JP2000038682A - Nickel plating method and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケルめっき膜
の形成方法及び半導体装置に関し、特に半田バンプを介
して実装基板に実装される半導体装置のパッド表面のニ
ッケルめっき膜の形成に好適なニッケルめっき方法に関
する。The present invention relates to a method for forming a nickel plating film and a semiconductor device, and more particularly to a nickel plating suitable for forming a nickel plating film on a pad surface of a semiconductor device mounted on a mounting substrate via solder bumps. About the method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、電子機器の小型化及び軽量化が促
進されており、基板上に高密度に実装できるフリップチ
ップ型半導体装置が注目されている。フリップチップ型
半導体装置では、図３に示すように、半導体装置５０の
パッド５２の表面上に金属からなる半球状のバンプ５５
を形成し、バンプ５５が形成された面を実装基板６０側
に向けて半導体装置５０と基板６０と配置する。そし
て、バンプ５５を基板６０に設けられた電極（図示せ
ず）に融着させ、パッド５２と基板６０の電極とを電気
的及び機械的に接続する。2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization and weight reduction of electronic devices have been promoted, and attention has been paid to flip-chip type semiconductor devices which can be mounted on a substrate at high density. In the flip-chip type semiconductor device, as shown in FIG. 3, a hemispherical bump 55 made of metal is formed on the surface of the pad 52 of the semiconductor device 50.
Is formed, and the semiconductor device 50 and the substrate 60 are arranged with the surface on which the bumps 55 are formed facing the mounting substrate 60 side. Then, the bump 55 is fused to an electrode (not shown) provided on the substrate 60, and the pad 52 and the electrode of the substrate 60 are electrically and mechanically connected.
【０００３】一般的に、半導体装置５０のパッド５２は
アルミニウム（アルミニウム合金を含む；以下同じ）に
より形成しており、バンプ５５は半田により形成されて
いるので、パッド５２の表面にアルミニウムと半田との
反応を防止するためのバリアメタルとしてニッケルめっ
き膜を形成している。このニッケルめっき膜は、無電解
ニッケルめっきにより形成しているが、従来は、無電解
ニッケルめっき液として、ニッケルの析出速度が速く、
析出性に優れていることから、リン濃度が比較的高い中
リンタイプ又は高リンタイプのめっき液を使用し、１回
のめっきで所定の厚さのニッケルめっき膜を形成してい
る。なお、中リンタイプのめっき液とは、リン含有率が
５ｗｔ％以上のニッケルめっき膜が形成されるめっき
液、高リンタイプのめっき液とは、リン含有率が約９〜
１０ｗｔ％以上のニッケルめっき膜が形成されるめっき
液をいう。Generally, the pad 52 of the semiconductor device 50 is formed of aluminum (including an aluminum alloy; the same applies hereinafter), and the bump 55 is formed of solder. A nickel plating film is formed as a barrier metal for preventing the reaction of the above. Although this nickel plating film is formed by electroless nickel plating, conventionally, as an electroless nickel plating solution, the deposition rate of nickel is high,
Because of its excellent deposition properties, a medium- or high-phosphorus type plating solution having a relatively high phosphorus concentration is used, and a nickel plating film having a predetermined thickness is formed by one plating. The medium phosphorus type plating solution is a plating solution in which a nickel plating film having a phosphorus content of 5 wt% or more is formed, and the high phosphorus type plating solution has a phosphorus content of about 9 to
It refers to a plating solution on which a nickel plating film of 10 wt% or more is formed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来は、
ニッケルの析出速度が速く、かつ析出性が優れた中リン
タイプ又は高リンタイプのめっき液が使用されている。
このため、比較的短時間で所望の厚さのニッケルめっき
膜を形成できるとともに、めっき不良も発生しにくい。
しかしながら、中リンタイプ又は高リンタイプのめっき
液を使用して形成されたニッケルめっき膜は、半田濡れ
性が十分でないという欠点がある。このため、半田バン
プを形成する際に半田がニッケル膜上に適切に転写され
ず、バンプの形状にばらつきが発生するなどの問題があ
る。As described above, conventionally,
A medium phosphorus type or high phosphorus type plating solution having a high nickel deposition rate and excellent deposition properties is used.
For this reason, a nickel plating film having a desired thickness can be formed in a relatively short time, and plating failure is less likely to occur.
However, a nickel plating film formed using a medium phosphorus type or high phosphorus type plating solution has a disadvantage that solder wettability is not sufficient. For this reason, when forming a solder bump, there is a problem that the solder is not appropriately transferred onto the nickel film, and the shape of the bump varies.
【０００５】上記の問題を解消するために、半田濡れ性
が優れた低リンタイプの無電解ニッケルめっき液を使用
してニッケルめっき膜を形成することが考えられるが、
その場合はニッケルの析出速度が遅くなり、ニッケルめ
っき膜を所定の厚さに形成するまでに時間がかかり、製
造コストが上昇するという新たな問題点が発生する。ま
た、低リンタイプのめっき液では、ニッケルの析出性も
劣るため、パッドの表面にニッケルが被着されない部分
が発生することもある。In order to solve the above problem, it is conceivable to form a nickel plating film using a low phosphorus type electroless nickel plating solution having excellent solder wettability.
In this case, a new problem that the deposition rate of nickel becomes slow, it takes time to form a nickel plating film to a predetermined thickness, and the manufacturing cost increases. Further, in the case of a low-phosphorus type plating solution, nickel deposition is poor, so that a portion where nickel is not adhered may be formed on the surface of the pad.
【０００６】なお、特開昭６０−２３６２５１号には、
ＴＯ型パッケージのリード線（鉄−ニッケル合金又は鉄
−ニッケル−コバルト合金）に無電解ニッケル−リンめ
っき皮膜を形成し、その上に無電解ニッケル−ボロンめ
っき皮膜を形成することが記載されている。しかし、ボ
ロン系のニッケルめっき皮膜はリン系のニッケルめっき
皮膜に比べて密着性が劣るという欠点がある。Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-236251 discloses that
It describes that an electroless nickel-phosphorous plating film is formed on a lead wire (iron-nickel alloy or iron-nickel-cobalt alloy) of a TO type package, and an electroless nickel-boron plating film is formed thereon. . However, the boron-based nickel plating film has a disadvantage that its adhesion is inferior to that of the phosphorus-based nickel plating film.
【０００７】本発明の目的は、半田濡れ性が良好なニッ
ケルめっき膜を比較的短時間で形成できるニッケルめっ
き方法を提供することである。また、本発明の他の目的
は、バリア性が良好であるとともに、半田濡れ性が優れ
たニッケルめっき膜を有する半導体装置を提供すること
である。An object of the present invention is to provide a nickel plating method capable of forming a nickel plating film having good solder wettability in a relatively short time. It is another object of the present invention to provide a semiconductor device having a nickel plating film having good barrier properties and excellent solder wettability.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、被めっ
き材の表面に第１のニッケルめっき膜を形成する第１の
ニッケルめっき工程と、前記第１のニッケルめっき膜の
上に、前記第１のニッケルめっき膜よりもリン含有率が
低い第２のニッケルめっき膜を形成する第２のニッケル
めっき工程とを有することを特徴とするニッケルめっき
方法により解決する。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned object is achieved by a first nickel plating step of forming a first nickel plating film on a surface of a material to be plated, and a step of forming the first nickel plating film on the first nickel plating film. A second nickel plating step of forming a second nickel plating film having a lower phosphorus content than the first nickel plating film.
【０００９】上記した課題は、半導体基板の上に形成さ
れたパッドと、前記パッドの上に形成されたリン含有率
が５ｗｔ％以上の第１のニッケルめっき膜と、前記第１
のニッケルめっき膜の上に形成されたリン含有率が５ｗ
ｔ％未満の第２のニッケルめっき膜とを有することを特
徴とする半導体装置により解決する。以下、作用につい
て説明する。[0009] The above-mentioned problems are caused by a pad formed on a semiconductor substrate, a first nickel plating film having a phosphorus content of 5 wt% or more formed on the pad,
Phosphorus content formed on nickel plating film of
The problem is solved by a semiconductor device having a second nickel plating film of less than t%. Hereinafter, the operation will be described.
【００１０】無電解ニッケルめっきでは、めっき液中の
リン濃度が高いと、ニッケルの析出速度が速く、析出性
も良好であるものの、リン含有率が高いニッケルめっき
膜が形成され、半田濡れ性が悪くなる。一方、めっき液
中のリン濃度が低いと、ニッケルの析出速度は遅いもの
の、半田濡れ性が良好なニッケルめっき膜が形成され
る。In the electroless nickel plating, when the phosphorus concentration in the plating solution is high, the nickel deposition rate is high and the deposition property is good, but a nickel plating film having a high phosphorus content is formed, and the solder wettability is low. become worse. On the other hand, when the phosphorus concentration in the plating solution is low, a nickel plating film having good solder wettability is formed although the deposition rate of nickel is low.
【００１１】そこで、本発明においては、例えば、めっ
き膜中のリン含有率が５ｗｔ％以上となる中リンタイプ
又は高リンタイプの無電解ニッケルめっき液を使用し
て、被めっき材の表面上に第１のニッケルめっき膜を形
成する。この場合、めっき液中のリン濃度が高いので、
ニッケルの析出速度が速く、析出性も良好である。その
後、例えばめっき膜中のリン含有率が５ｗｔ％未満とな
る低リンタイプの無電解ニッケルめっき液を使用して、
第１のニッケルめっき膜上に第２のニッケルめっき膜を
形成する。この場合、めっき液中のリン濃度が低いの
で、半田濡れ性が優れたニッケルめっき膜が形成され
る。Therefore, in the present invention, for example, a medium phosphorus type or high phosphorus type electroless nickel plating solution having a phosphorus content of 5 wt% or more in a plating film is used to form a coating on the surface of the material to be plated. A first nickel plating film is formed. In this case, since the phosphorus concentration in the plating solution is high,
The deposition rate of nickel is high, and the depositability is good. Then, for example, using a low phosphorus type electroless nickel plating solution in which the phosphorus content in the plating film is less than 5 wt%,
A second nickel plating film is formed on the first nickel plating film. In this case, since the phosphorus concentration in the plating solution is low, a nickel plating film having excellent solder wettability is formed.
【００１２】半導体装置のパッド表面に形成するニッケ
ルめっき膜の場合、バリア性と半田濡れ性が要求され
る。十分なバリア性を得るためにはニッケルめっき膜の
厚さはある程度厚くする必要がある。一方、リン含有率
が低いニッケルめっき膜の場合、比較的薄くしても良好
な半田濡れ性を得ることができる。従って、本発明にお
いては、中リンタイプ又は高リンタイプの無電解ニッケ
ルめっき液を使用して、十分なバリア性が得られる厚さ
に第１のニッケルめっき膜を形成し、低リンタイプの無
電解ニッケルめっき液を使用して、第１のニッケルめっ
き膜の上に、良好な半田濡れ性を得られる厚さに第２の
ニッケルめっき膜を形成する。これにより、めっき膜の
形成に要する時間が比較的短くても、十分なバリア性及
び半田濡れ性を得ることができ、製造コストの増加が抑
制される。In the case of a nickel plating film formed on a pad surface of a semiconductor device, barrier properties and solder wettability are required. In order to obtain sufficient barrier properties, the thickness of the nickel plating film needs to be increased to some extent. On the other hand, in the case of a nickel plating film having a low phosphorus content, good solder wettability can be obtained even if the thickness is relatively thin. Therefore, in the present invention, the first nickel plating film is formed to have a sufficient barrier property by using a medium phosphorus type or high phosphorus type electroless nickel plating solution, and the low phosphorus type non-electrolytic nickel plating solution is used. Using an electrolytic nickel plating solution, a second nickel plating film is formed on the first nickel plating film to a thickness that allows good solder wettability. Thereby, even if the time required for forming the plating film is relatively short, sufficient barrier properties and solder wettability can be obtained, and an increase in manufacturing cost is suppressed.
【００１３】第１のニッケルめっき膜を形成する前に、
被めっき材の表面をパラジウム（Ｐｄ）水溶液、亜鉛
（Ｚｎ）水溶液又はニッケル（Ｎｉ）水溶液で表面処理
することが好ましい。被めっき材の表面がこれらの水溶
液に接触すると、被めっき材の表面にＰｄ、Ｚｎ又はＮ
ｉが置換析出し、その後の第１のニッケルめっき膜形成
時にこれらの元素を核として被めっき材の表面上にＮｉ
が析出する。これにより、第１のニッケルめっき膜の析
出性が向上する。また、第１のニッケルめっき膜を形成
した後、第１のニッケルめっき膜の表面をパラジウム水
溶液、亜鉛水溶液又はニッケル水溶液で表面処理しても
よい。この場合は、第２のニッケルめっき膜の析出性が
向上する。Before forming the first nickel plating film,
The surface of the material to be plated is preferably surface-treated with an aqueous solution of palladium (Pd), an aqueous solution of zinc (Zn), or an aqueous solution of nickel (Ni). When the surface of the material to be plated comes into contact with these aqueous solutions, Pd, Zn or N
i is substituted and deposited, and these elements are used as nuclei during the subsequent formation of the first nickel plating film to form Ni on the surface of the material to be plated.
Precipitates. Thereby, the deposition property of the first nickel plating film is improved. After the formation of the first nickel plating film, the surface of the first nickel plating film may be surface-treated with an aqueous palladium solution, an aqueous zinc solution, or an aqueous nickel solution. In this case, the deposition property of the second nickel plating film is improved.
【００１４】このようにしてパッドの表面に第１及び第
２のニッケルめっき膜を形成した半導体装置は、パッド
表面の半田濡れ性が優れ、均一な形状の半田バンプを形
成することができる。In the semiconductor device in which the first and second nickel plating films are formed on the surface of the pad as described above, solder wettability on the surface of the pad is excellent, and a uniform-shaped solder bump can be formed.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
による半導体装置の製造方法を示す図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a view showing a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【００１６】まず、シリコンウェハ１０に所定の半導体
素子及び配線（いずれも図示せず）を形成し、その上に
パッシベーション膜（絶縁膜）１１を被覆する。そし
て、パッシベーション膜１１にコンタクトホール（図示
せず）を形成した後、ウェハ１０の上側全面にアルミニ
ウム膜を形成し、該アルミニウム膜をパターニングし
て、パッド１２を形成する。これらのパッド１２は、前
記コンタクトホールを介して半導体素子及び配線に電気
的に接続される。First, predetermined semiconductor elements and wiring (both not shown) are formed on a silicon wafer 10, and a passivation film (insulating film) 11 is coated thereon. Then, after forming a contact hole (not shown) in the passivation film 11, an aluminum film is formed on the entire upper surface of the wafer 10, and the aluminum film is patterned to form a pad 12. These pads 12 are electrically connected to the semiconductor element and the wiring via the contact holes.
【００１７】次に、パッド１２の表面を前処理した後、
パッド１２の上に第１及び第２のニッケルめっき膜１４
ａ，１４ｂを順次形成する。以下、これらの前処理及び
めっき時の条件について説明する。 （めっき前処理）めっき前処理として、パラジウム（Ｐ
ｄ）水溶液を使用してパッド１２を表面処理する。すな
わち、処理液としてパラジウムを６０ｐｐｍ含有する塩
化パラジウム溶液を使用し、これに水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）を添加してｐＨを１１とする。そして、こ
の処理液の温度を２５℃とし、パッド１２の表面を処理
液に１分間浸漬する。これにより、パッド１２の表面に
Ｐｄが置換析出する。その後、水洗によりパッド１２の
表面を清浄化する。これにより、めっき前処理が完了す
る。Next, after pre-treating the surface of the pad 12,
First and second nickel plating films 14 on pads 12
a and 14b are sequentially formed. Hereinafter, these pretreatments and plating conditions will be described. (Plating pretreatment) Palladium (P
d) Surface treatment of the pad 12 using an aqueous solution. That is, a palladium chloride solution containing 60 ppm of palladium is used as a treatment liquid, and the pH is adjusted to 11 by adding sodium hydroxide (NaOH) thereto. Then, the temperature of the processing liquid is set to 25 ° C., and the surface of the pad 12 is immersed in the processing liquid for 1 minute. Thereby, Pd is substituted and deposited on the surface of the pad 12. Thereafter, the surface of the pad 12 is cleaned by washing with water. Thereby, the pre-plating process is completed.
【００１８】（第１のニッケルめっき）上記のようにし
てＰｄ水溶液によりめっき前処理を施した後、高リンタ
イプの無電解ニッケルめっき液を使用して、パッド１２
の表面上に第１の無電解ニッケルめっきを行い、第１の
ニッケルめっき膜１４ａを形成する。めっき液は以下の
組成とする。(First Nickel Plating) After performing the plating pretreatment with the aqueous Pd solution as described above, the pad 12 is plated using a high phosphorus type electroless nickel plating solution.
A first electroless nickel plating is performed on the surface of the first substrate to form a first nickel plating film 14a. The plating solution has the following composition.
【００１９】 硫酸ニッケル １０ｇ／リットル クエン酸カリウム ２０ｇ／リットル 次亜リン酸ナトリウム ２５ｇ／リットル ｐＨ ５．０（硫酸又はアンモニア水
にて調整） 上記の組成の無電解ニッケルめっき液を８０℃に加温し
て、パッド１２の表面をめっき液に５分間浸漬する。こ
れにより、パッド１２の表面に、Ｐ含有率が約１２ｗｔ
％の第１のニッケルめっき膜１４ａが形成される。高リ
ンタイプの無電解ニッケルめっき液を使用した場合、ニ
ッケルの析出性が優れ、かつ析出速度が速いので、比較
的短時間でニッケルめっき膜の厚さを所望の厚さとする
ことができる。上記の条件の場合、第１のニッケルめっ
き膜の膜厚は２μｍとなる。Nickel sulfate 10 g / l Potassium citrate 20 g / l Sodium hypophosphite 25 g / l pH 5.0 (adjusted with sulfuric acid or aqueous ammonia) Heat the electroless nickel plating solution of the above composition to 80 ° C Then, the surface of the pad 12 is immersed in the plating solution for 5 minutes. As a result, a P content of about 12 wt.
% Of the first nickel plating film 14a is formed. When a high-phosphorus-type electroless nickel plating solution is used, the nickel deposition properties are excellent and the deposition rate is high, so that the nickel plating film can have a desired thickness in a relatively short time. Under the above conditions, the thickness of the first nickel plating film is 2 μm.
【００２０】（第２のニッケルめっき）第１のニッケル
めっき膜１４ａの形成に続いて、低リンタイプの無電解
ニッケルめっき液を使用して、第１のめっき膜１４ａの
上に第２のニッケルめっき膜１４ｂを形成する。このと
き、めっき液は以下の組成とする。 硫酸ニッケル １０ｇ／リットル クエン酸カリウム ２０ｇ／リットル 次亜リン酸ナトリウム １５ｇ／リットル ｐＨ ５．０（硫酸又はアンモニア水
にて調整） 上記の組成の無電解ニッケルめっき液を８０℃に加温し
て、パッド表面をめっき液に５分間浸漬する。これによ
り、パッド１２の表面に、Ｐ含有率が約４ｗｔ％の第２
のニッケルめっき膜１４ｂが形成される。低リンタイプ
の無電解ニッケルめっき液を使用した場合、ニッケルの
析出速度は遅いものの、半田濡れ性を確保できる厚さだ
けニッケルめっき膜を形成すればよいので、長時間めっ
きする必要はない。上記の条件の場合、第２のニッケル
めっき膜の膜厚は０．５μｍとなる。(Second Nickel Plating) Subsequent to the formation of the first nickel plating film 14a, a second nickel plating film is formed on the first plating film 14a by using a low phosphorus type electroless nickel plating solution. The plating film 14b is formed. At this time, the plating solution has the following composition. Nickel sulfate 10 g / L Potassium citrate 20 g / L Sodium hypophosphite 15 g / L pH 5.0 (adjusted with sulfuric acid or ammonia water) Heat the electroless nickel plating solution of the above composition to 80 ° C, The pad surface is immersed in the plating solution for 5 minutes. As a result, the surface of the pad 12 has a second P content of about 4 wt%.
Is formed. When a low-phosphorus-type electroless nickel plating solution is used, although the deposition rate of nickel is low, it is only necessary to form a nickel-plated film having a thickness sufficient to ensure solder wettability, and thus it is not necessary to perform plating for a long time. Under the above conditions, the thickness of the second nickel plating film is 0.5 μm.
【００２１】このようにして、パッド１２の表面上に第
１及び第２のニッケルめっき膜１４ａ，１４ｂを形成し
た後、第２のニッケルめっき膜１４ｂの上に、例えば印
刷等により半田を転写してバンプ１５とする。上述のよ
うに、本実施の形態においては、高リンタイプの無電解
ニッケルめっき液を使用してパッド１２の上に第１のニ
ッケルめっき膜１４ａを形成してバリア性を確保し、そ
の後低リンタイプの無電解ニッケルめっき液を使用して
第１のニッケルめっき膜１４ａの上に半田濡れ性が優れ
た第２のニッケルめっき膜を形成するので、ニッケルめ
っき膜の形成に要する時間が比較的短時間でよく、十分
なバリア性と半田濡れ性を確保することができる。After the first and second nickel plating films 14a and 14b are formed on the surface of the pad 12 as described above, the solder is transferred onto the second nickel plating film 14b by, for example, printing. To form a bump 15. As described above, in the present embodiment, the first nickel plating film 14a is formed on the pad 12 by using a high-phosphorus-type electroless nickel plating solution to secure a barrier property, and then the low-phosphorus-type electroless nickel plating solution is used. Since the second nickel plating film having excellent solder wettability is formed on the first nickel plating film 14a using an electroless nickel plating solution of a type, the time required for forming the nickel plating film is relatively short. Time is sufficient, and sufficient barrier properties and solder wettability can be ensured.
【００２２】また、本実施の形態では、下地となるアル
ミニウムパッド１２の表面をＰｄ水溶液により表面処理
（前処理）した後、第１の無電解ニッケルめっきを行う
ので、パッドの表面にニッケルが均一に析出する。これ
により、めっき不良の発生を削減できるという効果が得
られる。 （第２の実施の形態）以下、本発明の第２の実施の形態
による半導体装置の製造方法について説明する。なお、
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、めっき
前処理方法が異なることになり、その他の構成は基本的
に第１の実施の形態と同様であるので、本実施の形態に
おいても図１を参照して説明する。Further, in the present embodiment, after the surface of the aluminum pad 12 serving as a base is subjected to a surface treatment (pre-treatment) with a Pd aqueous solution and then the first electroless nickel plating is performed, nickel is uniformly applied to the surface of the pad. Precipitates out. As a result, the effect of reducing the occurrence of plating defects can be obtained. (Second Embodiment) Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described. In addition,
The difference between this embodiment and the first embodiment is that the plating pretreatment method is different, and the other configuration is basically the same as the first embodiment. Will be described with reference to FIG.
【００２３】まず、第１の実施の形態と同様に、シリコ
ンウェハ１０に半導体素子（図示せず）、配線（図示せ
ず）及びパッシベーション膜１１を形成し、パッシベー
ション膜１１の上にアルミニウムパッド１２を形成す
る。そして、下記に示す方法により、亜鉛水溶液を使用
して、パッド１２の表面に前処理を施す。 （めっき前処理）めっき前処理として、亜鉛（Ｚｎ）水
溶液によりパッド１２を表面処理する。すなわち、処理
液として水酸化ナトリウムの濃度が６０ｇ／リットル、酸化
亜鉛の濃度が１２ｇ／リットル、酒石酸ナトリウムの濃度が
２０ｇ／リットルの水溶液を処理液とする。そして、この処
理液の温度を２５℃とし、パッド１２の表面を処理液に
６０秒間浸漬する。その後、水洗によりパッド１２の表
面を清浄化する。First, as in the first embodiment, semiconductor elements (not shown), wirings (not shown), and a passivation film 11 are formed on a silicon wafer 10, and an aluminum pad 12 is formed on the passivation film 11. To form Then, the surface of the pad 12 is subjected to a pretreatment using a zinc aqueous solution by the method described below. (Plating Pretreatment) As a plating pretreatment, the pad 12 is surface-treated with an aqueous solution of zinc (Zn). That is, an aqueous solution having a sodium hydroxide concentration of 60 g / l, a zinc oxide concentration of 12 g / l, and a sodium tartrate concentration of 20 g / l is used as the treatment liquid. Then, the temperature of the processing liquid is set to 25 ° C., and the surface of the pad 12 is immersed in the processing liquid for 60 seconds. Thereafter, the surface of the pad 12 is cleaned by washing with water.
【００２４】次に、水洗の後、１リットルの水につき濃硝酸
を３００ｍリットル含有する２５℃の溶液中にパッド１２を
１０秒間浸漬し、次いで再度水洗した後、再び先の処理
液中に３０秒間浸漬する。次いで、水洗によりパッド１
２の表面を清浄化する。これにより、Ｚｎ水溶液を使用
しためっき前処理が完了する。その後、第１の実施の形
態と同様にして、パッド１２の表面に第１及び第２のニ
ッケルめっき膜１４ａ，１４ｂを形成する。そして、パ
ッド１２の表面（第２のニッケルめっき膜１４ｂ）の上
に、例えば印刷等により半田を転写してバンプとする。Next, after washing with water, the pad 12 is immersed in a solution containing 300 ml of concentrated nitric acid per liter of water at 25 ° C. for 10 seconds, washed again with water, and then washed again with 30% of the above treatment liquid. Soak for seconds. Next, the pad 1 is washed with water.
Clean the surface of No. 2. This completes the plating pretreatment using the Zn aqueous solution. After that, the first and second nickel plating films 14a and 14b are formed on the surface of the pad 12 in the same manner as in the first embodiment. Then, solder is transferred onto the surface of the pad 12 (the second nickel plating film 14b) by, for example, printing to form a bump.
【００２５】本実施の形態においても、第１の実施の形
態と同様の効果が得られる。 （半田濡れ性の評価）以下、本発明方法により形成した
ニッケルめっき膜の表面の半田濡れ性を調べた結果につ
いて、従来例と比較して説明する。まず、図２に示すよ
うに、シリコン基板２０の上にアルミニウムからなるパ
ッド２２を形成した後、全面にパッシベーション膜２１
を形成した。そして、パッド２２の上のパッシベーショ
ン膜２１をエッチングして、パッド２２の表面を露出さ
せた。In this embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. (Evaluation of Solder Wettability) Hereinafter, the result of examining the solder wettability of the surface of the nickel plating film formed by the method of the present invention will be described in comparison with a conventional example. First, as shown in FIG. 2, after a pad 22 made of aluminum is formed on a silicon substrate 20, a passivation film 21 is formed on the entire surface.
Was formed. Then, the surface of the pad 22 was exposed by etching the passivation film 21 on the pad 22.
【００２６】次に、実施例として、高リンタイプの無電
解ニッケルめっき液を使用してアルミニウムパッド２２
の上に第１のニッケルめっき膜２４ａを２μｍの厚さに
形成し、その後、低リンタイプの無電解ニッケルめっき
液を使用して第１のニッケルめっき膜２４ａの上に第２
のニッケルめっき膜２４ｂを０．５μｍの厚さに形成し
た。なお、無電解ニッケルめっき液の組成は前述した通
りである。Next, as an example, a high phosphorus type electroless nickel plating solution was used to form an aluminum pad 22.
A first nickel plating film 24a is formed on the first nickel plating film 24a to a thickness of 2 μm, and then a second nickel plating film 24a is formed on the first nickel plating film 24a using a low phosphorus type electroless nickel plating solution.
Was formed to a thickness of 0.5 μm. The composition of the electroless nickel plating solution is as described above.
【００２７】一方、従来例として、高リンタイプの無電
解ニッケルめっき液のみを使用して、アルミニウムパッ
ド２２の上にニッケルめっき膜を２．５μｍの厚さに形
成した。そして、２４０℃に維持された溶融状態の共晶
半田浴を用意し、半田浴に超音波振動を加えつつ、実施
例及び比較例のサンプルをそれぞれ５０個づつ半田浴中
に５秒間浸漬して、パッド（ニッケルめっき膜２４ｂ）
の上に半田を付着させた。On the other hand, as a conventional example, a nickel plating film having a thickness of 2.5 μm was formed on the aluminum pad 22 using only a high phosphorus type electroless nickel plating solution. Then, a eutectic solder bath in a molten state maintained at 240 ° C. was prepared, and while applying ultrasonic vibration to the solder bath, 50 samples each of the example and the comparative example were immersed in the solder bath for 5 seconds. , Pad (nickel plating film 24b)
Was soldered on the substrate.
【００２８】その後、目視により半田濡れ性を調べた。
その結果、実施例では５０個のサンプルの全数が、半田
濡れ性が良好と認められるものであった。一方、比較例
では５０個のサンプルのうち半田濡れ性が良好であった
のは４１個であり、残りの９個は半田濡れ性が十分では
なかった。このことから、本発明が半田濡れ性の改善に
有効であることが確認できた。Thereafter, the solder wettability was visually examined.
As a result, in the examples, all of the 50 samples were found to have good solder wettability. On the other hand, in the comparative examples, 41 of the 50 samples had good solder wettability, and the remaining 9 samples had insufficient solder wettability. From this, it was confirmed that the present invention is effective for improving solder wettability.
【００２９】なお、上記の第１及び第２の実施の形態に
おいては、いずれも第１のニッケルめっき膜形成前の下
地に対してパラジウム水溶液又は亜鉛水溶液を使用して
表面処理する場合について説明したが、第２のニッケル
めっき膜の形成の前に、すなわち第１のニッケルめっき
膜に対して、パラジウム水溶液、亜鉛水溶液又はニッケ
ル水溶液により表面処理してもよい。この場合は、第２
のニッケルめっき膜の析出性が向上するという効果が得
られる。In the first and second embodiments, the case where the underlayer before the formation of the first nickel plating film is subjected to the surface treatment using the aqueous solution of palladium or the aqueous solution of zinc is described. However, before the formation of the second nickel plating film, that is, the first nickel plating film may be subjected to a surface treatment with a palladium aqueous solution, a zinc aqueous solution, or a nickel aqueous solution. In this case, the second
The effect of improving the depositability of the nickel plating film is obtained.
【００３０】また、上記第１及び第２の実施の形態にお
いて、第２のニッケルめっき膜１４ｂの上に、金（Ａ
ｕ）、白金（Ｐｔ）又はパラジウム（Ｐｄ）を主成分と
する貴金属による皮膜を形成してもよい。これにより、
パッド表面の半田濡れ性をより一層向上させることがで
きる。In the first and second embodiments, gold (A) is formed on the second nickel plating film 14b.
u), a film of a noble metal containing platinum (Pt) or palladium (Pd) as a main component may be formed. This allows
Solder wettability on the pad surface can be further improved.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、例えば中リンタイプ又は高リンタイプの無電解ニッ
ケルめっき液を使用して被めっき材の表面にＰ含有率が
高い第１のニッケルめっき膜を形成し、その後低リンタ
イプの無電解ニッケルめっき液を使用してリン含有率が
低い第２のニッケルめっき膜を形成するので、良好なバ
リア性と半田濡れ性を兼備したニッケルめっき膜を比較
的短時間で形成することができる。As described above, according to the method of the present invention, for example, by using a medium phosphorus type or high phosphorus type electroless nickel plating solution, the first material having a high P content on the surface of the material to be plated can be obtained. Nickel plating with good barrier properties and solder wettability, since a nickel plating film is formed and then a second nickel plating film having a low phosphorus content is formed using a low phosphorus type electroless nickel plating solution. The film can be formed in a relatively short time.
【００３２】また、めっき前にパラジウム水溶液、亜鉛
水溶液又はニッケル水溶液で前処理することにより、ニ
ッケルの析出性を向上させることができ、めっき不良の
発生が防止される。更に、本発明の半導体装置によれ
は、パッドの上にリン含有率が５ｗｔ％以上の第１のニ
ッケルめっき膜とリン含有率が５ｗｔ％未満の第２のニ
ッケルめっき膜とが積層して形成されているので、パッ
ドの上に形成される半田バンプとアルミニウムパッドと
の反応を防止できるとともに、半田濡れ性が良好であ
る。Further, by performing a pretreatment with an aqueous solution of palladium, an aqueous solution of zinc, or an aqueous solution of nickel before plating, it is possible to improve the depositability of nickel and prevent plating defects. Further, according to the semiconductor device of the present invention, the first nickel plating film having a phosphorus content of 5 wt% or more and the second nickel plating film having a phosphorus content of less than 5 wt% are formed on the pad. Therefore, the reaction between the solder bump formed on the pad and the aluminum pad can be prevented, and the solder wettability is good.
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体装置の
製造方法を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】半田濡れ性の評価に使用した実施例のサンプル
を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a sample of an example used for evaluating solder wettability.
【図３】フリップチップ型半導体装置を示す断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a flip-chip type semiconductor device.
１０ ウェハ、 １１ パッシベーション膜、 １２，２２，５２ パッド、 １４ａ，２４ａ 第１のニッケルめっき膜、 １４ｂ，２４ｂ 第２のニッケルめっき膜、 １５，５５ バンプ。 Reference Signs List 10 wafer, 11 passivation film, 12, 22, 52 pad, 14a, 24a first nickel plating film, 14b, 24b second nickel plating film, 15, 55 bump.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲田 実 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富 士通株式会社内 Ｆターム(参考） 4K022 AA02 BA14 BA16 BA36 CA06 CA16 CA19 CA21 DB02 DB29 4M105 AA05 AA13 FF05 FF06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Minoru Nakata 4-1-1, Kamidadanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term within Fujitsu Co., Ltd. 4K022 AA02 BA14 BA16 BA36 CA06 CA16 CA19 CA21 DB02 DB29 4M105 AA05 AA13 FF05 FF06
Claims (10)
き膜を形成する第１のニッケルめっき工程と、 前記第１のニッケルめっき膜の上に、前記第１のニッケ
ルめっき膜よりもリン含有率が低い第２のニッケルめっ
き膜を形成する第２のニッケルめっき工程とを有するこ
とを特徴とするニッケルめっき方法。A first nickel plating step of forming a first nickel plating film on a surface of a material to be plated; and a phosphorus-containing material on the first nickel plating film that is more phosphorous than the first nickel plating film. A second nickel plating step of forming a second nickel plating film having a low rate.
イプ又は高リンタイプの無電解ニッケルめっき液を使用
して形成し、前記第２のニッケルめっき膜は低リンタイ
プの無電解ニッケルめっき液を使用して形成することを
特徴とする請求項１に記載のニッケルめっき方法。2. The method according to claim 1, wherein the first nickel plating film is formed using a medium phosphorus type or high phosphorus type electroless nickel plating solution, and the second nickel plating film is a low phosphorus type electroless nickel plating solution. The nickel plating method according to claim 1, wherein the nickel plating method is used.
有率が５ｗｔ％以上であり、前記第２のニッケルめっき
膜のリン含有率が５ｗｔ％未満であることを特徴とする
請求項１に記載のニッケルめっき方法。3. The method according to claim 1, wherein the phosphorus content in the first nickel plating film is 5 wt% or more, and the phosphorus content in the second nickel plating film is less than 5 wt%. The described nickel plating method.
らなることを特徴とする請求項１に記載のニッケルめっ
き方法。4. The nickel plating method according to claim 1, wherein the surface of the material to be plated is made of aluminum.
前記被めっき材の表面をパラジウム水溶液、亜鉛水溶液
及びニッケル水溶液のいずれか１種の水溶液により表面
処理する工程を有することを特徴とする請求項１に記載
のニッケルめっき方法。5. The method according to claim 1, wherein before the first nickel plating step,
The nickel plating method according to claim 1, further comprising a step of subjecting the surface of the material to be plated to a surface treatment with one of aqueous solutions of palladium aqueous solution, zinc aqueous solution and nickel aqueous solution.
前記第１のニッケルめっき膜の表面をパラジウム水溶
液、亜鉛水溶液及びニッケル水溶液のいずれか１種の水
溶液により表面処理する工程を有することを特徴とする
請求項１又は５に記載のニッケルめっき方法。6. Before the second nickel plating step,
The nickel plating method according to claim 1, further comprising a step of subjecting a surface of the first nickel plating film to surface treatment with one of aqueous solutions of palladium aqueous solution, zinc aqueous solution, and nickel aqueous solution.
の第１のニッケルめっき膜と、 前記第１のニッケルめっき膜の上に形成されたリン含有
率が５ｗｔ％未満の第２のニッケルめっき膜とを有する
ことを特徴とする半導体装置。7. A pad formed on a semiconductor substrate, a first nickel plating film having a phosphorus content of 5 wt% or more formed on the pad, and a first nickel plating film formed on the first nickel plating film. And a second nickel plating film having a formed phosphorus content of less than 5 wt%.
を特徴とする請求項７に記載の半導体装置。8. The semiconductor device according to claim 7, wherein said pad is made of aluminum.
された半田バンプを有することを特徴とする請求項７に
記載の半導体装置。9. The semiconductor device according to claim 7, further comprising a solder bump formed on said second nickel plating film.
金、白金及びパラジウムからなる群から選択されたいず
れか１種以上の元素を主成分とする金属膜が形成されて
いることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。10. The method according to claim 10, wherein the second nickel plating film is
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a metal film mainly containing at least one element selected from the group consisting of gold, platinum and palladium is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10208842A JP2000038682A (en) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | Nickel plating method and semiconductor device |
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- 1998-07-24 JP JP10208842A patent/JP2000038682A/en not_active Withdrawn
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