JPH02101171A - 基体表面に金属を選択的に供給する方法 - Google Patents

基体表面に金属を選択的に供給する方法

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JPH02101171A
JPH02101171A JP1210206A JP21020689A JPH02101171A JP H02101171 A JPH02101171 A JP H02101171A JP 1210206 A JP1210206 A JP 1210206A JP 21020689 A JP21020689 A JP 21020689A JP H02101171 A JPH02101171 A JP H02101171A
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アンドレアス・マルチヌス・テオドラス・パウルス・フアン・デル・プッテン
Johannes M G Rikken
ヨハネス・マチアス・ヘラルダス・リッケン
Johannes W M Jacobs
ヨハネス・ウィルヘルムス・マリア・ヤコブス
Kort Cornells G C M De
コルネリス・ヘラルダス・クレメンス・マリア・デ・コルト
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は基体の表面を金属の塩の溶液と接触させ、上記
表面をレーザービームにより局部的に照射する、基体の
表面に金属を選択的に供給する方法に関するものである
。
（従来の技術） かかる方法は、ＰＣＴ特許出願ｎｏ　８２１０３８０１
号に記載されている。この出願においては、周期律表第
■族と第Ｖ族の■−■化合物、例えばＩｎＰの半導体表
面に例えば白金の金属トラックを設けることが記載され
ている。この目的のため、かかる表面を、白金塩、例え
ば１１□Ｐｔｅ１６の水溶液またはアルコール溶液と接
触させる。レーザービームをＩｎＰ表面に集束させ、半
導体表面をレーザービームに対して移動させる。レーザ
ーが半導体表面上に衝突する位置で、化学反応が半導体
表面と溶液との間で起り、この結果白金が金属の形態で
半導体の表面に被着する。現在の認識によると、この機
構は、プロトンのエネルギーが少なくとも半導体のギャ
ップに等しい場合にはレーザーによる照射により半導体
表面に電子ホール対が発生することに基づく。発生した
電子が金属イオンを金属に還元する。この方法で、２ｍ
ｍの幅を有する金属トラックが選択的に且つ半導体表面
を遮蔽することなく得られる。かかる方法は、例えば築
積回路（ｒｃｓ）に例えば接点領域をつくるのに用いる
ことができる。
（発明が解決しようとする課題） 既知の方法の欠点は、半導体表面を鍍金するのに使用で
きるにすぎないことである。上記方法は金属表面または
絶縁体表面を鍍金するのには使用することができない。
本発明の目的は、特に半導体表面および金属並びに絶縁
体表面を鍍金することができる序文に記載した方法を提
供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明において、この目的は、序文に記載した方法にお
いて、また溶液がアンモニア、アミンまたは置換若しく
は非置換のシクロヘキサノールを含み、レーザービーム
の出力が少なくとも１０５Ｗ／ｃｍ２であることを特徴
とする方法により達成される。アンモニア、アミンまた
はシクロヘキサノールを添加した例えばＰｄＣｌ２水溶
液からパラジウムをレーザーにより基体表面に堆積させ
ることができることを見出した。この場合表面は絶縁体
、半導体または金属表面とすることができる。この機構
は、アンモニア、アミンまたは置換若しくは非置換のシ
クロヘキサノールが高エネルギー密度のレーザービーム
の影響下で熱化学的に分解することに基づく。かかる条
件下で、上記化合物は肌水素し、これにより次式に従っ
て水素原子が形成される： ２　ＮＬ　　　’　Ｎ２　＋　６１１ シクロへキサノール−一−→フェノール」−６Ｈ形成さ
れる水素原子がパラジウムイオンを還元して対応するパ
ラジウム金属とする。金属塩溶液に添加する上記化合物
は、無電解鍍金浴に使用される次亜燐酸塩、ホルムアル
デヒド、ヒドラジンおよびジメチルアミノボランの如き
よく知られている還元剤の一部を形成しない。後者の還
元剤は１００°Ｃ以下の温度で還元する。本発明の方法
を使用する場合には、アンモニア、アミンおよびシクロ
ヘキサノールの如き物質が還元されて金属イオンが対応
する金属に還元される。水溶液中の安定性を増すために
、シクロヘキサノールを例えば１つ以上のスルホン酸基
と置換することができる。
反応は基体表面をレーザーにより照射する場合において
だけ行われる。レーザー光の波長は、レーザー光の基体
による吸収が行われるように選定して基体表面を局部的
に加熱しなければならない。
Ｐｄ塩のアンモニア溶液は大きい波長範囲では透過性で
あるので、レーザ光の望ましくない吸収は溶液において
は起こらない。金属塩が溶解する水または他の溶媒、例
えばグリコールの如きアルコールを溶液として用いるこ
とができる。かかる溶媒の混合物も用いることができる
。主として、すべての可溶性金属塩を用いることができ
る。金属合金を堆積するため、２種以上の金属塩が溶解
した溶液が使用される。この方法によると、金属接点領
域またはパターンを、マスクを用いることなく、各基体
表面上に形成することができる。基体表面およびレーザ
ービームを相互に移動することにより、基体表面に任意
のパターンで金属トラックを形成することができる。基
体を、レーザービームに対して例えばＸＹ子テーブルよ
り移動することができる。他の可能性は、傾斜−鏡機構
によりレーザービームを、基体表面上を移動させること
にある。非金属基体表面の無電解鍍金の場合に必要とな
される如き、例えば５ｎＣ１゜／ＰｄＣ］□による核形
成は本発明においては省略できる。Ｓｎ（：Ｉ２／　Ｐ
ｄＣＩｚによる基体の核形成は金属堆積の開始および上
記金属の結合を促進する。本発明の方法で使用する溶液
は、次亜燐酸塩、ホルムアルデヒド、ヒドラジンまたは
ジメチルアミノボランの如き還元剤を含まない。
米国特許第４，２３９，７８９号明細書には、各基体に
液相からレーザーにより金属を設けることができる方法
が記載されている。ここに記載されている鍍金液は、次
亜燐酸ナトリウム（ＮａＨｚＰＯ□）の如き還元剤を溶
解する無電解鍍金法である。所謂「ハックグラウンド鍍
金」は基体の非露出領域において行われ、露出領域にお
いては、堆積速度は１０３〜１０４倍増加する。多くの
無電解鍍金法の場合の如く、基体表面はまた予め例えば
ＰｄＣｌ。により活性化しなければならない。本発明の
方法において、鍍金溶液に還元剤を用いないので、「バ
ックグラウンド鍍金」は行われない。上記堆積速度は最
高０．０８　ｐ　ｍ／ｓであるが、本発明の方法により
得られる堆積速度は約６μｍ／ｓである。本発明の方法
において、例えばＰｄＣｌ□による活性化は必要でない
。
米国特許第４，３４９，５８３号明細書には、金属層を
液相からレーザーにより金属基体上に堆積することがで
きる方法が記載されている。使用する鍍金溶液は還元剤
を含まず、所謂金属交換溶液である。
この方法はレーザービームが金属表面に衝突する位置に
おいて、表面の貴金属性の比較的低い貴金属が、加速さ
れた速度で鍍金溶液から貴金属性の一層高い貴金属と交
換するような金属表面を有する基体の場合にのみ使用す
ることができる。本発明の方法においては、非金属基体
表面を鍍金することができる。
本発明の方法の一例は、基体の表面として絶縁体を使用
することを特徴とする。本発明の方法は半導体装置の表
面に金属パターンを設けるか、表面上のパターンを修理
するのに有利に使用することができる。かかる表面はＳ
ｉＯ□またはＳＬ＋Ｎａの如き絶縁体をしばしば有する
。
本発明の一例の方法は金属をＰｄ、　Ｐｔ、　Ｒｈ、　
Ｉｒ。
ＲｕおよびＡｇから成る群から選定することを特徴とす
る。本発明の方法を用いると、これ等の金属は対応する
酸化物に酸化されることはない。比較的貴金属性の劣る
Ｃｕの如き金属は、しばしば酸化物を形成するようにな
るので、基体表面に導電性トラックが形成されない。貴
金属の塩を銅塩溶液に添加すると、これにより基体上に
銅合金が形成され導電性ｌ・ランクが得られる。上記金
属の金属塩、例えば酢酸塩、塩化物または硫酸塩の水溶
液は、アンモニアまたはアミンを添加した後無色であっ
て可視レーザー放射の吸収は溶液中で起こらない。
例えば１，２−ジアミノエタンをアミンとして使用する
ことができる。溶液中の金属イオン濃度は絶体的なもの
でなく、例えば０．００２〜０．２モル／ｌの範囲であ
る。アンモニアまたはアミンの濃度は、いずれも化学量
論的分量に対して過剰に存在する場合には、絶対的でな
い。
本発明の好適例の方法は、基体表面の局部でレーザービ
ームが細長いスポットに形成されることを特徴とする。
外接円の直径は約１００μｍで、強さの主要部は長軸と
短軸がそれぞれ１００μｍと２０μｍである細長い領域
に集中する。細長い領域は、例えば楕円または長方形の
形態とすることができる。楕円形スポットは、円筒形レ
ンズをレーザーと基体の間の光路に配置することにより
得られる。
長方形スポットは、長方形ダイヤフラムを光路に配置す
ることにより得られる。基体をレーザースポットに対し
て移動させる方法で金属トランクを製造する際、楕円ま
たは長方形の長軸は金属トラックの縦軸と一致する。金
属イオンの改善された大量輸送が、レーザースポットの
位置でおこる局部的沸騰現象により金属トラックの縦方
向で行われるので、円形レーザースポットの場合より狭
い線幅が得られる。
（実施例） 次に口面を参照して本発明を実施例により説明する。
実施■ アンニアを脱イオン水に２モル／βの濃度になるように
添加した。この溶液に沸騰温度でＰｄＣＩｚを０．０２
モル／ｌの濃度に溶解した。この溶液３を常温まで冷却
した後、第１図に示すようにビーカーＩに導入した。半
導体装置５を溶液中に存在させた。ビーカー１はＸＹ−
テーブル７上においた。
スペクトラ・フィシツタスクイブ１６５（図示せず）に
より製造されたＡｒ”　レーザー（出力５Ｗ）を溶液の
上方に配置した。レーザー光の波長ば４８８〜５１４ｎ
ｍであった。レーザー光９を円筒形レンズ１１を介して
半導体装置に入射させ、スポット１３を上記半導体装置
上に形成した。ＸＹ−テーブルにより、半導体装置をス
ポットに対して矢印２１の方向に移動した。第２図は使
用した半導体装置およびレザースポット１３の上部を示
す。半導体表面１５の局部でスポットは１００μｍの直
径を有した。スポットにおけるレーザー光の強さは約１
．５　・１０５Ｗ／ｃｍ２で円筒形レンズ１１を使用す
ることにより　（第１図参照）、１００μｍの長さおよ
び２０μｍの幅を有する楕円１７の形態に著しく集中し
た。基体をレーザースポットに対して矢印２１の方向に
５００μｍ／ｓの速度で動かした。この方法で、２０μ
ｍの幅および１０μｍの厚さを有するＰｄ）ラック１９
を形成した。
これは１０５μｍ３７ｓのＰｄ堆積速度に相当した。
第３ａ図は０．６μｍの厚さを存するＳｉＯ□Ｏ層３３
および０．６μｍの厚さを有するＳｉ３Ｎ４の層を備え
たＳｔスライス３１を有する半導体装置の部分断面図で
ある。ＡＩ！、トラック３７および３９がＳｉＯ□層に
存在する。１〜２μｍの直径を有する２個の接点孔４Ｉ
および４３（第３ｂ図参照）を、脈動するフロロノドＸ
ｅレーザー（パルス時間１　μｓｅｃ、出カフ００　Ｗ
　）により周囲空気中で５ｉＪｎ層に焼き抜いた。本発
明の方法により孔をＰｄ金属４７および４９（第３ｃ図
）で充填し、Ｐｄ金属トラック４５を画成した。この方
法は集積回路（ＩＣｓ）の金属トラックを修理するのに
、または試験および開発時に存在するＩＣｓを変えるの
に有利に用いるごとができる。
実１■Ｉ ０．０２モル／！の１１゜Ｐｔ（ｌｂ・６＋１２０水溶
液および１．２−ジアミノエタンの最終濃度を１モル／
ｌとして実施例１と同様の操作を繰り返した。この場合
孔４１および４３にｐｔ金属４７および４９を充填し、
ｐｔ金属トラックを得た。
実差１３ ＡｇＮＯ：＋　０．０２モル／ｌの水溶液１００　ｍｌ
を用いて実施例１と同様の操作を繰り返した。この溶液
に数滴のシクロヘキサノールを添加し、しかる後溶液を
振とうした。この場合、孔４１および４３にＡｇ金属４
７および４９を充填し、４ｇ金属トランク４５を得た。
【図面の簡単な説明】
第１図はレーザーによりパターンに従って基体を鍍金す
る方法の説明図、 第２図は上記基体上に金属Ｉ・ラックを設ける間の基体
の平面図、 第３ａ−ｃ図は本発明の方法で５ｉ０２層およびＳｉ、
Ｎ、層を有するＳｉスライスを加工してＰｄ金属トラッ
クを設ける各段階の発明図である。 １・・・ビーカー　　　　　２・・・溶液５・・・半導
体装置　　　　７・・・テーブル９・・・レーザー光　
　　　１１・・・円筒形レンズ１３・・・スポット１５
・・・半導体表面１７・・・楕円　　　　　　　１９・
・・Ｐｄトラック３１・・・Ｓｉスライス　　　　３３
・・・ＳｉＯ□３５・・・５ｉＪ４３７．３９・・・ト
ラック４Ｌ　４３・・・接点孔　　　　４５・・・Ｐｄ
金属トラック４７、４９・・・Ｐｄ金属 ロ ーＣコ Ｌ し＝ しし 一 Ｌ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、基体の表面を金属の塩の溶液と接触させ、表面を局
    部的にレーザービームにより照射して基体の表面に金属
    を供給するに当り、上記溶液が、更にアンモニア、アミ
    ンまたは置換若しくは非置換のシクロヘキサノールを含
    有し、基体表面の局部におけるレーザービームの出力が
    少なくとも１０＾５Ｗ／ｃｍ＾２であることを特徴とす
    る基体表面に金属を選択的に供給する方法。 ２、基体の表面として絶縁体を使用することを特徴とす
    る請求項１記載の方法。 ３、金属を、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｉｒ，ＲｕおよびＡｇ
    から成る群から選択することを特徴とする請求項１また
    は２記載の方法。 ４、レーザービームを基体の表面の局部で細長いスポッ
    トに形成することを特徴とする請求項１，２または３記
    載の方法。
JP1210206A 1988-08-18 1989-08-16 基体表面に金属を選択的に供給する方法 Pending JPH02101171A (ja)

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NL8802047A NL8802047A (nl) 1988-08-18 1988-08-18 Werkwijze voor het selectief op een substraat aanbrengen van een metaal uit de vloeistoffase met behulp van een laser.
NL8802047 1988-08-18

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EP (1) EP0357124B1 (ja)
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