ウエハ基板の製造方法を用いて、当該半導体ウエハの絶縁層の表面にニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層からなる導体回路を備えることを特徴とする半導体ウエハ基板。   A conductor circuit comprising a nickel layer, a nickel-phosphorus alloy layer, or a nickel-copper-phosphorus alloy layer is provided on the surface of the insulating layer of the semiconductor wafer using the method for producing a semiconductor wafer substrate according to claim 3. A semiconductor wafer substrate. 前記ニッケル層又はニッケル−リン合金層若しくはニッケル−銅−リン合金層の表面に、無電解めっき法により形成されたパラジウム層を備える請求項4に記載の半導体ウエハ基板。   The semiconductor wafer substrate according to claim 4, further comprising a palladium layer formed by an electroless plating method on a surface of the nickel layer, the nickel-phosphorus alloy layer, or the nickel-copper-phosphorus alloy layer. 前記パラジウム層の表面に、無電解めっき法により形成された金めっき層を備える請求項5に記載の半導体ウエハ基板。   The semiconductor wafer substrate according to claim 5, comprising a gold plating layer formed by an electroless plating method on a surface of the palladium layer.
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