JPH1070128A - 半導体回路担体にパラジウム接触バンプを作り出す方法 - Google Patents
半導体回路担体にパラジウム接触バンプを作り出す方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 一様に厚いパラジウム接触バンプを半導体回
路担体のアルミニウム表面に形成可能で、アルミニウム
面に確実に且つしっかりと析出可能であるように作り出
す方法を提供する。 【解決手段】 チップ上の導体構造の表面を −先ず浄化し、その後、場合によっては亜鉛イオン含有
の水溶液によって処理し、 −次いで、パラジウムイオン含有の酸性活性化溶液によ
って処理し、 −その次に、接触バンプが、パラジウムイオン、蟻酸又
は蟻酸誘導体を還元剤として並びにパラジウムイオンの
ための窒素含有錯化剤を含有するｐＨ値４〜７の無電流
パラジウム析出浴によって、上記処理された導体構造上
に形成されることで、そのようなパラジウムバンプがパ
ラジウムでの無電流金属化によって形成される。
路担体のアルミニウム表面に形成可能で、アルミニウム
面に確実に且つしっかりと析出可能であるように作り出
す方法を提供する。 【解決手段】 チップ上の導体構造の表面を −先ず浄化し、その後、場合によっては亜鉛イオン含有
の水溶液によって処理し、 −次いで、パラジウムイオン含有の酸性活性化溶液によ
って処理し、 −その次に、接触バンプが、パラジウムイオン、蟻酸又
は蟻酸誘導体を還元剤として並びにパラジウムイオンの
ための窒素含有錯化剤を含有するｐＨ値４〜７の無電流
パラジウム析出浴によって、上記処理された導体構造上
に形成されることで、そのようなパラジウムバンプがパ
ラジウムでの無電流金属化によって形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体回路担体の
アルミニウムからなる電気的導体構造に密着する均一に
厚いパラジウム接触バンプ（bumps，こぶ、接触隆起
部）を電流を通じない（無電流、無電解）金属化(Metal
lisieren)によって作り出すための方法並びにこの方法
に従って作り出された半導体回路担体に関するものであ
る。
アルミニウムからなる電気的導体構造に密着する均一に
厚いパラジウム接触バンプ（bumps，こぶ、接触隆起
部）を電流を通じない（無電流、無電解）金属化(Metal
lisieren)によって作り出すための方法並びにこの方法
に従って作り出された半導体回路担体に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
回路担体は、種々の方法によって、導体プレート（プリ
ント配線回路基板）のようなハイブリッド回路担体と電
気的に接触する。導体プレートは多数のこのような回路
担体並びに他の構成要素と結合している。このために、
ワイヤ・ボンディング法、フリップ・チップ・ボンディ
ング法(Flip-Chip-Bonding-Verfahren)及びテープ・自
動化・ボンディング法がふさわしい。ワイヤ・ボンディ
ング法の場合には半導体回路担体上の個々の接続箇所が
ハイブリッド回路担体上の対応する接触箇所と次々に結
合される一方、フリップ・チップ・ボンディング法及び
テープ・自動化・ボンディング法の場合でのチップ上の
接触箇所は作業工程において同時にハイブリッド回路担
体上の接触箇所と接触する。それ故に後者の両技術は迅
速な接触のために原理的に注目すべきである。特にチッ
プ上の接触箇所の数が増大しているにフリップ・チップ
・ボンディング技術及びテープ・自動化・ボンディング
技術は重要性を増している。
回路担体は、種々の方法によって、導体プレート（プリ
ント配線回路基板）のようなハイブリッド回路担体と電
気的に接触する。導体プレートは多数のこのような回路
担体並びに他の構成要素と結合している。このために、
ワイヤ・ボンディング法、フリップ・チップ・ボンディ
ング法(Flip-Chip-Bonding-Verfahren)及びテープ・自
動化・ボンディング法がふさわしい。ワイヤ・ボンディ
ング法の場合には半導体回路担体上の個々の接続箇所が
ハイブリッド回路担体上の対応する接触箇所と次々に結
合される一方、フリップ・チップ・ボンディング法及び
テープ・自動化・ボンディング法の場合でのチップ上の
接触箇所は作業工程において同時にハイブリッド回路担
体上の接触箇所と接触する。それ故に後者の両技術は迅
速な接触のために原理的に注目すべきである。特にチッ
プ上の接触箇所の数が増大しているにフリップ・チップ
・ボンディング技術及びテープ・自動化・ボンディング
技術は重要性を増している。
【０００３】これら方法に従って接触を確実になすため
に、チップのアルミニウム表面上に接触可能で溶接可能
な金属からなる所謂結合バンプ（接触隆起部）が形成さ
れる。これに対してワイヤ・ボンディング技術では、ワ
イヤ（金ワイヤ、アルミニウム／珪素ワイヤ）がアルミ
ニウム表面に直接的に結合可能であるので、チップ上の
アルミニウム・導体構造に別の層をもたらす必要はな
い。
に、チップのアルミニウム表面上に接触可能で溶接可能
な金属からなる所謂結合バンプ（接触隆起部）が形成さ
れる。これに対してワイヤ・ボンディング技術では、ワ
イヤ（金ワイヤ、アルミニウム／珪素ワイヤ）がアルミ
ニウム表面に直接的に結合可能であるので、チップ上の
アルミニウム・導体構造に別の層をもたらす必要はな
い。
【０００４】フリップ・チップ・組立のために、現在ふ
つうは均質な合金材料（例えばＳｎ／Ｐｂ９５／５）か
らなる高温溶融のハンダバンプが用いられる。当該ハン
ダバンプはハイブリッド回路担体に存在する同じく錫／
鉛合金（Ｓｎ／Ｐｂ６３／６７）からなるハンダデポ(L
otdepot)と低温でハンダ接合される。この加工材料組み
合わせの場合、組立プロセスにおいてチップとハイブリ
ッド回路担体の間の定められた間隔が調整される。
つうは均質な合金材料（例えばＳｎ／Ｐｂ９５／５）か
らなる高温溶融のハンダバンプが用いられる。当該ハン
ダバンプはハイブリッド回路担体に存在する同じく錫／
鉛合金（Ｓｎ／Ｐｂ６３／６７）からなるハンダデポ(L
otdepot)と低温でハンダ接合される。この加工材料組み
合わせの場合、組立プロセスにおいてチップとハイブリ
ッド回路担体の間の定められた間隔が調整される。
【０００５】これまで既に、チップ表面のアルミニウム
からなる導体列(Leiterzuegen)上の種々の金属の層を、
腐食から護るために貴金属類で覆うことが公知であっ
た。このため、例えば蒸着のような真空法又はスパッタ
リング法(Sputterverfahren)が湿式化学法と結びついて
用いられている。このために大抵の方法は、電解金属析
出法との組み合わせでの薄膜技術（スパッタリング、フ
ォトレジスト構造付与）の使用を必要とする。特に費用
・労力のかかる工業技術のために、この在来の技術が非
常にコストのかさむものであることが証明された。
からなる導体列(Leiterzuegen)上の種々の金属の層を、
腐食から護るために貴金属類で覆うことが公知であっ
た。このため、例えば蒸着のような真空法又はスパッタ
リング法(Sputterverfahren)が湿式化学法と結びついて
用いられている。このために大抵の方法は、電解金属析
出法との組み合わせでの薄膜技術（スパッタリング、フ
ォトレジスト構造付与）の使用を必要とする。特に費用
・労力のかかる工業技術のために、この在来の技術が非
常にコストのかさむものであることが証明された。
【０００６】この金属層の製造のための真空法は概して
非常に費用・労力がかかり、それ故に高価である一方、
湿式化学法は原理的に買い得の代替法である。これらか
ら、電気ポテンシャルを加えることで金属を析出する電
解法は、析出した層がハイブリッド回路担体の全ての箇
所に一様に厚くもたらされないので、接触バンプの製造
にはもちろんあまり適していない。特にチップ上の接触
面で接続バンプの厚めの層とする場合、そのような層厚
の差異は著しい問題をもたらす。特にフリップ・チップ
・組立の場合、このためにハイブリッド回路担体上の対
応する接続箇所に対する一様な接触を形成するために常
にバンプの等しい高さが要求されるので、問題である。
非常に費用・労力がかかり、それ故に高価である一方、
湿式化学法は原理的に買い得の代替法である。これらか
ら、電気ポテンシャルを加えることで金属を析出する電
解法は、析出した層がハイブリッド回路担体の全ての箇
所に一様に厚くもたらされないので、接触バンプの製造
にはもちろんあまり適していない。特にチップ上の接触
面で接続バンプの厚めの層とする場合、そのような層厚
の差異は著しい問題をもたらす。特にフリップ・チップ
・組立の場合、このためにハイブリッド回路担体上の対
応する接続箇所に対する一様な接触を形成するために常
にバンプの等しい高さが要求されるので、問題である。
【０００７】この理由から電流を通じない（無電流）金
属析出法が好ましく、この際、高価な薄膜技術は必要で
ない。もちろん無電流金属析出の欠点は析出可能な金属
が限られていることと使用可能な電解液タイプが限られ
ていることである。多くの析出溶液の高いアルカリ量に
よって、アルミニウム接続箇所（アルミニウムパッド）
の薄い、約１μｍの厚みの層が簡単に溶解する。
属析出法が好ましく、この際、高価な薄膜技術は必要で
ない。もちろん無電流金属析出の欠点は析出可能な金属
が限られていることと使用可能な電解液タイプが限られ
ていることである。多くの析出溶液の高いアルカリ量に
よって、アルミニウム接続箇所（アルミニウムパッド）
の薄い、約１μｍの厚みの層が簡単に溶解する。
【０００８】接触バンプの形成のための信頼性のある無
電流金属析出はこれまで自動触媒作用によるニッケル浴
でのみ可能であった。ニッケルバンプの腐食の回避のた
めに、当該バンプは金層で覆われなければならない。し
かしながら、この金属の組み合わせはニッケルの導電率
が比較的低いという欠点を有する。これによって問題が
結果として生じる。更に適切なニッケル層が比較的高温
の浴からのみ析出可能である。これはチップ金属化の際
に別の問題をもたらした。
電流金属析出はこれまで自動触媒作用によるニッケル浴
でのみ可能であった。ニッケルバンプの腐食の回避のた
めに、当該バンプは金層で覆われなければならない。し
かしながら、この金属の組み合わせはニッケルの導電率
が比較的低いという欠点を有する。これによって問題が
結果として生じる。更に適切なニッケル層が比較的高温
の浴からのみ析出可能である。これはチップ金属化の際
に別の問題をもたらした。
【０００９】最後に述べた理由から、良好な導電性の貴
金属類からなる金属バンプは０．１から例えば２０μｍ
の厚み（高さ）において好ましい。もちろんこの際、無
電流で析出する金属バンプがアルミニウム基層に必要に
析出し、しっかりと密着しなければならないという問題
がある。
金属類からなる金属バンプは０．１から例えば２０μｍ
の厚み（高さ）において好ましい。もちろんこの際、無
電流で析出する金属バンプがアルミニウム基層に必要に
析出し、しっかりと密着しなければならないという問題
がある。
【００１０】米国特許第４４２４２４１号明細書におい
て、チップ上に細かな導体列を被覆するためにパラジウ
ムでそのような半導体回路上の触媒活性表面の無電流被
覆のための方法が開示されている。もちろん、そこで析
出された金属層の厚みは極めて僅かである。例えば０．
７μｍだけの厚みで層が析出される。
て、チップ上に細かな導体列を被覆するためにパラジウ
ムでそのような半導体回路上の触媒活性表面の無電流被
覆のための方法が開示されている。もちろん、そこで析
出された金属層の厚みは極めて僅かである。例えば０．
７μｍだけの厚みで層が析出される。
【００１１】この特許明細書において、それ自体触媒作
用によらない表面が例えば先ずパラジウム含有溶液で処
理されるか、触媒作用による金属の蒸着によって被覆さ
れることが提案されている。もちろん、この活性化され
た表面にパラジウム析出浴から構成された金属バンプが
十分確実に生じえないことが判明した。
用によらない表面が例えば先ずパラジウム含有溶液で処
理されるか、触媒作用による金属の蒸着によって被覆さ
れることが提案されている。もちろん、この活性化され
た表面にパラジウム析出浴から構成された金属バンプが
十分確実に生じえないことが判明した。
【００１２】次いで、この表面にパラジウム層が２以下
のｐＨ値のパラジウム析出浴を用いて且つ還元剤として
例えば蟻酸を使用して析出されなければならない。錯化
剤として炭酸の他にアミドも使用される。しかしなが
ら、使用可能なアミドの種類について報告されていな
い。比較試験から、この浴から析出されるパラジウム層
が黒く、サブストレートに十分に密着せず、当該浴が非
常に急激に分解することが分かる。上記特許明細書にお
いて更に、還元剤の濃度が余りに高く調整される場合に
は、浴の自然発生的な自己分解の危険があることが述べ
られている。
のｐＨ値のパラジウム析出浴を用いて且つ還元剤として
例えば蟻酸を使用して析出されなければならない。錯化
剤として炭酸の他にアミドも使用される。しかしなが
ら、使用可能なアミドの種類について報告されていな
い。比較試験から、この浴から析出されるパラジウム層
が黒く、サブストレートに十分に密着せず、当該浴が非
常に急激に分解することが分かる。上記特許明細書にお
いて更に、還元剤の濃度が余りに高く調整される場合に
は、浴の自然発生的な自己分解の危険があることが述べ
られている。
【００１３】ドイツ連邦共和国特許第４３１６６７９号
明細書(DE 43 16 679 C1)及びドイツ連邦共和国特許出
願第４４１５２１１号公開公報(DE 44 15 211 A1)に
も、パラジウムで無電流被覆するための方法が記載され
ている：上記ドイツ連邦共和国特許第４３１６６７９号
明細書に、パラジウム層の析出のための方法が開示され
ており、先ず置換法により(zementativ)析出されたパラ
ジウムからなる触媒作用のある第１層が、及びこの中間
層上に無電流で表出したパラジウム層が、パラジウム
塩、一又は複数の窒素含有錯化剤及びメタン酸乃至メタ
ン酸誘導体を含有しホルムアルデヒドのない浴から析出
する。パラジウム析出溶液のｐＨ値は好ましくは７〜１
０．５の範囲に調整される。もちろん、この特許明細書
には、厚いボンディング接触バンプの製造のためのアル
ミニウム表面の適切な前処理の助言は与えられていな
い。
明細書(DE 43 16 679 C1)及びドイツ連邦共和国特許出
願第４４１５２１１号公開公報(DE 44 15 211 A1)に
も、パラジウムで無電流被覆するための方法が記載され
ている：上記ドイツ連邦共和国特許第４３１６６７９号
明細書に、パラジウム層の析出のための方法が開示され
ており、先ず置換法により(zementativ)析出されたパラ
ジウムからなる触媒作用のある第１層が、及びこの中間
層上に無電流で表出したパラジウム層が、パラジウム
塩、一又は複数の窒素含有錯化剤及びメタン酸乃至メタ
ン酸誘導体を含有しホルムアルデヒドのない浴から析出
する。パラジウム析出溶液のｐＨ値は好ましくは７〜１
０．５の範囲に調整される。もちろん、この特許明細書
には、厚いボンディング接触バンプの製造のためのアル
ミニウム表面の適切な前処理の助言は与えられていな
い。
【００１４】上記ドイツ連邦共和国特許出願第４４１５
２１１号公開公報にも、そのような言及は含まれていな
い。ここでは溶液のｐＨ値は４以上である。技術的に使
用可能な層はこの公開公報での言及によれば０．２μｍ
の厚みを有する。
２１１号公開公報にも、そのような言及は含まれていな
い。ここでは溶液のｐＨ値は４以上である。技術的に使
用可能な層はこの公開公報での言及によれば０．２μｍ
の厚みを有する。
【００１５】パラジウムは要するにその良好な導電性と
ハンダ付け可能性並びに高い耐腐食性、その結果、バン
プを備えたチップを空気乃至腐食性雰囲気に長い間おい
ていても厚い酸化物層を形成することにならないため
に、このバンプの形成のための適切な金属として好まれ
る。もちろん、公知の方法は上記欠点を有する。
ハンダ付け可能性並びに高い耐腐食性、その結果、バン
プを備えたチップを空気乃至腐食性雰囲気に長い間おい
ていても厚い酸化物層を形成することにならないため
に、このバンプの形成のための適切な金属として好まれ
る。もちろん、公知の方法は上記欠点を有する。
【００１６】それ故に本発明は、従来技術の欠点を回避
し、一様に厚いパラジウム接触バンプを半導体回路担体
のアルミニウム表面に形成可能で、アルミニウム面に確
実に且つしっかりと析出可能であるような方法を見出す
ことを課題としている。
し、一様に厚いパラジウム接触バンプを半導体回路担体
のアルミニウム表面に形成可能で、アルミニウム面に確
実に且つしっかりと析出可能であるような方法を見出す
ことを課題としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】当該課題は請求項１〜
４、１１、１２及び１４によって解決される。本発明の
好ましい実施の形態は従属の請求項に挙げられている。
４、１１、１２及び１４によって解決される。本発明の
好ましい実施の形態は従属の請求項に挙げられている。
【００１８】上記課題の解決のために、アルミニウムか
らなる導体構造の表面が、半導体回路担体のアルミニウ
ムからなる導体構造上にしっかりと密着し一様な厚みの
パラジウム接触バンプを作り出すために、無電流金属化
によって作り出される方法にして、上記導体構造の表面
が ａ）先ず浄化され、 ｂ）その後、酸性パラジウムイオンを含有する活性化溶
液を用いて処理し、 ｃ）その後、還元剤として蟻酸乃至蟻酸誘導体、パラジ
ウムイオン並びに当該パラジウムイオンのための窒素含
有錯化剤を含有する４〜７のｐＨ値の無電流パラジウム
析出浴を用いて、接触バンプを処理された導体構造上に
形成するというやり方の方法が開発された。
らなる導体構造の表面が、半導体回路担体のアルミニウ
ムからなる導体構造上にしっかりと密着し一様な厚みの
パラジウム接触バンプを作り出すために、無電流金属化
によって作り出される方法にして、上記導体構造の表面
が ａ）先ず浄化され、 ｂ）その後、酸性パラジウムイオンを含有する活性化溶
液を用いて処理し、 ｃ）その後、還元剤として蟻酸乃至蟻酸誘導体、パラジ
ウムイオン並びに当該パラジウムイオンのための窒素含
有錯化剤を含有する４〜７のｐＨ値の無電流パラジウム
析出浴を用いて、接触バンプを処理された導体構造上に
形成するというやり方の方法が開発された。
【００１９】本発明の代替法において、浄化後の中間ス
テップとして、表面を亜鉛含有水溶液を用いて処理し及
び／又はパラジウムバンプが２μｍの最小高さに達する
ように処理が実行される。
テップとして、表面を亜鉛含有水溶液を用いて処理し及
び／又はパラジウムバンプが２μｍの最小高さに達する
ように処理が実行される。
【００２０】アルミニウム表面が適切に前処理され析出
のために要求されるパラジウム析出浴が用いられること
によって、簡単にパラジウム接触バンプが例えば２０μ
ｍの高さで析出されうる。このバンプがチップ上に一様
な厚みと高い密着強度を有して形成されることに問題は
ない。更にこのバンプは空気に接する場合にも表面に酸
化物層が形成する傾向はない。それ故に、バンプをニッ
ケルの使用の際のように追加的に薄い浸漬金属化金層(T
auchgoldmetallisierungsschicht)で保護する必要な
い。パラジウム析出溶液のｐＨ値は強アルカリ範囲でも
なく強酸範囲でもないので、アルミニウム層は害されな
い（腐食されない）。当該方法はアルミニウム基層と当
該基層に析出されるべき他の金属層の間に拡散バリアの
形成のためにも用いられうる。
のために要求されるパラジウム析出浴が用いられること
によって、簡単にパラジウム接触バンプが例えば２０μ
ｍの高さで析出されうる。このバンプがチップ上に一様
な厚みと高い密着強度を有して形成されることに問題は
ない。更にこのバンプは空気に接する場合にも表面に酸
化物層が形成する傾向はない。それ故に、バンプをニッ
ケルの使用の際のように追加的に薄い浸漬金属化金層(T
auchgoldmetallisierungsschicht)で保護する必要な
い。パラジウム析出溶液のｐＨ値は強アルカリ範囲でも
なく強酸範囲でもないので、アルミニウム層は害されな
い（腐食されない）。当該方法はアルミニウム基層と当
該基層に析出されるべき他の金属層の間に拡散バリアの
形成のためにも用いられうる。
【００２１】無電流バンピング(bumping)技術は薄膜技
術を用いた従来の方法に対するコストの安い代替法であ
る。無電流法の利点は特に、費用・労力のかかる真空技
術なしで作用しうることにある。そこから更に、無電流
パラジウム浴から触媒反応を起こさない表面にパラジウ
ム層が析出することはできないので、接触バンプがまた
マスクなしで作り出されうる。サブストレートの大きさ
に関して制限がないので、本発明に係る無電流方法で個
々のチップもウェハー全体も同時に加工可能である。
術を用いた従来の方法に対するコストの安い代替法であ
る。無電流法の利点は特に、費用・労力のかかる真空技
術なしで作用しうることにある。そこから更に、無電流
パラジウム浴から触媒反応を起こさない表面にパラジウ
ム層が析出することはできないので、接触バンプがまた
マスクなしで作り出されうる。サブストレートの大きさ
に関して制限がないので、本発明に係る無電流方法で個
々のチップもウェハー全体も同時に加工可能である。
【００２２】
【発明の実施の態様】浴のｐＨ値は好ましくは５〜６に
調整される。特に良好な結果が５．３〜５．８の範囲で
のｐＨ値で得られる。
調整される。特に良好な結果が５．３〜５．８の範囲で
のｐＨ値で得られる。
【００２３】パラジウム析出溶液中でのパラジウムイオ
ンの形成のために、当該溶液にパラジウム塩が添加され
る。パラジウム塩として、任意のパラジウム化合物、例
えば塩化パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム
又は酢酸パラジウムを用いることが可能である。
ンの形成のために、当該溶液にパラジウム塩が添加され
る。パラジウム塩として、任意のパラジウム化合物、例
えば塩化パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム
又は酢酸パラジウムを用いることが可能である。
【００２４】更に当該浴は少なくとも一種の窒素含有錯
化剤を含む。窒素含有錯化剤として、例えば、エチレン
ジアミン、１，３-ジアミノプロパン、１，２-ビス-
（３-アミノプロピルアミノ）-エタン、２-ジエチルア
ミノエチルアミン及びジエチレントリアミンが用いられ
る。更にジエチレントリアミンペンタ酢酸、ニトロ酢
酸、Ｎ-（２-ヒドロキシエチル）-エチレンジアミン、
エチレンジアミン-Ｎ，Ｎ-二酢酸、２-（ジメチルアミ
ノ）-エチルアミン、１，２-ジアミノプロピルアミン、
１，３-ジアミノプロピルアミン、３-（メチルアミノ）
-プロピル-アミン、３-（ジメチルアミノ）-プロピルア
ミン、３-（ジメチルアミノ）-プロピルアミン、ビス-
（３-アミノプロピル）-アミン、１，２-ビス-（３-ア
ミノプロピル）-アルキルアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタ
ミン、ペンタエチレンヘキサミン及びこれら錯化剤の任
意の混合物が使用されうる。
化剤を含む。窒素含有錯化剤として、例えば、エチレン
ジアミン、１，３-ジアミノプロパン、１，２-ビス-
（３-アミノプロピルアミノ）-エタン、２-ジエチルア
ミノエチルアミン及びジエチレントリアミンが用いられ
る。更にジエチレントリアミンペンタ酢酸、ニトロ酢
酸、Ｎ-（２-ヒドロキシエチル）-エチレンジアミン、
エチレンジアミン-Ｎ，Ｎ-二酢酸、２-（ジメチルアミ
ノ）-エチルアミン、１，２-ジアミノプロピルアミン、
１，３-ジアミノプロピルアミン、３-（メチルアミノ）
-プロピル-アミン、３-（ジメチルアミノ）-プロピルア
ミン、３-（ジメチルアミノ）-プロピルアミン、ビス-
（３-アミノプロピル）-アミン、１，２-ビス-（３-ア
ミノプロピル）-アルキルアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタ
ミン、ペンタエチレンヘキサミン及びこれら錯化剤の任
意の混合物が使用されうる。
【００２５】浴における錯化剤の含有量はパラジウム含
有量に依存する。典型的には、５〜５０：１の錯化剤：
パラジウムのモル比が用いられる。還元剤として、蟻酸
自体のみが適しているのではない。その誘導体、例えば
その塩の低級エステルも用いることが可能である。
有量に依存する。典型的には、５〜５０：１の錯化剤：
パラジウムのモル比が用いられる。還元剤として、蟻酸
自体のみが適しているのではない。その誘導体、例えば
その塩の低級エステルも用いることが可能である。
【００２６】更に浴は浴剤１リットル当たり０．１〜１
００ミリグラムの濃度で安定剤も含有している。このよ
うな安定剤は公知である。例えば、２倍にマイナス帯電
した硫黄の硫黄化合物が用いられうる。浴からのパラジ
ウム速度は１時間当たり５μｍにまでなる。
００ミリグラムの濃度で安定剤も含有している。このよ
うな安定剤は公知である。例えば、２倍にマイナス帯電
した硫黄の硫黄化合物が用いられうる。浴からのパラジ
ウム速度は１時間当たり５μｍにまでなる。
【００２７】後続する金属化のための良好な付着素地を
準備するために、方法ステップａ）にしたがい、アルミ
ニウム・ボンドパッド(Bondpads)がスパッタリング法に
よって浄化される。しかしながら湿式化学浄化が好まし
く、その結果、スパッタリング設備内で追加的方法ステ
ップを行う必要がない。このために、アルミニウム表面
は、硫酸やフッ化水素酸を含有する酸性水溶液によって
浄化されうる。これによって、夾雑物及び、後続する方
法ステップｂ）における金属中間層の形成を阻害する特
に厚い酸化物層が除去される。
準備するために、方法ステップａ）にしたがい、アルミ
ニウム・ボンドパッド(Bondpads)がスパッタリング法に
よって浄化される。しかしながら湿式化学浄化が好まし
く、その結果、スパッタリング設備内で追加的方法ステ
ップを行う必要がない。このために、アルミニウム表面
は、硫酸やフッ化水素酸を含有する酸性水溶液によって
浄化されうる。これによって、夾雑物及び、後続する方
法ステップｂ）における金属中間層の形成を阻害する特
に厚い酸化物層が除去される。
【００２８】浄化処理の後、チップが水で洗浄される。
引き続いて、選択的な中間ステップにおいて金属中間層
がアルミニウム接触面上に形成される。このために亜鉛
イオン水溶液が用いられる。
引き続いて、選択的な中間ステップにおいて金属中間層
がアルミニウム接触面上に形成される。このために亜鉛
イオン水溶液が用いられる。
【００２９】アルミニウム表面に金属中間層を形成する
ための亜鉛イオン含有水溶液は、基本的に酸化亜鉛と少
なくとも１ｇのアルカリ乃至テトラアルキルアンモニウ
ムヒドロキシドを含み、その結果、強アルカリ溶液であ
る。この場合、当該溶液は更にニッケル塩と場合によっ
ては鉄塩も含有する。加えて、当該溶液は追加的に水酸
化重金属の沈澱を阻止するために錯化剤を含有する。ア
ルカリ溶液の代わりに亜鉛イオン酸性溶液も使用可能で
ある。
ための亜鉛イオン含有水溶液は、基本的に酸化亜鉛と少
なくとも１ｇのアルカリ乃至テトラアルキルアンモニウ
ムヒドロキシドを含み、その結果、強アルカリ溶液であ
る。この場合、当該溶液は更にニッケル塩と場合によっ
ては鉄塩も含有する。加えて、当該溶液は追加的に水酸
化重金属の沈澱を阻止するために錯化剤を含有する。ア
ルカリ溶液の代わりに亜鉛イオン酸性溶液も使用可能で
ある。
【００３０】表面の（更なる）洗浄の後、処理されたア
ルミニウム表面は次の方法ステップにおいてパラジウム
イオン含有の酸性水溶液によって活性化される。この
際、パラジウムが、卑金属アルミニウムとの貴金属パラ
ジウムの置換反応によって、アルミニウム表面に析出す
る。このために、当該表面は例えばパラジウム含有溶
液、好ましくは塩化パラジウムの硫酸溶液で活性化され
うる。この溶液は追加的に酸化剤、例えばペルオキソ二
硫酸、過塩素酸塩、過ホウ酸塩、過酸化物又は硝酸塩を
含有する。この溶液のｐＨ値の調整のために、硫酸水素
ナトリウム又は硫酸が用いられる。
ルミニウム表面は次の方法ステップにおいてパラジウム
イオン含有の酸性水溶液によって活性化される。この
際、パラジウムが、卑金属アルミニウムとの貴金属パラ
ジウムの置換反応によって、アルミニウム表面に析出す
る。このために、当該表面は例えばパラジウム含有溶
液、好ましくは塩化パラジウムの硫酸溶液で活性化され
うる。この溶液は追加的に酸化剤、例えばペルオキソ二
硫酸、過塩素酸塩、過ホウ酸塩、過酸化物又は硝酸塩を
含有する。この溶液のｐＨ値の調整のために、硫酸水素
ナトリウム又は硫酸が用いられる。
【００３１】引き続いて、アルミニウム・ボンドパッド
が再び洗浄される。洗浄ステップに続いて無電流パラジ
ウム析出が行われる。既述の方法によってチップ上のア
ルミニウム・接続箇所が金属化される。これによって、
異なる様々な接続技術が可能である。フリップ・チップ
技術に、特にハンダ法及び粘着法(Loet- und Kleberver
fahren)が適している。このためにチップが接触すべき
ハイブリッド回路担体上に液状ハンダが堆積するか、あ
るいは当該ハンダがチップの浸漬を通じてパラジウムバ
ンプ上に付着力によってくっついたままである。結局、
ハンダはまた導電粘着ペーストとしてステンシル印刷又
は機械的なハンダバンピングによってパラジウムバンプ
上に堆積可能である。言及された全ての場合において、
ハイブリッド回路担体とのチップの一体化の前に両者の
一方にハンダデポが対応する接触位置で存在し、その結
果、（一方で半導体回路担体上のパラジウムバンプが、
他方でハイブリッド回路担体上の接触接続箇所との）対
向する接触部が公知の技術によってハンダ付けされう
る。これは、結合されるべき部分のオーバーヘッド堆積
(ueber-Kopf-Aufeinanderlegen)によって、接触位置を
互いに対向し、次いでハンダ付けするようになされる。
例えば接触する部分は再融炉（reflow）において互いに
ハンダ付けされる。
が再び洗浄される。洗浄ステップに続いて無電流パラジ
ウム析出が行われる。既述の方法によってチップ上のア
ルミニウム・接続箇所が金属化される。これによって、
異なる様々な接続技術が可能である。フリップ・チップ
技術に、特にハンダ法及び粘着法(Loet- und Kleberver
fahren)が適している。このためにチップが接触すべき
ハイブリッド回路担体上に液状ハンダが堆積するか、あ
るいは当該ハンダがチップの浸漬を通じてパラジウムバ
ンプ上に付着力によってくっついたままである。結局、
ハンダはまた導電粘着ペーストとしてステンシル印刷又
は機械的なハンダバンピングによってパラジウムバンプ
上に堆積可能である。言及された全ての場合において、
ハイブリッド回路担体とのチップの一体化の前に両者の
一方にハンダデポが対応する接触位置で存在し、その結
果、（一方で半導体回路担体上のパラジウムバンプが、
他方でハイブリッド回路担体上の接触接続箇所との）対
向する接触部が公知の技術によってハンダ付けされう
る。これは、結合されるべき部分のオーバーヘッド堆積
(ueber-Kopf-Aufeinanderlegen)によって、接触位置を
互いに対向し、次いでハンダ付けするようになされる。
例えば接触する部分は再融炉（reflow）において互いに
ハンダ付けされる。
【００３２】フリップ・チップ技術での適用の他に、本
発明に係る方法はテープ・自動化・ボンディング技術
（ＴＡＢ技術）での使用にも適している。このために所
謂インナーリードボンド(Inner-Lead-Bonds)、即ち、チ
ップ上のパラジウム接触バンプとチップ用担体材料とし
て用いられたＴＡＢフィルム上の接触位置との間の結合
が、この接触位置とのパラジウム接触バンプのハンダ付
けによって作り出される。
発明に係る方法はテープ・自動化・ボンディング技術
（ＴＡＢ技術）での使用にも適している。このために所
謂インナーリードボンド(Inner-Lead-Bonds)、即ち、チ
ップ上のパラジウム接触バンプとチップ用担体材料とし
て用いられたＴＡＢフィルム上の接触位置との間の結合
が、この接触位置とのパラジウム接触バンプのハンダ付
けによって作り出される。
【００３３】
【実施例】以下の例によって本発明を詳細に説明する：
以下では他に断らない限り、最終水溶液１リットル当た
りの濃度と解される。
以下では他に断らない限り、最終水溶液１リットル当た
りの濃度と解される。
【００３４】半導体回路担体の珪素ベース４はアルミニ
ウム導電層１を有する（段階１）。アルミニウム表面は
２５℃で、３０秒の処理時間の間、次の組成のを有する
水溶液によって浄化される： 硫酸（濃縮） ５〜１０重量％ フッ化水素酸（濃縮） ０．５〜２重量％ その後、選択的に金属中間層５が上記表面に堆積される
（段階２）。このために２５℃で３０秒の処理時間の
間、亜鉛イオン水溶液が用いられる。この溶液は次の組
成を有する： 亜鉛イオン ５０〜１００ｇ／リットル 水酸化ナトリウム ２０〜２００ｇ／リットル 塩化鉄(III) １ｇ／リットル アルミニウム・ボンドパッド１によって覆われていない
珪素ベース４の表面は、適当な不動態化層３、例えば蒸
着によって形成される燐酸シリケートガラス(Phosphors
ilikatglas)からなる不動態化層によって覆われる。こ
れによって後続する金属化が選択的にアルミニウム・ボ
ンドパッド１上にのみ形成される。
ウム導電層１を有する（段階１）。アルミニウム表面は
２５℃で、３０秒の処理時間の間、次の組成のを有する
水溶液によって浄化される： 硫酸（濃縮） ５〜１０重量％ フッ化水素酸（濃縮） ０．５〜２重量％ その後、選択的に金属中間層５が上記表面に堆積される
（段階２）。このために２５℃で３０秒の処理時間の
間、亜鉛イオン水溶液が用いられる。この溶液は次の組
成を有する： 亜鉛イオン ５０〜１００ｇ／リットル 水酸化ナトリウム ２０〜２００ｇ／リットル 塩化鉄(III) １ｇ／リットル アルミニウム・ボンドパッド１によって覆われていない
珪素ベース４の表面は、適当な不動態化層３、例えば蒸
着によって形成される燐酸シリケートガラス(Phosphors
ilikatglas)からなる不動態化層によって覆われる。こ
れによって後続する金属化が選択的にアルミニウム・ボ
ンドパッド１上にのみ形成される。
【００３５】その後、薄いパラジウム層６が４０℃の処
理温度で５分間の処理時間でアルミニウム・ボンドパッ
ド１上に形成される（段階３）。活性化のために用いら
れる水溶液は次の組成を有する： 硫酸水素ナトリウム ５０ｇ／リットル 過塩素酸カリウム ５ｇ／リットル 硫酸パラジウム （パラジウムとして算出して） ０．２ｇ／リットル ｐＨ値 ＜１．５ この層上にパラジウム接触バンプ７が次の組成を有する
無電流パラジウム浴から析出される（段階４）： 硫酸ナトリウム ０．０１モル／リットル エチレンジアミン ０．２モル／リットル 蟻酸ナトリウム ０．３モル／リットル 硫酸水素カリウム ０．２モル／リットル 当該溶液は約５．５のｐＨ値を有する。浴の温度は約７
０℃である。１２μｍ厚の一様にしっかりと付着する層
の析出のために、約１５０分が必要であった。析出テス
トの繰り返しで規則的な同じ結果が達成され、析出厚は
処理時間にほぼ対応して変わった。
理温度で５分間の処理時間でアルミニウム・ボンドパッ
ド１上に形成される（段階３）。活性化のために用いら
れる水溶液は次の組成を有する： 硫酸水素ナトリウム ５０ｇ／リットル 過塩素酸カリウム ５ｇ／リットル 硫酸パラジウム （パラジウムとして算出して） ０．２ｇ／リットル ｐＨ値 ＜１．５ この層上にパラジウム接触バンプ７が次の組成を有する
無電流パラジウム浴から析出される（段階４）： 硫酸ナトリウム ０．０１モル／リットル エチレンジアミン ０．２モル／リットル 蟻酸ナトリウム ０．３モル／リットル 硫酸水素カリウム ０．２モル／リットル 当該溶液は約５．５のｐＨ値を有する。浴の温度は約７
０℃である。１２μｍ厚の一様にしっかりと付着する層
の析出のために、約１５０分が必要であった。析出テス
トの繰り返しで規則的な同じ結果が達成され、析出厚は
処理時間にほぼ対応して変わった。
【００３６】上記パラジウム析出浴の代わりに、約７５
℃の温度で次の組成の浴も使用可能である： 硫酸パラジウム ０．１モル／リットル エチレンジアミン ０．２モル／リットル 乳酸 ０．１５モル／リットル ヒドロキシ・エタン・スルフォン酸 ０．０００３モル／リットル ｐＨ値 ７ 金属中間層５の形成は、特に方法技術的にアルミニウム
表面上に酸化物層が形成するおそれがないか、アルミニ
ウム層が安定で厚く、その結果、後続する方法ステップ
において溶解しない場合、省略される。
℃の温度で次の組成の浴も使用可能である： 硫酸パラジウム ０．１モル／リットル エチレンジアミン ０．２モル／リットル 乳酸 ０．１５モル／リットル ヒドロキシ・エタン・スルフォン酸 ０．０００３モル／リットル ｐＨ値 ７ 金属中間層５の形成は、特に方法技術的にアルミニウム
表面上に酸化物層が形成するおそれがないか、アルミニ
ウム層が安定で厚く、その結果、後続する方法ステップ
において溶解しない場合、省略される。
【図１】各段階でのマスクでのマスクのない方法に従う
接触バンプの製法を示し、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ段
階１〜４を表す。
接触バンプの製法を示し、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ段
階１〜４を表す。
１ アルミニウム導電層（ボンドパッド） ４ 珪素ベース ５ 金属中間層 ６ パラジウム層 ７ パラジウム接触バンプ
フロントページの続き (72)発明者 ハインリッヒ マイヤー ドイツ連邦共和国 デー・14109 ベルリ ン ビスマルクシュトラーセ ８ベー (72)発明者 ハルトムート マールコフ ドイツ連邦共和国 デー・12159 ベルリ ン ハントイェリーシュトラーセ 85 (72)発明者 ロルフ アシェンブレンナー ドイツ連邦共和国 デー・12055 ベルリ ン シュードマシュトラーセ 26
Claims (14)
- 【請求項１】 半導体回路担体のアルミニウムからなる
導体構造に密着する均一な厚みのパラジウム接触バンプ
を無電流金属化によって製造する方法にして、上記導体
構造の表面を ａ）先ず浄化し、 ｂ）その後、パラジウムイオン含有の酸性活性化溶液に
よって処理し、 ｃ）その後、接触バンプが、パラジウムイオン、蟻酸又
は蟻酸誘導体を還元剤として並びにパラジウムイオンの
ための窒素含有錯化剤を含有するｐＨ値４〜７の無電流
パラジウム析出浴によって、上記処理された導体構造上
に形成されることによる製造方法。 - 【請求項２】 半導体回路担体のアルミニウムからなる
導体構造に密着する均一な厚みのパラジウム接触バンプ
を無電流金属化によって製造する方法にして、上記導体
構造の表面を ａ）先ず浄化し、 ｂ）その後、亜鉛イオン含有の水溶液によって処理し、 ｃ）その後、パラジウムイオン含有の酸性活性化溶液に
よって処理し、 ｄ）その後、接触バンプが、パラジウムイオン、蟻酸又
は蟻酸誘導体を還元剤として並びにパラジウムイオンの
ための窒素含有錯化剤を含有するｐＨ値４〜７の無電流
パラジウム析出浴によって、上記処理された導体構造上
に形成されることによる製造方法。 - 【請求項３】 半導体回路担体のアルミニウムからなる
導体構造に密着する少なくとも２μｍの高さの均一な厚
みのパラジウム接触バンプを無電流金属化によって製造
する方法にして、上記導体構造の表面を ａ）先ず浄化し、 ｂ）その後、パラジウムイオン含有の酸性活性化溶液に
よって処理し、 ｃ）その後、接触バンプが、パラジウムイオン、蟻酸又
は蟻酸誘導体を還元剤として並びにパラジウムイオンの
ための窒素含有錯化剤を含有するｐＨ値４〜７の無電流
パラジウム析出浴によって、上記処理された導体構造上
に形成されることによる製造方法。 - 【請求項４】 半導体回路担体のアルミニウムからなる
導体構造に密着する少なくとも２μｍの高さの均一な厚
みのパラジウム接触バンプを無電流金属化によって製造
する方法にして、上記導体構造の表面を ａ）先ず浄化し、 ｂ）その後、亜鉛イオン含有の水溶液によって処理し、 ｃ）その後、パラジウムイオン含有の酸性活性化溶液に
よって処理し、 ｄ）その後、接触バンプが、パラジウムイオン、蟻酸又
は蟻酸誘導体を還元剤として並びにパラジウムイオンの
ための窒素含有錯化剤を含有するｐＨ値４〜７の無電流
パラジウム析出浴によって、上記処理された導体構造上
に形成されることによる製造方法。 - 【請求項５】 パラジウム析出浴のｐＨ値が５．３〜
５．８の値に調整されることを特徴とする前記請求項の
いずれか一項に記載の方法。 - 【請求項６】 パラジウム析出浴に、エチレンジアミ
ン、１,３-ジアミノプロパン、１,２-ビス-（３-アミノ
プロピルアミノ）-エタン、２-ジエチルアミノエチルア
ミン及びジエチレントリアミンの群から選択された化合
物が窒素含有錯化剤として加えられることを特徴とする
前記請求項のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項７】 亜鉛イオン含有溶液が基本的に酸化亜鉛
と少なくとも溶液１リットル当たり１ｇのアルカリ-又
はテトラアルキルアンモニウムヒドロキシドから形成さ
れることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載
の方法。 - 【請求項８】 パラジウムイオン含有活性化溶液が基本
的にパラジウム塩類と酸化剤から形成されることを特徴
とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項９】 酸化剤として、ペルオクソ二硫酸塩、過
塩素酸塩、過ホウ酸塩、過酸化物及び硝酸塩の群から選
択された化合物が用いられることを特徴とする前記請求
項のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１０】 接触バンプがマスクの使用なしに形成
されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記
載の方法。 - 【請求項１１】 上記請求項のいずれか一項にしたがっ
て作り出されたパラジウム接触バンプを介してフリップ
・チップ・技術での半導体回路担体をハイブリッド回路
担体と接触するための方法にして、半導体回路担体を液
状の錫／鉛ハンダと接触させることによって接触バンプ
上に亜鉛／鉛合金層が堆積し、上記接触バンプが次いで
ハイブリッド回路担体上の対応する接触面と接触させら
れ、これとハンダ付けされることによる接触方法。 - 【請求項１２】 上記請求項のいずれか一項にしたがっ
て作り出されたパラジウム接触バンプを介してフリップ
・チップ・技術での半導体回路担体をハイブリッド回路
担体と接触するための方法にして、半導体回路担体を導
電接着剤(Leitkleber)と接触させることによって接触バ
ンプ上に導電接着剤層が堆積し、上記接触バンプが次い
でハイブリッド回路担体上の対応する接触面と接触させ
られ、これとハンダ付けされることによる接触方法。 - 【請求項１３】 錫／鉛合金層が半導体回路担体の接触
バンプ上の代わりにハイブリッド回路担体の接触面上に
形成されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 請求項１〜１０のいずれか一項にした
がう方法によってもたらされる半導体回路担体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19631565:4 | 1996-07-24 | ||
| DE1996131565 DE19631565A1 (de) | 1996-07-24 | 1996-07-24 | Verfahren zum Herstellen von Palladiumkontaktbumps auf Halbleiterschaltungsträgern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1070128A true JPH1070128A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=7801818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19601997A Pending JPH1070128A (ja) | 1996-07-24 | 1997-07-22 | 半導体回路担体にパラジウム接触バンプを作り出す方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1070128A (ja) |
| DE (1) | DE19631565A1 (ja) |
| TW (1) | TW349267B (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19905807A1 (de) * | 1999-02-11 | 2000-08-31 | Ksw Microtec Ges Fuer Angewand | Verfahren zur Herstellung elektrisch leitender Verbindungen |
| DE19914338A1 (de) | 1999-03-30 | 2000-10-05 | Pac Tech Gmbh | Kontakthöcker mit Trägermetallisierung sowie Verfahren zur Herstellung der Trägermetallisierung |
| AU2003272790A1 (en) | 2002-10-08 | 2004-05-04 | Honeywell International Inc. | Semiconductor packages, lead-containing solders and anodes and methods of removing alpha-emitters from materials |
| DE102004033979B4 (de) * | 2004-07-14 | 2008-04-24 | Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co KG | Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit von Nickelüberzügen |
| DE102004046258A1 (de) * | 2004-09-23 | 2006-04-06 | Infineon Technologies Ag | Bad und Verfahren zur stromlosen Abscheidung von Palladium |
| JP4499752B2 (ja) * | 2006-03-03 | 2010-07-07 | 日本エレクトロプレイテイング・エンジニヤース株式会社 | 電子部品 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4424241A (en) * | 1982-09-27 | 1984-01-03 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Electroless palladium process |
| DE4316679C1 (de) * | 1993-05-13 | 1994-07-28 | Atotech Deutschland Gmbh | Verfahren und Bad zur Abscheidung von Palladiumschichten sowie dessen Verwendung |
| DE4415211A1 (de) * | 1993-05-13 | 1994-12-08 | Atotech Deutschland Gmbh | Verfahren zur Abscheidung von Palladiumschichten |
| DE4334715B4 (de) * | 1993-10-12 | 2007-04-19 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Montage von mit elektrischen Anschlüssen versehenen Bauteilen |
-
1996
- 1996-07-24 DE DE1996131565 patent/DE19631565A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-07-11 TW TW086109770A patent/TW349267B/zh active
- 1997-07-22 JP JP19601997A patent/JPH1070128A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW349267B (en) | 1999-01-01 |
| DE19631565A1 (de) | 1998-01-29 |
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