KR101022006B1 - 알루미늄 징케이트 처리액 조성물 및 그를 이용한 징케이트처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄이 증착된 실리콘 웨이퍼 소지상에 아연층의 형성을 목적으로 하는 무전해 방식의 징케이트 처리를 함에 있어서, 수산화나트륨, 산화아연, 포도산, 염화제2철, 질산나트륨을 포함하는 징케이트 처리액 조성물 및 그를 이용하여 징케이트 처리를 하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 징케이트 처리액 조성물을 사용하는 경우, 아연 입자 크기의 미세화 및 밀집성, 균일성 등이 향상되며, 특히 초음파 교반을 사용하지 않는 경우에도 균일하고 미세화된 양질의 아연 입자를 얻을 수 있으며, 도금된 층과의 접착력도 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

징케이트, 알루미늄, UBM, 무전해도금, 포도산

Description

알루미늄 징케이트 처리액 조성물 및 그를 이용한 징케이트 처리방법{Aluminium zincate composition and method of zincating using the zincate composition}

도 1은 본 발명의 징케이트 처리 공정을 차례대로 나타낸 공정 흐름도이다.

도 2a는 롯셀염을 포함하는 징케이트 처리액 조성물을 사용하여 징케이트 처리를 한 것이고, 도 2b는 포도산을 포함하는 징케이트 처리액 조성물을 사용하여 징케이트 처리를 수행한 것이다.

도 3a는 알루미늄 1±0.1㎛가 증착된 실리콘 웨이퍼를 5% NaOH로 60초 침적한 후의 에칭표면이고, 도3b는 6분 40초 이후 들어나는 실리콘 웨이퍼층을 나타낸 것이다.

도 4는 이차 징케이트 처리 후의 표면(morphology)을 비교한 것으로, (a) 및 (c)는 일반 마그네틱스터러 교반을 한 것이고, (b) 및 (d)는 초음파 교반을 실행한 것이다(RT; Room temperature).

도 5는 무전해 도금 방법을 이용한 UBM 층 형성 공정에 있어서, 단계별 공정 피막을 나타낸 것이다.

도 6은 무전해 도금 방법을 이용한 UBM 층 형성 공정에 있어서, 알루미늄 소 지 두께를 단계별로 측정한 결과를 나타낸 것이다.

도 7은 무전해 도금 방법을 이용한 UBM 층 형성 공정에 있어서, 단계별 표면 조도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

본 발명은 수산화나트륨, 산화아연, 포도산, 염화제2철 및 질산나트륨을 포함하는 징케이트화 처리액 조성물 및 징케이트 처리방법에 관한 것이다.

본 발명의 사항인 알루미늄의 징케이트화 처리가 속하는 기술분야는 반도체 패키징을 위한 플립칩 범핑(Flip chip & bumping)에 적용되는 기술이다. 현재 기존의 와이어 본딩(Wire bonding) 방식의 패키징에 기술적 한계성을 대체하기 위하여 플립칩 범핑 기술로 상당부분 대체되고 있다. 플립칩 범핑을 위하여는 우수한 범프와 배선재료, 범프간의 전기 전도성이 좋은 물질들로 형성된 다기능 UBM(Under Bump Metallurgy)층 적층기술이 요구된다. 징케이트 처리는 소지가 알루미늄 또는 알루미늄이 증착된 실리콘 웨이퍼상에 화학도금 방식을 이용하여 아연층을 형성하는 것으로서, 이후 무전해 니켈 도금 및 화학적 치환 금을 도금하여 UBM층을 형성하게 된다. UBM층은 높은 접착력, 낮은 전기저항값, 솔더의 확산방지, 솔더 젖음막, 산화방지막, 저응력 등의 특성이 요구되며, 현재 가능한 공법으로 스퍼터 링(Sputtering), 진공 증착(Evaporation), 무전해 도금(Electroless plating)법 등이 있다.

이중 무전해 도금방식은 리소그래피와 스퍼터링에 필요한 장비 및 재료가 불필요하여 낮은 비용, 높은 생산속도 및 알루미늄 배선에만 석출되는 선택성 등의 커다란 장점을 가지고 있음에도 불구하고, Al층과 Ni-P층과의 약한 접착력 및 층간 화합물의 생성 등 몇 가지 문제점들이 지적되고 있다.

이러한 배경 하에서, 본 발명자는 무전해 방식의 징케이트 처리에 의해 소지를 활성화하는 과정에서, 징케이트 처리 회수를 줄여 공정을 단순화함과 동시에 미세하고 균일한 아연층을 형성하고, 이후 형성되어지는 도금층의 내부 잔류응력을 감소시켜, 알루미늄 피막과 니켈 피막과의 접착력을 향상시키기 위한 다양한 시도를 하였으며, 그 결과 포도산을 징케이트 조성물 중 하나로 사용하는 경우에 상기 효과를 나타냄을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명은 보다 효과적인 징케이트 처리를 위하여 수산화나트륨, 산화아연, 포도산, 염화제2철 및 질산나트륨을 포함하는 징케이트 처리액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 상기 징케이트 조성물을 이용하여 무전해 방식의 징케이트 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

하나의 양태로서, 본 발명은 수산화나트륨, 산화아연, 포도산, 염화제2철 및 질산나트륨을 포함하는 징케이트 처리액 조성물에 관한 것이다.

징케이트 처리액 조성물은, 알루미늄이 증착된 실리콘 웨이퍼 혹은 알루미늄 소지를 본 발명액에 유효시간 동안 침적시켜, 알루미늄 기질 상에 징케이트 피막을 형성하는데 사용된다. 본 발명의 징케이트 처리액 조성물은 포도산을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이전 징케이트 처리 조성물로 포도산이 아닌 롯셀염(Rochelle)을 사용(특허출원 제2000-7012547호, 특허출원 제2000-0080136 등)하는 것이 대부분으로 포도산을 사용한 예는 없었다. 본 발명에 사용되는 포도산은 제조된 것을 구입하여 사용할 수 있으며, 직접 제조하여 사용할 수도 있다.

징케이트 처리시 본 발명의 징케이트화 처리액 조성물을 사용한 경우, 롯셀염을 포함하는 조성물을 사용한 경우보다 석출되는 아연 입자의 크기가 미세하고 더욱 밀집성이 있으며 균일하다. 뿐만 아니라 상기 징케이트 조성물은 기존액에 비하여 밝고 투명한 색채의 액을 띄며, 제조(합성)시 손쉽게 용해되어 생산공정 관리가 쉬울 뿐 아니라, 염화제2철 6수화물(Iron(Ⅲ) Chloride Hexahydrate)에 의한 침전물이 생기는 기존의 조성물과는 달리 침전물이 없어 침전물에 의한 석출물의 불량요인을 제거할 수 있다. 또한, 초음파 교반을 사용하지 않은 경우에도 균일하고 미세화된 양질의 아연 입자를 얻을 수 있으며, 보다 소량의 수산화나트륨(sodium hydroxide), 산화아연(zinc oxide)을 사용하여, 경제적인 효과를 가져올 수 있으므 로, 포도산을 사용한 징케이트 조성물은 롯셀염의 사용액보다 징케이트 처리액 조성물로서 상대적으로 더 우수하다.

본 발명에서, 징케이트 처리액 조성물은 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH) 약 100 내지 200 g/l, 바람직하게는 120내지 145 g/l, 가장 바람직하게는 120 내지 130 g/l의 함량을 포함하며, 산화아연(zinc oxide, ZnO) 약 5 내지 70 g/l, 바람직하게는 10 내지 25 g/l, 가장 바람직하게는 15 내지 20 g/l의 함량을 포함하며, 포도산(racemic acid, C₄H₆O₆,, 분자량 150.09, 비중 1.69)은 약 10 내지 500 g/l, 바람직하게는 30 내지 100 g/l, 가장 바람직하게는 40 내지 60 g/l의 함량을 포함하며, 염화제2철(Iron(III) Chloride Hexahydrate , FeCl₃·6H₂O)은 0.1 내지 5 g/l, 바람직하게는 0.5 내지 3 g/l, 가장 바람직하게는 1.5 내지 2.5 g/l의 함량을 포함하며, 질산나트륨(sodium nitrate, NaNO₃)은 0.5 내지 5 g/l, 바람직하게는 0.5 내지 2 g/l, 가장 바람직하게는 0.8 내지 1.2 g/l의 함량을 포함한다.

본 발명에 따른 징케이트 조성물은 실리콘 웨이퍼상에 증착된 알루미늄 소재처리 뿐만 아니라 모든 알루미늄 소재에 적용될 수 있다. 고집적화, 소형화, 복잡화 형태로 추구되어지는 전자 산업내 반도체 기술, 상세하게는 플립칩 실장을 위한, 더 상세하게는 범프형성을 위한 다기능 UBM 적층기술에 적용될 수 있다.

상기 UBM 층이란, 솔더와 배선재료 표면과의 중간 접합층(adhension layer)으로 확산방지(solder diffusion barrier) 및 젖음막(wettable layer) 등의 다기능 역할을 하는 것으로, 본 발명의 구체적 실시에서 UBM층은 Al/Zinc/Nickel/Gold/Pb-free bump로 구성된다. 이의 적용은 해당 기술분야에서 널리 적용되고 있는 일반적인 구성이다.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 징케이트 처리액 조성물을 이용하여 무전해 방식의 징케이트 처리를 수행하는 방법에 관한 것이다.

무전해 도금 방법을 이용한 UBM층 형성 공정의 단계는 전체적으로 알루미늄 소지의 알카리탈지(alkaline degreasing), 에칭(etching), 스머트제거(desmutting)의 전처리단계와, 본 발명의 처리가 이루어지는 전도성 징케이트 피막의 형성 단계를 거친 후 무전해 니켈(Electroless Ni-P), 화학 침적 금도금(chemical immersion gold)을 처리하는 단계, 그리고 요구사항에 따라 적절한 범핑(bumping)을 실시하는 단계, 즉 전체적으로 3단계로 이루어진다(도 1).

상기 징케이트 처리 방법은 아래와 같은 공정으로 수행된다.

먼저, 알루미늄이 증착된 실리콘 웨이퍼 혹은 알루미늄 소지를 세척(cleaning)한다. 이는 탈지단계에 해당하며 알칼리 용액을 사용하여 표면에 존재하는 유무기 오염불순물을 제거한다. 이 소지에 대한 탈지처리에는 증기탈지 및 용제탈지, 에멀전 탈지 등이 사용될 수 있으며, 탈지제는 세제성과 분산성이 좋고 유화작용 및 억제작용 역할의 약품들로 구성된다. 본 발명에서는 30내지 40 g/l의 , 50 내지 70 g/l의 (Ortho type), 5 내지 10(ppm) g/l의 PEG-400을 혼합한 처리액과, 25 내지 40 g/l의 , 5 내지 25 g/l의 의 혼합액을 사용하였다. 상기 조성물은 소지에 큰 오염이 있는 경우가 아니라면, 발명의 효과에 거의 영향을 미치지 않으 므로 알려진 조성으로 합성하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 35 g/l, (Ortho type) 60 g/l, PEG-400 5ppm, 38 g/l, 15 g/l 를 혼합한 것으로 상온에서 각 1분씩 처리한 것이 가장 좋다.

상기 탈지처리 후, 활성화(Activation)처리가 필요하다. 알루미늄 소지의 활성화 처리는, 표면에 형성된 비도전성인 알루미늄산화(Al₂O₃) 피막의 제거 및 유무기 불순물의 이차적 제거, 기타 합금성분의 제거와 더불어 징케이트 처리의 효과를 높이기 위한 알루미늄 표면상에 활성부위를 증가시키는 공정이다. 표면이 최상의 조건으로 균일하게 에칭되어야, 징케이트 처리시 균일한 아연 핵이 형성되고, 다음 층인 무전해 니켈피막과의 접착력도 향상되므로, 본 공정은 매우 중요하다.

본 공정에서는 일반적으로 수산화나트륨을 사용한 에칭처리와, 질산을 사용한 스머트를 제거하는 처리를 수행한다. 수산화나트륨 용액을 사용한 에칭 처리액이 산화알루미늄 표면과 반응하면서, 수소가스가 발생되고 산화알루미늄(Al₂O₃)층이 제거된다.

본 발명의 구체적 실시에서 상기 에칭 처리액으로는 5% NaOH를 사용하였고, 디스머트 공정에서는 30% HNO₃를 사용하였다. 이 때, 처리시간, 온도, 교반 등이 주된 영향요소로 작용한다. 바람직한 활성화 처리 조건은 10초 내지 5분의 처리시간, 상온 내지 60℃ 의 온도 및 일반교반이다. 더 바람직하게는 5% NaOH 처리액으로 상온에서 30초 내지 45초 동안 처리하는 것 또는 30% HNO₃ 처리액으로 상온에서 60초 동안 처리하는 것이다. 그러나 이에 제한되지 않으며, 상기 조건은 알루미늄의 오 염도나 조도 등에 따라 달라질 수 있다.

상기 기술된 처리단계 중 에칭 공정시에는 알루미늄의 과다 침식으로 인한 알루미늄 배선과 기판간의 층간분리가 발생될 수 있다. 따라서 알루미늄의 두께, 조도, 조직, 합금성분 등에 따라 적절한 전처리 조건이 요구됨에 주의하여야 한다.

탈지, 에칭, 스머트 제거 처리 후, 본 발명의 처리단계인 징케이트를 실시한다. 징케이트 공정은 표면의 산화층 제거 및 활성화 공정에 해당하는 것으로, 이로 인해 알루미늄 피막에 전도성이 부여되며, 또한 무전해 니켈층의 직접적인 소지가 된다. 그리고 그 후 연속적으로 형성될 각 피막 층에 지대한 영향을 미치게 되는바 UBM층 형성에 있어서 매우 중요한 공정이다.

알루미늄 또는 알루미늄 합금 소지상에 무전해 니켈 도금을 할 때, 통상적으로 징케이트 공정이 전처리로 사용된다. 상기 “징케이트 공정”이란, 알루미늄 패드 표면을 활성화하고 전도성을 부여해주는 공정으로, 알루미늄 표면과 징케이트 용액내의 아연과의 전위차를 이용하여 알루미늄 표면에 아연핵을 치환시키는 공정이다.

세척 처리한 알루미늄을 징케이트 처리액에 침적시, 알루미늄 표면에서는 산화와 환원반응이 동시에 일어나, 알루미늄이 Zn^{2 +}로 치환되어 아연이 알루미늄 조직에 석출하게 된다. 보다 상세하게, 징케이트 처리시 알루미늄 표면의 화학반응에 의해, 알루미늄 표면에는 Zn^{2 +}가 침전되고 아연이 석출된다. 동시에 Al^{3 +}가 알루미늄 소지로부터 산화되어 떨어져 나온다. 이로써 징케이트 처리가 진행되며 동시에 수소이온의 환원반응이 수반되어 수소가스가 발생하게 된다. 치환된 아연 결정은 무전해 니켈도금을 가능하게 하는 핵으로써 작용하게 된다. 따라서 아연의 치환상태는 니켈 도금의 상태와 직결되며, 치환석출된 아연 입자들이 많고, 미세하고, 균일할수록, 알루미늄 소지와 무전해 니켈피막간의 접착력이 우수하다.

따라서 보다 더 미세하고 균일한 아연 표면 조직 상태를 부여하기 위해, 일반적으로 2차 징케이트 처리를 추가로 수행한다. 알루미늄 표면의 산화막 제거 및 합금 함유물의 제거, 1차적인 아연결정을 석출하는 것이 최초 징케이트이고, 두 번째 징케이트처리는 상기 처리를 한 번 더 수행하는 것이다. 이로써 알루미늄 표면에 얇고 밀집된, 보다 균일한 아연 표면의 조직상태가 부여된다.

하나의 구체적 양태로서, 본 발명은 상기 제공한 징케이트 처리액 조성물에서 징케이트를 수행함에 있어서, 침적시간 동안 일반적인 마그네틱 스터러(magnetic stirrer agitation)로의 교반 대신, 초음파(ultrasonic agitation)로 교반하는 징케이트 처리방법에 관한 것이다. 상기 초음파는 30 내지 50㎑, 바람직하게는 38 내지 42㎑의 주파수 영역이다. 초음파 교반의 경우, 징케이트 반응시 발생되는 수소가스를 보다 효과적으로 제거할 수 있으며, 또한 물질이동의 속도를 향상시켜 더욱 활동적인 석출을 이끌어 낼 수 있다. 또한, 보다 짧은 시간 내에 아연 입자들을 적층시킬 수 있으며, 입자의 크기를 미세화 시킬 수 있다. 이는 초음파 일차 징케이트 처리만으로도 일반교반 이차 징케이트 처리의 피막과 유사할 정도로 그 효과가 있다. 또한 두 샘플피막을 EDX로 성분분석해본 결과, 아연의 함량이 증가하여 아연 입자의 밀집성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 더불어 FE-SEM으로 관찰한 표면 형태(morphology)를 통하여 입자의 균일성이 향상됨에 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명의 포도산을 포함하는 징케이트 처리액 조성물을 사용하면서, 초음파 교반법을 침적시간 동안 수행하는 경우, 일반적인 교반법에 의하는 것보다 공정의 단축 및 우수한 효과를 가진 징케이트 처리를 수행할 수 있다.

상기의 공정에 의해 바람직하게 형성된 아연층은, 다음 층인 무전해 니켈도금을 가능하게 하며, 무전해 Ni/Au 도금층과의 밀착성을 향상시킨다. 이렇게 징케이트 공정을 통해 형성된 아연층으로부터 무전해 니켈 도금 반응이 시작되고, 니켈 도금층을 일정 두께로 전착한다.

이후 솔더도금층의 소지인 무전해 니켈층과 침지 도금층을 연속적으로 형성시키게 되는데, 이들 공정은 도금욕의 온도, pH, 도금액 성분 및 농도 등에 따라 도금피막의 형성 속도와 성질 등이 민감하게 변하므로 정확히 조절, 관리되어 처리되어야 한다.

본 발명을 통한 효과적인 징케이트 처리 후, 무전해니켈 도금과 화학적 치환 금도금 처리 및 범프층을 처리하여 우수한 물성의 UBM층과 범프층을 형성하였다. 각 단위 공정에서 사용된 처리액들, 상세하게는 탈지액, 에칭액, 디스머트액 및 무전해 니켈 도금액, 화학적 치환 금도금액의 조성물들은 해당 분야에 익히 알려져 있는 것으로, 모두 자체적으로 합성하여 사용하였다. 또한 무전해 니켈 도금액 및 치환 금도금액, 전기도금 방식의 범프층 형성에 있어서는, 기존의 시판액들도 더불어 사용하여, 비교 및 평가대상으로 삼았다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예>

본 발명에 사용된 시편은 헐셀용 알루미늄 시편과 단면 Si wafer(6 inch P-100 type, 두께 500㎛)에 99.99wt.%의 알루미늄을 1±0.1㎛ 두께로 증착한 것을 사용하였다.

알루미늄 소지피막에 대하여 세척(cleaning) 공정 중 유무기 오염불순물을 제거를 위한 탈지처리액으로 g/l로 Na₃PO₄ 35, Na₂SiO₃(Ortho type) 60, PEG-400 5ppm을 합성한 처리액과 g/l로 H₂SO₄ 38, K₂Cr₂O₇ 15 로 조성된 합성액 두 종류를 각각 실온에서 60초씩 처리하였다.

탈지 후 산화막 제거를 위한 에칭처리는 5% NaOH로 상온내지 60℃에서 10초 내지 5분, 더 상세하게는 30내지 45초 처리하였고 디스머트 공정은 30% HNO₃를 상온에서 60초 로 처리하였다. 침적시간에 따른 명확한 알루미늄 침식 두께 측정을 목적으로, 즉 5% NaOH의 식각정도를 보기 위하여 알루미늄이 1㎛ 증착된 실리콘 웨이 퍼를 상온에서 침적한 결과 6분 40초에서 소지인 실리콘 웨이퍼층이 들어나기 시작하여 식각률이 2.5nm/sec 임을 알 수 있었다. 60℃에서 처리시는 이보다 식각률이 빠르며 표면이 거칠다. 도 3a는 알루미늄 1±0.1㎛가 증착된 실리콘 웨이퍼를 5% NaOH로 60초 침적한 후의 에칭표면이다. 도 3b는 6분 40초 이후 들어나는 실리콘 웨이퍼층을 볼 수 있다. 단계별 알루미늄 소지의 침식률을 보기 위하여 알루미늄 소지와 더불어 침식이 유발되는 단계인 에칭, 일차 징케이트, 이차 징케이트 공정을 각 1분간씩 처리 후 FIB 장비를 통하여 단면을 관찰하여 도 6에 결과를 정리하였다.

도 7에는 이후 처리될 피막을 포함하여 알루미늄 기질(Al substrate), 에칭(etching), 스머트 제거(desmutting), 1차 징케이트(first zinc), 아연 제거(zinc removal), 2차 징케이트(second zinc), Ni-P, Au, SnCu Bump layer에 대한 표면 조도(surface roughness)를 측정한 결과이다. 일차 징케이트가 처리되기 이전까지는 비슷한 수준의 조도를 보이고 있으나 일차 징케이트 처리 후 조도는 크게 증가하였다. 이후 아연층 제거(removal) 공정에서 다시 알루미늄 소지층 조도 이하로 감소되며 이차 징케이트 처리 후 다시 증가한다. 니켈층 및 침지 금 도금층은 각기 하단 층의 표면조도에 따라 크게 좌우됨을 알 수 있었다.

디스머트 질산처리 후 징케이트 처리를 일차, 이차에 걸쳐 이중 징케이트 처리를 실시하였으며 g/l로 NaOH 140, ZnO 20, C₄H₆O₆ 50, FeCl₃·6H₂O 1, NaNO₃ 0.5의 조성물을 사용하였다. 비교를 위하여 롯셀염을 사용한 징케이트액을 동일조건으로 처리한 후 석출피막에 대하여 분석을 실시하였다. 롯셀염을 사용한 징케이트액의 알려진 일반적 조성은 수산화나트륨 약 100 내지 250, 산화아연 10 내지 50, 롯셀염 20 내지 100, 질산나트륨 1 내지 10 및 Fe⁺³ 0.2 내지 0.3으로 구성된다. 표면 Morphology(FE-SEM) 및 피막조성(EDS), Ni-P와의 반응성 및 피막석출 상태 등의 분석을 시험 한 결과 포도산을 포함하는 징케이트 처리액 조성물은 롯셀염을 포함하는 징케이트 처리액 조성물과 대비하였을 때, 동등 또는 그 이상의 성능(밀집성, 균일성, 미세화)을 보임을 확인하였다(도 2).

일차 징케이트 처리 후 디스머트로 사용한 30% HNO₃에서 15초 내지 2분, 더 상세하게는 50초 침적하여 일차 적층된 아연층을 제거(removal) 시켰다.

일, 이차 징케이트 처리시 교반조건 만을 달리하여, 즉 일반 마그네틱 스터러 교반과 초음파 교반으로 실행하여 그 효과를 비교하였다. 도 4에 이차 징케이트 처리 후의 형태 비교를 나타내었다.

징케이트 처리로 형성된 아연층에 실시한 무전해 니켈 도금액(Ni-P)은 P함량 7 내지 10%의 차인산소다(((sodium hypophosphite(NaH₂PO₂H₂O))를 환원제로 하는 일반적인 시판액과 8~12% P함량의 자체 합성액을 사용하였다. 자체 합성액은 니켈 황산염(nickel sulfate), 차인산소다, 구연산나트륨(sodium citrate), 피로인산 나트륨(sodium pyrophosphate), 티오요소(thiourea)로 구성되며 니켈농도 5g/l, pH 4.5 내지 5.0, 85℃에서 평균 14㎛/hr의 도금속도를 갖는다. 도금두께 5㎛을 타겟 으로 20 내지 30분간 처리하였다.

상기에서 설명한 바와 같이, 아연의 치환상태는 니켈 도금의 상태와 직결되며, 치환석출된 아연 입자들이 많고 미세하고 균일할수록 알루미늄 소지와 무전해 니켈 피막간에 접착력이 우수하였다.

추가 실험사항으로 무전해니켈 도금층 위에 치환 금도금을 처리하고 다음으로 SnCu 범프층을 전기도금 방식으로 도금하였다. 금층은 니켈의 산화방지와 솔더 도금층과의 젖음성을 향상시키기 위해 형성하며 본 실험에서는 85℃에서 10 내지 15분간 처리하여 0.05 내지 0.10㎛의 두께로 형성하였다. 범프층으로는 비교적 두꺼운 도금이 요구되므로 치밀한 조직과 필요한 두께를 얻기 위하여 1.0A/dm2 이하의 낮은 전류밀도에서 20 내지 30분간을 처리하여 10 내지 15㎛의 두께를 형성하였다(도 5).

실험에서 진행된 사항에 대하여 각 단계에 맞는 평가 방식으로 표면조직 및 조성을 관찰하여 각 조건의 특성을 비교분석하였다. 표면 형태를 FE-SEM(Field emission scanning electron microscope, FEI Company, SirionTM)로 관찰하였고, 도금피막 성분은 EDS(Energy dispersive X-ray spectrometer-SuperdryⅡ, ThermoNoran)로 분석 하였다. 식각 정도 및 상태, 기타 층간 분석을 위하여 FIB(Focus ion beam, NOVA 600, FEI EUROPE B.V.)를 사용하였고 표면조도 측정을 위하여 AFM(Atomic Force Microscopy, XE-100 System, PSIA)과 Non contact 3D Measuring System(InsisAF)를 사용하여 비교분석하였다.

상기 실험을 통해, 일반 마그네틱스터러 교반보다 초음파 교반으로 징케이트 처리를 실행하는 것이 아연의 치환 상태가 더욱 좋음을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 포도산을 포함하는 징케이트 처리액 조성물을 사용하는 경우, 롯셀염을 포함하는 종래의 처리액 조성물의 경우보다 더욱 치밀한 구조의 징케이트 피막을 형성 할 수 있었다. 뿐만 아니라, 적층된 아연입자에 있어서, 크기의 미세화 및 입자의 밀집성, 균일성 등을 더욱 향상시킬 수 있으므로, UBM 층의 형성에 있어서 무전해 방식이 가지는 단점을 극복할 수 있다.

Claims (5)

1. 수산화나트륨(NaOH), 산화아연(ZnO), 포도산(C₄H₆O₆), 염화제2철 및 질산나트륨(NaNO₃)을 포함하는 징케이트 처리액 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수산화나트륨이 100 내지 200 g/l, 산화아연 5 내지 70 g/l, 포도산 10 내지 500 g/l, 염화제2철 0.1 내지 5 g/l 및 질산나트륨 0.5 내지 5 g/l의 함량인 조성물.
3. 제 2항에 있어서, g/l로 수산화나트륨은 120 내지 145, 산화아연은 10 내지 25, 포도산은 30 내지 100, 염화제2철은 0.5 내지 3, 질산나트륨은 0.5내지 2의 함량을 포함하는 조성물.
4. 알루미늄이 증착된 실리콘 웨이퍼 또는 알루미늄 소지상에 아연층을 형성하는 무전해 도금의 징케이트 처리를 수행하는 방법에 있어서; 제 1항의 징케이트 처리액 조성물을 사용하여 징케이트 처리를 하는 징케이트 처리방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 징케이트 처리는 침적시간 동안 초음파 교반을 사용하여 수행하는 처리방법.

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