JP2003096573A - 無電解めっき皮膜の形成方法 - Google Patents
無電解めっき皮膜の形成方法Info
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Abstract
を塗布することなく、該半導体基板のパッド電極上に均
一な膜厚の無電解めっき皮膜を形成する方法を提供す
る。 【解決手段】 パッド電極21上に亜鉛置換法により亜
鉛置換皮膜23を置換析出させ、次いで、純水で洗浄し
た後、対極12にステンレスの棒材にニッケルめっきを
施したものを用い、該対極12を負電極として被めっき
基板である半導体基板15に微小な正電位を印加しなが
ら酸化還元型の無電解ニッケルめっき液に浸漬すること
により、半導体基板15の裏面及び側面にめっきレジス
トを塗布することなく、複数個のパッド電極21上に均
一な膜厚の無電解ニッケルめっき皮膜による突起電極1
6が得られる。
Description
ド電極上に選択的、且つ均一にめっき金属を析出させる
ための無電解めっき皮膜の形成方法に関するものであ
る。
ルミニウムを主成分としたパッド電極上に無電解めっき
によってバリアメタル、或いは突起電極を形成しようと
する場合、該パッド電極上に選択的に、且つ半導体基板
上の複数個のパッド電極に対して均一に無電解めっき反
応が開始、継続することが要求される。
一に無電解めっき皮膜を形成するために、そのパッド電
極上のみに亜鉛置換処理やパラジウム等の触媒を付与し
て活性化させる方法が用いられるが、以下に亜鉛置換法
を用いた突起電極の形成方法について、図3を参照しな
がら説明する。
の電極形成方法を示した工程断面図である。この工程図
は半導体基板上の1個の電極の製造方法について示して
いるが、この工程において、多数の電極を一度に形成で
きることを理解されたい。まず、図3(a)に示すよう
に半導体基板15のアルミニウムを主成分とするパッド
電極21と、該パッド電極上に開口部を有するパッシベ
ーション膜22が形成される。前記開口部は、大気にさ
らされると直ぐに自然酸化皮膜が形成されるので、該自
然酸化皮膜を酸性液あるいはアルカリ性液に浸漬してエ
ッチング除去する。次に、図3(b)に示すように、半
導体基板15の裏面及び側面にめっきレジスト31をス
ピンコート法で塗布する。これは半導体基板裏面及び側
面でのめっき反応を防止するためである。
導体基板15をアルカリ性あるいは弱酸性の亜鉛酸塩水
溶液に浸漬して、図3(c)に示すように、自然酸化皮
膜が除去されたパッド電極21表面上に亜鉛置換皮膜2
3を置換析出させる。必要に応じて希硝酸等に浸漬して
一度析出した亜鉛置換皮膜23をエッチング除去した
後、再度前記亜鉛酸塩水溶液に浸漬してあらためて2度
目の亜鉛置換皮膜を形成させることもある。これは、よ
り均一かつ緻密な亜鉛置換被膜23を得るための手法で
あり、必要に応じて亜鉛置換皮膜のエッチング工程と亜
鉛置換工程がさらに繰り返される場合もある。
電解めっき液に浸漬して、めっき金属によるバリアメタ
ルあるいは突起電極の形成を行うわけであるが、ここで
は無電解ニッケルめっきを用いる場合について説明す
る。図3(d)に示すように、亜鉛置換法の場合、半導
体基板15を無電解ニッケルめっき液に浸漬すると、前
記亜鉛置換皮膜23が溶解し、パッド電極21表面近傍
でニッケルの置換析出が起こり、その後はニッケルの自
己触媒作用によって無電解めっき反応が継続し、一定時
間浸漬しておくことにより図3(d)のように突起電極
16を形成することができる。
液に浸漬して、図3(e)に示すように、半導体基板1
5の裏面及び側面に塗布しためっきレジスト31を剥離
する。
半導体基板15の裏面及び側面にめっきレジストを塗布
しないで該半導体基板15を無電解めっき液に浸漬した
場合、無電解めっき液に対して活性化されていないシリ
コン等からなる半導体基板15の裏面及び側面では、本
来無電解めっき反応は発生しないはずであるが、前記亜
鉛置換処理後の水洗が不十分だった場合の亜鉛の残査や
無電解めっき液中の浮遊物等が核になって、半導体基板
15の裏面及び側面でも無電解めっき反応が発生するこ
とがある。しかし、この半導体基板15裏面及び側面は
活性化されていないため、均一なめっき皮膜は形成でき
ず、めっきが析出する部位とめっき未着の部位とが生じ
てしまう。
電解めっき反応が発生した部位では、無電解めっきの酸
化還元反応によって部分的な電位の低下が起こり、結果
として半導体基板15全体に電位のばらつきを生じさせ
ることとなる。この電位のバラツキは半導体基板15の
複数個のパッド電極21にも影響して、これら複数個の
パッド電極21上の無電解めっき皮膜の膜厚の不均一、
一部のパッド電極21へのめっき不着等の不良が発生
し、パッド電極21上への選択性を損なう要因となって
いた。
めっきレジストが塗布された半導体基板15であって
も、その半導体基板15の能動素子面のパシベーション
膜22下に形成されている内部配線(図示しない)を経
由してパッド電極21で発生した電子が移動して、他の
パッド電極との間に電位の差を生じさせることがある。
この影響により、パッド電極21が負電荷を帯びてしま
うのであるが、このパッド電極上へは金属めっきは形成
されないので、これもパッド電極21上の無電解めっき
皮膜の膜厚の不均一、一部のパッド電極21へのめっき
不着等の不良の原因となってしまう。
5の裏面で成長すると、半導体基板15裏面から側面を
経由して半導体基板15の能動素子面のパッシベーショ
ン膜22上にもめっき反応が伝搬してしまうので、これ
もパッド電極21上への選択性を損なう要因となってい
た。
基板15裏面及び側面へのめっきレジスト31の塗布は
必須であって、その上、このめっきレジスト31はめっ
き処理後に剥離工程を必要としていた。
題を改良し、半導体基板裏面及び側面にめっきレジスト
を塗布することなく、該半導体基板の複数個のパッド電
極上に均一な無電解めっき皮膜を形成する新規の方法を
提供するものである。
め、本発明においては下記記載の無電解めっき皮膜の形
成方法を採用する。
するための第1の手段は、半導体基板のパッド電極上に
無電解めっき皮膜を形成する方法であって、そのパッド
電極を選択的に活性化する工程と、前記半導体基板を無
電解めっき液に浸漬すると同時に、外部電源により前記
半導体基板に電位を印加しながら無電解めっき皮膜を析
出させる工程とを有する。さらに、第1の手段におけ
る、前記活性化する工程が、触媒付与法と亜鉛置換法の
いずれかであることが望ましい。また、第1または2の
手段における、前記半導体基板に電位を印加しながら無
電解めっき皮膜を析出させる工程において、その印加す
る電位が、めっき金属イオンの酸化還元電位と無電解め
っき液に使用される還元剤の酸化還元電位との差の値未
満の正電位であることが望ましい。
方法は、めっき反応を部分的に抑制したい半導体基板に
対して、外部電源から正電位を印加することによって部
分的に無電解めっき皮膜の形成を抑制しながら、必要な
部分にのみ選択的に無電解めっき皮膜を形成させる方法
である。
元型の無電解ニッケルめっきについて説明する。この無
電解ニッケルめっきは、次亜燐酸イオンの酸化還元電位
である−0.80V(pH5.0、25℃、 NHE基
準)とニッケルイオン(Ni2+)の酸化還元電位である
−0.25V(pH5.0、25℃、 NHE基準)と
の差が起電力となり無電解めっき反応が開始、継続され
る。この起電力を損なわない範囲の微小電位であれば、
半導体基板を正電極として外部電源からめっき反応とは
逆の電位を印加したとしても無電解めっき反応を継続さ
せることができる。
いる内部配線によって複数個のパッド電極表面に電位差
を生じることがあるが、該半導体基板全体に外部電源か
ら微少な電位を印加することにより複数個のパッド電極
表面の電位を均一化することができ、均一な膜厚の無電
解めっき皮膜を得ることができる。
形成方法は、半導体基板とその対極となる不溶性電極を
無電解めっき液に浸漬して、該半導体基板と該不溶性電
極との間に外部電源から一定の電位差を一定時間印加し
ながら無電解めっき皮膜を形成させる方法である。
法による半導体基板の電極形成方法について、図面を用
いて説明する。
と同様に半導体基板15上のアルミニウムを主成分とす
るパッド電極21と、該パッド電極21上に開口部を有
するパッシベーション膜22を形成する。さらにパッド
電極21上に形成されている自然酸化皮膜を、酸溶液あ
るいはアルカリ溶液によってエッチング除去する。その
エッチング液としては、水酸化ナトリウムの希薄溶液や
希硫酸を用いることが出来る。酸化皮膜を除去するとと
もに薄い不働態皮膜を形成させるためには硝酸を用いる
のがよい。
が除去されたパッド電極21上に亜鉛置換法により亜鉛
置換皮膜23を置換析出させる。この亜鉛置換法は、イ
オン化傾向によってアルミニウムが溶出した部位にのみ
亜鉛が析出するため、アルミニウムを主成分とするパッ
ド電極21上に選択的に亜鉛置換皮膜を形成させること
ができる。具体的には、市販のジンケート処理液を用い
て室温で30秒から60秒浸漬する。次いで純水洗浄し
た後、さらに必要に応じて希硝酸等に浸漬して一度析出
した亜鉛置換皮膜23をエッチング除去した後、再度前
記ジンケート処理液に浸漬して2度目の亜鉛置換皮膜を
析出させてもよい。
に半導体基板15の裏面側に外部電源11から直流電位
を印加しながら、酸化還元型の無電解ニッケルめっき液
14に浸漬するわけであるが、本実施例では対極12に
ステンレスの棒材にニッケルめっきを施したものを用
い、対極12を負電極として被めっき基板である半導体
基板15に+0.1から0.2Vの正電位を印加しなが
ら無電解ニッケルめっき液14に浸漬することにより、
図2(c)に示すような無電解ニッケルめっきによる突
起電極16の形成を行った。
て遅くなるが、本発明の方法によれば、複数個のパッド
電極上に均一なめっき皮膜を形成することができる。
尚、対極12にニッケルめっきが析出することとなる
が、その反応によりパッド電極21上への無電解ニッケ
ルめっきに影響を与えるものではない。
市販の酸化還元型無電解ニッケルーリン合金めっき液を
用い、pH5.0±0.1、90℃、30分の浸漬処理
によって、半導体基板15の裏面及び側面にはめっき皮
膜を析出させることなく、該半導体基板15の全てのパ
ッド電極21上に均一な5〜6μmのニッケル突起電極
を形成させることが出来た。本発明の方法によれば、半
導体基板15を無電解めっき液14に浸漬する時間をさ
らに延長することによって、めっき皮膜がより厚い突起
電極16を形成することが可能である。
導体基板15に、対極12に対して正電位を印加して無
電解めっきによる突起電極16の形成を行ったが、従来
の方法のように半導体基板15の裏面及び側面にめっき
レジストを塗布する必要はあるが、半導体基板15の複
数個のパッド電極21表面の電位を均一化することのみ
を目的として、被メッキ基板である半導体基板15に微
小の負電位を印加することもできる。
き液の還元剤の酸化還元電位とめっき金属イオンの酸化
還元電位の差の値未満の電位差で、外部電源から半導体
基板15へ印加する電位差を選択することにより、パッ
ド電極21上に銅、コバルト、及びその合金等のめっき
皮膜も同様に形成することが可能である。
活性金属を置換させる方法やパラジウム等の触媒を付与
する活性化方法を用いても同様に、半導体基板15のパ
ッド電極21上に均一なめっき皮膜を形成することがで
きることは云うまでもない。
板裏面及び側面へのめっきレジスト塗布、及び後工程で
の該レジスト剥離工程を不要とし、半導体基板裏面及び
側面にめっき皮膜を析出させることなく簡単な操作で半
導体基板の複数個のパッド電極上に、均一な膜厚のバリ
アメタル、或いは突起電極を形成することができる。
模式図である。
工程断面図である。
程断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体基板のパッド電極上に無電解めっ
き皮膜を形成する方法であって、そのパッド電極を選択
的に活性化する工程と、前記半導体基板を無電解めっき
液に浸漬すると同時に、外部電源により前記半導体基板
に電位を印加しながら無電解めっき皮膜を析出させる工
程とを有する無電解めっき皮膜の形成方法。 - 【請求項2】 前記活性化する工程が、触媒付与法と亜
鉛置換法のいずれかであることを特徴とする請求項1に
記載の無電解めっき皮膜の形成方法。 - 【請求項3】 前記半導体基板に電位を印加しながら無
電解めっき皮膜を析出させる工程において、その印加す
る電位が、めっき金属イオンの酸化還元電位と無電解め
っき液に使用される還元剤の酸化還元電位との差の値未
満の正電位であることを特徴とする請求項1または2に
記載の無電解めっき皮膜の形成方法。
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