KR102641047B1 - 도전성 범프, 전자 부품, 및 무전해 Pt 도금욕 - Google Patents

Abstract

(과제) Au 층 표면, 또는 Ag 층 표면에 범프의 하지 도전층에 사용한 금속의 확산을 방지할 수 있는 범프를 제공하는 것.
(해결 수단) 본 발명의 도전성 범프는, 기체 상에 형성된 도전성 범프로서, 상기 범프는 기체측으로부터 순서대로, 적어도 하지 도전층, Pd 층, 상기 Pd 층과 직접 접촉하고 있는 Pt 층, 및 Au 층, 또는 Ag 층을 갖고, 상기 범프의 직경은, 20 ㎛ 이하이다.

Description

도전성 범프, 전자 부품, 및 무전해 Pt 도금욕{CONDUCTIVE BUMP, ELECTRONIC COMPONENT, AND ELECTROLESS Pt PLATING BATH}

본 발명은, 도전성 범프, 및 무전해 Pt 도금욕에 관한 것이다.

IC (집적 회로 : Integrated Circuit) 칩을 집적한 LSI (대규모 집적 회로 : Large Scale Integration) 등의 반도체 집적 회로에서는, IC 칩끼리, 혹은 IC 칩과 회로 기판 등의 전기적 접합 방법으로서 와이어 본딩이 범용되고 있었지만, 최근의 전자 기기의 소형화나 집적 회로의 고밀도화에 수반하여, IC 칩끼리를 입체적으로 접속하는 3 차원 집적 회로가 주목받고 있다. 3 차원 집적 회로 등의 적층형의 반도체 집적 회로에 대응하는 실장 기술로서 플립 칩 본딩이 실시되고 있다. 플립 칩 본딩은, IC 칩에 형성한 범프로 불리는 돌기상 단자를 통하여 다른 기체의 접속부와 전기적으로 접속하기 때문에, 와이어 본딩과 비교해서 배선이 짧고, 실장 면적을 작게 할 수 있기 때문에, 소형화, 박형화가 요구되는 휴대 기기 등에 적용되고 있다.

반도체 집적 회로에서는 IC 칩과의 전기적 접속에 있어서의 저비저항, 저접촉 저항 (이하, 「전기적 특성」이라고 한다) 과, 양호한 접합성 (이하, 「접합 특성」이라고 한다) 이 요구되고 있고 (이하, 이들 특성을 정리하여 「접속 신뢰성」이라고 한다), 각종 연구가 실시되고 있다. IC 칩의 범프 재료에 대해서도 여러 가지 검토가 이루어져 있고, 저비용, 또한 접속 신뢰성이 우수한 범프로서 예를 들어 특허문헌 1, 특허문헌 2 에는 Ni 등의 하지 도전층에 Au 층을 직접 형성한 범프 (이하, 「Ni-Au 범프」라고 한다) 가 개시되어 있다.

또 기체로서 예를 들어 베이크라이트판 등의 종이 페놀 수지 대신에 실리콘 웨이퍼 등 내열성이 우수한 재료가 사용되고 있고, 반도체 제조 과정에서 가해지는 열 이력의 온도도 더욱 더 높아져, 300 ℃ 이상이 되는 경우가 있다. 그 때문에 Ni-Au 범프의 문제점으로서 300 ℃ 이상의 고온의 열 이력 (이하, 「고온 열 이력」이라고 하는 경우가 있다) 에 의해 하지 도전층의 Ni 가 Au 층 표면으로 확산되어, 접속 신뢰성이 저하되는 것이 지적되고 있다. 그 대책으로서 예를 들어 특허문헌 3 에는 Ni 와 Au 층 사이에 Pt 층을 형성하는 기술이 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 2017-79297호 일본 공개특허공보 2016-032171호 일본 공개특허공보 2016-54179호

최근, 3 차원 집적 회로를 고밀도화하는 수단으로서, IC 칩을 직경 20 ㎛ 이하의 미세한 범프 (이하, 「마이크로 범프」라고 하는 경우가 있다) 로 접속하는 것이 검토되고 있다. 그러나 마이크로 범프의 경우, 하지 도전층에 Pt 층을 직접 형성할 수 없어, 마이크로 범프의 접속 신뢰성이 과제가 되고 있었다.

또 종래부터 무전해 Pt 도금욕은 불안정하여 Pt 입자가 석출되기 쉬운 것이 지적되고 있고, 공업화에는 무전해 Pt 도금욕의 안정성을 높일 필요가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 발명으로서, 그 목적은 하지 도전층에 사용한 금속 (이하, 「하지 금속」이라고 하는 경우가 있다) 이 Au 층 표면, 또는 Ag 층 표면으로 확산되는 것을 방지할 수 있는 마이크로 범프 ; 및 그 확산 방지에 유효한 Pt 층의 형성에 적합함과 함께, Pt 도금욕의 안정성이 우수한 무전해 Pt 도금욕을 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성할 수 있었던 본 발명의 도전성 범프는, 하기 구성을 갖는다.

[1] 기체 상에 형성된 도전성 범프로서, 상기 범프는 기체측으로부터 순서대로, 적어도 하지 도전층, Pd 층, 상기 Pd 층과 직접 접촉하고 있는 Pt 층, 및 Au 층, 또는 Ag 층을 갖고, 상기 범프의 직경은, 20 ㎛ 이하이다.

또 본 발명의 도전성 범프는 바람직하게는 이하의 구성을 갖는다.

[2] 상기 하지 도전층은, Ni, Cu, Co, Al 및 W 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속, 또는 그 합금인 [1] 에 기재된 도전성 범프이다.

[3] 상기 도전성 범프의 상기 Au 층 또는 Ag 층과, 다른 기체가 전기적으로 접합된 전자 부품.

[4] 상기 [1] ∼ [3] 에 기재된 Pt 층의 형성에 사용하는 무전해 Pt 도금욕으로서, 수용성 백금 화합물, 환원제, 완충제, 및 염화암모늄을 함유하는 것인 무전해 Pt 도금욕.

[5] 상기 환원제는 포름산 또는 그 염, 및 하이드라진류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 [4] 에 기재된 무전해 Pt 도금욕.

본 발명의 범프는 하지 금속이 Au 층 또는 Ag 층의 표면으로 확산되는 것을 방지할 수 있어, 우수한 접속 신뢰성이 얻어진다. 또 본 발명의 무전해 Pt 도금욕은 도금욕의 안정성이 우수하다.

도 1 은, 본 발명의 범프의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 범프를 형성한 기체와, 다른 기체를 접합한 전자 부품의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

본 발명자들은 마이크로 범프에 있어서의 하지 금속의 확산 방지 수단에 대해 검토를 거듭하였다. 마이크로 범프의 하지 도전층에 Pt 층을 무전해 도금 처리로 형성하는 경우, 패시베이션막에 형성된 직경 수십 ㎛ 이하의 개구부 내에 Pt 도금액을 침입시켜 하지 도전층의 표면 (이하, 미소 면적이라고 하는 경우가 있다) 에 Pt 도금 피막을 형성해야 하지만, 종래의 무전해 Pt 도금욕에서는 이와 같은 미소 면적에 양호한 피복성, 즉, Pt 도금 피막 중의 핀홀이나 Pt 도금 피막으로 하지 도전층이 완전하게 덮이지 않고 하지 도전층의 일부가 노출되어 있는 등, 하지 금속의 확산 원인이 되는 결함이 없는 Pt 도금 피막을 형성하는 것이 곤란하였다. 또 증착법으로 Pt 층을 형성하는 것도 검토했지만, 증착법으로는 미소 면적에 Pt 를 충분히 석출시키는 것이 곤란하였다. 그 때문에, 이들 방법으로 제조한 마이크로 범프는 접속 신뢰성이 낮았다.

Pt 층의 피복성이 불충분해도 Au 층을 후막화함으로써 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다고 생각할 수 있지만, Au 층을 후막화하면 비용이 비싸지는 것, 또 적층형의 반도체 집적 회로에 있어서는 Au 층도 가능한 한 얇게 하는 것이 요구되고 있어 채용할 수 없다.

그래서 본 발명자들은 여러 가지 도전성을 갖는 금속 (이하, 「도전성 금속」이라고 한다) 을 사용하여 하지 금속의 확산 방지 효과에 대해 실험을 거듭하였다. 먼저, Ni 이외의 도전성 금속으로서 Co 나 Cu 등을 하지 도전층에 사용하여 검토하였다. 그런데 그 하지 도전층과 Au 층의 2 층 구조의 마이크로 범프는 고온 열 이력에 의해 Au 층의 표면에 하지 금속이 확산되었다. 다음으로 하지 도전층과 Au 층 사이에 하지 도전층과는 상이한 도전성 금속, 예를 들어 P, B, W 등을 합금 원소로 하여 Pd 기 합금층, Ni 기 합금층, Co 기 합금층을 개재시켰지만, 고온 열 이력이 부하되면 모두 확산 방지 효과가 얻어지지 않았다.

더욱 검토를 거듭한 결과, 본 발명자들은 종래와는 완전히 상이한 도전성 금속을 사용한 구성, 즉, Pt 층과 하지 도전층 사이에 Pd 층을 개재시켜, Pd 층 상에 직접 Pt 층을 형성함으로써 Pt 도금액의 반응성이 개선되어 Pd 층 상에서의 Pt 석출성이 향상되고, 그 결과, 양호한 피복성을 갖는 Pt 층을 형성할 수 있는 것을 알아냈다. 그리고 기체측으로부터 순서대로 Pd 층, Pt 층, Au 층이 형성된 마이크로 범프는 고온 열 이력을 가해도 하지 금속이 Au 층의 표면으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.

또 본 발명에서는 종래의 Pt 도금욕은 불안정하여 욕 중에서 Pt 입자가 석출되어 버려 상기 Pt 층을 무전해 도금 처리에 의해 형성하는 것이 어렵다는 문제가 발생했기 때문에, 이 점에 대해서도 검토하였다.

무전해 Pt 도금욕에 있어서의 도금욕 안정성이나 미소 면적에서의 양호한 피복성 등의 상기 문제에 대해 본 발명자들이 검토를 거듭한 결과, 염화암모늄 리치의 무전해 Pt 도금욕을 사용하면, 도금욕 안정성이 우수함과 함께, 피복성이 우수한 Pt 도금 피막을 Pd 층을 형성한 미소 면적에도 형성할 수 있는 것을 알아냈다. 또한, 종래의 무전해 Pt 도금욕에도 수용성 백금 화합물로서 사용되고 있는 테트라아민 백금염 등의 아민에서 유래하여 암모늄염이 함유되어 있었지만 상기 문제가 발생하였다. 또 염화나트륨 등의 염화물을 첨가하여 염화물 리치의 도금욕에서도 상기 문제는 해소되지 않았다. 마찬가지로 암모니아만을 첨가하여 암모니아 리치의 도금욕으로 한 경우, 도금욕 안정성은 향상되었지만 피복성이 저하되어 상기 문제는 해결되지 않았다. 그런데 의외로 무전해 Pt 도금욕은 염화암모늄을 첨가하여 종래보다 염화암모늄 리치로 함과 함께, 도금욕의 다른 조성도 최적화하면, 도금욕 안정성과 피복성의 양방이 우수한 효과를 발휘하는 것이 판명되었다. 이와 같은 지견에 기초하여 본 발명의 무전해 Pt 도금욕을 개발하기에 이르렀다.

이하, 본 발명의 도전성 범프의 구성에 대해 도 1 에 기초하여 설명하지만, 본 발명의 도전성 범프는 하기 구성에 한정되지 않고, 전·후에 기재하는 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 더하여 실시할 수도 있다.

본 발명에 관련된 도전성 범프 (7) 는 기체 (10) 측으로부터 순서대로, 적어도 하지 도전층 (3), Pd 층 (4), Pt 층 (5), 및 Au 층 (6) 또는 Ag 층 (6) 을 갖는 것에 요지를 갖는다.

기체 (10) 는, 본 발명의 도전성 범프 (7) 가 형성되는 전극 등의 접속부 (2) 를 갖는 기판 (1) 이다. 기체 (10) 로는 IC 칩, IC 칩의 집적 회로, 회로 기판 등의 각종 전자 부품이 예시된다. 또 기판 (1) 의 재질도 특별히 한정되지 않고, 수지, 금속, 세라믹, 실리콘, 유리, 및 이것들의 혼합 재료 등 각종 공지된 기판을 사용할 수 있다. 이것들 중에서도 본 발명에서는 300 ℃ 이상의 고온 내열성이 우수한 실리콘이 바람직하고, 각종 실리콘 웨이퍼를 사용할 수 있다.

도전성 범프

본 발명에 있어서 도전성 범프 (7) 란, 기체 (10) 와 다른 기체 (도 2 중, 8) 를 전기적으로 접속하기 위해서, 적어도 기체 (10) 의 일방의 면에 형성된 돌기상 단자로서, 이후에 기재하는 각 층에서 구성된 적층체이다. 도전성 범프 (7) 의 형상은 각종 공지된 임의의 형상을 채용할 수 있다.

또 도전성 범프 (7) 는 용도에 따른 사이즈를 채용할 수 있다. 따라서 도전성 범프 (7) 의 두께는 용도에 따라 적절히 조정하면 되고 한정되지 않는다. 바람직하게는 100 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 50 ㎛ 이하여도 된다. 하한은 특별히 한정되지 않고, 바람직하게는 수 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이상이다. 또 본 발명의 대상이 되는 도전성 범프 (7) 는 직경 20 ㎛ 이하의 마이크로 범프이고, 보다 바람직한 직경은 15 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 이하이다. 범프의 직경이란 최표면의 최대 직경을 의미하지만, 도전성 범프 (7) 의 형상이 원추상 등과 같이 범프의 높이 위치에 따라 직경이 상이한 경우에는, Pt 층을 형성하는 면의 최대 직경이다. 또한, 범프의 직경은 디지털 마이크로 스코프로 측정한 값이며, 상세한 것은 실시예에 기재한 조건에 따른다.

다음으로 본 발명의 도전성 범프 (7) 를 구성하는 각 층에 대해 설명한다.

하지 도전층

하지 도전층 (3) 이란, 내열성 향상 등을 목적으로 하여 기체 (10) 의 접속부 (2) 상에 형성되는 도전성 범프 (7) 의 하지가 되는 도전층이다. 하지 도전층 (3) 은 도전성을 갖는 금속으로 구성할 수 있고, 바람직하게는 Ag, Sn, Pd, Ni, Cu, Co, Al 및 W 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속, 또는 그 합금이고, 보다 바람직하게는 Ni, Cu, Co, Al 및 W 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속, 또는 그 합금이며, 더욱 바람직하게는 Ni, Co, 또는 그 합금이다. 합금 원소로는 각종 공지된 합금 원소와 조합하는 것이 가능하고, 바람직하게는 P, B, 및 W 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종이다. 구체적으로는 P-Ni 기 합금, B-Ni 기 합금, W-Ni 기 합금, W-P-Ni 기 합금 등의 Ni 기 합금 ; P-Co 기 합금, B-Co 기 합금, W-P-Co 기 합금 등의 Co 기 합금을 들 수 있다. 하지 도전층 (3) 을 구성하는 기재 금속과 합금 원소의 비율은 한정되지 않지만, 바람직하게는 합금 원소의 비율은 50 질량％ 미만, 보다 바람직하게는 15 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 10 질량％ 이하이다. 또 하지 도전층 (3) 은 1 종의 금속 (또는 그 합금) 으로 구성되어 있어도 되고, 2 종 이상의 금속 (또는 그 합금) 을 조합해도 된다.

하지 도전층 (3) 의 두께를 제어함으로써 접속부 (2) 의 내열성 등을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 효과를 높이는 관점에서 하지 도전층 (3) 의 두께는 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.3 ㎛ 이상이다. 한편, 하지 도전층 (3) 을 두껍게 하면 상기 효과를 보다 한층 높일 수 있다. 하지 도전층 (3) 의 두께는 마이크로 범프의 두께에 따라 적절히 조정하면 되고, 바람직하게는 20 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 5 ㎛ 이하이다.

Pd 층

본 발명에서는 하지 도전층 (3) 과 Pt 층 (5) 사이에, Pd 층 (4) 을 형성한다. 하지 도전층 (3) 과 Pt 층 (5) 사이에 Pd 층 (4) 을 형성하고 그 Pd 층 (4) 에 Pt 층 (5) 을 직접 형성하면, Pt 석출성이 향상되어 양호한 피복성을 갖는 Pt 층 (5) 을 형성할 수 있어, 우수한 확산 억제 효과가 얻어진다.

도 1 에서는 Pd 층 (4) 의 일방의 면이 하지 도전층 (3) 과 접촉하고, 타방의 면이 Pt 층 (5) 과 접촉하도록 형성되어 있다. Pd 층 (4) 은, Pd 또는 Pd 합금으로 구성된 층이다 (이하, 정리하여 「Pd 층」이라고 하는 경우가 있다). Pd 층은 Pd 및 잔부 불가피 불순물로 구성되어 있어도 된다. Pd 합금층은 Pd-P 합금인 것이 바람직하다. 또 Pd-P 합금 피막 중의 P 함유율은 바람직하게는 15 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 10 질량％ 이하이다.

Pd 층 (4) 의 두께는 원하는 효과가 얻어지도록 적절히 조정하면 되는데, 바람직하게는 0.005 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상이다. 한편, Pd 층 (4) 은 마이크로 범프의 두께에 따라 적절히 조정하면 되고, 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하이다.

또한, 도시하지 않지만, 하지 도전층 (3) 과 Pd 층 (4) 사이에, 필요에 따라 다른 도전성 금속으로 구성된 중간 도전층을 1 층 이상 형성해도 된다. 중간 도전층을 형성하는 경우의 금속 조성은 용도, 특성에 따른 도전성 금속을 적절히 선택할 수 있다. 임의의 도전성 금속으로는 예를 들어 하지 도전층 (3) 에서 예시한 금속, 및 그 합금을 들 수 있다. 또 중간 도전층의 두께는 원하는 효과가 얻어지도록 적절히 설정하면 되고, Pd 층 (4) 과 동등한 두께여도 된다.

Pt 층

Pt 층 (5) 은 상기한 바와 같이 확산 방지 효과를 갖는다. Pt 층 (5) 과 Au 층 (6) 또는 Ag 층 (6) 은 직접 접촉하고 있는 것이 바람직하다. Pt 층 (5) 과 Au 층 (6) (또는 Ag 층 (6)) 사이에 다른 금속층이 개재되어 있으면, 그 금속이 Au 층 (5) 의 표면으로 확산되는 경우가 있다. 한편, Pt 층 (5) 이 확산 방지 효과를 발휘하기 위해서는 Pt 층 (5) 에 핀홀 등 하지 금속의 확산 원인이 되는 결함이 없는 것이 필요하고, 양호한 피복성이 얻어지는 구성으로서 Pt 층 (5) 의 기체 (10) 측의 면은 Pd 층 (4) 과 직접 접촉하고 있다. 피복성을 고려하면 Pt 층 (5) 은 가능한 한 고순도의 Pt 로 구성되어 있는 것이 바람직하고, 피복성에 영향을 주지 않는 한도에서 불가피 불순물이 함유되어 있어도 된다.

Pt 층 (5) 의 두께를 제어함으로써 보다 우수한 확산 방지 효과를 발휘한다. 확산 방지 효과를 높이는 관점에서 Pt 층 (5) 의 두께는 바람직하게는 0.005 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상이다. 한편, Pt 층을 두껍게 하면 확산 방지 효과를 보다 한층 높일 수 있지만, 도전성 범프 (7) 가 높아져 박형화를 저해하게 되기 때문에, 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 이하이다.

Au 층 또는 Ag 층

Au 층 (6), 또는 Ag 층 (6) 을 도전성 범프 (7) 의 최표면으로 함으로써 다른 기체 (도 2 중, 8) 와의 양호한 접속 신뢰성을 발휘한다. 도전성 범프 (7) 의 최표면이란, 다른 기체, 또는 다른 기체의 구성물과 접촉하는 면을 말한다. 또한, 다른 기체와 접촉하고 있지 않은 도전성 범프 (7) 의 측면은 Au 층 (6), 또는 Ag 층 (6) 이 형성되어 있어도 되고, 형성되어 있지 않아도 된다.

Au 층

Au 층 (6) 은 우수한 접속 신뢰성을 발휘하기 때문에 범프의 표층에 형성한다. 본 발명에서는 상기 Pt 층 (5) 에 의해 확산 방지 효과가 얻어지기 때문에, Au 층 (6) 을 얇게 형성할 수 있다. Au 층 (6) 의 두께는 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 이하여도 된다. Au 층 (6) 의 두께의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.005 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상이다. 접속 신뢰성을 고려하면, Au 층 (6) 은 가능한 한 고순도 Au 로 구성되어 있는 것이 바람직하지만, 접속 신뢰성에 영향을 주지 않는 한도에서 불가피 불순물을 함유하고 있어도 된다.

Ag 층

Ag 층 (6) 은 우수한 접속 신뢰성을 발휘하기 때문에 범프의 표층에 형성한다. 본 발명에서는 상기 Pt 층 (5) 에 의해 확산 방지 효과가 얻어지기 때문에, Ag 층 (6) 을 얇게 형성할 수 있다. Ag 층 (6) 의 두께는 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1 ㎛ 이하여도 된다. Ag 층 (6) 의 두께의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.005 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상이다. 접속 신뢰성을 고려하면, Ag 층 (6) 은 가능한 한 고순도 Ag 로 구성되어 있는 것이 바람직하지만, 접속 신뢰성에 영향을 주지 않는 한도에서 불가피 불순물을 함유하고 있어도 된다.

전자 부품

본 발명의 도전성 범프 (7) 를 갖는 기체 (10) 는, 도전성 범프를 통하여 다른 기체와 전기적으로 접속하여 전자 부품을 구성해도 된다. 다른 기체로는 기체 (10) 와 동일하거나, 또는 상이한 구성이어도 되고, 예를 들어 IC 칩, IC 칩의 집적 회로, 회로 기판 등 기체 (10) 와 접속 가능한 접속부를 갖는 기체이면 한정되지 않는다. 또 예를 들어 본 발명의 도전성 범프 (7) 를 IC 칩에 형성한 경우, 그 IC 칩과 회로 기판을 전기적으로 접속해도 되고, 혹은 그 IC 칩과 다른 IC 칩을 전기적으로 접속하여 3 차원 집적 회로를 형성해도 되고, 또 그 IC 칩은 복수 적층시켜도 된다.

도 2 는 본 발명의 도전성 범프 (7) 를 형성한 기체 (10) 를 다른 기체 (8) 에 플립 칩 본딩으로 접속한 상태를 나타내는 것이다. 도전성 범프 (7) 와 전기적으로 접속하는 다른 기체 (8) 의 접속부 (도시 생략) 의 구성은 특별히 한정되지 않고, 신호선 등의 반도체 패턴에 접속된 패드 전극 등 임의의 접속부가 예시된다. 접속 방법은 초음파 접속법, 열 압착법 등 각종 공지된 접속 방법을 채용할 수 있다.

제조 방법

이하, 본 발명의 도전성 범프 (7) 의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 도전성 범프 (7) 의 제조 방법은 하기 제조 방법에 한정되지 않고, 적절히 개변할 수 있다.

도전성 범프 (7) 가 형성되는 기체 (10) 는 종래 공지된 방법으로 제조된 각종 기체를 사용할 수 있고, 기체 (10) 의 접속부에 도전성 범프 (7) 를 형성한다. 예를 들어 도전성 범프 (7) 는 기체 (10) 상의 집적 회로의 신호선이나 전원선 등의 각종 배선과 접속된 패드 전극 등 접속부 (2) 에 형성해도 된다. 도전성 범프 (7) 를 형성하는 기체 (10) 의 접속부 (2) 는 예를 들어, 구리, 알루미늄, 철, 니켈, 크롬, 몰리브덴 등의 금속박, 혹은 이것들의 합금박, 예를 들어, 알루미늄 청동, 인 청동, 황 청동 등의 구리 합금이나, 스테인리스, 앰버, 니켈 합금, 주석 합금 등에 의해 구성되어 있어도 된다. 또한, 접속부 (2) 와 도전성 범프 (7) 의 하지 도전층 (3) 사이에는 밀착성을 향상시키기 위해서 Ti, Cr, W 등의 밀착성 향상 효과를 갖는 각종 금속막이 형성되어 있어도 된다. 또한, 도전성 범프 (7) 를 형성하기 전에, 필요에 따라 기체 (10) 에 세정 처리, 산세정 처리 등의 각종 전처리를 실시하고 나서 하지 도전층 (3) 을 형성해도 된다.

하지 도전층의 형성

접속부 (2) 에 하지 도전층 (3) 을 형성하는데, 하지 도전층 (3) 은 전해 도금법, 무전해 도금법, 치환 도금법, 스터드 범프법, 전사법 등 각종 공지된 방법으로 형성할 수 있다. 바람직하게는 무전해 도금법이며, 예를 들어 기체 상에 레지스트막을 형성하거나 하여 기체 상의 반도체 소자를 보호하는 패시베이션막을 형성하고, 이어서 포토레지스트나 에칭 등으로 패시베이션막에 범프 개구부를 형성한다. 필요에 따라 세정 처리나 징케이트 처리 등의 전처리를 실시한 후, 무전해 도금욕을 사용하여 무전해 도금 처리를 실시함으로써 범프 개구부를 형성한 기체 접속부에 도금 피막, 즉, 하지 도전층 (3) 이 형성된다. 하지 도전층 (3) 을 무전해 도금법으로 형성하는 경우에는 각종 공지된 처리 조건을 채용할 수 있고, 무전해 도금욕의 조성, pH, 처리 온도, 처리 시간 등은 특별히 한정되지 않는다. 하지 도전층 (3) 에 중간 도전층을 형성한 후, 이후에 기재하는 Pd 층을 형성해도 된다. 하지 도전층 (3) 에 중간 도전층을 형성하는 경우에는, 무전해 도금 처리 등 각종 공지된 방법으로 원하는 중간 도전층을 형성하면 된다.

Pd 층의 형성

하지 도전층 (3) 을 형성한 후, Pd 층 (4) 을 형성한다. Pd 층 (4) 의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 하지 도전층 (3) 과 마찬가지로, 각종 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다. 패시베이션막을 형성하여 하지 도전층 (3) 을 형성한 경우에는, 계속해서 무전해 도금 처리를 실시하여, Pd 층 (4) 을 형성하는 것이 바람직하다. Pd 층 (4) 을 무전해 도금법으로 형성하는 경우에는 각종 공지된 처리 조건을 채용할 수 있고, 무전해 도금욕의 조성, pH, 처리 온도, 처리 시간 등은 특별히 한정되지 않는다. 또한, 필요에 따라 하지 도전층 (3) 에 중간 도전층을 형성하고 나서 Pd 층 (4) 을 형성해도 된다.

Pt 층의 형성

상기 Pd 층 (4) 을 형성한 후, Pt 층 (5) 을 형성한다. Pt 층 (5) 은 무전해 도금법으로 형성하는 것이 바람직하다. 또 무전해 도금법으로 Pt 층 (5) 을 형성하는 경우, 도금욕의 안정성이나 피복성을 고려하면 본 발명의 하기 무전해 Pt 도금욕을 사용하는 것이 바람직하다.

무전해 Pt 도금욕

본 발명의 무전해 Pt 도금욕은, 수용성 백금 화합물, 환원제, 완충제, 및 염화암모늄을 함유하는 것이다. 무전해 Pt 도금욕에는 수용성 백금 화합물에서 유래하는 염화암모늄도 함유되지만, 본 발명에서는 화학 당량비를 초과하는 염화암모늄을 함유하고 있는 점에 특징이 있다. 무전해 Pt 도금욕 중의 염화암모늄 농도는, 바람직하게는 10 g/ℓ 이하, 보다 바람직하게는 5 g/ℓ 이하, 더욱 바람직하게는 1 g/ℓ 이하이다. 염화암모늄 농도가 낮으면 도금욕 안정성이 저하됨과 함께, 마이크로 범프에 있어서의 양호한 피복성이 얻어지지 않는 경우가 있기 때문에 바람직하게는 1 ppm 이상, 보다 바람직하게는 10 ppm 이상, 더욱 바람직하게는 100 ppm 이상이다. 특히 본 발명의 무전해 Pt 도금액은 상기한 바와 같은 개구부 직경이 수십 ㎛ 이하, 예를 들어 20 ㎛ 이하인 패시베이션막 내의 Pd 층 (4) 에 양호한 피복성을 갖는 Pt 층 (5) 을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.

수용성 백금 화합물

수용성 백금 화합물은, 일반적인 백금염을 사용할 수 있고, 예를 들어 디니트로디암민백금, 염화백금산염, 테트라암민백금염, 및 헥사암민백금염 등을 사용할 수 있다. 이들 백금 화합물은, 단독으로 사용할 수도 있고, 2 종류 이상을 조합하여 사용할 수도 있다.

수용성 백금 화합물의 첨가량은, 무전해 Pt 도금욕 중에 있어서의 백금의 농도로서, 생산성의 관점에서 바람직하게는 0.1 g/ℓ 이상, 보다 바람직하게는 0.5 g/ℓ 이상이다. 또, 도금욕의 안정성의 관점에서 바람직하게는 3.0 g/ℓ 이하, 보다 바람직하게는 2.0 g/ℓ 이하이다.

환원제

환원제는, Pt 이온을 환원 석출할 수 있는 환원제를 사용할 수 있지만, Pt 도금 석출성 향상이 우수한 효과를 갖는 포름산 또는 그 염 (이하, 포름산류라고 하는 경우가 있다), 및 하이드라진류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인 것이 바람직하다. 보다 바람직한 환원제는 포름산류이고, 도금욕 안정성, Pt 도금 석출성, 하지 금속의 부식 억제 등이 우수하다. 하이드라진류를 함유하는 Pt 도금욕은 도금욕 안정성이 낮아 장기 보존성이 열등하지만, 마이크로 범프에 대한 Pt 도금 석출성을 가지고 있기 때문에 바람직하다.

포름산류

포름산류로는, 포름산 또는 그 염이고, 포름산의 염으로는, 예를 들어 포름산칼륨, 포름산나트륨 등의 포름산의 알칼리 금속염 ; 포름산마그네슘, 포름산칼슘 등의 포름산의 알칼리 토금속염 ; 포름산의 암모늄염, 제 4 급 암모늄염, 제 1 급 ∼ 제 3 급 아민을 함유하는 아민염 ; 등의 포름산류를 들 수 있다. 본 발명에서는, 포름산 또는 그 염을, 단독 또는 2 종 이상을 병용할 수 있다.

상기 효과를 충분히 발휘시키려면, 무전해 Pt 도금욕 중에 있어서의 포름산류의 합계 농도는 바람직하게는 1 g/ℓ 이상, 보다 바람직하게는 5 g/ℓ 이상, 더욱 바람직하게는 10 g/ℓ 이상이다. 한편, 과잉으로 함유되면 도금욕이 불안정해지기 쉽기 때문에, 포름산류의 합계 농도는 바람직하게는 100 g/ℓ 이하, 보다 바람직하게는 80 g/ℓ 이하, 더욱 바람직하게는 50 g/ℓ 이하이다.

하이드라진류

하이드라진류로는, 하이드라진 ; 하이드라진·1 수화물 등의 포수 하이드라진 ; 탄산 하이드라진, 황산 하이드라진, 중성 황산 하이드라진, 염산 하이드라진등의 하이드라진염 ; 피라졸류, 트리아졸류, 하이드라지드류 등의 하이드라진의 유기 유도체 ; 등을 사용할 수 있다. 상기 피라졸류로는, 피라졸 외에, 3,5-디메틸피라졸, 3-메틸-5-피라졸론 등의 피라졸 유도체를 사용할 수 있다. 상기 트리아졸류로는, 4-아미노-1,2,4-트리아졸, 1,2,3-트리아졸 등을 사용할 수 있다. 하이드라지드류로는, 아디프산디하이드라지드, 말레산하이드라지드, 카르보하이드라지드 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는, 하이드라진·1 수화물 등의 포수 하이드라진, 황산 하이드라진이다. 이것들을 단독 또는 2 종 이상 병용할 수 있다.

무전해 Pt 도금욕 중에 있어서의 하이드라진류의 합계 농도는, 바람직하게는 0.1 g/ℓ 이상, 보다 바람직하게는 0.3 g/ℓ 이상, 더욱 바람직하게는 1.0 g/ℓ 이상이고, 바람직하게는 5 g/ℓ 이하, 보다 바람직하게는 3 g/ℓ 이하이다.

완충제

완충제는 도금욕의 pH 를 조정하는 작용을 갖는다. 도금욕의 안정성을 고려하면 바람직하게는 pH 3 이상이다. 또, Pt 도금 피막 형성시의 석출 속도를 고려하면 바람직하게는 pH 11 이하이다. 특히 환원제에 포름산을 사용한 경우, 도금욕 안정성과 환경 부하를 고려하면서 본 발명의 상기 효과를 발휘하는 Pt 층을 형성하려면 pH 10 ∼ pH 9 정도의 약알칼리 부근의 조건이 보다 바람직하다. 구체적으로는 pH 10 이하, 또는 pH 10 미만이어도 되고, pH 9 초과, 또는 pH 9 이상이어도 된다. 완충제는 조정하는 pH 에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어 산으로서 염산, 황산, 질산, 인산, 카르복실산 등, 알칼리로서 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아수 등을 들 수 있다. 또, 상기 pH 완충제로는, 시트르산, 타르타르산, 말산, 프탈산 등의 카르복실산 ; 정인산, 아인산, 하이포아인산, 피로인산 등의 인산, 또는 그것들의 칼륨염, 나트륨염, 암모늄염 등의 인산염 ; 붕산, 사붕산 ; 등을 들 수 있다. 완충제의 농도는 특별히 한정되지 않고, 상기 원하는 pH 가 되도록 적절히 첨가하여 조정하면 된다.

염화암모늄 (NH₄Cl)

무전해 Pt 도금욕 중의 염화암모늄 농도를 높임으로써, 도금욕 안정성, 구체적으로는 도금시의 예를 들어 50 ∼ 90 ℃ 의 온도역에서 적어도 며칠, 바람직하게는 30 ∼ 60 일 유지해도 Pt 입자의 석출을 방지할 수 있다. 또 무전해 Pt 도금욕 중의 염화암모늄 농도를 높임으로써 피복성이 우수한 Pt 도금 피막을 형성할 수 있기 때문에 확산 방지 효과를 발휘한다. 이와 같은 효과를 보다 한층 높이는 관점에서 무전해 Pt 도금욕 중의 염화암모늄 농도는 바람직하게는 0.001 g/ℓ 이상, 보다 바람직하게는 0.01 g/ℓ 이상, 더욱 바람직하게는 0.1 g/ℓ 이상이다. 염화암모늄 농도의 상한은 높을수록, 상기 효과를 높일 수 있지만, 지나치게 높아지면 도금욕의 pH 를 유지하기 위해서 완충제를 추가할 필요가 있고, 그것에 수반하여 도금욕의 다른 성분의 조정도 필요해지는 경우가 있기 때문에, 바람직하게는 20 g/ℓ 미만, 보다 바람직하게는 15 g/ℓ 이하, 더욱 바람직하게는 10 g/ℓ 이하, 보다 더욱 바람직하게는 5 g/ℓ 이하, 특히 바람직하게는 1 g/ℓ 이하이다.

본 발명의 무전해 Pt 도금욕은 수용성 백금 화합물, 환원제, 완충제, 및 염화암모늄으로 구성되어 있어도 되고, 그 밖의 첨가제를 함유하고 있어도 된다. 그 밖의 첨가제로는 각종 공지된 첨가제를 들 수 있다. 본 발명의 무전해 Pt 도금욕에는 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 불가피 불순물이 함유되어 있어도 된다.

본 발명의 무전해 Pt 도금욕을 사용한 무전해 도금 처리 조건은 종래의 무전해 Pt 도금욕에 채용되는 처리 조건을 적절히 조정하여 실시할 수 있지만, 도금시의 온도는 바람직하게는 50 ℃ 이상, 보다 바람직하게는 60 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 70 ℃ 이상이고, 바람직하게는 90 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 80 ℃ 이하이다. 처리 시간은 원하는 막 두께를 형성하기 위해서 적절히 조정하면 되고, 바람직하게는 1 분 이상, 보다 바람직하게는 5 분 이상이고, 바람직하게는 60 분 이하, 보다 바람직하게는 10 분 이하이다.

Au 층의 형성

Pt 층 (5) 을 형성한 후, Au 층 (6) 을 형성한다. Au 층 (6) 의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 각종 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다. 패시베이션막을 형성하여 무전해 도금법에 의해 Pt 층 (5) 을 형성한 후, 계속해서 무전해 도금 처리를 하여 Au 층 (6) 을 형성하는 것이 바람직하다. Au 층 (6) 을 무전해 도금법으로 형성하는 경우에는 각종 공지된 처리 조건을 채용할 수 있고, 무전해 도금욕의 조성, pH, 처리 온도, 처리 시간 등은 특별히 한정되지 않는다.

Ag 층의 형성

Pt 층 (5) 을 형성한 후, Au 층 (6) 대신에 Ag 층 (6) 을 형성해도 된다. Ag 층 (6) 의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 각종 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다. 패시베이션막을 형성하여 무전해 도금법에 의해 Pt 층 (5) 을 형성하고 있는 경우에는, 계속해서 무전해 도금 처리를 하여 Ag 층 (6) 을 형성하는 것이 바람직하다. Ag 층 (6) 을 무전해 도금법으로 형성하는 경우에는 각종 공지된 처리 조건을 채용할 수 있고, 무전해 도금욕의 조성, pH, 처리 온도, 처리 시간 등은 특별히 한정되지 않는다.

Au 층 (6), 또는 Ag 층 (6) 을 형성한 후, 패시베이션막을 제거한다. 그 후, 필요에 따라 세정 처리 등 각종 공지된 후처리를 실시해도 된다. 상기 제조 방법에 의해 기체 (10) 측으로부터 순서대로, 적어도 [하지 도전층 (3)], [Pd 층 (4)], [Pt 층 (5)], 및 [Au 층 (6), 또는 Ag 층 (6)] 이 형성된 본 발명의 도전성 범프 (7) 를 제조할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 원래부터 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니고, 전·후에 기재하는 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 더하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

실시예 1

본 발명의 도전성 범프에 상당하는 시료를 300 ℃ 에서 1 시간 가열한 후, Au 층 표면으로 확산되어 있는 금속에 대해 조사하였다.

도전성 범프에 상당하는 도전성 금속층의 적층체를 무전해 도금 처리에 의해 형성하였다. 먼저, 무전해 도금 처리를 실시하기 전에 표 1 에 나타내는 조건에서 공정 1 ∼ 5 를 순차 실시하여 기체에 전처리를 실시하였다. 표 1 중, MCL-16, MCT-51 은 각각 카미무라 공업사 제조 에피타스 (등록 상표) MCL-16, 카미무라 공업사 제조 에피타스 MCT-51 이다.

전처리로서 하기 공정 1 ∼ 5 를 순차 실시하였다.

공정 1 : MCL-16 을 사용하여 기체 (Al TEG 웨이퍼) 의 세정 처리 (50 ℃, 300 초) 를 실시하였다.

공정 2 : 30 질량％ 의 질산액을 사용하여 산세 처리 (상온, 60 초) 를 실시하여 기체 Al 표면에 산화막을 형성하였다.

공정 3 : MCT-51 을 사용하여 1 차 징케이트 처리 (상온, 30 초) 를 실시하였다.

공정 4 : 30 질량％ 의 질산액을 사용하여 산세 처리 (상온, 60 초) 를 실시하여 Zn 치환막을 박리시켜, 기체 Al 표면에 산화막을 형성하였다.

공정 5 : MCT-51 을 사용하여 2 차 징케이트 처리 (상온, 30 초) 를 실시하였다.

기체에 전처리를 실시한 후, 표 2 에 나타내는 도금욕 No. A ∼ C 중 어느 것을 사용하여 도금 피막의 막 두께가 0.3 ㎛ 가 되도록 무전해 도금 처리를 실시하고, 기체 표면에 하지 도전층이 되는 도금 피막 (제 1 층) 을 형성하였다. 또한, 처리액으로서 사용한 NPR-18, HBS-10, PMA-30 은 각각 카미무라 공업사 제조 니무덴 (등록 상표) NPR-18, 에피타스 HBS-10, 에피타스 PMA-30 이다.

하지 도전층 형성 후, 표 2 에 나타내는 도금욕을 사용하여 도금 피막의 막 두께가 0.3 ㎛ 가 되도록 무전해 도금 처리를 실시하여, 하지 도전층 표면에 제 2층이 되는 도금 피막을 형성하였다. 또 일부의 실시예에서는 동일하게 하여 추가로 제 3 층, 제 4 층이 되는 도금 피막을 순차 형성하여, 각 실시예의 시료를 제조하였다. 또한, 처리액으로서 사용한 TFP-23, TFP-30, NWP, HWP-1, TMX-16, RSL-34 는 각각 카미무라 공업사 제조 에피타스 TFP-23, 에피타스 TFP-30, 트리아로이 (등록 상표) NWP, 에피타스 HWP-1, 고브라이트 (등록 상표) TMX-16, 에피타스 RSL-34 이다.

또한, Pt 층을 형성한 No. 9 ∼ 13, 16 ∼ 19 는 기체에 전처리를 실시한 후, 레지스트막에 직경 100 ㎛ 의 원기둥상의 개구부를 형성한 후, 표 2 에 나타내는 도금욕을 사용하여 각층을 형성한 것 이외에는 상기와 동일하게 하여 각 시료를 제조하였다. 또 추가로 개구부를 직경 20 ㎛ 로 변경한 것 이외에는 동일하게 하여 각 시료를 제조하였다. 또한, No. 9 ∼ 13, 16 ∼ 19 는 Pt 도금층을 형성한 후, 외관 관찰을 실시하고 나서 Au 층 또는 Ag 층을 형성하였다.

Au 층 또는 Ag 층의 최표면의 확산 평가

시료에 실제의 IC 칩 제조 과정에서 부하되는 열 이력을 상정한 300 ℃ 에서 1 시간 가열하는 열처리를 실시한 후, 하기 조건의 오제 전자 분광법에 의해 시료에 형성한 도금 피막 (Au 층 또는 Ag 층) 의 최표면의 원소 분석을 실시하여, 최표면을 형성하는 Au, 또는 Ag 이외의 금속 원소 농도를 조사하였다. 결과를 표 2 의 「최표면의 금속 원소 농도」란에 나타낸다. 또한, 당해 농도란에 있어서의 「％」는 「원자％」(표 중 「at.％ 라고 기재) 의 의미이다. Au 또는 Ag 이외의 금속 원소가 검출된 경우, 최표면에 그 금속 원소가 확산되어 있는 것을 나타낸다.

＜오제 전자 분광법＞

장치 : 필드 에미션 오제 마이크로 프로브 (니혼 전자 주식회사 제조 JAMP-9500F)

EHT (Electron High Tension) : 30 ㎸

Probe Current : 1 nA

Probe Dia. : 최소

Pt 도금 피막의 외관 관찰

No. 9 ∼ 13, 16 ∼ 19 는 Pt 도금 피막을 형성한 후, Pt 도금 피막 표면을 광학 현미경 (키엔스사 제조 VHX-5000) 으로 관찰하고, 하기 기준으로 평가하여 표 2 의 석출성란에 기재하였다.

석출 : Pt 도금 피막이 Pd 도금층을 완전하게 피복하고 있었다.

미석출 : Pt 도금 피막이 적어도 일부 형성되어 있지 않은 지점이 존재하였다.

Pt 층을 형성하지 않았던 경우, 즉, 하지 도전층과 Au 층 또는 Ag 층 사이에 Pd (No. 3 ∼ 5, 15), Pd-P 합금층 (No. 6), Ni-W-P 합금층 (No. 7), Co-W-P 합금층 (No. 8) 등의 중간 도전층만을 형성한 실시예, 혹은 중간 도전층을 형성하지 않았던 실시예 (No. 1, 2, 14) 는, 모두 Au 층의 최표면, 또는 Ag 층의 최표면에 하지 금속이 확산되어 있었다.

또 Pt 층을 형성한 No. 9 ∼ 13, 16 ∼ 19 는, 직경 100 ㎛ 의 범프의 경우, Pt 피막 석출성은 Pd 층의 유무에 관계없이 양호하고, 최표면에서 하지 금속은 검출되지 않았다. 한편, 직경 20 ㎛ 의 범프의 경우, Pd 층, 또는 Pd-P 층 (이하, 「Pd 층」이라고 한다) 을 형성하지 않았던 No. 9, 10, 17 은 Pt 석출성이 뒤떨어져 있어, 최표면에 하지 금속이 검출되었다. 또 Pd 층을 형성한 No. 11 ∼ 13, 16, 18 ∼ 19 는 직경 20 ㎛ 의 마이크로 범프에 대해서도 Pt 석출성이 양호하고, 최표면에서 하지 금속은 검출되지 않았다.

표 2 의 결과로부터, Pt 층은 하지 금속의 확산 억제 효과를 갖지만, 직경 20 ㎛ 이하의 마이크로 범프에서는 Pd 층을 형성하지 않은 경우에는 양호한 피복성을 갖는 Pt 층을 형성할 수 없어, 확산 억제 효과가 충분히 얻어지지 않는 것을 알 수 있다. 한편, 마이크로 범프에서는 Pd 층을 형성하면 피복성이 우수한 Pt 층을 형성할 수 있기 때문에, 양호한 확산 억제 효과가 얻어진다.

실시예 2

표 4 에 나타내는 조성의 Pt 도금욕을 하기 조건에서 30 일간 유지한 후, Pt 도금욕의 안정성을 평가하였다. 하기 기준에 기초하여 「양호」라고 평가한 Pt 도금욕에 대해, Pt 도금 피막의 석출성을 평가하였다. 한편, 「불량」「불가」라고 평가한 Pt 도금욕은 도금욕 안정성이 낮아 공업적 규모의 생산에 적합하지 않기 때문에 일부를 제외하고 Pt 도금 피막을 형성하지 않았다.

기체에 무전해 도금 처리를 순차 실시하여 Pt 도금 피막을 형성한 후, Pt 도금 피막의 외관 관찰을 실시하였다.

먼저, 무전해 도금 처리를 실시하기 전에 표 3 에 나타내는 조건에서 공정 1 ∼ 5 를 순차 실시하여 기체 (Al TEG 웨이퍼) 에 전처리를 실시하였다.

기체에 전처리를 실시한 후, 레지스트막의 형성, 및 그 레지스트막에 직경 100 ㎛ 의 원기둥상의 개구부를 형성하였다. 그 후, 표 3 에 나타내는 조건에서 무전해 Ni 도금 처리를 실시한 후, 무전해 Pd 도금 처리를 실시하여, 기체측으로부터 순서대로 Ni 도금 피막, Pd 도금 피막을 형성하였다.

Pd 도금 피막을 형성한 후, 표 4 에 나타내는 각 무전해 Pt 도금액을 사용하여, 표 3 에 나타내는 조건에서 Pt 도금 피막을 형성하여, 각 시료를 제조하였다.

또 레지스트막에 형성하는 개구부의 직경을 20 ㎛ 로 변경한 것 이외에는 상기와 동일하게 하여 각 시료를 제조하였다.

Pt 도금 피막의 외관 관찰은 실시예 1 과 동일하게 실시하였다.

Pt 도금욕 안정성

표 4 의 각 무전해 Pt 도금욕을 소정의 온도, 즉, 환원제가 하이드라진인 경우에는 50 ℃, 환원제가 포름산인 경우에는 80 ℃ 에서 30 일간 유지하고, Pt 도금욕 중에 Pt 입자의 석출이 발생하고 있지 않은지 육안으로 관찰하고, 하기 기준으로 평가하여 표 4 에 기재하였다.

양호 : 시험 기간 중, Pt 입자의 석출을 확인할 수 없었다.

불량 : 시험 개시 후 24 시간 ∼ 240 시간 이내에 Pt 입자의 석출을 확인하였다.

불가 : 시험 개시 후 24 시간 미만에서 Pt 입자의 석출을 확인하였다.

표 4 중, No. 2 ∼ 4, 15 ∼ 17 은 백금 농도 1.0 g 의 수용성 백금 화합물 용액 (Pt(NH₃)₄Cl₂ 용액 (II), 환원제 (포름산나트륨 10 g/ℓ), 완충제 (붕산), 및 소정량의 염화암모늄을 함유하고, pH 10 으로 조정된 무전해 Pt 도금욕을 사용한 예이다. No. 2 ∼ 4, 15 ∼ 17 은 염화암모늄 함유량을 변화시켰지만, 모두 욕안정성이 우수함과 함께 직경 20 ㎛ 패드에 있어서의 Pt 석출성도 우수하여, 양호한 Pt 도금 피막이 형성되어 있었다. 또 No. 2 ∼ 5, No. 15 ∼ 17 의 욕안정성을 상세하게 조사한 결과, 염화암모늄 농도가 높아질수록 욕안정성이 향상되는 경향을 알 수 있었다.

No. 1 은 염화암모늄을 첨가하지 않았던 예이다. No. 1 은 욕안정성이 낮고, 처리 개시 후 수 시간 동안 도금욕 중에 Pt 입자가 석출되었다.

또 No. 5 는 염화암모늄 농도가 지나치게 높은 예이다. No. 5 는 욕안정성, 및 직경 100 ㎛ 패드에서의 Pt 석출성은 우수했지만, 직경 20 ㎛ 패드에서의 Pt 석출성이 뒤떨어져 있었다. 이 결과로부터 염화암모늄 농도를 지나치게 높게 하면 마이크로 범프에서의 Pt 석출성이 저하되는 것을 알 수 있다.

No. 6 ∼ 11 은 염화암모늄 대신에 염화물인 염화나트륨 (No. 6, 7), 암모니아수 (No. 8, 9), 염화나트륨과 암모니아수 (No. 10, 11) 를 함유하는 무전해 Pt 도금욕을 사용한 예이다. 염화나트륨을 사용한 No. 6, 7 이나, 암모니아수를 사용한 No. 8, 9 도 욕안정성이 낮았다. 염화나트륨과 암모니아수의 양방을 사용한 No. 10, 11 은, 욕안정성은 양호했지만, 직경 20 ㎛ 패드에서의 Pt 석출성이 나빠, 욕안정성과 Pt 석출성을 양립할 수 없었다. 또한, 도금욕 안정성이 불량 평가인 No. 9 의 Pt 도금욕을 사용하여 Pt 석출성을 조사한 결과, 직경 20 ㎛ 패드에서의 석출성이 나빠, 원하는 Pt 도금 피막을 형성할 수 없었다.

또 No. 12 ∼ 14 는 환원제를 포름산으로부터 하이드라진으로 변경한 예이다. No. 13 은 염화암모늄을 사용한 예이고, 욕안정성이 나빴다. 이 결과로부터 염화암모늄 첨가에 의한 욕안정성 향상 효과는 하이드라진보다 포름산 쪽이 얻어지기 쉬운 것을 알 수 있다. 한편, No. 12 는 염화암모늄을 함유하고 있지 않고, 욕안정성이 낮고, 처리 개시 후 수 시간 동안 도금욕 중에 Pt 입자가 석출되었다. 또 No. 14 는 염화암모늄 대신에 염화나트륨과 암모니아수를 사용한 예이지만, 욕안정성이 나빴다. 또한, 도금욕 안정성이 불가 평가인 No. 13 과 No. 14 의 Pt 도금욕을 사용하여 Pt 석출성을 조사한 결과, 직경 20 ㎛ 패드에서의 Pt 석출성은 No. 13 에서는 확인할 수 있었지만, No. 14 에서는 확인할 수 없었다. 이 결과로부터, 염화암모늄을 함유하는 경우에는 도금욕 안정성이 낮아도 Pt 석출성을 갖지만, 염화암모늄을 함유하지 않는 경우에는 Pt 석출성이 얻어지지 않는 것을 알 수 있다.

1 : 기판
2 : 접속부
3 : 하지 도전층
4 : Pd 층
5 : Pt 층
6 : Au 층 또는 Ag 층
7 : 도전성 범프
8 : 다른 기체
10 : 기체

Claims (7)

1. 기체 상에 형성된 도전성 범프로서,
   상기 도전성 범프는 기체측으로부터 순서대로, 적어도 하지 도전층, Pd 층, 상기 Pd 층과 직접 접촉하고 있는 Pt 층, 및 Au 층 또는 Ag 층을 갖고,
   상기 도전성 범프의 직경은 20 ㎛ 이하이며,
   상기 하지 도전층은, Ni, Cu, Co, Al 및 W 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 금속, 또는 그 합금인, 도전성 범프.
2. 삭제
3. 제 1 항에 기재된 상기 도전성 범프의 상기 Au 층 또는 Ag 층과, 다른 기체가 전기적으로 접합된, 전자 부품.
4. 제 1 항에 기재된 Pt 층의 형성에 사용하는 무전해 Pt 도금욕으로서,
   수용성 백금 화합물, 환원제, 완충제, 및 염화암모늄을 함유하는 것인, 무전해 Pt 도금욕.
5. 제 3 항에 기재된 Pt 층의 형성에 사용하는 무전해 Pt 도금욕으로서,
   수용성 백금 화합물, 환원제, 완충제, 및 염화암모늄을 함유하는 것인, 무전해 Pt 도금욕.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 환원제는 포름산 또는 그 염, 및 하이드라진류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인, 무전해 Pt 도금욕.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 환원제는 포름산 또는 그 염, 및 하이드라진류로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종인, 무전해 Pt 도금욕.