JPS63305532A - バンプの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、バンプの形成方法の改良に関するものである
。

（従来の技術） 現在、電子機器の小形化に伴い、ＩＣ１ＬＳＩ等の半導
体チップは高密度、高集積化が進められている。また、
半導体素子の実装の面からみでも電極ピッチ間の縮小化
、■／○数の増大といった傾向にある。更に、電卓やＩ
Ｃカードにみられるカード化に対応する薄型化が要求さ
れている。

ところで、半導体素子のＡＲ電極から外部端子へ電極リ
ードを取出す方法としてはワイヤボンディング方式が知
られている。ワイヤボンディング方式は、２５〜３０μ
ｍφのＡＩＪ　　（又はＡ２、ＣＬＩの極ｔｉｌＡ線を
１本づつ熱圧着又は超音波により順次接続する方法であ
る。現在、自動ワイヤホンダの普及により省力化、信頼
性、量産性が達成されているものの、半導体素子の高集
積化に伴う多ピン化、狭ピン化、更に薄型実装化に対応
できない問題があった。

これに対し、ＴＡＢ方式やフリップチップ方式などのワ
イヤレスボンディング方式は一括接合、位置合せ精度か
らくる信頼性、実装の薄型化、自動化の面からも今後の
半導体素子の実装技術の主流となることが予想される。

ワイヤレスボンディング方式では、一般に半導体素子の
アルミニウム電極上にバンプと呼ばれる金属突起物が形
成される。かかるバンプは、従来、以下に説明する第３
図（Ａ）〜（Ｄ）の工程により形成されている。

まず、半導体ウェハ１上にＡ２電極２を形成した後、全
面に５ｉ０２や３ｉ　３　Ｎ４などのパッシベーション
膜３を形成し、更に該パッシベーション膜３を選択的に
エツチング除去して前記へ２電極２の大部分を露出させ
る（第３図（Ａ＞図示）。

次いで、同図（Ｂ）に示すようにパッシベーション膜３
を含むウェハ１全面に蒸着又はスパッタリングにより下
地金属膜４を形成する。つづいて、写真蝕剣法により前
記Ａｆｆ電極２に対応する前記下地金属膜４を露出させ
るための開口部を有するレジストパターン５を形成した
後、下地金属膜４を陰極として電気メッキを施し、露出
する下地金属膜４部分を含む周囲に金属突起物６を選択
的に形成する（同図（Ｃ）図示）。この後、レジストパ
ターン５を除去し、更に金属突起物６をマスクとして露
出する下地金属ｒ！４を除去してバンプを形成する（同
図（Ｄ）図示）。

しかしながら、上述した従来のバンプの形成方法にあっ
ては次のような問題があった。即ち、バンプの形成に際
しては下地金属膜の形成、写真蝕剣法によるレジストパ
ターンの形成、電気メツキ後のレジストパターンの除去
、下地金属膜のエツチングという極めた多くの工程を必
要とするため、コストの点で問題がある。しかも、これ
らの工程は通常の半導体素子の製造工程で取り扱う物質
と異なるものを多く使用するため、半導体素子への汚染
の問題が生じる。また、上記方法はウェハ状態でのバン
プ形成であるため、ウェハからダイシングした半導体素
子を対象としてバンプを形成することができない。この
ため、ウェハに形成された不良半導体素子上にもバンプ
を形成してしまう問題や、ダイシング等により分離され
た半導体素子状態で出荷されたものをアセンブリの時に
バンプを形成して最終の半導体装置として作り上げるこ
とができず、汎用性が悪いという問題があった。

このようなことから、ダイシング後の半導体素子に対し
て無電解ニッケルメッキ法によりバンプを形成すること
が試みられている。かかる無電解ニッケルメッキの航処
理としては、従来、亜鉛置換法が採用されている。しか
しながら、亜鉛置換法では置換液が強アルカリ性である
ため、半導体素子への悪影響（例えばシリコン基板への
エツチング等）を及ぼす心配があり、更に亜鉛置換に際
して素子のＡ℃電極の八２がエツチングされて良好な無
電解ニッケルメッキが困難となる問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、半導体素子の基板やＡ２電極への悪影響を及ぼ
すことなく、信頼性の高いバンプを半導体素子毎に形成
し得る方法を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための千没） 本発明は、アルミニウム雪掻が形成された半導体素子を
パラジウム溶液に浸漬して該電極表面を活性化した後、
該電極上に無電解ニッケルメッキによりニッケルを析出
させることを特徴とするバンプの形成方法である。

上記半導体素子は、ウェハから通常の素子形成工程を経
てダイシング等により割断されたもので、ＡＪ２電極以
外の領域は３ｉ０２．５１３Ｎ４又はＰＳＧ　（リンシ
リケートガラス）等にのパッシベーション族で覆われた
ものである。

上記アルミニウム（Ａ℃）電極表面を活性化するための
パラジウム溶液としては、例えば塩化パラジウム溶液（
Ｐｄ　Ｃ／１２）等を用いることができる。このパラジ
ウム溶液での活性化処理に先立って硝酸やリン酸等でＡ
２電極表面を酸処理してもよい。また、活性化処理後に
パラジウムの電極表面への密着性を良好にするために熱
処理を施してもよい。

上記無電解ニッケルメッキ処理でのメッキ液としては、
例えば無電解Ｎ１−Ｐメッキ液、無電解Ｎｉ　−８メツ
キ液を用いることができる。

上記無電解ニッケルメッキ処理にあたっＣは、使用する
実装形態によって析出したニッケルそのものをバンプ本
体としてもよいし、バンプの一部を形成してもよい。即
ち、電極リードをバンプに対して異方性導電ゴムや導電
性接着剤により接合させる場合にはニッケルメッキのみ
でバンプを形成すればよい。一方、３ｎメツキされた電
極リードとＡｌ１−３ｎ共晶を形成して接合する場合に
は析出させたニッケルメッキ表面に所望厚さの無電解Ａ
Ｕメッキ膜を形成してバンプを形成すればよい。また、
電極リードと半田接合する場合には析出させたニッケル
メッキ表面に所望厚さの無電解３ｕメツキ膜を形成して
バンプを形成すればよい。

更に、析出させたニッケルメッキ表面に所望厚さの無電
解Ｃｕメッキ膜を形成してバンプを形成してもよい。そ
の他、析出されたニッケルメッキ上に浸漬法により半田
バンプを形成してもよい。

（作用） しかして、本発明によればアルミニウム電極が形成され
た半導体素子をパラジウム溶液に浸漬して該ミル表面を
活性化した後、導電（喧上に無電解ニッケルメッキを施
してバンプ又はバンプの一部となるニッケルを析出させ
ることによって、従来の亜鉛置換法で前処理する方法の
ようにシリコン基板のエツチングやＡｆｆ電極のエツチ
ング等を招くことなく、ＡＲ電極に対して良好に密着さ
れたバンプを形成できる。また、半導体素子の状態でバ
ンプを形成できるので、アセンブリの時にバンプ形成、
ワンヤレスボンディングという一連の工程を行なうこと
が可能となり、半導体装置の製造のための汎用性が著し
く改善される。

（光間の実施例） 以下、本発明の実施例を第１図（Ａ）〜（Ｃ）を参照し
て説明する。

まず、常法に従って各種のトランジスタ、配線等が形成
されたシリコン基板１１上にＡＲ％ｆｌｉ１２を形成し
た後、全面に３ｉ　３　Ｎ４からなるパッシベーション
膜１３を形成し、更に該パッシベーシヨン膜１３を選択
的にエツチング除去して前記Ａｆｆｉ電極１２の大部分
が露出された半導体素子を用意した（第３図（Ａ）図示
）。

次いで、前記半導体素子のＡｇ電極１２表面を硝酸〈又
はリン酸）の希釈液により前処理した後洗浄した。つづ
いて、塩化パラジウム１ＳＦ、ｍＭｌｏＣＣ及び水９．
５４ｆｆｉからなるパラジウム活性化剤に前記半導体素
子を３０秒間〜１分間浸漬して露出するＡＱ電極１２表
面にｐｄの析出物１４を付着させた（同図（Ｂ）図示）
。

次いで、半導体素子のＡ２電極１２表面のＰｄ析出物が
除去されない程度に洗浄した後、半導体素子を下記組成
からなりｐＨが４〜６、温度が８０〜９０℃の無電解ニ
ッケルメッキ浴中に浸漬して約１時間の無電解ニッケル
メッキを施して露出するＡ／！、電極１２を含む周辺に
厚さ２０μｍのニッケルバンプ１５を形成した。つづい
て、半導体素子を洗浄した後、該半導体素子を下記組成
からなる無電解金メツキ浴中に浸漬して無電解金メッキ
を施し、ニッケルバンプ１５の表面に厚さ１μｍのＡＬ
Ｉ層１６を形成した（同図（Ｃ）図示）。

〔無電解ニッケルメッキ浴の組成〕

塩化ニッケル　　　　　　３０ｇ／Ｒ ヒドロキシ酢酸ソーダ　　５０ｇ／　Ｑ次亜リン酸ソー
ダ　　　　１０ｃｊ／　Ｑ〔無電解金メッキ浴の組成〕 シアン化金カリウム　　　２８ｇ／ｆｆクエン酸　　　
　　　　　６０！？／Ｒフタレイン酸１カリウム　２５
ｇ／Ｊ２タングステン酸　　　　　４５ｇ／Ｍ 半導体素子のＡ℃電極１２に形成されたＮ１バンプ１５
は、該Ａ／！、電極１２に対して極めて強固に密着され
ていた。また、ＡＩＪ層１６が形成されたＮｉバンプ１
５にＳＯメッキされたＣｕリードを熱圧着法により接合
したところ１．Ａ、ｕ−３ｎ共晶による良好な接合がな
された。

なお、上記実施例ではＮｉのみからなるバンプ形成につ
いて説明したが、第２図に示すように前記実施例と同様
な無電解ニッケルメッキ処理を施して厚さ１０μｍ程度
のＮｉメッキ躾１１を形成し、更に無電解銅メッキによ
りＣＬＩメッキ膜１８を形成してバンプ１５−を作製し
た後、実施例と同様な無電解金メッキ処理を施してバン
プ１５−表面に厚さ１μｍ程度のＡｕＪｉｌＷ１６を形
成してもよい。この場合、Ａｕ１Ｗの代わりに半田メッ
キにより３ｎ層を形成してもよい。

上記実施例では、パラジウム溶液を用いて活性化処理を
行なったが、ＡＬＩ　、　Ａ！］の活性化剤、例えば酸
性塩化金溶液の活性化剤を用いて活性化処理を施しても
よい。

［発明の効果コ 以上詳述した如く、本発明によればウェハから割断、分
離された半導体素子のＡλ電極に簡単な工程で、かつ該
素子の基板やＡａＮ極への悪影響を及ぼすことなく密着
性の良好なバンプを形成でき、ひいてはアセンブリの時
にバンプ形成、ワンヤレスボンディングという一連の工
程を行なうことが可能で、半導体装置の製造のための汎
用性が著しく向上できる等顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施例におけるバンプ
の形成工程を示す断面図、第２図は本発明の弛の実施例
により形成されたバンプを示す断面図、第３図（Ａ）〜
（Ｄ）は従来のバンプの形成工程を示す断面図である。 １１・・・シリコン基板、１２・・・ＡＲｌｆｌｉ、１
３・・・パッシベーション膜、１４・・・ｐｄ析出物、
１５．１５＝・・・バンプ、１６・・・Ａｕ層、１７・
・・Ｎｉメッキ膜、１８・・・ＣＬＩメッキ膜。 出願人代理人　弁理士　　鈴江武彦 （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） 纂２膀 （Ａ） （Ｂ） 只 （Ｃ） （Ｄ） 捕３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、アルミニウム電極が形成された半導体素子をパ
   ラジウム溶液に浸漬して該電極表面を活性化した後、該
   電極上に無電解ニッケルメッキによりニッケルを析出さ
   せることを特徴とするバンプの形成方法。
2. （２）、アルミニウム電極上に析出したニッケルをバン
   プ本体又はバンプの一部として用いることを特徴とする
   特許請求の範囲１項記載のバンプの形成方法。