JPS59150097A - ニツケルメツキ方法 - Google Patents

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】 本発明は硅素の表面に形成されたニッケルメッキについ
てその付着力全向上せしめて剥離の発生を殆ど根絶し、
且つ熱処理温度をデバイスに影響を与えない程度に低く
し得るニッケルメッキ方法の改良に関する。

シリコンデバイスの発展に伴って、夫々の素子からの電
極の引出し方法は多様化して進歩して来た。パワーデバ
イスにおいては、大電流を処理する為に、そのチップが
大きくカリ必然的に電極面積も数平方ミリメートルから
数百〒方ミリメートルにも至る大面積を必要としてきた
。この為各種金属のメッキによる電極形成方法が簡匣且
つ均一に電極被膜を得ることができる為に多く用いられ
てきた。その中でも付着力が強く、硅素とのオーミック
性が良く、経時変化が少なく、更に直接鉛錫系の半田に
よってリード線ヲ取付けることができる等の数多くの利
点のあるニッケルメッキが多く用いられてきた。この為
に各種の無電解ニッケルメッキ方法が開発され実用化さ
れてきた。

しかし単に硅素にニッケル被膜を形成せしめ３たままで
は付着力が弱くオーミック性も良く彦い為に、更に熱処
理を行っている。一般には、メッキされたニッケル被膜
の表面を錆はせない為に水素、窒素と水素の混合気体、
或はフォーミングガスなどのような水素の存在雰囲気で
６００〜８’０’ＯＩＺ程度の高い温度で熱処理がなさ
れている。この為にデバイスが温度により受ける障害な
ども無視できないものであった。

一方、このようにしてもなお伺着力が不足する場合が生
じ易く、その為に大部分の場合ニッケルメッキに対する
下地硅素の表面はラッピング或はフォーミングなどによ
って凹凸を生ぜしめ尺粗面が用いられている。これに対
してエツチング々どによって形成した平滑々鏡面に付着
せしめられたニッケル被膜は剥離し易く安定性が悪いも
のである。この為に温度メツキを施した後、前述のよう
な熱処理を行い、次いで硅素中にシンターしたもの以外
のニッケルを酸類などによって化学的に溶解除去した上
に、再び２回目のメッキを行う々ど多くの手数をかけて
処理されている。しかし、それでもなお鏡面に力された
ニッケルメッキについては剥離を生じ易く信頼度の点に
おいて充分とはいえ々い状況である。

本発明は以上の欠点全全て除去する新規なニッケルメッ
キ方法を提供するものである８次に本発明の一実施例に
ついて述べる。

比抵抗が６０Ω・ｃｍ程度のＮ導電型単結晶硅素の折片
の表面を硝酸・フッ酸系混合溶液によってエツチングし
て平滑な鏡面とする６２次いで市販の公知の無電解ニッ
ケルメッキ溶液によってメッキを行う。通常は無電解ニ
ッケルメッキ溶液によってメッキ溶液の温度が定まり、
従ってニッケル被膜の析出速度が定捷るのでニッケル被
膜の厚婆はメッキ時間によって調整する。この場合は６
分間メッキし、ニッケル被、漠の厚さくは約Ｑ　、　２
　、ａｍであった。水洗いし、乾燥した後、窒素雰ｆ２
１：ｌ気１：Ｉで４５ＤＣ３０分間の熱処理を行った。

この結果得られたニッケル被膜の表面は金属光沢を有す
る鏡面でちった。

このようにして形成さ、れたニッケルメッキ被膜の評価
を行う為に、上述のニッケルメッキを施した硅素薄片を
３　ｍｍ角にスクライブした後、酵素薄片の両側のニッ
ケル被膜上に鉛錫半田によって直径１ミリメートルの銅
線を半田付けしてリード線とした。然る後にリード線の
両端における電気抵抗を測定したが、硅素の比抵抗力・
ら計算した電気抵抗と略等しい２．８Ωを示し、硅素と
ニッケル被膜間の接触抵抗は殆ど無視できる８度であっ
た。

この場合電流・電圧の関係は原点を通る直線性を示し整
流性の々いことを示していた。次に引張り試験器によっ
てリード線の両端全硅素薄片と垂直に夫々反対方向に引
張ると硅素自身が引張り方向に垂直に借間し、硅素・ニ
ッケル間で剥離を生じ′　　　　たものはなかった。こ
のように硅素の鏡面にニッケルメッキを施し、従来よシ
著しく低い温度の熱処理によって、斯かる・憂九た伺着
力の得られたことは画ル」的なことである１、 このような優れた効果が得られた要因は、上述の通りニ
ッケノンメッキを行った後の熱処理の雰囲気にあるので
ある。即ち上述の熱処理を例えば水素雰囲気において行
った場合、引張９試験の結果過半数は硅素・ニッケル間
で剥離してしまい、甚しいものは熱処理後の状態におい
て部分的に気泡状の剥離が発生するに至るのであるが、
本発明のように水素を含丑ない不活性ガス雰囲気中にお
いて行えば上述のような優れた効果が得られるのである
。

上述の実施例においてはニッケルメッキの被膜の１８さ
全豹０．２μフ７７　　としたが、これはデバイスの大
きさ、形状によって適宜に選べば良いが通常の鉛・錫系
の半田付けにはこの程度以下の厚はで充分である。一般
にニッケル被膜の厚でか薄い程剥離は減少してくるので
必要以上に厚くすることは′不利である。実施例におい
てはなるべく不利な条件において安定してメッキ被膜が
形成されることを示したものである。尚、従来の通常方
式の場合のようにメッキを２回行う場合には１回目のメ
ッキの厚さは０．１μフｎ以下で充分であハ１にその方
がより好ましい。しかし本発明の場合は１回のメッキで
充分半田イ」けに耐えることができ、２回のメッキは必
要とじんい。熱処理の温度は３００Ｃから６５０’Ｃに
わたって行ったが６００Ｃにおいては引張り試験、電気
抵抗とも（て一部分不良のものが生じ易い。両方の試験
を完全に＄Ｊたす為には窒素中において４０ＤＣ以上を
必要とする。一方これ以上熱処理温度を高くしても引張
り試験、　　−・電気抵抗ともに変化は認められ、なか
った。従って、デバイスによって適当に熱処理温度を選
択すれば良い。むしろ６００Ｃ程度を越えるとニッケル
面の金属光沢に曇が生ずる場合があり、何らかの処理を
行わ々いとそのま甘で（は半田が伸び々くなることがあ
る。熱処理時間については６０分間行えば充分であって
、２０〜１２０分間の間では有意差が認められなかった
。才た実施例では比抵抗６０Ω・Ｃ１７７のＮ導電型の
硅素（てついて説明を行ったが比抵抗のより低いもの或
はＰ導電型についてはより容易な方向になることは通常
の場合と全く同様である。また鏡面についても粗面にな
ればよりよい結果が得られることは当然である。尚、上
述の実施例（は不活性ガスとして窒素を用いて説明した
が、その他にアルゴン々と不活性ガスであればその種類
を問わ々いことは勿論である。

以上述べたように本発明においては従来のニッケルメッ
キの熱処理雰囲気を水素を全く含有しない不活性ガスの
みにするという極めて簡単々処理によって、硅素のニッ
ケルメッキに伴う幾多の困難を除去し、大きな効果を得
ることができた。その効果の主々ものを列記すると次の
通りである。

（１〕従来極めて不安定であった硅素の鏡面に対するメ
ッキを安定、確実に行うことができる。

（２）メッキの伺着力、オーミック性ともに実用上極め
て満足すべきものが得られり１ツ （５）熱処理温度が６００Ｃ以下で充分となったために
テバイスが熱により受ける損傷を除去することができる
。

（４）従来、硅素に対するニッケルメッキを２回１燥り
返して行っていたものが、１回で確実Ｋ　！Ｊ　−ド線
引出しのための半田付は工程に続けることカニできるよ
うになった。。

ｔ！５）危険の大きい水素を使用しなくて艮い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無電解メッキにより硅素に厚さ０６μｍ以下のニッケル
   メッキ被膜を形成し、更に水素を含まない不活性ガス雰
   囲気中において上記硅素を４００Ｃ以上６００Ｃ以下で
   熱処理することを特徴とするニッケルメッキ方法。