JPH08130227A - 半導体チップ、半導体チップの端子の形成方法及び半導体チップの接合方法 - Google Patents
半導体チップ、半導体チップの端子の形成方法及び半導体チップの接合方法Info
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- JPH08130227A JPH08130227A JP29225094A JP29225094A JPH08130227A JP H08130227 A JPH08130227 A JP H08130227A JP 29225094 A JP29225094 A JP 29225094A JP 29225094 A JP29225094 A JP 29225094A JP H08130227 A JPH08130227 A JP H08130227A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
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- Power Engineering (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体チップの入出力端子の半田づけ性、基
板に対する密着性、ボンディング性を大きく向上させ、
半田バンプを形成することなく半導体チップを基板へワ
イヤーレスボンディングで直接的に実装できるようにす
る。特に、リペア工程においても高い密着強度で半導体
チップを基板に実装できるようにする。 【構成】 半導体チップの入出力端子を、アルミニウム
等の基材金属層２と、その上に順次積層されたニッケル
合金薄層３及び貴金属薄層４とから構成する。ニッケル
合金薄層３としては、Ｎｉを主成分とし、Ｃｕ、Ｍｎ、
Ｍｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及びＶの少なくとも
１種を含有する合金層を無電解メッキにより形成する。
また、入出力端子の基材金属層２上にニッケル合金薄層
３と貴金属薄層４とを積層後、熱処理により各層の界面
の密着強度を向上させる。
板に対する密着性、ボンディング性を大きく向上させ、
半田バンプを形成することなく半導体チップを基板へワ
イヤーレスボンディングで直接的に実装できるようにす
る。特に、リペア工程においても高い密着強度で半導体
チップを基板に実装できるようにする。 【構成】 半導体チップの入出力端子を、アルミニウム
等の基材金属層２と、その上に順次積層されたニッケル
合金薄層３及び貴金属薄層４とから構成する。ニッケル
合金薄層３としては、Ｎｉを主成分とし、Ｃｕ、Ｍｎ、
Ｍｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及びＶの少なくとも
１種を含有する合金層を無電解メッキにより形成する。
また、入出力端子の基材金属層２上にニッケル合金薄層
３と貴金属薄層４とを積層後、熱処理により各層の界面
の密着強度を向上させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板への密着性、ボン
ディング性を向上させた入出力端子を有する半導体チッ
プに関する。また、本発明は、そのような半導体チップ
の端子の形成方法及び配線基板の電極パッドとの接合方
法に関する。
ディング性を向上させた入出力端子を有する半導体チッ
プに関する。また、本発明は、そのような半導体チップ
の端子の形成方法及び配線基板の電極パッドとの接合方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体チップを基板に実装す
る方法としては、ワイヤーボンディング法や、金バンプ
法、半田バンプ法といったワイヤーレスボンディング法
が採用されているが、特に、近年では、半導体装置の高
密度実装化に伴い、ＭＣＭ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈｉｐ Ｍ
ｏｄｕｌｅ）の製造に際して半導体チップの実装面積を
低減させることができ、実装コストの点でも有利な半田
バンプ法の使用が増大している。
る方法としては、ワイヤーボンディング法や、金バンプ
法、半田バンプ法といったワイヤーレスボンディング法
が採用されているが、特に、近年では、半導体装置の高
密度実装化に伴い、ＭＣＭ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈｉｐ Ｍ
ｏｄｕｌｅ）の製造に際して半導体チップの実装面積を
低減させることができ、実装コストの点でも有利な半田
バンプ法の使用が増大している。
【０００３】ところで、半導体チップの入出力端子は、
一般に、アルミニウム又はアルミニウム合金といったア
ルミニウム系金属から構成されている。しかしながら、
アルミニウム系金属は半田づけ性が低いため、半導体チ
ップの入出力端子を構成しているアルミニウム系金属に
直接半田バンプを形成し、基板に実装しても、基板に対
する接着性やボンディング性を十分に向上させることが
できない。また、アルミニウム系金属のみからなる端子
は耐蝕性も低い。したがって、アルミニウム系金属から
なる端子に直接半田バンプを形成する方法は、ＭＣＭの
製造には適していない。
一般に、アルミニウム又はアルミニウム合金といったア
ルミニウム系金属から構成されている。しかしながら、
アルミニウム系金属は半田づけ性が低いため、半導体チ
ップの入出力端子を構成しているアルミニウム系金属に
直接半田バンプを形成し、基板に実装しても、基板に対
する接着性やボンディング性を十分に向上させることが
できない。また、アルミニウム系金属のみからなる端子
は耐蝕性も低い。したがって、アルミニウム系金属から
なる端子に直接半田バンプを形成する方法は、ＭＣＭの
製造には適していない。
【０００４】そこで、アルミニウム系金属からなる入出
力端子への半田バンプの形成方法としては、まず、入出
力端子上に、ニッケル、銅、クロム等のバリアメタルを
真空法で形成し、次いでその上に数十μｍの半田バンプ
を真空法で形成することがなされている。
力端子への半田バンプの形成方法としては、まず、入出
力端子上に、ニッケル、銅、クロム等のバリアメタルを
真空法で形成し、次いでその上に数十μｍの半田バンプ
を真空法で形成することがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
チップの入出力端子に真空法でバリアメタルを形成後、
さらに真空法で半田バンプを形成するためには、本来的
に大掛かりな製造設備が必要となり、また生産性も低く
なるので、結果的に実装コストが高くなるという問題が
あった。また、複数のバンプを形成した場合にバンプの
高さ方向が不均一になりやすく、そのために複数のバン
プを同時に接続するときの接合信頼性を全てのバンプに
ついて確保することが困難になるという問題もあった。
チップの入出力端子に真空法でバリアメタルを形成後、
さらに真空法で半田バンプを形成するためには、本来的
に大掛かりな製造設備が必要となり、また生産性も低く
なるので、結果的に実装コストが高くなるという問題が
あった。また、複数のバンプを形成した場合にバンプの
高さ方向が不均一になりやすく、そのために複数のバン
プを同時に接続するときの接合信頼性を全てのバンプに
ついて確保することが困難になるという問題もあった。
【０００６】さらに、従来の半田バンプを用いて半導体
チップを基板にダイレクトに接合した場合には、半田の
応力により半導体チップの入出力端子と半田バンプとの
間に接合不良が生じる場合があるという問題もあった。
チップを基板にダイレクトに接合した場合には、半田の
応力により半導体チップの入出力端子と半田バンプとの
間に接合不良が生じる場合があるという問題もあった。
【０００７】また、半導体チップとしてＬＳＩを基板に
実装するに際しては、その最終的実装に至るまでに、一
般に、一旦接合したＬＳＩを取り外し、再度接合すると
いうリペア（修復）工程が含まれるが、従来の半田バン
プを形成した半導体チップでは、このリペア工程後の基
板との密着性が不十分であり、これによって接続不良が
生じるという問題があった。
実装するに際しては、その最終的実装に至るまでに、一
般に、一旦接合したＬＳＩを取り外し、再度接合すると
いうリペア（修復）工程が含まれるが、従来の半田バン
プを形成した半導体チップでは、このリペア工程後の基
板との密着性が不十分であり、これによって接続不良が
生じるという問題があった。
【０００８】本発明は以上のような従来技術の課題を解
決しようとするものであり、半導体チップの入出力端子
の半田づけ性、基板に対する密着性、ボンディング性を
大きく向上させ、半田バンプを形成することなく半導体
チップを基板へワイヤーレスボンディングで直接的に接
合信頼性高く実装できるようにし、また、リペア工程に
おける半導体チップの密着性を向上させ、それにより半
導体チップを基板に低コストに高密度実装できるように
することを目的とする。
決しようとするものであり、半導体チップの入出力端子
の半田づけ性、基板に対する密着性、ボンディング性を
大きく向上させ、半田バンプを形成することなく半導体
チップを基板へワイヤーレスボンディングで直接的に接
合信頼性高く実装できるようにし、また、リペア工程に
おける半導体チップの密着性を向上させ、それにより半
導体チップを基板に低コストに高密度実装できるように
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、半導体チッ
プの入出力端子、特にアルミニウム系金属からなる端子
に、まず無電解メッキ法などにより特定のニッケル合金
薄層を形成し、次に、そのニッケル合金薄層上に無電解
メッキ法などにより貴金属薄層を形成すると端子の半田
づけ性、基板に対する密着性、ボンディング性及び耐蝕
性が飛躍的に向上し、また接合信頼性も大きく高まり、
上記の目的が達成できることを見出し、本発明を完成さ
せるに至った。
プの入出力端子、特にアルミニウム系金属からなる端子
に、まず無電解メッキ法などにより特定のニッケル合金
薄層を形成し、次に、そのニッケル合金薄層上に無電解
メッキ法などにより貴金属薄層を形成すると端子の半田
づけ性、基板に対する密着性、ボンディング性及び耐蝕
性が飛躍的に向上し、また接合信頼性も大きく高まり、
上記の目的が達成できることを見出し、本発明を完成さ
せるに至った。
【００１０】即ち、本発明は、入出力端子が、基材金属
層とその上に順次積層されたＮｉ合金薄層及び貴金属薄
層とからなり、該Ｎｉ合金薄層がＮｉを主成分とし、Ｃ
ｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及びＶの
少なくとも１種を含有する合金からなることを特徴とす
る半導体チップを提供する。
層とその上に順次積層されたＮｉ合金薄層及び貴金属薄
層とからなり、該Ｎｉ合金薄層がＮｉを主成分とし、Ｃ
ｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及びＶの
少なくとも１種を含有する合金からなることを特徴とす
る半導体チップを提供する。
【００１１】また、本発明は、このような半導体チップ
の入出力端子の形成方法として、半導体チップの入出力
端子を構成する基材金属層上に無電解メッキ法により、
Ｎｉを主成分とし、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、
Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及びＶの少なくとも１種を含有するニッ
ケル合金薄層を形成し、更に、そのニッケル合金薄層上
に無電解メッキ法により貴金属薄層を形成し、熱処理す
ることを特徴とする方法を提供する。
の入出力端子の形成方法として、半導体チップの入出力
端子を構成する基材金属層上に無電解メッキ法により、
Ｎｉを主成分とし、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、
Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及びＶの少なくとも１種を含有するニッ
ケル合金薄層を形成し、更に、そのニッケル合金薄層上
に無電解メッキ法により貴金属薄層を形成し、熱処理す
ることを特徴とする方法を提供する。
【００１２】また、このような入出力端子を有する半導
体チップを基板に実装する方法として、半導体チップの
入出力端子を、該半導体チップを実装すべき配線基板の
電極パッドと重ね合わせ、その重なった部分を加熱する
ことにより両者を接合する方法を提供する。
体チップを基板に実装する方法として、半導体チップの
入出力端子を、該半導体チップを実装すべき配線基板の
電極パッドと重ね合わせ、その重なった部分を加熱する
ことにより両者を接合する方法を提供する。
【００１３】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】本発明の半導体チップは、図１に示したよ
うに、半導体チップのシリコン基板１の入出力端子を構
成する基材金属層２の上に、ニッケル合金薄層３及び貴
金属薄層４が順次積層されていることを特徴としてい
る。ここで、基材金属層２の側面には、パッシベーショ
ン層５が形成されている。
うに、半導体チップのシリコン基板１の入出力端子を構
成する基材金属層２の上に、ニッケル合金薄層３及び貴
金属薄層４が順次積層されていることを特徴としてい
る。ここで、基材金属層２の側面には、パッシベーショ
ン層５が形成されている。
【００１５】入出力端子を構成する基材金属層２として
は、従来より半導体チップの端子材料として使用されて
いるアルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウ
ム系金属を好ましく使用することができる。
は、従来より半導体チップの端子材料として使用されて
いるアルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウ
ム系金属を好ましく使用することができる。
【００１６】本発明において、基材金属層２上のニッケ
ル合金薄層３は、Ｎｉを主成分とし、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍ
ｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及びＶの少なくとも１
種を含有する合金からなる薄層とする。このニッケル合
金薄層３には、さらにＰ、Ｂ、Ｓｎ及びＰｂ等の他の元
素を１種以上含有させてもよい。特に、拡散性の点か
ら、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｐ等の薄層とするこ
とが好ましい。
ル合金薄層３は、Ｎｉを主成分とし、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍ
ｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及びＶの少なくとも１
種を含有する合金からなる薄層とする。このニッケル合
金薄層３には、さらにＰ、Ｂ、Ｓｎ及びＰｂ等の他の元
素を１種以上含有させてもよい。特に、拡散性の点か
ら、Ｎｉ−Ｃｕ−Ｐ、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｐ等の薄層とするこ
とが好ましい。
【００１７】後述するように、ニッケル合金薄層３の形
成に際して、このような特定の合金成分の薄膜を形成
し、熱処理すると、この合金薄層とアルミニウム系金属
等からなる基材金属層２とはその界面で成分金属が容易
に相互拡散して合金化する。したがって、ニッケル合金
薄層３は基材金属層２に対して高い密着強度を有するも
のとなる。よって、半導体チップを基板に実装した場合
の接合強度を大きく高めることができる。例えば、アル
ミニウム系金属からなる基材金属層２上にＮｉ合金薄層
３としてＮｉ−Ｃｕ−Ｐ薄層（厚さ３μｍ）を形成し、
その上に貴金属薄層４としてＡｕ薄層（厚さ０．１μ
ｍ）を形成し、温度１５０〜５５０℃で熱処理すると、
得られる端子の垂直方向の引っ張り強度は４００〜５０
０ｇ／ｃｍ２と大きい値となる。これに対して、アルミ
ニウム系金属からなる入出力端子の基材金属層上にＮｉ
−Ｐ薄層（厚さ３μｍ）を形成し、その上にＡｕ薄層
（厚さ０．１μｍ）を形成し、同様の温度で熱処理した
ものの垂直方向の引っ張り強度は１００〜２００ｇ／ｃ
ｍ２にすぎない。
成に際して、このような特定の合金成分の薄膜を形成
し、熱処理すると、この合金薄層とアルミニウム系金属
等からなる基材金属層２とはその界面で成分金属が容易
に相互拡散して合金化する。したがって、ニッケル合金
薄層３は基材金属層２に対して高い密着強度を有するも
のとなる。よって、半導体チップを基板に実装した場合
の接合強度を大きく高めることができる。例えば、アル
ミニウム系金属からなる基材金属層２上にＮｉ合金薄層
３としてＮｉ−Ｃｕ−Ｐ薄層（厚さ３μｍ）を形成し、
その上に貴金属薄層４としてＡｕ薄層（厚さ０．１μ
ｍ）を形成し、温度１５０〜５５０℃で熱処理すると、
得られる端子の垂直方向の引っ張り強度は４００〜５０
０ｇ／ｃｍ２と大きい値となる。これに対して、アルミ
ニウム系金属からなる入出力端子の基材金属層上にＮｉ
−Ｐ薄層（厚さ３μｍ）を形成し、その上にＡｕ薄層
（厚さ０．１μｍ）を形成し、同様の温度で熱処理した
ものの垂直方向の引っ張り強度は１００〜２００ｇ／ｃ
ｍ２にすぎない。
【００１８】ニッケル合金薄層３の厚みは、当該半導体
チップの配線基板への実装方法などにより異なるが、約
０．３〜２０μｍ、好ましくは約１〜１０μｍとする。
チップの配線基板への実装方法などにより異なるが、約
０．３〜２０μｍ、好ましくは約１〜１０μｍとする。
【００１９】本発明の半導体チップの端子の形成方法に
おいては、このようなニッケル合金薄層３を無電解メッ
キ法により形成する。これにより、複数の入出力端子上
にニッケル薄層を所定の厚さにばらつきなく形成するこ
とが容易となる。
おいては、このようなニッケル合金薄層３を無電解メッ
キ法により形成する。これにより、複数の入出力端子上
にニッケル薄層を所定の厚さにばらつきなく形成するこ
とが容易となる。
【００２０】無電解メッキ法で使用する無電解メッキ液
やメッキ条件などは適宜選択することができる。例え
ば、ニッケル合金薄層３としてＮｉ−Ｃｕ−Ｐ合金層を
形成する場合、ニッケル合金メッキ浴として、硫酸ニッ
ケル１〜１００ｇ／ｌ、好ましくは３〜２０ｇ／ｌ、硫
酸銅０．１〜５０ｇ／ｌ、好ましくは１〜１０ｇ／ｌ、
酢酸カリウム又はクエン酸カリウム０．１〜１００ｇ／
ｌ、好ましくは３〜２０ｇ／ｌ、ロッセル塩１〜１００
ｇ／ｌ、好ましくは５〜３０ｇ／ｌ及び次亜リン酸カリ
ウム１〜５０ｇ／ｌ、好ましくは３〜３０ｇ／ｌからな
る硫酸ニッケル水溶液を使用し、ｐＨ３〜１０、好まし
くはｐＨ４〜８、浴温５０〜１００℃、好ましくは８５
〜９５℃という条件で無電解メッキすることによりニッ
ケル合金薄層３を好ましく形成することができる。さら
に、このようなニッケルメッキ液には、酢酸鉛０．０１
〜１０ｇ／ｌ、好ましくは０．０５〜５ｇ／ｌを加える
ことが、良好なメッキ層を形成する上で好ましい。
やメッキ条件などは適宜選択することができる。例え
ば、ニッケル合金薄層３としてＮｉ−Ｃｕ−Ｐ合金層を
形成する場合、ニッケル合金メッキ浴として、硫酸ニッ
ケル１〜１００ｇ／ｌ、好ましくは３〜２０ｇ／ｌ、硫
酸銅０．１〜５０ｇ／ｌ、好ましくは１〜１０ｇ／ｌ、
酢酸カリウム又はクエン酸カリウム０．１〜１００ｇ／
ｌ、好ましくは３〜２０ｇ／ｌ、ロッセル塩１〜１００
ｇ／ｌ、好ましくは５〜３０ｇ／ｌ及び次亜リン酸カリ
ウム１〜５０ｇ／ｌ、好ましくは３〜３０ｇ／ｌからな
る硫酸ニッケル水溶液を使用し、ｐＨ３〜１０、好まし
くはｐＨ４〜８、浴温５０〜１００℃、好ましくは８５
〜９５℃という条件で無電解メッキすることによりニッ
ケル合金薄層３を好ましく形成することができる。さら
に、このようなニッケルメッキ液には、酢酸鉛０．０１
〜１０ｇ／ｌ、好ましくは０．０５〜５ｇ／ｌを加える
ことが、良好なメッキ層を形成する上で好ましい。
【００２１】また、無電解ニッケル合金メッキに先立
ち、ニッケル合金薄層３と基材金属層２との密着性を高
めるために、基材金属層２の表面を必要に応じてエッチ
ング液で洗浄し、パラジウム水溶液で下地処理しておく
ことが特に好ましい。
ち、ニッケル合金薄層３と基材金属層２との密着性を高
めるために、基材金属層２の表面を必要に応じてエッチ
ング液で洗浄し、パラジウム水溶液で下地処理しておく
ことが特に好ましい。
【００２２】この場合、エッチング液としては、アルミ
ニウム系金属からなる入出力端子とニッケル合金薄層と
の密着性及び両層の相互拡散性の点から、１〜５％ＨＮ
Ｏ３水溶液を使用することが好ましい。
ニウム系金属からなる入出力端子とニッケル合金薄層と
の密着性及び両層の相互拡散性の点から、１〜５％ＨＮ
Ｏ３水溶液を使用することが好ましい。
【００２３】また、下地処理用のパラジウム水溶液とし
ては、入出力端子がファインパターンである場合でもそ
の基材金属層２に選択的にパラジウムを析出させること
ができ、しかも半導体チップをエッチングしたり汚染し
たりしないような組成のものを使用する。例えば、好ま
しいパラジウム水溶液としては、塩化パラジウム０．０
１〜１０ｇ／ｌ、好ましくは０．１〜３ｇ／ｌ、３５％
塩酸０．０１〜５０ｍｌ／ｌ、好ましくは０．１〜１０
ｍｌ／ｌ及びクエン酸カリウム１〜１００ｇ／ｌ、好ま
しくは３〜５０ｇ／ｌからなる塩化パラジム水溶液を例
示することができる。また、このような塩化パラジウム
水溶液は、ｐＨ１〜１１、好ましくはｐＨ３〜９で温度
０〜７０℃、好ましくは５〜５０℃で使用することが好
ましい。
ては、入出力端子がファインパターンである場合でもそ
の基材金属層２に選択的にパラジウムを析出させること
ができ、しかも半導体チップをエッチングしたり汚染し
たりしないような組成のものを使用する。例えば、好ま
しいパラジウム水溶液としては、塩化パラジウム０．０
１〜１０ｇ／ｌ、好ましくは０．１〜３ｇ／ｌ、３５％
塩酸０．０１〜５０ｍｌ／ｌ、好ましくは０．１〜１０
ｍｌ／ｌ及びクエン酸カリウム１〜１００ｇ／ｌ、好ま
しくは３〜５０ｇ／ｌからなる塩化パラジム水溶液を例
示することができる。また、このような塩化パラジウム
水溶液は、ｐＨ１〜１１、好ましくはｐＨ３〜９で温度
０〜７０℃、好ましくは５〜５０℃で使用することが好
ましい。
【００２４】パラジム水溶液としては、以上のような塩
化パラジム水溶液の他に、クエン酸パラジウム、リンゴ
酸パラジウム、コハク酸パラジウム等の有機酸パラジウ
ム溶液等も使用することができる。
化パラジム水溶液の他に、クエン酸パラジウム、リンゴ
酸パラジウム、コハク酸パラジウム等の有機酸パラジウ
ム溶液等も使用することができる。
【００２５】ニッケル合金薄層３上の貴金属薄層４とし
ては、金、パラジウム、白金などの薄層を形成する。特
に、耐蝕性などの点からは金薄層が好ましく、また、半
田づけ性、応力、融点、拡散性の点からは、Ｐｄ−Ｐｂ
−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｂ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｉｎ、Ｐｄ−Ｐｂ
−Ｓｎ−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐ、
Ｐｄ−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｉｎ、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｐｄ
−Ｎｉ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｉｎ−Ｐ又はＰｄ−Ｐｂ−
Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐを形成することが好ましい。
ては、金、パラジウム、白金などの薄層を形成する。特
に、耐蝕性などの点からは金薄層が好ましく、また、半
田づけ性、応力、融点、拡散性の点からは、Ｐｄ−Ｐｂ
−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｂ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｉｎ、Ｐｄ−Ｐｂ
−Ｓｎ−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐ、
Ｐｄ−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｉｎ、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｐｄ
−Ｎｉ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｉｎ−Ｐ又はＰｄ−Ｐｂ−
Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐを形成することが好ましい。
【００２６】貴金属薄層４の厚みは、半導体チップを配
線基板に実装する際に使用する加熱手段などにより異な
るが、約０．００５〜５０μｍ、好ましくは約０．０１
〜３０μｍ、より好ましくは約０．０１〜５μｍとす
る。
線基板に実装する際に使用する加熱手段などにより異な
るが、約０．００５〜５０μｍ、好ましくは約０．０１
〜３０μｍ、より好ましくは約０．０１〜５μｍとす
る。
【００２７】このような貴金属薄層４は、無電解メッキ
法により好ましく形成することができ、使用する無電解
メッキ液やメッキ条件などは適宜選択することができ
る。例えば、金メッキ液として、ＫＡｕ（ＣＮ）２０．
１〜３０ｇ／ｌ、好ましくは０．５〜１０ｇ／ｌ、クエ
ン酸カリウムもしくはアンモニウム０．５〜２００ｇ／
ｌ、好ましくは５〜５０ｇ／ｌ、及び必要に応じてＫＯ
Ｈ０．１〜２０ｇ／ｌ、好ましくは０．５〜５ｇ／ｌ又
は次亜リン酸アンモニウム１〜１００ｇ／ｌ、好ましく
は３〜５０ｇ／ｌからなるシアン化金カリウム水溶液を
使用し、ｐＨ２〜１０、好ましくはｐＨ３〜８、浴温３
０〜１００℃、好ましくは６０〜９５℃という条件で無
電解メッキすることにより貴金属薄層４を好ましく形成
することができる。
法により好ましく形成することができ、使用する無電解
メッキ液やメッキ条件などは適宜選択することができ
る。例えば、金メッキ液として、ＫＡｕ（ＣＮ）２０．
１〜３０ｇ／ｌ、好ましくは０．５〜１０ｇ／ｌ、クエ
ン酸カリウムもしくはアンモニウム０．５〜２００ｇ／
ｌ、好ましくは５〜５０ｇ／ｌ、及び必要に応じてＫＯ
Ｈ０．１〜２０ｇ／ｌ、好ましくは０．５〜５ｇ／ｌ又
は次亜リン酸アンモニウム１〜１００ｇ／ｌ、好ましく
は３〜５０ｇ／ｌからなるシアン化金カリウム水溶液を
使用し、ｐＨ２〜１０、好ましくはｐＨ３〜８、浴温３
０〜１００℃、好ましくは６０〜９５℃という条件で無
電解メッキすることにより貴金属薄層４を好ましく形成
することができる。
【００２８】本発明の半導体チップの端子の形成方法に
おいては、貴金属薄層４を形成した後、熱処理する。こ
れにより、半導体チップの入出力端子の基材金属層２と
ニッケル合金薄層３と貴金属薄層４の各層の界面で相互
に成分金属の拡散を起こさせ、合金化し、各層の密着強
度を大きく高めることが可能となる。
おいては、貴金属薄層４を形成した後、熱処理する。こ
れにより、半導体チップの入出力端子の基材金属層２と
ニッケル合金薄層３と貴金属薄層４の各層の界面で相互
に成分金属の拡散を起こさせ、合金化し、各層の密着強
度を大きく高めることが可能となる。
【００２９】熱処理温度は、基材金属層２、ニッケル合
金薄層３及び貴金属薄層４の構成金属の種類等により適
宜定めることができるが、通常１５０〜５５０℃とする
ことが好ましい。
金薄層３及び貴金属薄層４の構成金属の種類等により適
宜定めることができるが、通常１５０〜５５０℃とする
ことが好ましい。
【００３０】このようにして端子が形成された本発明の
半導体チップでは、その入出力端子を、半導体チップを
搭載すべき配線基板の電極パッドに重ね合わせ、その重
なった部分を、赤外線、超音波、加熱子などの加熱手段
により加熱し、好ましくは同時に加圧することにより、
半導体チップの入出力端子と配線基板の電極パッドとを
接合することができる。例えば、配線基板の電極パッド
表面に半田層が形成されている場合には、その半田層に
半導体チップの入出力端子を直接重ね合せて約２００〜
３００℃の温度で熱圧着することによりダイレクトに配
線基板に実装することができる。この他、本発明の半導
体チップは、ＴＡＢ法によっても良好に接合することが
でき、導電性樹脂また異方性導電性接着剤を用いた接合
方法によっても良好に接合することができる。
半導体チップでは、その入出力端子を、半導体チップを
搭載すべき配線基板の電極パッドに重ね合わせ、その重
なった部分を、赤外線、超音波、加熱子などの加熱手段
により加熱し、好ましくは同時に加圧することにより、
半導体チップの入出力端子と配線基板の電極パッドとを
接合することができる。例えば、配線基板の電極パッド
表面に半田層が形成されている場合には、その半田層に
半導体チップの入出力端子を直接重ね合せて約２００〜
３００℃の温度で熱圧着することによりダイレクトに配
線基板に実装することができる。この他、本発明の半導
体チップは、ＴＡＢ法によっても良好に接合することが
でき、導電性樹脂また異方性導電性接着剤を用いた接合
方法によっても良好に接合することができる。
【００３１】
【作用】本発明の半導体チップは、その入出力端子が、
アルミニウム等の基材金属層と、その上に密着性よく順
次積層されたニッケル合金薄層及び貴金属薄層からなる
ので、端子の半田づけ性、基板に対する密着性、ボンデ
ィング性及び耐蝕性が飛躍的に向上したものとなる。特
に、入出力端子の基材金属層を予めパラジウム水溶液で
下地処理し、その上に無電解メッキ法によりＮｉ−Ｃｕ
−Ｐ等のニッケル合金薄層を形成し、さらにその上に無
電解メッキ法によりＰｄ−Ｐｂ−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｂ、
Ｐｄ−Ｐｂ−Ｉｎ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ
−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−
Ｓｎ−Ｉｎ、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｐｄ−Ｎｉ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｐ
ｂ−Ｉｎ−Ｐ又はＰｄ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐ等の貴金
属薄層を形成し、さらに熱処理して得た本発明の半導体
チップは、入出力端子上の各層の密着性が大きく向上
し、信頼性の優れた端子となる。従って、半導体のベア
チップをワイヤーレスでダイレクトに配線基板に実装す
ることが可能となり、リペア工程においても優れた密着
強度で基板に再実装することが可能となる。よって、本
発明の半導体チップを使用することによりＭＣＭの生産
性を大きく向上させることが可能となる。
アルミニウム等の基材金属層と、その上に密着性よく順
次積層されたニッケル合金薄層及び貴金属薄層からなる
ので、端子の半田づけ性、基板に対する密着性、ボンデ
ィング性及び耐蝕性が飛躍的に向上したものとなる。特
に、入出力端子の基材金属層を予めパラジウム水溶液で
下地処理し、その上に無電解メッキ法によりＮｉ−Ｃｕ
−Ｐ等のニッケル合金薄層を形成し、さらにその上に無
電解メッキ法によりＰｄ−Ｐｂ−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｂ、
Ｐｄ−Ｐｂ−Ｉｎ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ
−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｐ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−
Ｓｎ−Ｉｎ、Ｎｉ−Ｐｄ、Ｐｄ−Ｎｉ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｐ
ｂ−Ｉｎ−Ｐ又はＰｄ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐ等の貴金
属薄層を形成し、さらに熱処理して得た本発明の半導体
チップは、入出力端子上の各層の密着性が大きく向上
し、信頼性の優れた端子となる。従って、半導体のベア
チップをワイヤーレスでダイレクトに配線基板に実装す
ることが可能となり、リペア工程においても優れた密着
強度で基板に再実装することが可能となる。よって、本
発明の半導体チップを使用することによりＭＣＭの生産
性を大きく向上させることが可能となる。
【００３２】さらにこの場合、ニッケル合金薄層及び貴
金属薄層は複数の入出力端子上に所定の厚さに一様に形
成することができるので、ＭＣＭの製造において、複数
の端子全ての接続信頼性を確保することが可能となる。
金属薄層は複数の入出力端子上に所定の厚さに一様に形
成することができるので、ＭＣＭの製造において、複数
の端子全ての接続信頼性を確保することが可能となる。
【００３３】
実施例１ Ｃ−ＭＯＳの入出力端子である２μｍ厚のアルミニウム
端子を、まず中性溶剤を使用して３０℃で２分間洗浄
し、純水洗浄した。さらに、アルミニウム酸化物を除去
するために、１％ＨＮＯ３で３０秒処理し、純水洗浄し
た。
端子を、まず中性溶剤を使用して３０℃で２分間洗浄
し、純水洗浄した。さらに、アルミニウム酸化物を除去
するために、１％ＨＮＯ３で３０秒処理し、純水洗浄し
た。
【００３４】次いで、パラジウム下地処理液として、塩
化パラジウム０．１ｇ／ｌ、３５％塩酸０．１ｍｌ／ｌ
及びクエン酸カリウム２ｇ／ｌからなる塩化パラジウム
水溶液を調製し、この水溶液にアルミニウム端子を、ｐ
Ｈ４．２、１０℃で４０秒間浸漬することにより下地処
理した。この下地処理により、アルミニウム端子の表面
に、極めて薄いパラジウム膜が形成された。
化パラジウム０．１ｇ／ｌ、３５％塩酸０．１ｍｌ／ｌ
及びクエン酸カリウム２ｇ／ｌからなる塩化パラジウム
水溶液を調製し、この水溶液にアルミニウム端子を、ｐ
Ｈ４．２、１０℃で４０秒間浸漬することにより下地処
理した。この下地処理により、アルミニウム端子の表面
に、極めて薄いパラジウム膜が形成された。
【００３５】次に、無電解ニッケルメッキ液として、硫
酸ニッケル１０ｇ／ｌ、クエン酸カリウム２０ｇ／ｌ、
硫酸銅５ｇ／ｌ、ロッセル塩２０ｇ／ｌ、次亜リン酸ソ
ーダ２０ｇ／ｌからなる硫酸ニッケル水溶液を調製し、
この水溶液を使用して、下地処理が施されたアルミニウ
ム端子に対し、ｐＨ５．０、９０℃で２０分間無電解メ
ッキを行った。その結果、厚さ５μｍの無電解ニッケル
合金メッキ層（合金組成：Ｎｉ８９％、Ｃｕ５％、Ｐ６
％）が形成された。
酸ニッケル１０ｇ／ｌ、クエン酸カリウム２０ｇ／ｌ、
硫酸銅５ｇ／ｌ、ロッセル塩２０ｇ／ｌ、次亜リン酸ソ
ーダ２０ｇ／ｌからなる硫酸ニッケル水溶液を調製し、
この水溶液を使用して、下地処理が施されたアルミニウ
ム端子に対し、ｐＨ５．０、９０℃で２０分間無電解メ
ッキを行った。その結果、厚さ５μｍの無電解ニッケル
合金メッキ層（合金組成：Ｎｉ８９％、Ｃｕ５％、Ｐ６
％）が形成された。
【００３６】次に、無電解金メッキ液として、ＫＡｕ
（ＣＮ）２１０ｇ／ｌ、クエン酸カリウム２０ｇ／ｌ及
び次亜リン酸ソーダ１０ｇ／ｌからなるシアン化金カリ
ウム水溶液を調製し、この水溶液を使用して、表面に無
電解ニッケル合金メッキ層が形成されたアルミニウム端
子に対し、ｐＨ５、９０℃で１０分間無電解金メッキを
行った。その結果、厚さ０．１μｍの金メッキ層が形成
された。これを純水で洗浄し、乾燥させ、さらに３５０
℃、１０−３Ｔｏｒｒで２０分間ベーキングすることに
より熱処理し、本発明の半導体チップを得た。
（ＣＮ）２１０ｇ／ｌ、クエン酸カリウム２０ｇ／ｌ及
び次亜リン酸ソーダ１０ｇ／ｌからなるシアン化金カリ
ウム水溶液を調製し、この水溶液を使用して、表面に無
電解ニッケル合金メッキ層が形成されたアルミニウム端
子に対し、ｐＨ５、９０℃で１０分間無電解金メッキを
行った。その結果、厚さ０．１μｍの金メッキ層が形成
された。これを純水で洗浄し、乾燥させ、さらに３５０
℃、１０−３Ｔｏｒｒで２０分間ベーキングすることに
より熱処理し、本発明の半導体チップを得た。
【００３７】このようにして得られた半導体チップの入
出力端子を半田メッキ線に対して半田付けし、垂直方向
の引っ張り剥離テストを行った。その結果、剥離強度は
４６０〜４８０ｇ／ｃｍ２であった。
出力端子を半田メッキ線に対して半田付けし、垂直方向
の引っ張り剥離テストを行った。その結果、剥離強度は
４６０〜４８０ｇ／ｃｍ２であった。
【００３８】また、上記のようにして得られた半導体チ
ップをＣＯＢ技術により配線基板に実装した。即ち、リ
ジッドなガラスエポキシ配線基板の半田電極パッドに半
導体チップの入出力端子部を位置合わせし、２６０℃で
熱圧着して両者を接合した。これにより、同様の半導体
チップをワイヤーボンディングで配線基板に実装した場
合に比べて半導体チップの実装に要する接続スペースが
約１／１０となり、実装コストも約１／１０となり、さ
らに、半導体チップの実装に要する配線距離が短縮され
るので、応答速度も約１／３に短縮することができた。
また、実装時のリペア工程においても半導体チップを良
好に接合することができた。
ップをＣＯＢ技術により配線基板に実装した。即ち、リ
ジッドなガラスエポキシ配線基板の半田電極パッドに半
導体チップの入出力端子部を位置合わせし、２６０℃で
熱圧着して両者を接合した。これにより、同様の半導体
チップをワイヤーボンディングで配線基板に実装した場
合に比べて半導体チップの実装に要する接続スペースが
約１／１０となり、実装コストも約１／１０となり、さ
らに、半導体チップの実装に要する配線距離が短縮され
るので、応答速度も約１／３に短縮することができた。
また、実装時のリペア工程においても半導体チップを良
好に接合することができた。
【００３９】比較例１ 実施例１の無電解ニッケル合金メッキ層（合金組成：Ｎ
ｉ８９％、Ｃｕ５％、Ｐ６％）の形成に代えて、Ｃｕを
含有しない無電解ニッケル合金層（合金組成：Ｎｉ９１
％、Ｐ９％）を形成する以外は実施例１を繰り返して比
較例の半導体チップを形成した。
ｉ８９％、Ｃｕ５％、Ｐ６％）の形成に代えて、Ｃｕを
含有しない無電解ニッケル合金層（合金組成：Ｎｉ９１
％、Ｐ９％）を形成する以外は実施例１を繰り返して比
較例の半導体チップを形成した。
【００４０】この半導体チップの入出力端子の剥離強度
を実施例１と同様にテストしたところ、剥離強度は２２
０ｇ／ｃｍ２にしかすぎなかった。
を実施例１と同様にテストしたところ、剥離強度は２２
０ｇ／ｃｍ２にしかすぎなかった。
【００４１】また、実施例１と同様にガラスエポキシ配
線基板に実装したところ、リペア工程において部分的に
接合不良となり、入出力端子の密着強度が不足している
ことがわかった。
線基板に実装したところ、リペア工程において部分的に
接合不良となり、入出力端子の密着強度が不足している
ことがわかった。
【００４２】
【発明の効果】本発明の半導体チップによれば、入出力
端子の半田づけ性、配線基板に対する密着性、ボンディ
ング性が大きく向上し、半田バンプを形成することなく
半導体チップを基板へワイヤーレスボンディングで直接
的に低コストで実装することが可能となる。さらに、リ
ペア工程においても優れた密着強度で半導体チップを基
板に実装することが可能となる。
端子の半田づけ性、配線基板に対する密着性、ボンディ
ング性が大きく向上し、半田バンプを形成することなく
半導体チップを基板へワイヤーレスボンディングで直接
的に低コストで実装することが可能となる。さらに、リ
ペア工程においても優れた密着強度で半導体チップを基
板に実装することが可能となる。
【図１】本発明の半導体チップの断面図である。
１ シリコン基板 ２ 基材金属層 ３ ニッケル合金薄層 ４ 貴金属薄層 ５ パッシベーション層
Claims (9)
- 【請求項１】 入出力端子が、基材金属層とその上に順
次積層されたＮｉ合金薄層及び貴金属薄層とからなり、
該Ｎｉ合金薄層がＮｉを主成分とし、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍ
ｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及びＶの少なくとも１
種を含有する合金からなることを特徴とする半導体チッ
プ。 - 【請求項２】 Ｎｉ合金薄層が、さらにＰ、Ｂ、Ｓｎ及
びＰｂの少なくとも１種を含有する合金からなる請求項
１記載の半導体チップ。 - 【請求項３】 基材金属層がアルミニウム系金属からな
る請求項１又は２記載の半導体チップ。 - 【請求項４】 基材金属層の表面がパラジウム水溶液で
表面処理されている請求項１〜３のいずれかに記載の半
導体チップ。 - 【請求項５】 貴金属薄層が、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｐｄ
−Ｐｂ−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｂ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｉｎ、Ｐｄ
−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｐ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−Ｓｎ
−Ｐ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｂ、Ｐｄ−Ｓｎ−Ｉｎ、Ｎｉ−Ｐ
ｄ、Ｐｄ−Ｎｉ−Ｓｎ、Ｐｄ−Ｐｂ−Ｉｎ−Ｐ又はＰｄ
−Ｐｂ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｐからなる請求項１〜４のいずれ
かに記載の半導体チップ。 - 【請求項６】 半導体チップの入出力端子を構成する基
材金属層上に無電解メッキ法により、Ｎｉを主成分と
し、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ａｕ、Ｔｉ及
びＶの少なくとも１種を含有するニッケル合金薄層を形
成し、更に、そのニッケル合金薄層上に無電解メッキ法
により貴金属薄層を形成し、熱処理することを特徴とす
る請求項１〜５のいずれかに記載の半導体チップの端子
の形成方法。 - 【請求項７】 基材金属層の表面をパラジウム水溶液で
下地処理した後に、その上に無電解メッキ法によりニッ
ケル合金薄層を形成する請求項６記載の形成方法。 - 【請求項８】 基材金属層の表面をエッチング液で洗浄
後、パラジウム水溶液で下地処理する請求項７記載の形
成方法。 - 【請求項９】 請求項１〜５のいずれかに記載の半導体
チップの入出力端子を該半導体チップを搭載すべき配線
基板の電極パッドと重ね合わせ、その重なった部分を加
熱することにより両者を接合することを特徴とする半導
体チップの接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29225094A JPH08130227A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 半導体チップ、半導体チップの端子の形成方法及び半導体チップの接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29225094A JPH08130227A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 半導体チップ、半導体チップの端子の形成方法及び半導体チップの接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130227A true JPH08130227A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17779388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29225094A Pending JPH08130227A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 半導体チップ、半導体チップの端子の形成方法及び半導体チップの接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08130227A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002256444A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-11 | Okuno Chem Ind Co Ltd | 配線基板 |
| KR20020092250A (ko) * | 2001-06-01 | 2002-12-11 | 닛폰 덴키(주) | 접합강도를 줄이지 않고 Ｐｂ 프리 Ｓｎ-Ｚｎ 솔더로전자부품들을 실장하기 위한 방법 |
| JP2008285752A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-27 | Korea Advanced Inst Of Sci Technol | 脆性破壊を防止するための無電解ＮｉＸＰで表面処理された電子部品の接合方法 |
| US7514350B2 (en) | 2003-03-13 | 2009-04-07 | Seiko Epson Corporation | Electronic device and method of manufacturing the same, circuit board, and electronic instrument |
| JP2016506449A (ja) * | 2012-12-05 | 2016-03-03 | アトテツク・ドイチユラント・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＡｔｏｔｅｃｈ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ | 貴金属電極上でワイヤボンディング可能且つはんだ付け可能な表面の製造方法 |
| WO2018088284A1 (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器 |
| JPWO2021156970A1 (ja) * | 2020-02-05 | 2021-08-12 |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP29225094A patent/JPH08130227A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2018088284A1 (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-17 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器 |
| KR20190077357A (ko) * | 2016-11-14 | 2019-07-03 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 고체 촬상 소자 및 제조 방법, 및 전자기기 |
| JPWO2021156970A1 (ja) * | 2020-02-05 | 2021-08-12 | ||
| WO2021156970A1 (ja) * | 2020-02-05 | 2021-08-12 | 石原ケミカル株式会社 | Ｓｎ層又はＳｎ合金層を含む構造体 |
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