JPH05335314A - 電極の製造方法 - Google Patents

電極の製造方法

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JPH05335314A
JPH05335314A JP14143092A JP14143092A JPH05335314A JP H05335314 A JPH05335314 A JP H05335314A JP 14143092 A JP14143092 A JP 14143092A JP 14143092 A JP14143092 A JP 14143092A JP H05335314 A JPH05335314 A JP H05335314A
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JP
Japan
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layer
electrode
metal layer
plating
intermediate metal
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JP14143092A
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English (en)
Inventor
Yasushi Karasawa
康史 柄沢
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子の細密実装で用いる突起形状電極
をめっき法で製造する際、中間金属層を無電解めっき法
で形成し、電極予定部分以外を感光性樹脂で覆い、接続
金属層を形成することで、突起電極の製造コストが下げ
られる製造方法を提供する。 【構成】 回路を形成したシリコン基板1上へアルミニ
ウムから成る導電層3と中間金属層5および金層6およ
び接続金属層7を積層したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子の細密実装
で用いられる突起形状の電極の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体または絶縁体を使った素子を外部
回路に接続する方法は、TAB(テープオートメイテッ
ドボンディング)に代表される薄膜実装法やパッケージ
で広く使われているワイヤーボンディング法がある。中
でもTABは、小型軽量実装が可能であることから利用
分野を拡大している。
【0003】このTABで必要となる半導体素子側への
突起電極(バンプ)は、従来、「機能成膜プロセス技
術、広信社、1970」の58ページのように乾式めっ
き法例えば蒸着やスパッタリング等で導電層及び絶縁層
を含む半導体基板上へ中間金属層を形成し、その中間金
属層をカソードとして湿式めっき法とフォトリソグラフ
ィー法を用いて接続金属層を形成する方法により製造さ
れていた。しかしこの技術は、製造工程が長く、乾式め
っき時点でクリーンな作業環境を必要とし、金属の消費
効率が悪いため、コストが高いという課題を有した。
【0004】そこで課題解決のため、中間金属層を基板
全面を無電解めっきのために活性化し、無電解めっき法
で形成する電極の製造方法が考えられた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術は、次のような課題を有した。
【0006】まず第一に、導電層及び絶縁層を含む半導
体基板上へ無電解めっきを密着性良く形成するために、
半導体基板の表面をあらす必要があった。しかし半導体
基板は、表面層に回路を形成しているため、信頼性の確
保の点からその表面をあらすことができなかった。その
結果、中間金属層の形成工程以降において、半導体基板
と中間金属層との間で剥離不良が発生した。
【0007】第二に、従来の技術により形成した中間金
属層とアルミニウムから成る導電層との密着性が乾式め
っき法に比べて不十分であるため、電極の接続強度が低
いという課題を有した。
【0008】本発明はこれら課題を解決するものでその
目的は、中間金属層の形成方法を改善し、導電層及び絶
縁層を含む半導体基板と中間金属層との密着性を向上さ
せることにより、工程が短く、製造コストの低い湿式成
膜方法を用いた電極の製造方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の電極の製造方法
は、半導体基板上へ第一絶縁層を介して導電層を積層
し、電極予定領域以外を第二絶縁層で被覆した後、前記
電極予定領域の導電層上へ中間金属層を介して、電気的
接続を可能とする接続金属層を積層した電極の製造方法
において、(1)前記導電層及び前記第二絶縁層の上へ
カップリング層を被覆し、(2)無電解めっき法で前記
カップリング層を介して前記導電層及び前記第二絶縁層
の上に中間金属層を形成し、(3)続いて感光樹脂で電
極予定領域以外を被覆し、電解めっき法または無電解め
っき法のいずれかの方法により中間金属層の上の電極予
定領域上へ接続金属層を積層し、(4)前記感光性樹脂
及び電極予定領域以外の中間金属層を除去し、電極を完
成させたことを特徴とする。
【0010】本発明の感光性樹脂は、電極予定領域以外
の部分を塗布できればポジタイプまたはネガタイプのい
ずれでもよく、その塗布方法は、スピンコート法または
コーター法またはラミネート法または等速引き上げ法い
ずれでもよい。さらに感光性樹脂の膜厚は1層が望まし
く、密着改善剤を介して2層以上感光性樹脂を塗布し突
起電極予定高さまで厚付けしてもよい。
【0011】
【作用】カップリング剤は、有機物と無機物を化学的に
結合させ、有機物と無機物の密着性を改善させる働きが
ある。これに類似した働きが、カップリング層を本発明
の中間金属層と導電層及び絶縁層を含む半導体基板との
間へ形成することにより起こり、密着性の改善効果を示
した。そして、感光性樹脂を塗布し、接続金属層をめっ
きしても、中間金属層と導電層及び絶縁層を含む半導体
基板との間で剥離が発生せず、信頼性の高い電極の製造
ができた。
【0012】また導電と中間金属層の間は、密着性ばか
りでなく電気導電性を確保しなければならないため、本
発明は、カップリング層が薄く且つピンホールを有する
ように、カップリング剤塗布の後、水洗しカップリング
層の薄膜化を行った。
【0013】
【実施例】以下実施例に基づいて、本発明の効果を説明
する。
【0014】(実施例1)図1は、本実施例1で製造し
た電極の断面図である。シリコン基板1、酸化シリコン
から成る第一絶縁層2、アルミニウムから成る導電層
3、アルコキサイドやポリイミド等から成る第二絶縁層
4及び中間金属層5及び金層6及び接続金属層7で構成
されている電極である。
【0015】図2から図4は、本実施例の電極の製造方
法に関する工程別の断面図である。まず図2のように第
一絶縁層2を形成したシリコン基板1へスパッタ法また
は蒸着法を用い約1ミクロン厚みのアルミニウムから成
る導電層3を形成する。そして約1ミクロンのリンまた
はほう素含有の酸化シリコン、ポリイミドまたは窒化シ
リコンの第二絶縁層4をスピンコートまたはCVD法に
より形成し、複数個の80ミクロン間隔、60ミクロン
角の電極予定領域部分をフォトリソグラフィー法及びエ
ッチング法により加工した。
【0016】次に図3のようにシランカップリング剤、
例えばγ−アミノプロピルエトキシシラン、N−β−ア
ミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
γ−ユレイドプロピルエトキシシラン等のいずれか一つ
を水に約0.2%溶解させ、その中へディッピングし、
水洗することで非常に薄いカップリング層8を形成し
た。このカップリング剤は、導電層と中間金属層を電気
的につなぎ、さらに密着よく積層するため、薄く且つピ
ンホールを有するように塗布した。
【0017】次に錫とパラジウムイオンを用いためっき
活性化方法またはパラジウムイオン単体による活性化方
法により、無電解めっきの前処理を行い、下記の無電解
ニッケルリンめっき液により、中間金属層5を約100
0オングストローム形成した。
【0018】 <めっき組成> 硫酸ニッケル・6水和物 30g/l 次亜りん酸ナトリウム・2水和物 10g/l くえん酸三ナトリウム・2水和物 10g/l 硫酸アンモニウム 66g/l チオジグリコール酸 10ppm <めっき条件> pH 5.5 温度 摂氏70度 尚、カップリング層8は、アルミニウムから成る導電層
3ばかりでなく第二絶縁層と中間金属層5との密着性を
向上させた。
【0019】続いて図4のように、感光性樹脂層9を約
1ミクロン、中間金属層5の上に塗布し、溶剤乾燥、電
極予定領域よりやや広く感光性樹脂が除去できるように
露光現像した。
【0020】最後に公知の無電解金めっき液を用いて金
層6を約500オングストローム置換めっきし、下記の
電解金めっき液により、金層6をカソードとし、金から
成る接続金属層7を約20ミクロンめっきして、感光性
樹脂を剥離液で除去し、中間金属層5及び金層6をエッ
チングして電極を完成させた。
【0021】 <電解金めっき液組成> シアン金カリウム 8g/l くえん酸 80g/l <めっき条件> 電流密度 1A/dm2 温度 摂氏25度 (実施例2)図5から図8は、本実施例2の電極の製造
工程別の断面図である。
【0022】図5のように第一絶縁層22を形成したシ
リコン基板21へスパッタ法または蒸着法を用い約1ミ
クロン厚みのアルミニウムから成る導電層23を形成す
る。そして約1ミクロンのリンまたはほう素含有の酸化
シリコン、ポリイミドまたは窒化シリコンの第二絶縁層
24をスピンコートまたはCVD法により形成し、複数
個の80ミクロン間隔、60ミクロン角の電極予定部分
をフォトリソグラフィー法及びエッチング法により加工
する。
【0023】次に図6のようにシランカップリング剤、
例えばγ−アミノプロピルエトキシシラン、N−β−ア
ミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
γ−ユレイドプロピルエトキシシラン等のいずれか一つ
を水に約0.2%溶解させ、その中へディッピングする
ことで非常に薄いカップリング層25を形成した。次に
錫とパラジウムイオンを用いためっき活性化方法または
パラジウムイオン単体による活性化方法により、無電解
めっきの前処理を行い、下記の無電解ニッケル・リンめ
っき液により、中間金属層26を約2000オングスト
ローム形成した。
【0024】 <めっき組成> 硫酸ニッケル・6水和物 30g/l 次亜りん酸ナトリウム・2水和物 10g/l くえん酸ナトリウム・2水和物 10g/l 硫酸アンモニウム 66g/l チオジグリコール酸 10ppm <めっき条件> pH 5.5 温度 摂氏70度 続いて図7のように、感光性樹脂層27を約1ミクロ
ン、金属層の上に塗布し、溶剤乾燥、電極予定領域より
やや広く感光性樹脂が除去できるように露光現像した。
【0025】最後に図8のように銅層28を下記の組成
のめっき液により約1ミクロンめっきし、その上へ下記
組成のはんだめっき液によりはんだ層29を約50ミク
ロンめっきして、感光性樹脂層27及び中間金属層26
をエッチングし、電極を製造した。
【0026】 <銅めっき液組成、条件> 硫酸銅 220g/l 硫酸 60g/l 光沢剤 適量 温度 摂氏25度 電流密度 3A/dm2 <はんだめっき液組成、条件> ほうふっ化第一錫 150g/l ほうふっ化鉛 50g/l ほうふっ酸 150g/l ほう酸 30g/l 光沢剤 適量 温度 摂氏30度 電流密度 2A/dm2 (実施例3)実施例1の接続金属層を下記の無電解金め
っき液により製造した以外、実施例1と同様の方法で電
極を完成させた。
【0027】 <無電解金めっき> 塩化金酸カリウム 2g/l 亜硫酸カリウム 30g/l チオ尿素 10g/l 硫酸カリウム 10g/l 温度 摂氏70度 (実施例4)実施例1のニッケル・リン金属層を下記組
成のニッケル・レニウム・リンめっき液でニッケル・レ
ニウム・リン層へ変更した以外、実施例1と同様の方法
により電極を完成させた。
【0028】 <ニッケル・レニウム・リンめっき組成> 硫酸ニッケル・6水和物 30g/l 過レニウム酸カリウム 0.1g/l 次亜りん酸ナトリウム・2水和物 10g/l くえん酸三ナトリウム・2水和物 10g/l 硫酸アンモニウム 66g/l チオジグリコール酸 10ppm <めっき条件> pH 8.5 温度 70度(摂氏) レニウムを含む金属層は、ハロゲンイオン雰囲気におけ
る耐食性が良好であった。
【0029】(実施例5)実施例1の接続金属層を次の
組成条件の無電解パラジウム・リンめっき液によりパラ
ジウム・リン層へ変更した以外、実施例1と同様の方法
で電極を完成させた。
【0030】 <めっき組成> 塩化パラジウム 0.01モル/l 亜リン酸ナトリウム 0.02モル/l チオ尿素 10mg/l アンモニア 3モル/l <めっき条件> pH 8 温度 摂氏60度 以上実施例1から実施例5の電極を使い、錫めっきした
テープへTAB接続した。そして接続強度及び長期信頼
性として通電耐湿試験を測定し、強度については最小値
が20g/電極未満をテープ強度よりも低いことから不
良、20g/電極以上を良、通電耐湿試験については4
0V,摂氏85度、相対湿度85%、1000時間で素
子に不良が発生しなければ良として判定した結果、表1
のように本実施例の電極は全て、良好な接続状態を示し
た。
【0031】
【表1】
【0032】また半導体素子を異方性導電膜または異方
性導電接着剤を用いたフリップチップ接続する方法によ
っても良好な接続状態が得られ、TABを含め温度サイ
クル及び耐湿試験により長期信頼性を調査したが、いず
れも良好であった。
【0033】なお本実施例で示した処理条件、バンプの
高さ、電極の組成、金属層の材料や半導体基板材料以外
でも、本実施例の効果に変わりがなかった。
【0034】また金属層の材料は、ニッケル・リンまた
はニッケル・ほう素の他、ニッケル・リン、パラジウム
・リンまたはニッケル・ほう素のめっき液にタングステ
ン、モリブデン、マンガン、銅、パラジウム、コバル
ト、クロム、鉄、錫、インジウム、亜鉛、タリウム、ビ
スマスのいずれか一つ以上の金属イオンを含有するめっ
き液で製造した材料でも効果に変わりはなかった。
【0035】またレニウムを含むニッケル合金は、耐食
性が向上したため、電極の耐電圧性能が上げられる効果
を有した。
【0036】ニッケルめっき液は、本実施例以外に公知
の無電解めっき液組成や他の市販めっき液を用いても効
果に変わりがなかった。
【0037】また金めっき以外に、銅をめっきし、はん
だを無電解めっき法で積層しても効果に変わりがなかっ
た。
【0038】また実際、回路が形成された半導体におい
ても、同様の効果を有した。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、導
電層及び絶縁層を含む半導体基板へカップリング層を薄
く且つピンホールを有するように塗布し、中間金属層を
無電解めっき法で形成し、電極予定部分以外を感光性樹
脂を被覆し、中間金属層をカソードとして電解めっき法
で接続金属層を形成したことにより、導電層及び絶縁層
を含む半導体基板と中間金属層との密着性が改善され、
乾式めっき法を使った技術に比べて工程が短縮し、しか
も乾式めっき水準のクリーン設備を必要としない、低コ
ストの電極製造方法が実現できるという効果があった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における電極の断面図。
【図2】本発明の実施例1における電極の製造工程の断
面図。
【図3】本発明の実施例1における電極の製造工程の断
面図。
【図4】本発明の実施例1における電極の製造工程の断
面図。
【図5】本発明の実施例2における電極の製造工程の断
面図。
【図6】本発明の実施例2における電極の製造工程の断
面図。
【図7】本発明の実施例2における電極の製造工程の断
面図。
【図8】本発明の実施例2における電極の製造工程の断
面図。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 第一絶縁層 3 導電層 4 第二絶縁膜 5 中間金属層 6 金層 7 接続金属層 8 カップリング層 9 感光性樹脂層 21 シリコン基板 22 第一絶縁層 23 導電層 24 第二絶縁膜 25 カップリング層 26 中間金属層 27 感光性樹脂層 28 銅層 29 はんだ層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上へ第一絶縁層を介して導電
    層を積層し、電極予定領域以外を第二絶縁層で被覆した
    後、前記電極予定領域の導電層上へ中間金属層を介し
    て、電気的接続を可能とする接続金属層を積層した電極
    の製造方法において、 (1)前記導電層及び前記第二絶縁層の上へカップリン
    グ層を被覆し、 (2)無電解めっき法で前記カップリング層を介して前
    記導電層及び前記第二絶縁層の上に中間金属層を形成
    し、 (3)続いて感光樹脂で電極予定領域以外を被覆し、電
    解めっき法または無電解めっき法のいずれかの方法によ
    り中間金属層の上の電極予定領域上へ接続金属層を積層
    し、 (4)前記感光性樹脂及び電極予定領域以外の中間金属
    層を除去し、 電極を完成させたことを特徴とする電極の製造方法。
JP14143092A 1992-06-02 1992-06-02 電極の製造方法 Pending JPH05335314A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7017265B2 (en) 2002-02-07 2006-03-28 Fujitsu Limited Method for manufacturing multilayer wiring board, and multilayer wiring board manufactured thereby
US7359148B2 (en) 2003-08-13 2008-04-15 Tdk Corporation Thin film magnetic head including NiPRe alloy gap layer
JP2009289804A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Enrei Yu 半導体素子の線路面の入出力パッド上に金属バンプを形成する方法

Cited By (3)

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