JPH0582524A - 電極の製造方法およびその接続方法 - Google Patents

電極の製造方法およびその接続方法

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JPH0582524A
JPH0582524A JP24362991A JP24362991A JPH0582524A JP H0582524 A JPH0582524 A JP H0582524A JP 24362991 A JP24362991 A JP 24362991A JP 24362991 A JP24362991 A JP 24362991A JP H0582524 A JPH0582524 A JP H0582524A
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JP
Japan
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electrode
photosensitive resin
nickel
plating
plating solution
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JP24362991A
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English (en)
Inventor
Yasushi Karasawa
康史 柄沢
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体素子の細密実装で用いる突
起形状電極を無電解めっき法で製造する際、電極予定部
分以外を感光性樹脂で覆い、乾式めっき前処理を行うこ
とで、電極同士の短絡が抑えられる製造方法を実現す
る。 【構成】 本発明は、回路を形成した半導体基板1に感
光性樹脂層5を塗布した後、アルミニウム層3の電極上
にニッケル・リン層6および金層7を積層することを特
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およびその接続
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、従来乾式めっき法例えば蒸着や
スパッタリング等と湿式めっき法とフォトリソグラフィ
ー法を用いて製造されていた。そのため製造工程が長く
なり、コストや製造歩留まりに課題があった。そこでこ
れらの課題を解決するため、無電解めっき法を使った突
起電極の製造方法が考案され、特開昭63−30553
2のようにパラジウムを活性化金属としてニッケル合金
めっき膜を積層する方法が考案された。またこのバンプ
は、等方的にめっきが成長するためマッシュルーム形状
であった。
【0004】
【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。
【0005】まずICの端子数が増加すると、電極の面
積及び電極間隔は狭くなる。その結果、従来のマッシュ
ルーム形状の突起電極では、高さが電極間隔の約1/2
よりも高くなると短絡してしまい、接続機能が得られな
い。さらにアルミニウムと接触できる面積が少ないた
め、接続強度も低いという課題がある。
【0006】本発明はこれらの課題を解決するものでそ
の目的は、感光性樹脂を突起高さ予定近くまで塗布し、
めっきの選択性を高め、狭ピッチ化しても電極同士が短
絡せず、接続強度も低下しない電極の製造方法を提供す
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の電極の製造方法
は、半導体基板上にアルミニウムの導電層を積層し、該
導電層上に電気的接続を可能とする接続金属層を積層し
た突起電極の製造方法において、前記接続金属層をa、
アルミニウムを含む半導体基板上へ感光性樹脂を被覆す
る工程とb、電極予定部分の感光性樹脂を除去する工程
とc、200nm以下の波長の光を照射する工程または
酸化性ガスプラズマを照射する工程とd、非酸化性ガス
プラズマを照射する工程とe、アルミニウムにパラジウ
ムを吸着させる工程とf、無電解めっきへ浸漬し金属を
析出する工程とg、感光性樹脂を除去する工程の順に行
い積層することを特徴とする。
【0008】また無電解めっき液がニッケル、ニッケル
・リン、ニッケル・ほう素、金、パラジウム・リンまた
はニッケル・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、銀、コバルト、クロム、鉄、レニウム、錫、鉛、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あることを特徴と
する。
【0009】本発明の電極の接続方法は、上記電極の製
造方法により製造した電極を用い回路基板へ接続するこ
とを特徴とする。
【0010】本発明の感光性樹脂は、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】また紫外線の照射は、露光、現像後取りき
れない感光性樹脂を除去する目的で行う。そしてその波
長は、200nm以下が望ましい。200nm以下の波
長の光は、空気中の酸素をオゾン化する。オゾンは酸化
剤であるため、樹脂を除去できるのである。尚、感光性
樹脂の除去は、酸化性ガス例えば酸素のプラズマ照射に
よっても実現できる。
【0012】また非酸化性ガス例えばアルゴン、窒素、
アンモニア、水素を含むアルゴンまたは窒素のプラズマ
照射は、オゾンの作用で酸化したアルミニウム表面を清
浄化する目的で行う。
【0013】また無電解めっきは、突起電極形状を作る
目的で行い、例えばニッケル、ニッケル・リン、ニッケ
ル・ほう素、パラジウム・リンまたはニッケル・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、銀、コバルト、ク
ロム、鉄、レニウム、錫、鉛、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
するめっき液を使うことが望ましい。さらにめっき液の
pHは、感光性樹脂を残しながらめっきするため、弱ア
ルカリから酸性側が望ましい。
【0014】TAB接続を実現するため、金めっきまた
ははんだめっきが突起電極の最表面に必要である。そし
て金めっきは、置換タイプの液及び還元厚付けタイプの
液を使い無電解めっき法で形成することができる。また
はんだめっきは、無電解めっき法や、感光性樹脂を除去
した後溶融したはんだ槽へ浸漬して形成する方法があ
る。
【0015】
【作用】本発明の表面へ感光性樹脂を残してめっきする
方法は、等方的なめっきの成長を防止できるので、電極
間隔が狭くても電極同士を短絡させない。さらに等方的
なめっき成長を考慮して電極面積を小さくする必要がな
いため、感光性樹脂を用いない方法に比べ電極間隔が狭
くなっても強度が低下しない。
【0016】
【実施例】以下実施例に基づいて、本発明の効果を説明
する。
【0017】(実施例1)図1は、本実施例の電極の製
造工程別の断面図である。
【0018】図1(a)のように酸化膜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部分をフォトフィソグラフィ
ー法及びエッチング法により加工する。
【0019】次に図1(b)のようにネガタイプの感光
性樹脂5を約30ミクロン、アルミニウム層3及び絶縁
層4の上に塗布し、溶剤乾燥、電極予定部分の感光性樹
脂が除去できるように露光現像する。
【0020】続いて図1(c)のように電極予定部分の
アルミニウム層上に残留する感光樹脂を185nmの波
長の紫外線照射または0.2Torr、100Wの酸素
プラズマ照射により除去し、さらにアルゴンまたは窒素
またはその他の非酸化性ガスを使った0.2Torr、
100Wのプラズマ照射を続けて行い、20ppmの塩
化パラジウムを主成分とする水溶液へ浸漬することでア
ルミニウムを無電解めっき活性化し、つぎに示す無電解
ニッケルリンめっき液で約20ミクロンの高さのニッケ
ル・リン層6を形成する。
【0021】 <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 70度(摂氏) 最後にTAB接続のため金層7を市販の置換めっき液に
よりめっきして、感光性樹脂を剥離液で除去し電極を製
造した。
【0022】(実施例2)図2は、本実施例の電極の製
造工程別の断面図である。
【0023】図2(a)のように酸化膜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フィソ
グラフィー法及びエッチング法により加工する。
【0024】次に図2(b)のようにネガタイプの感光
性樹脂25を約30ミクロン能動面のアルミニウム層2
3及び絶縁層24の上に塗布し、溶剤乾燥、電極予定部
分の感光性樹脂が除去できるように露光現像する。
【0025】続いて図2(c)のように電極予定部分の
アルミニウム層上に残留する感光樹脂を185nmの波
長の紫外線照射または0.2Torr、100W、酸素
プラズマ照射により除去し、20ppmの塩化パラジウ
ムを主成分とする水溶液へ浸漬することでアルミニウム
を無電解めっき活性化し、つぎに示す無電解ニッケル・
リンめっき液で約20ミクロンの高さのニッケル・リン
層26を形成する。
【0026】 <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 70度(摂氏) 次に図3(d)のように金層27を市販の置換めっき液
によりめっきして、剥離液で感光性樹脂を除去した後、
無電解厚付け金めっき液で金層28を約1から10ミク
ロンめっきして電極を製造した。
【0027】(比較例1)実施例1の感光性樹脂の塗布
及び露光を省いた以外、実施例1と同様の方法で電極を
製造した。図3は、本比較例の電極の断面図である。
【0028】(比較例2)実施例1の185nmの紫外
線照射または酸素RFプラズマ照射プロセスを省いた以
外、実施例1と同様の方法で電極を製造した。
【0029】(比較例3)実施例1のアルゴンまたは窒
素またはその他の非酸化性ガスを使ったプラズマ照射を
省いた以外、実施例1と同様の方法で電極を製造した。
【0030】以上実施例1から2及び比較例1から3の
電極の金属被覆状態を顕微鏡で調べ、電極高さを段差計
で調べた。その結果、表1のように実施例1から2は選
択的にアルミニウム上へめっきが形成できたが、比較例
1は、電極形状がマッシュルームであるため電極同士短
絡した。さらに比較例2、3は、めっきの形成されてい
ない電極部分を有した。
【0031】
【表1】
【0032】また比較例1は表面に出ているシリコンへ
もめっきがついた。そのため無駄な金属の消費が増え、
めっき液の寿命が短くなった。
【0033】次に錫めっきしたテープへ、実施例1から
2及び比較例2から3の電極を従来の方式でTAB接続
した。そして接続強度の最小値が20g/電極未満を不
良、20g/電極以上を良として比較した結果、表2の
ように比較例に比べて実施例の電極は、良好な接続状態
を示した。
【0034】
【表2】
【0035】またワイヤーボンディング法や半導体素子
を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、長期信頼性も良好であった。
【0036】なお本実施例で示した処理条件やバンプの
高さ、電極各組成や半導体基板材料以外でも、本発明の
効果に変わりがなかった。
【0037】また無電解めっき液は、pHが弱アルカリ
よりも酸性側ならば、ニッケル・リンの他ニッケル・ほ
う素、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、銀、コバルト、クロム、鉄、
レニウム、錫、鉛、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
液でも効果に変わりはなかった。
【0038】ニッケルめっき液は、本発明以外に公知の
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。
【0039】紫外線波長が200nm以下及び、プラズ
マ処理の圧力が変化しても、効果は変わらなかった。
【0040】また感光性樹脂は、ポジタイプでも効果に
変わりはなかった。
【0041】さらにニッケル合金または金めっき上へ、
はんだを無電解めっき法または溶融したはんだ槽への浸
漬法で積層しても効果に変わりがなかった。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
極の製造方法として電極予定部分以外を感光性樹脂でめ
っき前に被覆することでアルミニウムへの選択めっき性
が改善し、電極間隔を狭くしたTABやフリップチップ
やワイヤーボンディング法でも安定に接続するという効
果がある。さらにアルミニウムの表面汚れを紫外線及び
プラズマ照射により除去するため、めっきバンプの高さ
ばらつきが抑えられるという効果も有する。そしてめっ
き液へ半導体素子表面を浸漬しないため、品質低下を防
ぐ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例1の電極の製造工程別の断面図。
【図2】本発明実施例2の電極の製造工程別の断面図。
【図3】本発明比較例1の電極の断面図。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 酸化膜 3 アルミニウム層 4 絶縁膜 5 感光性樹脂層 6 ニッケル・リン層 7 金層 21 シリコン基板 22 酸化膜 23 アルミニウム層 24 絶縁膜 25 感光性樹脂層 26 ニッケル・リン層 27 金層 28 金層 41 シリコン基板 42 酸化膜 43 アルミニウム層 44 絶縁膜 45 ニッケル・リン層 46 金層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にアルミニウムの導電層を
    積層し、該導電層上に電気的接続を可能とする接続金属
    層を積層した突起電極の製造方法において、前記接続金
    属層をa、アルミニウムを含む半導体基板上へ感光性樹
    脂を被覆する工程とb、電極予定部分の感光性樹脂を除
    去する工程とc、200nm以下の波長の光を照射する
    工程または酸化性ガスプラズマを照射する工程とd、非
    酸化性ガスプラズマを照射する工程とe、アルミニウム
    にパラジウムを吸着させる工程とf、無電解めっき液へ
    浸漬し金属を析出する工程とg、感光性樹脂を除去する
    工程の順に行い積層することを特徴とする電極の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の無電解めっき液がニッケ
    ル、ニッケル・リン、ニッケル・ほう素、金、パラジウ
    ム・リンまたはニッケル・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、銀、コバルト、クロム、鉄、レニウ
    ム、錫、鉛、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あ
    ることを特徴とする電極の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の電極の製造方法により製
    造した電極を用い回路基板へ接続することを特徴とする
    電極の接続方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002256444A (ja) * 2001-03-05 2002-09-11 Okuno Chem Ind Co Ltd 配線基板
WO2004057054A1 (ja) * 2002-12-20 2004-07-08 Japan Kanigen Co.,Ltd. 異方成長バンプ形成用無電解ニッケルめっき浴、異方成長バンプの形成方法、異方成長バンプが形成された物品及び無電解ニッケルめっき浴用異方成長促進剤
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