KR20060003163A - Forming method of electroless ni bump with ni displacement plate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무전해 니켈 치환도금층을 이용한 범프 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bump forming method using an electroless nickel substitution plating layer.
본 발명에 따른 이러한 범프 형성방법은, 페시베이션층이 형성된 웨이퍼의 알루미늄 패드의 표면상의 산화막을 제거하는 디그리징(degreasing) 단계와; 상기 디그리징 단계에서 알카리 상태로된 상기 알루미늄 패드의 표면을 중화하는 중화 트리트먼트 단계와; 상기 알루미늄 패드 표면에 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 형성하는 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계와; 상기 알루미늄 패드표면에 무전해 도금으로 니켈 범프를 형성하는 무전해 니켈도금 단계와; 니켈의 산화를 방지하기 위하여 상기 니켈 범프의 표면에 무전해 도금으로 금 도금층을 형성하는 금-이멀젼(Au-immersion) 단계 포함한다.This bump forming method according to the present invention includes a degreasing step of removing an oxide film on the surface of an aluminum pad of a wafer on which a passivation layer is formed; Neutralizing treatment to neutralize a surface of the aluminum pad in an alkaline state in the degreasing step; A nickel displacement plating step of forming a nickel displacement plating layer on the surface of the aluminum pad; An electroless nickel plating step of forming nickel bumps by electroless plating on the surface of the aluminum pad; An Au-immersion step of forming a gold plating layer by electroless plating on the surface of the nickel bumps to prevent oxidation of nickel.
본 발명의 무전해 니켈 치환도금층을 이용한 범프 형성방법에 의하면, 범핑 공정에서 실리콘 웨이퍼의 높이가 얇아지는 문제점이 해결된다.According to the bump forming method using the electroless nickel substitution plating layer of the present invention, the problem of thinning the height of the silicon wafer in the bumping process is solved.
Description
도 1은 종래의 징케이트 공정을 통하여 니켈 범프를 형성하는 방법을 설명하는 모식도이며,1 is a schematic diagram illustrating a method of forming nickel bumps through a conventional jinkate process,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 이용한 무전해 니켈 범프 형성방법의 각 단계를 나타내는 플로우차트이다.2 is a flowchart showing each step of the method for forming an electroless nickel bump using the nickel displacement plating layer according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 알루미늄 패드 12 : 페시베이션층10: aluminum pad 12: passivation layer
14 : 실리콘 웨이퍼 16 : 아연 이온기14 silicon wafer 16: zinc ion group
18 : 니켈 도금층 20 : 금 도금층18: nickel plating layer 20: gold plating layer
S1 : 디그리징 단계 S2 : 중화 트리트먼트 단계S1: Degreasing Step S2: Neutralization Treatment Step
S3 : 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계S3: Nickel Displacement Plating Step
S4 : 무전해 니켈 도금 단계 S5 : 금-이멀젼 단계S4: electroless nickel plating step S5: gold-emulsion step
본 발명은 반도체 칩의 니켈 범프를 형성하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상 세하게는 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 이용한 니켈 범프 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming nickel bumps of a semiconductor chip, and more particularly, to a method for forming nickel bumps using a nickel displacement plating layer.
반도체 소자를 기판에 전기적으로 접속하는 방식에는 금속 와이어를 이용하는 와이어 본딩에 의한 접속방식이 일반적이다. 이러한 와이어 본딩 방식은 반도체 소자와 기판의 패드를 금속 와이어로 연결하는 방식이다. 그런데, 반도체 칩의 성능이 월등히 향상되어 주파수가 높고 소형화되어 가는 경향에 따라 반도체 소자의 입출력핀의 수가 증가되고, 접속 밀도가 보다 높은 연결방식이 요구되었다. 이러한 고기능과 고밀도 실장에 대한 요구가 더욱 가속화됨에 따라 이에 부응하기 위하여 플립 칩 본딩 기술이 등장하게 되었다. As a method of electrically connecting a semiconductor element to a board | substrate, the connection system by wire bonding using a metal wire is common. The wire bonding method is a method of connecting a pad of a semiconductor device and a substrate with a metal wire. However, as the performance of semiconductor chips has been greatly improved and the frequency has become high and miniaturized, the number of input / output pins of semiconductor devices has increased and a connection method with higher connection density has been required. As the demand for high performance and high density mounting is further accelerated, flip chip bonding technology has emerged.
플립 칩 본딩 방식은 전기적 성능이 우수하고 제품의 크기를 획기적으로 줄일 수 있는 장점을 가지고 있어 최근 다양하게 개발되고 있는 데, 이는 칩의 알루미늄 패드 위에 기판과의 접속단자로 연결시킬 수 있는 금속 매개물로서 범프를 형성하고, 이를 기판과 ACF나 NCP 등을 이용하여 연결하는 방식이다. Flip chip bonding method has been developed in recent years because of the excellent electrical performance and has the advantage of significantly reducing the size of the product, which is a metal medium that can be connected to the connection terminal with the substrate on the aluminum pad of the chip A bump is formed and connected to the substrate using ACF or NCP.
이러한 플립 칩 본딩방식에 있어서는 칩의 패드 상에 범프를 형성해야 하는 데, 이 범프를 형성하는 방법으로는 진공증착에 의한 증착법, 솔더 페이스트를 프린트하는 스크린 프린팅법, 와이어 본딩을 이용하는 방법, 전기도금법, 무전해 도금(electroless-plating)법 등이 있다.In the flip chip bonding method, bumps must be formed on the pads of the chip. The bumps are formed by vacuum deposition, screen printing using solder paste, a method using wire bonding, and an electroplating method. And electroless-plating.
이러한 방법들은 각 방법의 특성 및 장점을 고려하여 해당 응용분야에 적합한 방법을 선택하여 사용되고 있고, 현재에는 무전해 도금법에 의한 범프 형성방법이 가장 많이 사용되고 있는 방법 중 하나이다. These methods are selected and used in consideration of the characteristics and advantages of each method, and is one of the most widely used method of forming bumps by electroless plating.
무전해 도금법을 이용한 범프 형성방법은 도금액 속에 웨이퍼를 침적시켜 일정한 시간이 지나면서 알루미늄 패드에 선택적으로 범프를 형성하는 기술로 선택성이 뛰어나고 비용이 저렴하다는 장점이 있다.The bump formation method using the electroless plating method is a technique for selectively forming bumps on an aluminum pad after a predetermined time by depositing a wafer in a plating solution, which has advantages of excellent selectivity and low cost.
도 1에는 상기와 같은 종래의 여러가지 범프 형성방법 중, 징케이트 공정을 포함하는 무전해 니켈 도금법에 의한 범프의 형성방법이 순서대로 도시되어 있다. 첫째 단계로서, 도 1에 a로 도시된 공정에서, 알루미늄 패드(10)가 형성되어 있는 실리콘 웨이퍼(14)의 상부에 이 알루미늄 패드(10)가 노출되도록 페시베이션층(12)을 형성한다.FIG. 1 illustrates a method of forming a bump by an electroless nickel plating method including a gating process among various conventional bump forming methods as described above. As a first step, in the process shown by a in FIG. 1, the
후속공정으로서, 도 1에 b로 도시된 바와 같이, 노출된 알루미늄 패드(10)의 표면을 활성화처리해 준다. 상기 활성화 처리는 아연(Zn) 이온기(16)를 알루미늄 패드(10)의 표면에 흡착시켜 알루미늄 패드(10)의 표면을 거칠게 만들어 주는 것이다. 상기 아연 이온기는 도금시 핵으로 사용되는 것으로서 이러한 과정을 징케이트(Zincate) 처리라고 한다. As a subsequent step, as shown by b in FIG. 1, the surface of the exposed
이렇게 징케이트 처리를 행한 표면 활성층 위에, 도 1의 c에 도시된 바와 같이, 무전해 도금을 통해 니켈 도금층(18)을 형성하여 니켈 범프를 형성한다. 이어서, 도 1의 d에 도시된 바와 같이, 니켈 도금층 위에 금(Au)을 도금하여 금 도금층(20)을 생성하여 니켈/금 범프를 형성하게 된다. On the surface active layer subjected to the gating treatment as described above, as shown in Fig. 1C, the
이러한 종래의 무전해 니켈 도금법을 통한 니켈 범프 형성방법은 도금되는 금속으로부터 금속 이온을 제거하기 위하여 산화/ 환원반응을 이용하는 것으로, 도금층 제조에 있어서 전기도금과 같이 고가의 도금장치를 필요로 하지 않고, 간단한 조작에 의해 범프를 형성할 수 있으며, 편평도와 관련하여, 다른 도금방법으로 형성한 범프보다 우수하다는 장점을 가지고 있어 최근 많이 사용되는 방법이다. The conventional nickel bump forming method through the electroless nickel plating method uses an oxidation / reduction reaction to remove metal ions from the metal to be plated, and does not require an expensive plating apparatus such as electroplating in the plating layer production. The bump can be formed by a simple operation, and has a merit of being superior to the bump formed by other plating methods in terms of flatness.
그러나, 이러한 무전해 니켈 범프 형성방법은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.However, the electroless nickel bump formation method has the following problems.
첫째, 일련의 과정들을 거치면서 알루미늄 패드는 점점 더 에칭되어 얇아지게 되어, 자칫 실리콘 웨이퍼가 노출되는 대형 불량을 야기할 우려가 있다.First, as a result of a series of processes, the aluminum pad is increasingly etched and thinned, which may cause large defects in which the silicon wafer is exposed.
둘째, 상기 첫번째 문제점과 같은 이유로, 종래의 범프형성방법으로써 원활한 범프 형성공정을 수행하기 위해서는 웨이퍼의 알루미늄 패드의 높이가 적정 수준 이상으로 높아야 하며, 이는 웨이퍼 제조원가를 상승시키는 또다른 문제점을 발생시킨다. Second, for the same reason as the first problem, in order to perform a smooth bump forming process using the conventional bump forming method, the height of the aluminum pad of the wafer must be higher than an appropriate level, which causes another problem of increasing the wafer manufacturing cost.
셋째, 결국 징케이트 처리공정으로 인해 실리콘 웨이퍼가 노출되는 불량이 발생될 수 있으며, 이를 방지하기 위해 웨이퍼의 알루미늄 패드의 높이를 키움으로써 제조원가가 상승하는 또다른 문제점을 일으키게 된다. Third, a defect in which the silicon wafer is exposed may occur due to the gating process, and thus, another problem that the manufacturing cost increases by increasing the height of the aluminum pad of the wafer is prevented.
넷째, 기존의 징케이트 처리공정을 포함한 무전해 니켈 범프형성방법은 전기도금법과 달리 반응속도가 느리고 물질전달의 영향이 크기 때문에 온도 pH, 교반, 첨가제 등 도금반응을 제어하는 기술이 전기도금에 비하여 어려운 단점이 있으므로 많은 수의 전극 패드를 가진 제품보다는 비교적 적은 수의 전극 패드를 가진 제품에 주로 적용될 수밖에 없는 문제점이 있었다.Fourth, unlike the electroplating method, the electroless nickel bump formation method including the conventional jingate treatment process has a slow reaction rate and a large effect of material transfer, so that a technique for controlling the plating reaction such as temperature pH, stirring, and additives is more effective than electroplating. Since there is a difficult disadvantage, there is a problem that can be applied mainly to products having a relatively small number of electrode pads rather than products having a large number of electrode pads.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 징케이트 처리를 거치 면서 알루미늄 패드의 두께가 얇아져서 실리콘 웨이퍼가 노출되는 현상을 방지하는 무전해 니켈 범프 형성방법을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above problems, to provide a method for forming an electroless nickel bump to prevent the silicon wafer is exposed to a thin thickness of the aluminum pad during the gating process.
본 발명의 다른 목적은 기존에 징케이트 처리과정에서 발생하는 아연 입자의 편석현상을 제거할 수 있는 무전해 니켈 범프 형성방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for forming an electroless nickel bump, which can eliminate segregation of zinc particles generated in the conventional gating process.
본 발명의 또다른 목적은 알루미늄 패드의 층에 산화층이 형성되어 니켈 도금의 접착력이 저하되는 것을 방지하는 무전해 니켈 범프 형성방법을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide an electroless nickel bump forming method which prevents an oxide layer from being formed on a layer of an aluminum pad so that the adhesion of nickel plating is lowered.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 이용한 니켈 범프 형성방법은, 페시베이션층이 형성된 웨이퍼의 알루미늄 패드의 표면상의 산화막을 제거하는 디그리징(degreasing) 단계와, 상기 디그리징 단계에서 알카리 상태로된 상기 알루미늄 패드의 표면을 중화하는 중화 트리트먼트 단계와, 상기 알루미늄 패드 표면에 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 형성하는 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계와, 상기 알루미늄 패드표면에 무전해 도금으로 니켈 범프를 형성하는 무전해 니켈 도금 단계와, 니켈의 산화를 방지하기 위하여 상기 니켈 범프의 표면에 무전해 도금으로 금 도금층을 형성하는 금-이멀젼(Au-immersion) 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, the nickel bump forming method using the nickel displacement plating layer according to an embodiment of the present invention, degreasing to remove the oxide film on the surface of the aluminum pad of the wafer on which the passivation layer is formed. A neutralization treatment step of neutralizing the surface of the aluminum pad which is in an alkali state in the degreasing step, a nickel displacement plating step of forming a nickel displacement plating layer on the surface of the aluminum pad, and the aluminum. An electroless nickel plating step of forming nickel bumps by electroless plating on the pad surface, and an Au-immersion forming a gold plating layer by electroless plating on the surface of the nickel bumps to prevent oxidation of nickel. Steps.
여기서, 화학반응이 일어나는 상기 각 단계 다음에는 상기 알루미늄 패드의 표면을 세척하는 수세 단계가 추가로 포함되는 것이 바람직하다. Here, it is preferable to further include a washing step for washing the surface of the aluminum pad after each step in which a chemical reaction occurs.
또한, 상기 수세 단계는 N2 가스로 퍼싱(pursing)된 탈이온수(de-ionize water)에 의해 수행되는 것이 바람직하다. In addition, the washing step is preferably performed by de-ionize water purged with N 2 gas.
한편, 상기 중화 트리트먼트 단계는 HF에 의해 수행되는 것이 바람직하다. On the other hand, the neutralization treatment step is preferably carried out by HF.
또한, 상기 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계는 실질적으로 0.05mol/dm3의 농도의 NiSO4·6H2O와 실질적으로 0.20mol/dm3의 농도의 H2 NCH2COOH를 포함하는 도금액에 의해 수행되는 것이 바람직하다. In addition, the nickel displacement plating step is performed by a plating solution containing NiSO 4 .6H 2 O at a concentration of 0.05 mol / dm 3 and H 2 NCH 2 COOH at a concentration of 0.20 mol / dm 3 substantially. It is preferable.
추가적으로, 상기 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계는 실질적으로 60℃의 온도와 실질적으로 pH 9.0의 산도에서 수행되는 것이 바람직하다. In addition, the nickel displacement plating step is preferably carried out at a temperature of substantially 60 ℃ and a pH of pH 9.0 substantially.
또한, 상기 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계는 N2를 교반시킨 상태에서 수행되는 것이 바람직하다. In addition, the nickel displacement plating step is preferably performed in the state of stirring N 2 .
상기 무전해 니켈 도금 단계는 실질적으로 0.05mol/dm3의 농도의 NiSO4·6H2 O와, 실질적으로 0.15mol/dm3의 농도의 H2NCH2COOH와, 실질적으로 0.30mol/dm 3의 농도의 NaH2PO2·H2O를 포함하는 도금액에 의해 수행되는 것이 바람직하다. The electroless nickel plating step of substantially 0.05mol / dm 3 in a concentration of 4 · 6H 2 O and NiSO substantially 0.15mol / dm 3 concentration of H 2 NCH 2 COOH, and a substantially 0.30mol / dm 3 of It is preferably carried out with a plating liquid containing a concentration of NaH 2 PO 2 H 2 O.
여기서, 상기 무전해 니켈 도금 단계는 실질적으로 60℃의 온도와 실질적으로 pH 8.0의 산도에서 수행되는 것이 바람직하다. Here, the electroless nickel plating step is preferably carried out at a temperature of substantially 60 ℃ and an acidity of pH 8.0 substantially.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 이용한 니켈 범프 형성방법의 주요 단계를 순서대로 표시하는 플로우차트이다. 2 is a flowchart showing in sequence the main steps of the method for forming a nickel bump using a nickel displacement plating layer according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 범프 형성방법은, 페시베이션층이 형성된 웨이퍼의 알루미늄 패드의 표면상의 산화막을 제거하는 디그리징(degreasing) 단계(S1)와, 상기 디그리징 단계(S1)에서 알카리 상태로된 상기 알루미늄 패드의 표면을 중화하는 중화 트리트먼트 단계(S2)와, 상기 알루미늄 패드 표면에 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 형성하는 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계(S3)와, 상기 알루미늄 패드 표면에 무전해 도금으로 니켈 범프를 형성하는 무전해 니켈 도금 단계(S4)와, 니켈의 산화를 방지하기 위하여 상기 니켈 범프의 표면에 무전해 도금으로 금 도금층을 형성하는 금-이멀젼(Au-immersion) 단계(S5)를 포함한다.Referring to the drawings, the bump forming method of the present invention includes a degreasing step (S1) for removing an oxide film on the surface of an aluminum pad of a wafer on which a passivation layer is formed, and an alkali state in the degreasing step (S1). Neutralization treatment step (S2) of neutralizing the surface of the aluminum pad, a nickel displacement plating step (S3) of forming a nickel displacement plating layer on the surface of the aluminum pad, and an electroless treatment on the surface of the aluminum pad. Electroless nickel plating step (S4) to form a nickel bump by plating, and an Au-immersion step of forming a gold plating layer by electroless plating on the surface of the nickel bump to prevent oxidation of nickel ( S5).
이를 각 단계별로 보다 상세하게 설명하면서 종래의 니켈 범프 형성방법과 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다. 실리콘 웨이퍼(14)의 상부에서 일부만 노출된 알루미늄 패드(10)의 측부를 페시베이션층(12)으로 덮은 상태에서, 알루미늄 패드를 클리닝하는 단계의 일환으로서, 알루미늄 패드의 표면을 디그리징(degreasing)하는 디그리징 단계(S1)가 수행된다. While describing this in more detail in each step, the same reference numerals are used for the same components as those of the conventional nickel bump forming method. Degreasing the surface of the aluminum pad as part of the step of cleaning the aluminum pad, with the side of the
상기 디그리징 단계(S1)는 알카리 용액으로써 알루미늄 패드의 표면의 산화막을 제거하는 공정으로서, 시중에 판매되는 일반적인 디그리징 용제를 사용하여 작업이 수행될 수 있다. The degreasing step (S1) is a process of removing the oxide film on the surface of the aluminum pad as an alkaline solution, the operation may be performed using a commercially available degreasing solvent.
상기 디그리징 단계(S1)를 거치게 된 알루미늄 패드(10)의 표면은 알카리성을 띠게 된다. 이러한 편향된 산도를 지니게 된 알루미늄 패드를 중화시키기 위하 여, 알루미늄 패드의 표면을 산으로 중화시키는 중화 트리트먼트 단계(S2)가 수행된다. The surface of the
상기 중화 트리트먼트 단계(S2)를 거쳐서 알루미늄 패드의 표면이 산성과 알카리성의 어느 한 쪽으로 치우치지 않고 중화가 된 후, 니켈 범프를 형성할 때 접촉성을 향상시키기 위하여 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 형성하는 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계(S3)가 수행된다. After the neutralization treatment step (S2) of the surface of the aluminum pad is neutralized without being biased toward either acidic or alkaline, to form a nickel displacement plating layer to improve the contact when forming nickel bumps Nickel displacement plating step S3 is performed.
전술한 종래 기술과 비교하여, 도 1의 a 가 도시하는 징케이트 처리 공정은 알루미늄 패드(10)위에 니켈 치환도금을 하기 위하여 표면을 활성화하는 공정으로서, 즉 산화와 환원 반응이 알루미늄 표면에서 동시에 일어나 알루미늄이 용해되고 그 자리에 아연이 치환됨으로써 알루미늄 표면에 아연 입자들이 달라붙게 되고, 치환된 아연은 그 후속 공정인 니켈 도금 공정에서 핵으로서 작용하게 되며, 치환된 아연의 양에 따라 무전해 니켈과 알루미늄의 접착력에 영향을 미치게 된다. Compared with the prior art described above, the jincate process shown in FIG. 1A is a process of activating a surface for nickel substitution plating on the
본 발명은, 이러한 징케이트 공정으로 인한 알루미늄 금속의 두께 감소에 의해 무전해 니켈 범프의 신뢰성이 저하되는 방지하기 위하여, 징케이트 공정을 수행하지 않고 그 대신에 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 형성하는 니켈 디스플레이스먼트 도금단계(S3)를 수행하여 알루미늄 패드의 표면에 니켈 치환도금을 올리게 된다. In order to prevent the reliability of the electroless nickel bumps from being degraded by the thickness reduction of the aluminum metal caused by the zinc casting process, the present invention does not perform the zinc casting process and instead forms a nickel displacement plating layer. The nickel plating is carried out on the surface of the aluminum pad by performing the cement plating step (S3).
즉, 본 발명에서는 종래의 니켈 범프형성방법에서 수행하였던 징케이트 처리공정 대신에 무전해 니켈로써 치환도금을 형성하는 상기 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계(S3)를 수행함으로써 알루미늄 패드의 두께가 얇아지는 것을 방지하면서, 후속 공정인 무전해 니켈을 도금하여 니켈 범프를 형성하는 단계를 위한 전처리 공정으로서의 역할을 수행하게 된다. That is, in the present invention, the thickness of the aluminum pad is reduced by performing the nickel displacement plating step (S3) of forming a substitution plating with electroless nickel instead of the gating process performed in the conventional nickel bump forming method. While preventing, it serves as a pretreatment process for the subsequent step of plating the electroless nickel to form nickel bumps.
상기 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계(S3)를 수행한 후, 표면이 전처리된 알루미늄 패드에는 무전해 니켈 도금을 수행하여 니켈 범프를 형성하는 무전해 니켈 도금 단계(S4)가 수행된다. After performing the nickel displacement plating step (S3), an electroless nickel plating step (S4) is performed on the aluminum pad having the surface pretreated to form nickel bumps by performing electroless nickel plating.
상기 무전해 니켈 도금 단계(S4)를 통해 알루미늄 패드의 표면에서 페시베이션층으로 보호된 부분을 제외한 부분에는 니켈 도금층(18)이 소정의 두께로 형성되어 범프를 형성하게 된다. 이때, 무전해 니켈 도금은 일종의 자기 촉매형 환원도금으로 니켈염과 가용성의 환원제가 공존하는 용액에 웨이퍼를 침적시킴으로써, 환원제의 산화에 의해 방출되는 전자가 금속이온에 전이하여 니켈 피막을 형성시키게 된다. Through the electroless nickel plating step S4, the
이때 도금되는 알루미늄 표면은 환원제의 반응에 대해서 촉매로써 작용하기 때문에 도금반응은 알루미늄 표면에 선택적으로 한정되게 된다. 그리고, 용액의 조성을 일정하게 유지시키면서 반응이 지속되어 시간에 따라 원하는 두께의 도금이 가능하게 된다. At this time, since the aluminum surface to be plated acts as a catalyst for the reaction of the reducing agent, the plating reaction is selectively limited to the aluminum surface. The reaction is continued while the composition of the solution is kept constant, thereby allowing plating of a desired thickness over time.
예시적으로, 차아인산나트륨(NaH2PO2·H2O)환원제를 사용한 경우의 니켈 석출방응은 다음의 식(1)과 같다. For example, nickel precipitation response when sodium hypophosphite (NaH 2 PO 2 H 2 O) reducing agent is used is as shown in the following formula (1).
식(1) Ni2+ + 2H2PO2 - + 2H2O → Ni + 2H2 PO3- + H2 + 2H+ Equation (1) Ni 2+ + 2H 2 PO 2+ 2H 2 O → Ni + 2H 2 PO3 - + H 2 + 2H +
상기와 같은 무전해 니켈 도금 단계(S4)가 수행된 후에는 금-이멀젼(Au- immersion) 단계(S5)를 통해 금 도금층(20)을 형성시킨다. 금-이멀젼 단계(S5)는 자기억제 공정(self-limiting process)으로서, 소정의 두께, 예를 들면, 0.15에서 0.25 마이크로미터 정도의 두께에 도달하면 성장이 멈추게 된다. 금으로 된 이러한 얇은 층은 니켈의 산화를 막는 역할을 수행한다. 이러한 전 과정을 통해 범프는 소정의 높이로 형성된다. After the electroless nickel plating step S4 is performed as described above, the
한편, 상기와 같은 각 단계의 공정에서, 화학 반응을 수반하는 공정다음에는 화학 반응이 일어난 부위를 세척하는 수세공정이 수행된다. 즉, 디그리징 단계(S1), 중화 트리트먼트 단계(S2), 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계(S3), 무전해 니켈 도금 단계(S4), 금-이멀젼 단계(S5)가 수행된 다음에는 각각 수세공정이 수행된다. On the other hand, in the process of each step as described above, after the process involving the chemical reaction is washed with water to wash the site where the chemical reaction occurred. That is, after the degreasing step S1, the neutralization treatment step S2, the nickel displacement plating step S3, the electroless nickel plating step S4, and the gold-emulsion step S5, respectively, The washing process is performed.
이러한 수세공정에 사용되는 물은 탈이온수(de-ionize water)이다. 그런데 수세 공정에 사용되는 탈이온수는 공정 작업전에 N2가스로 퍼싱(pursing : 가연성 가스 또는 증기에 불활성 가스를 주입하여 산소의 농도를 최소산소농도(MOC) 이하로 낮게 하는 작업)하여 사용한다. 이러한 퍼싱 공정은 탈이온수에 녹아 있는 용존산소를 제거하고 알루미늄의 재-산화를 방지하기 위해 실시된다. The water used for this washing process is de-ionize water. However, deionized water used in the washing process is used by purging with N 2 gas (injecting an inert gas into a flammable gas or steam to lower oxygen concentration below the minimum oxygen concentration (MOC)) before the process operation. This pershing process is performed to remove dissolved oxygen dissolved in deionized water and to prevent re-oxidation of aluminum.
한편 이러한 수세 공정은 상온에서 수행되는 것이 바람직하다. On the other hand, such a washing process is preferably carried out at room temperature.
각 단계에서 사용되는 약품과 공정 조건은 아래의 표 1과 같다. 아래의 표 1은 실험에 의해 얻어진 최적의 수치를 나타낸다. 따라서, 공정의 조건 및 사용 약품은 아래 표 1에 나타내어진 수치에 반드시 한정되는 것은 아니며, 실험에 의해 최적화될 수 있는 범위 내에서 변형이 가능하다. The chemicals and process conditions used in each step are shown in Table 1 below. Table 1 below shows the optimum values obtained by the experiment. Therefore, the conditions of the process and the chemicals used are not necessarily limited to the values shown in Table 1 below, and modifications may be made within the range that can be optimized by experiment.
표 1Table 1
디그리징 단계(S1)에서 사용되는 디그리징 용액은 알카리성의 일반 시중의 디그리징 용액 제품을 사용할 수 있다. The degreasing solution used in the degreasing step S1 may use an alkaline general commercial degreasing solution product.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계(S3)는 실질적으로 0.05mol/dm3의 농도의 NiSO4·6H2O와 실질적으로 0.20mol/dm 3의 농도의 H2NCH2COOH를 포함하는 도금액에 의해 수행되는 것이 바람직하다. As shown in Table 1, the nickel displacement plating step (S3) is NiSO 4 · 6H 2 O at a concentration of 0.05 mol / dm 3 and H 2 NCH 2 COOH at a concentration of 0.20 mol / dm 3 substantially It is preferably performed by a plating liquid containing.
이때, 상기 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계(S3)는 실질적으로 60℃의 온도와 실질적으로 pH 9.0의 산도에서 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 니켈 디스플레이스먼트 도금 단계는 N2를 교반시킨 상태에서 수행되어 진다. At this time, the nickel displacement plating step (S3) is preferably carried out at a temperature of substantially 60 ℃ and a pH of pH 9.0 substantially. Also, the nickel displacement plating step is performed while N 2 is stirred.
한편, 상기 무전해 니켈 도금 단계(S4)는 실질적으로 0.05mol/dm3의 농도의 NiSO4·6H2O와, 실질적으로 0.15mol/dm3의 농도의 H2NCH 2COOH와, 실질적으로 0.30mol/dm3의 농도의 NaH2PO2·H2O를 포함하는 도금액에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 여기서 상기 무전해 니켈 도금 단계(S4)는 실질적으로 60℃의 온도와 실질적으로 pH 8.0의 산도에서 수행되는 것이 바람직하다. On the other hand, the electroless nickel plating step (S4) is substantially 0.05mol / dm 3 in a concentration of 4 · 6H 2 O and NiSO substantially 0.15mol / dm 3 of a concentration of H 2 NCH 2 COOH, and substantially 0.30 It is preferably carried out with a plating solution containing NaH 2 PO 2 H 2 O at a concentration of mol / dm 3 . Wherein the electroless nickel plating step (S4) is preferably carried out at a temperature of substantially 60 ℃ and a pH of pH 8.0 substantially.
상기와 같은 니켈 디스플레이스먼트 도금층을 이용한 무전해 니켈 범프 형성 방법에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the electroless nickel bump forming method using the nickel displacement plating layer as described above, the following effects can be obtained.
첫째, 범프 형성 도중에 알루미늄 패드의 두께가 얇아져서 실리콘 웨이퍼가 노출되는 문제점이 제거된다. First, the problem that the silicon wafer is exposed by thinning the aluminum pad during bump formation is eliminated.
둘째, 알루미늄 패드의 두께가 저하되지 않으므로 이를 감안하여 알루미늄 패드의 두께를 필요이상으로 높게 할 필요가 없으므로 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다. Second, since the thickness of the aluminum pad does not decrease, there is no need to increase the thickness of the aluminum pad more than necessary in consideration of this, and thus there is an advantage of reducing manufacturing costs.
셋째, 알루미늄 패드의 표면에서 산화층이 제거되므로 니켈 도금의 접착력이 향상되어 범프 형성공정의 신뢰성이 상승된다. Third, since the oxide layer is removed from the surface of the aluminum pad, the adhesion of nickel plating is improved, thereby increasing the reliability of the bump forming process.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명한 것이나, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들에게는 다양한 변형 및 다른 실시예가 가능하다는 점이 이해될 것이다. 따라서 본원 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해질 것이다.While the invention has been described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, it will be understood that various modifications and other embodiments are possible to those skilled in the art. Therefore, the protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
Claims (9)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Legal Events
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