JPH0350735A - バンプの製造方法およびその表面実装方法 - 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】 〔産業上の利用分野１ 本発明は、半導体集積回路の外部端子であるバンプの製
造方法および表面実装に関する。

〔従来の技術１ 半導体集積回路の実装において、回路のポンディングパ
ッドへ電気的な接続を与えるため各種ボンディング技術
が従来開発された。例久ば、ワイヤーボンディングのよ
うにアルミニウム製のポンディングパッドとリード配線
を金ワイヤーなどにより接続する方法や、フリップチッ
プボンディングやテープオートメイテッドボンディング
（ＴＡＢ）などのよう゛にポンディングパッド上に突起
した金属バンプを電解メッキ法により形成し、直接回路
パターンやパターン化されたテープキャリアーへ熱圧着
する方法が知られている。

ところがワイヤーボンディング技術では、脆い合金をつ
くりやすいアルミニウムと金とを反応させてボンディン
グするため、その反応条件を厳しく管理する必要があっ
た。またさらにボンディング後外部から熱が加わると、
ボンディング部分に脆い合金がつくられ、容易に剥離が
起こるという信頼特性上の課題があった。一方ＴＡＢ技
術では、バンプな形成するため、半導体集積回路の表面
すべてを導電化処理する成膜プロセスが必要であり、且
つバンプ形成後ポンディングパッド予定領域をパターン
化する必要があるため、製造プロセスが長くなり、製造
コストが低減できないという課題があった。

そこでワイヤーボンディング技術の信頼性向上やバンプ
製造プロセスの簡素化のため、選択的メッキができる無
電解メッキによるバンプ製造方法が検討された。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら従来の技術では、半導体の保護膜に凹凸が
存在すると、メッキ前処理時に活性化金属が吸着しやす
くなり、選択的なメッキができなくなる。また保護膜に
ピンホールが゛存在すると、メッキ処理液中の高濃度の
ナトリウムやカリウムイオンにより半導体集積回路の機
能低下が起こるという課題がある。また半導体集積回路
の高実装密度化によりポンディングパッド間隔が短かく
なるため、メッキ層が水平方向へ脹らむ従来のメッキ方
法ではボンディング強度が低下するという課題がある。

本発明は以上の課題を解決するものでその目的は、半導
体の保護膜の上にメッキ保ｉＩ膜を形成することにより
、ポンディングパッドの上に選択的なメッキができ、且
つ半導体集積回路の機能低下が防ぐことができ、且つ、
メッキ層が水平方向へ脹らまないバンプの製造方法およ
びその表面実装を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のバンプの製造方法は、半導体基板や絶縁基板な
どに形成した配線金属上へ選択的にメッキ可能な拡散防
止金属、金属接合の可能な金属を順に積層した外部端子
における。拡散防止金属を半導体集積回路の能動面を樹
脂で被覆した状態で成膜することを特徴とする。

また選択的にメッキ可能な拡散防止金属を、無電解メッ
キ法により成膜することを特徴とする。

また表面実装は、以上の方法により製造された半導体回
路バンプを使うことを特徴とする。

本発明の選択的にメッキ可能な拡散防止金属は、ポンデ
ィングパッドのみ選択的に活性化し、無電解メッキ法に
よりつくる。この活性化は、パッドの材料であるアルミ
ニウムを僅かなエツチングに留めるため、公知の活性化
金属であるパラジウム塩や金塩や銀塩をＯ，１ｍｇ／ｌ
からＯ１ｇ／１．温度を０℃から３０℃の範囲で処理す
ることが望ましい６以上の範囲から外れると、選択的な
活性化ができなく、濃度や温度が高くなるとアルミニウ
ムのエツチング量が増え、ポンディングパッドとしての
機能が得られなくなる。

また無電解メッキ法は、公知のニッケル・リン、ニッケ
ル・はう素、コバルト・リン、コバルト・はう素などメ
ッキ液のｐＨがＩＯ以下であることが望ましい。ｐＨが
１０以上であると、メッキ時にアルミニウムがエツチン
グされ、ポンディングパッドとしての機能が得られなく
なる。

また金属接合が可能な金属は、金、銅、錫、インジウム
またははんだが望ましい。

［実　施　例］ 次に１本発明の実施例を図面にもとずいて説明する。

（実施例１） 第１図の（ａ）〜（ｂ）は、本発明の工程順断面図であ
る。

第１図の（ａ）に示すように、５０ｕｍＸ５Ｑμｍのポ
ンディングパッドの形成まで終了し、その形成時に使用
した約１μｍの感光性樹脂を残し、パッド以外の部分は
絶縁膜により被覆されたｐ−ｎ接合を有するシリコン基
板（１，）を、水酸化カリウムが主体の水溶液で約１０
００人エツチングした後、ｌｏｍｇ／ｌの塩化パラジウ
ムを含む１０℃の処理液に浸漬することによりポンディ
ングパッドであるアルミニウム層（２）の上へパラジウ
ム層（４）を置換メッキする。次に第１図（ｂ）に示す
ように、次の硫酸ニッケルと次亜すン酸を使った下記の
無電解メッキ浴でニッケル・リン層（５）を２μｍメッ
キする。

〈メッキ組成） 硫酸ニッケル　　　　　　３０　　ｇ／１次亜燐酸ナト
リウム　　　Ｌｏｇ／ｌ クエン酸３ナトリウム　　１０　　ｇ／ｌ硫酸アンモニ
ウム　　　　６６ｇ／’１〈メッキ条件〉 ｐＨ５ 温度　　　　　　　　　　７０　℃ 最後に、公知の無電解金メッキ液により金層（６）を０
．１ｕｍメッキした後、感光性樹脂を溶剤により剥離し
てバンプを製造した６（実施例２） 実施例１のニッケル・リン層（５）を硫酸ニッケルと水
素化はう素化合物を使った下記の無電解メッキ浴により
ニッケル・はう素にかえた以外、実施例１と同様の方法
によりバンプを製造した。

〈メッキ組成） 硫酸ニッケル　　　　　　３０ｇ／ｌ ジエチルアミンボラザン クエン酸３ナトリウム コハク酸ナトリウム 酢酸ナトリウム メタノール チオ尿素 〈メッキ条件〉 ｐＨ 温度 （実施例３） 実施例１のニッケル・リン層（５）を硫酸コバルトと次
亜燐酸塩を使った下記の無電解メッキ浴によりコバルト
・リンにかえた以外、実施例１と同様の方法によりバン
プを製造した。

〈メッキ組成〉 硫酸コバルト 次亜燐酸ナトリウム クエン酸３ナトリウム はう酸 くメッキ条件〉 ６〜７ ｇ／１ ｇ／１ ｇ／１ ｇ／１ ３　ｍ　ｌ　／　１ １０　　　ｇ／１ ２０ｇ／１ ２０ｇ／１ ５０　ｍ　ｌ　／　１ ２　　　ｐｐｍ ７０　　℃ 　０ ７ ５ ４ ｐＨ９ 温度　　　　　　　　　　７０　°Ｃ （実施例４） 実施例１の残留感光性樹脂の膜厚が１０％ｍで、ニッケ
ル・リン層（５）をｌｏＬＬｍメッキすることにかえた
以外、実施例１と同様の方法によりバンプを製造した。

（実施例５） 実施例４のニッケル・リン層（５）を実施例２の硫酸ニ
ッケルと水素化はう素化合物を使った無電解メッキ浴に
よりニッケル・はう素にかえた以外、実施例４と同様の
方法によりバンプを製造した。

（実施例６） 実施例４の金層を溶融はんだ槽へ浸漬することによりは
んだ層を成膜することにかえた以外、実施例４と同様の
方法によりバンプを製造した。

（実施例７） 実施例５の金層を溶融はんだ槽へ浸漬することによりは
んだ槽を成膜することにかえた以外、実施例５と同様の
方法によりバンプを製造した。

（比較例１） 実施例１のポンディングパッドの形成に使用した約１μ
ｍの感光性樹脂をメッキ処理前に剥離して、実施例１と
同様の方法によりバンプを製造した。

（比較例２） 実施例５のポンディングパッドの形成に使用した約１０
ＬＬｍの感光性樹脂をメッキ処理前に剥離して、実施例
１と同様の方法によりバンプを製造した。

以下実施例１．２．３と比較例１の方法により製造した
バンプ付き半導体とリード配線を金ワイヤーで公知の方
法によりボンディングし、その直後および１５０℃、１
０００時間後にボンディング強度をワイヤーを引っ張る
ことで、ボンディング部分から剥がれたものを不良とし
て調べた。またボンディング品の耐環境性は、８５℃、
８５％、１０００時間の試験条件により調査した。また
各パッド間の絶縁状態は、電気特性を測定することによ
り調べた。その結果、第１表のように本実施例のバンプ
は比較例に比べて電気特性が良好であった。

第１表 また実施例４．５．６．７と比較例２の方法により製造
したバンプ付き半導体を金メッキしたリードパターンへ
４００°Ｃ１１秒の熱圧着によりボンディングした。そ
してボンディング後および１５０℃、ｉ　ｏｏｏ時間後
にボンディング強度をリードを引っ張ることで、ボンデ
ィング部分から剥がれたものを不良として調べた。また
ボンディング品の耐環境性は、８５°Ｃ１８，５％、’
ｌ０００時間の試験条件により調査した。また各パッド
間の絶縁状態は、電気特性を測定することにより調べた
。その結果、第２表のように本実施例のバンプは比較例
に比べてボンディング品質が良好であった。

第２表 尚、本実施例のメッキ液の種類や膜厚が異なっていても
、本発明の効果は変わらない。

またシリコン基板がガリウム・ひ素基板またはセラミッ
ク基板またはサファイア絶縁基板にかわっても、本発明
の効果は変わらない。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明のバンプの製造方法は、ポンデ
ィングパッドの上へ選択的なメッキができ、且つ、半導
体集積回路の機能を低下させず、ポンディングパッド間
隔が短くなってもボンディング強度を低下させないとい
うボンディング信頼性が高まる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、本実施例の工程断面図である
。 シリコン基板 アルミニウム層 絶縁保護層 パラジウム層 ニッケル・リン層 金層 残留感光性樹脂層 以 上 （ａ） 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板や絶縁基板などに形成した配線金属上
   へ選択的にメッキ可能な拡散防止金属、金属接合の可能
   な金属を順に積層した外部端子における、拡散防止金属
   を半導体集積回路の能動面を樹脂で被覆した状態で成膜
   することを特徴とするバンプの製造方法。
2. （２）半導体基板や絶縁基板などに形成した配線金属上
   へ選択的にメッキ可能な拡散防止金属、金属接合の可能
   な金属を順に積層した外部端子における、拡散防止金属
   を無電解メッキ法により成膜することを特徴とするバン
   プの製造方法。
3. （３）請求項１または請求項２記載の方法で製造したバ
   ンプを使うことを特徴とするその表面実装方法。