(57)【要約】  表側電極及び裏側電極を有する表裏導通型基板の少なくとも片側の電極上に第一電極及び無電解めっき層が順次形成された半導体素子であって、前記第一電極が、前記第一電極が形成されている前記電極を形成する金属よりも貴な元素を含有し、前記第一電極の面積が、前記第一電極が形成されている前記電極の面積よりも小さい、半導体素子。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表側電極及び裏側電極を有する表裏導通型基板の少なくとも片側の電極上に第一電極及び無電解めっき層が順次形成された半導体素子であって、
前記第一電極が、前記第一電極が形成されている前記電極を形成する金属よりも貴な元素を含有し、
前記第一電極の面積が、前記第一電極が形成されている前記電極の面積よりも小さい、半導体素子。
【請求項２】
前記第一電極が、腐食を防止する腐食防止用電極である、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記無電解めっき層の周囲を囲うように、前記第一電極が形成されている前記電極上に形成された保護膜を更に有する、請求項１又は２に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記第一電極の上面が、前記無電解めっき層と接する領域と、前記保護膜と接する領域とを有する、請求項３に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記表側電極及び前記裏側電極が、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、
前記第一電極が、無電解パラジウムめっき層又は無電解金めっき層からなり、
前記無電解めっき層が、無電解ニッケルめっき層の単層、無電解銅めっき層の単層、前記第一電極側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解金めっき層との二層又は前記第一電極側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解パラジウムめっき層と無電解金めっき層との三層からなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体素子。
【請求項６】
表裏導通型基板の片側に表側電極を形成する工程と、
前記表側電極上の一部分に、無電解めっき法を用いて前記表側電極を形成する金属よりも貴な元素を析出させて第一電極を形成する工程と、
前記第一電極上に、無電解めっき法を用いて前記第一電極を触媒として無電解めっき層を形成する工程とを含む、半導体素子の製造方法。
【請求項７】
前記表側電極上の一部分に保護膜を形成した後、前記表側電極上の残りの部分に前記第一電極を形成する、請求項６に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
前記保護膜を形成した後、前記表側電極上の残りの部分をマイクロエッチングしてから前記第一電極を形成する、請求項７に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項９】
前記表側電極が、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、
前記第一電極が、前記表側電極をジンケート処理した後に無電解パラジウムめっき層又は無電解金めっき層で形成され、
前記無電解めっき層が、無電解ニッケルめっき層の単層、無電解銅めっき層の単層、前記第一電極側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解金めっき層との二層又は前記第一電極側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解パラジウムめっき層と無電解金めっき層との三層からなる、請求項６〜８のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１０】
前記表裏導通型基板の残りの片側に裏側電極を形成する工程を更に含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子及びその製造方法に関する。詳細には、本発明は、表裏導通型の半導体素子、特に、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、ダイオード等に代表される電力変換用のパワー半導体素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表裏導通型の半導体素子をモジュールに実装する場合、半導体素子の裏側電極が基板等に半田付けされ、半導体素子の表側電極がワイヤボンディングされてきた。しかしながら、近年、製造時間短縮及び材料費削減の観点から、半導体素子の表側電極に金属電極を直接半田付けする実装方法が用いられることが多くなっている。半導体素子の表側電極はアルミニウム又はアルミニウム合金から一般に形成されているため、半田付けを行うためには、半導体素子の表側電極上に数μｍの厚さのニッケル膜、金膜等を形成することが必要とされる。【０００３】
しかしながら、蒸着又はスパッタのような真空成膜法を用いてニッケル膜等を形成する場合、通常、１．０μｍ程度の厚さしか得られない。また、ニッケル膜を厚膜化しようとすると、製造コストが上昇してしまう。そこで、低コストで高速且つ厚膜化が可能な成膜方法として、めっき技術が注目されている。【０００４】
めっき技術としては、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成される電極（以下「Ａｌ電極」と略記することがある）の表面にめっき層を選択的に形成することができる無電解めっき法がある。無電解めっき法としては、パラジウム触媒法及びジンケート法が一般に利用されている。パラジウム触媒法は、Ａｌ電極の表面にパラジウムを触媒核として析出させ、無電解めっき層を形成する。また、ジンケート法は、Ａｌ電極の表面において亜鉛をＡｌと置換させることで触媒核として析出させ、無電解めっき層を形成する。この方法に用いられるジンケート液は安価であるため、広く採用されつつある。【０００５】
例えば、特許文献１には、半導体基板上のＡｌ電極の側面にポリイミドからなる保護膜を形成し、保護膜が形成されていないＡｌ電極の表面に、無電解めっき法によって、ニッケルめっき層とその上に積層された金めっき層とからなる無電解めっき層を選択的に形成することを含む半導体素子の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−５１０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
保護膜と無電解めっき層との間には化学的結合が形成されないので、この間には隙間が存在する。この隙間が大きかったり、無電解めっき処理の時間が長かったり、高温処理が行われたりすると、この隙間から薬液が侵入してＡｌ電極を腐食することがある。Ａｌ電極の腐食が生じると、Ａｌ電極と接合用の無電解めっき層との間の付着力が低下し、半田付け又はワイヤボンディングする際に無電解めっき層が膨れ、剥離することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、半田付け又はワイヤボンディングする際に無電解めっき層が膨れ、剥離することがない、接合信頼性の高い表裏導通型の半導体素子及びその製造方法を提供することを目的とする。【０００９】
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意研究した結果、表側電極又は裏側電極上に、その電極を形成する金属よりも貴な元素を含有し且つその電極より面積の小さい第一電極を形成し、その第一電極上に無電解めっき層を形成することにより、電極の損傷に起因する電極と無電解めっき層との間の付着力の低下を防止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。【００１０】
すなわち、本発明は、表側電極及び裏側電極を有する表裏導通型基板の少なくとも片側の電極上に第一電極及び無電解めっき層が順次形成された半導体素子であって、前記第一電極が、前記第一電極が形成されている前記電極を形成する金属よりも貴な元素を含有し、前記第一電極の面積が、前記第一電極が形成されている前記電極の面積よりも小さい、半導体素子である。【００１１】
また、本発明は、表裏導通型基板の片側に表側電極を形成する工程と、前記表側電極上の一部分に、無電解めっき法を用いて前記表側電極を形成する金属よりも貴な元素を析出させて第一電極を形成する工程と、前記第一電極上に、無電解めっき法を用いて前記第一電極を触媒として無電解めっき層を形成する工程とを含む、半導体素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、半田付け又はワイヤボンディングする際に無電解めっき層が膨れ、剥離することがない、接合信頼性の高い表裏導通型の半導体素子及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１による半導体素子の模式断面図である。
【図２】実施の形態１による半導体素子の模式平面図である。
【図３】実施の形態１による別の半導体素子の模式断面図である。
【図４】実施の形態２による半導体素子の模式断面図である。
【図５】実施の形態２による別の半導体素子の模式断面図である。
【図６】実施の形態３による半導体素子の模式断面図である。
【図７】実施の形態３による別の半導体素子の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による半導体素子の模式断面図である。図２は、実施の形態１による半導体素子の模式平面図である。
図１及び図２において、本実施の形態の半導体素子１は、表裏導通型基板２と、表裏導通型基板２の一方の主面（表面）に形成された表側電極３ａと、表裏導通型基板２の他方の主面（裏面）に形成された裏側電極３ｂと、表側電極３ａ上に形成された第一電極４と、第一電極４上に形成された無電解めっき層５とを備える。無電解めっき層５は、第一電極４上に形成された第一接合用無電解めっき層６と、第一接合用無電解めっき層６上に形成された第二接合用無電解めっき層７とを有している。第一電極４は、表側電極３ａを形成する金属よりも貴な元素を含有している。第一電極４は、第一電極４の上面の面積が表側電極３ａの上面の面積よりも小さくなるように形成されている。第一電極４は、腐食を防止するための電極（腐食防止用電極）として機能する。また、無電解めっき層５の周囲を囲うように、無電解めっき層５が形成されていない表側電極３ａ上には保護膜８が設けられている。図３は、実施の形態１による別の半導体素子の模式断面図である。図３に示される半導体素子１は、表側電極３ａの側面が保護膜８で覆われていることを除き、図１に示される半導体素子１の構造と同じであるので説明を省略する。
【００１５】
表裏導通型基板２としては、特に限定されず、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板などの当該技術分野において公知の半導体基板を用いることができる。表裏導通型基板２は、拡散層（図示していない）を有しており、ＰＮジャンクション、ゲート電極などの半導体素子１の動作を司る機能を備えている。
【００１６】
表側電極３ａ及び裏側電極３ｂとしては、特に限定されず、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、ニッケル、金等の当該技術分野において公知の材料から形成することができる。本実施の形態において、接合性に優れるという観点から、表側電極３ａは、アルミニウム又はアルミニウム合金から形成し、裏側電極３ｂは、ニッケル又は金から形成することが好ましい。
【００１７】
アルミニウム合金としては、特に限定されないが、アルミニウムよりも貴な元素を含有することが好ましい。アルミニウムよりも貴な元素を含有させることにより、第一電極４を形成する際に、当該元素の周囲に存在するアルミニウムから電子が流れ易くなるため、アルミニウムの溶解が促進される。そして、アルミニウムが溶解した部分に亜鉛が集中して析出し、第一電極４の形成の起点となる亜鉛の析出量が多くなるため、第一電極４が形成され易くなる。
【００１８】
アルミニウムよりも貴な元素としては、特に限定されないが、例えば、鉄、ニッケル、錫、鉛、ケイ素、銅、銀、金、タングステン、コバルト、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウムなどが挙げられる。これらの元素の中でも、銅、ケイ素、鉄、ニッケル、銀、金が好ましい。また、これらの元素は、単独で含有されてもよいし、又は２種以上含有されてもよい。
アルミニウム合金中のアルミニウムよりも貴な元素の含有量は、特に限定されないが、好ましくは５質量％以下、より好ましくは０．０５質量％以上３質量％以下、最も好ましくは０．１質量％以上２質量％以下である。
【００１９】
表側電極３ａの厚さは、特に限定されないが、一般的に１μｍ以上８μｍ以下、好ましくは２μｍ以上７μｍ以下、より好ましくは３μｍ以上６μｍ以下である。
【００２０】
裏側電極３ｂの厚さは、特に限定されないが、一般的に０．１μｍ以上４μｍ以下、好ましくは０．５μｍ以上３μｍ以下、より好ましくは０．８μｍ以上２μｍ以下である。
【００２１】
第一電極４は、表側電極３ａ又は裏側電極３ｂを形成する金属よりも貴な元素を含有すればよく、上述した表側電極３ａ及び裏側電極３ｂの形成材料を考慮すると、無電解パラジウムめっき層又は無電解金めっき層からなることが好ましい。無電解めっき法で形成された層であることが好ましい理由は、パラジウム及び金は、融点が高く且つ蒸気圧が低いので、真空蒸着法、スパッタ法、電子ビーム法、溶射法等でこれらの金属を含有する層を形成する場合、表裏導通型基板２の温度を５００℃以上に加熱したり、高エネルギーをメタルターゲットに印加したりする必要があり、半導体素子１の特性変動を招くことがあるためである。更に、これらの形成法では、材料の収率が数％程度となるので、コスト的に不利となることが多い。また、第一電極４の面積は表側電極３ａの面積よりも小さいため、パラジウム、金等の高価な貴金属の使用量を少なくすることができる。そのため、本実施の形態の半導体素子１では、コスト上昇を最小限に抑えることができる。
また、本実施の形態の半導体素子１では、保護膜８の下面と第一電極４の上面とが接触していないので、保護膜８と表側電極３ａとの間の付着力が向上する。その理由は、保護膜８は、貴金属との反応性が乏しい非金属又は有機物から形成されることが多いため、保護膜８の下面と第一電極４の上面とが接触していると付着力が低くなりやすいからである。
【００２２】
第一電極４中の貴な元素の濃度は、特に限定されないが、一般に８５質量％以上、好ましくは８８質量％以上９９質量％以下、より好ましくは９０質量％以上９８質量％以下である。
【００２３】
第一電極４の厚さは、腐食防止効果及びコスト抑制の観点から、好ましくは０．０５μｍ以上０．８μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上０．６μｍ以下、最も好ましくは０．２μｍ以上０．５５μｍ以下である。
【００２４】
第一接合用無電解めっき層６及び第二接合用無電解めっき層７は、半田付け又はワイヤボンディングする際の接合性に優れる金属を含有すればよい。第一接合用無電解めっき層６は、第一電極４を触媒として金属を析出させて形成するため、無電解ニッケルめっき層又は無電解銅めっき層からなることが好ましい。また、第二接合用無電解めっき層７は、無電解金めっき層、無電解パラジウムめっき層、無電解銅めっき層又は無電解ニッケルめっき層からなることが好ましい。なお、本実施の形態による半導体素子１では、第二接合用無電解めっき層７を形成せずに、単層の接合用無電解めっき層としてもよいし、又は第二接合用無電解めっき層７上に第三接合用無電解めっき層を更に形成し、三層の接合用無電解めっき層としてもよい。接合用無電解めっき層を単層とする場合、無電解ニッケルめっき層又は無電解銅めっき層とすることが好ましい。接合用無電解めっき層を二層とする場合、第一電極４側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解金めっき層との二層とすることが好ましい。また、接合用無電解めっき層を三層とする場合、第一電極４側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解パラジウムめっき層と無電解金めっき層との三層とすることが好ましい。
【００２５】
第一接合用無電解めっき層６の厚さは、特に限定されないが、一般的に２μｍ以上１０μｍ以下、好ましくは３μｍ以上９μｍ以下、より好ましくは４μｍ以上８μｍ以下である。
【００２６】
第二接合用無電解めっき層７の厚さは、特に限定されないが、一般に０．１μｍ以下、好ましくは０．０１μｍ以上０．０８μｍ以下、より好ましくは０．０１５μｍ以上０．０５μｍ以下である。
【００２７】
保護膜８としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。保護膜８としては、耐熱性に優れるという観点から、ポリイミド、シリコン等を含むガラス系の膜が挙げられる。
【００２８】
上記のような構造を有する半導体素子１は、第一電極４及び無電解めっき層５を形成する工程を除き、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。
【００２９】
具体的には、以下のように半導体素子１を製造する。
まず、表裏導通型基板２に表側電極３ａ及び裏側電極３ｂを形成する。表裏導通型基板２に表側電極３ａ及び裏側電極３ｂを形成する方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法に準じて行なうことができる。
次に、表側電極３ａ上の一部分に保護膜８を形成する。保護膜８を形成する方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法に準じて行なうことができる。
【００３０】
続いて、表裏導通型基板２に形成された表側電極３ａ及び裏側電極３ｂをプラズマクリーニングする。プラズマクリーニングは、表側電極３ａ及び裏側電極３ｂに強固に付着した有機物残渣、窒化物又は酸化物をプラズマで酸化分解するなどによって除去し、表側電極３ａと、めっきの前処理液又はめっき液との反応性、及び裏側電極３ｂと保護フィルムとの付着性を確保するために行われる。プラズマクリーニングは、表側電極３ａ及び裏側電極３ｂの両方に対して行われるが、表側電極３ａを重点的に行うことが好ましい。また、プラズマクリーニングの順番としては、特に限定されないが、裏側電極３ｂをプラズマクリーニングした後に、表側電極３ａをプラズマクリーニングすることが好ましい。その理由は、半導体素子１の表側には、表側電極３ａと共に有機物で構成された保護膜８が存在しており、この保護膜８の残渣が表側電極３ａに付着していることが多いためである。
なお、プラズマクリーニングは、保護膜８が消失しないように行う必要がある。
【００３１】
プラズマクリーニング工程の条件は、特に限定されないが、一般に、アルゴンガス流量：１０ｃｃ／分以上３００ｃｃ／分以下、印加電圧：２００Ｗ以上１０００Ｗ以下、真空度：１０Ｐａ以上１００Ｐａ以下、処理時間：１分以上１０分以下である。
【００３２】
次に、裏側電極３ｂが無電解めっき液と接触しないように、プラズマクリーニングされた裏側電極３ｂに保護フィルムを貼り付ける。この保護フィルムは、無電解めっき層５を形成した後、半導体素子１を６０℃以上１５０℃以下の温度で１５分以上６０分以下乾燥させ、剥がせばよい。なお、保護フィルムは、特に限定されず、めっき工程の保護用に用いられている公知の紫外線剥離型テープを用いることができる。
【００３３】
プラズマクリーニングされた裏側電極３ｂに保護フィルムを貼り付けた後、保護膜８が形成されていない残りの部分の表側電極３ａ上に第一電極４及び無電解めっき層５を順次形成する。このプロセスは、一般に、脱脂工程、酸洗い工程、第一ジンケート処理工程、ジンケート剥離工程、第二ジンケート処理工程及び無電解めっき処理によって行われる。各工程の間は、十分な水洗を行い、前工程の処理液又は残渣が次工程に持ち込まれないようにすることが重要である。
【００３４】
脱脂工程では、表側電極３ａの脱脂を行う。脱脂は、表側電極３ａの表面に付着した軽度の有機物、油脂分及び酸化膜を除去するために行われる。一般に、脱脂は、表側電極３ａに対してエッチング力が強いアルカリ性の薬液を用いて行われる。脱脂工程により、油脂分は鹸化される。また、鹸化されない物質については、アルカリ可溶の物質が当該薬液に溶解し、アルカリ可溶でない物質が表側電極３ａのエッチングによってリフトオフされる。
【００３５】
脱脂工程の条件は、特に限定されないが、一般に、アルカリ性薬液のｐＨ：７．５以上１０．５以下、温度：４５℃以上７５℃以下、処理時間：３０秒以上１０分以下である。
【００３６】
酸洗い工程では、表側電極３ａを酸洗いする。酸洗いは、硫酸等を用いて表側電極３ａの表面を中和すると共にエッチングによって荒らし、後工程における処理液の反応性を高め、めっきの付着力を向上させるために行われる。
【００３７】
酸洗い工程の条件は、特に限定されないが、一般に、温度：１０℃以上３０℃以下、処理時間：３０秒以上２分以下である。
【００３８】
第一ジンケート処理工程では、表側電極３ａをジンケート処理する。ジンケート処理とは、表側電極３ａの表面をエッチングして酸化膜を除去しつつ亜鉛の皮膜を形成する処理である。一般的には、亜鉛が溶解した水溶液（ジンケート処理液）に、表側電極３ａを浸漬すると、表側電極３ａを構成するアルミニウム又はアルミニウム合金よりも亜鉛の方が、標準酸化還元電位が貴であるため、アルミニウムがイオンとして溶解する。このとき生じた電子により、亜鉛イオンが表側電極３ａの表面で電子を受け取り、表側電極３ａの表面に亜鉛の皮膜が形成される。
【００３９】
ジンケート剥離工程では、表面に亜鉛の皮膜が形成された表側電極３ａを硝酸に浸漬し、亜鉛を溶解させる。
【００４０】
第二ジンケート処理工程では、ジンケート剥離工程によって得られた表側電極３ａをジンケート処理液に再度浸漬する。これにより、アルミニウム及びその酸化膜を除去しつつ、表側電極３ａの表面に亜鉛の皮膜が形成される。
上記のジンケート剥離工程及び第二ジンケート処理工程を行う理由は、表側電極３ａの表面を平滑にするためである。なお、ジンケート処理工程及びジンケート剥離工程の繰り返しは、回数を増やすほど、表側電極３ａ及び裏側電極３ｂの表面が平滑になり、均一な第一電極４及び無電解めっき層５が形成される。ただし、表面平滑性と生産性とのバランスを考慮すると、ジンケート処理を２回以上行うことが好ましく、３回行うことがより好ましい。
【００４１】
無電解めっき処理工程は、第一電極４を形成する工程と第一接合用無電解めっき層６を形成する工程と第二接合用無電解めっき層７を形成する工程とからなる。
【００４２】
第一電極４を形成する工程では、亜鉛の皮膜が形成された表側電極３ａを例えば無電解パラジウムめっき液に浸漬することにより、第一電極４としての無電解パラジウムめっき層を形成する。
【００４３】
亜鉛の皮膜が形成された表側電極３ａを無電解パラジウムめっき液に浸漬すると、最初は、亜鉛の方がパラジウムよりも標準酸化還元電位が卑であるため、表側電極３ａ上にパラジウムが析出する。続いて、表面がパラジウムで覆われると、無電解パラジウムめっき液中に含まれる還元剤の作用によって、自触媒的にパラジウムが析出する。この自触媒的析出時には、還元剤の成分がめっき層に取り込まれるため、第一電極４としての無電解パラジウムめっき層は合金となることがある。無電解パラジウムめっき液の還元剤としては、一般に、次亜リン酸、蟻酸等が用いられる。次亜リン酸を還元剤として用いた場合は、無電解パラジウムめっき層中にリンが取り込まれる。蟻酸を還元剤として用いた場合は、無電解パラジウムめっき層中に特異な元素は取り込まれない。更に、第一電極４としての無電解パラジウムめっき層は、化学的に極めて安定であり、腐食などの損傷を受け難いため、この後に続く第一接合用無電解めっき層形成工程及び第二接合用無電解めっき層形成工程において表側電極３ａが腐食することを防止できる。更に、無電解パラジウムめっきの初期析出速度は０．５μｍ／分程度と速いため、表側電極３ａの表面を短時間で覆うことができる。無電解パラジウムめっき液としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
【００４４】
無電解パラジウムめっき液中のパラジウム濃度は、特に限定されないが、一般に０．３ｇ／Ｌ以上２．０ｇ／Ｌ以下、好ましくは０．５ｇ／Ｌ以上１．５ｇ／Ｌ以下である。
無電解パラジウムめっき液の水素イオン濃度（ｐＨ)は、特に限定されないが、一般に７．０以上８．０以下、好ましくは７．３以上７．８以下である。
無電解パラジウムめっき液の温度は、無電解パラジウムめっき液の種類及びめっき条件に応じて適宜設定すればよいが、一般に４０℃以上８０℃以下、好ましくは４５℃以上７５℃以下である。
めっき時間は、めっき条件及び無電解パラジウムめっき層の厚さに応じて適宜設定すればよいが、一般に２分以上３０分以下、好ましくは５分以上２０分以下である。
【００４５】
第一接合用無電解めっき層６を形成する工程では、パラジウム等を含む第一電極４が形成された表側電極３ａを例えば無電解ニッケルめっき液に浸漬することにより、第一接合用無電解めっき層６としての無電解ニッケルめっき層を形成する。
【００４６】
パラジウム等を含む第一電極４が形成された表側電極３ａを無電解ニッケルめっき液に浸漬すると、無電解ニッケルめっき液中に含まれる還元剤の作用によって、第一電極４に含まれるパラジウム等を触媒として、還元剤から放出された電子がニッケルイオンに供給されニッケルが析出する。この析出時には、還元剤の成分がめっき層に取り込まれるため、第一接合用無電解めっき層６としての無電解ニッケルめっき層は合金となることがある。無電解ニッケルめっき液の還元剤としては、一般に、次亜リン酸等が用いられる。次亜リン酸を還元剤として用いた場合は、無電解ニッケルめっき層中にリンが取り込まれる。また、これまでの工程で表側電極３ａと保護膜８と第一電極４との間に隙間があったとしても、この工程では、第一電極４の周囲にニッケルを迅速に析出させて隙間を埋めることができるので、この後に続く工程において表側電極３ａが腐食することはない。無電解ニッケルめっき液としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
【００４７】
無電解ニッケルめっき液のニッケル濃度は、特に限定されないが、一般に４．０ｇ／Ｌ以上７．０ｇ／Ｌ以下、好ましくは４．５ｇ／Ｌ以上６．５ｇ／Ｌ以下である。無電解ニッケルめっき液の水素イオン濃度（ｐＨ)は、特に限定されないが、一般に４．０以上６．０以下、好ましくは４．５以上５．５以下である。
無電解ニッケルめっき液の温度は、無電解ニッケルめっき液の種類及びめっき条件に応じて適宜設定すればよいが、一般に７０℃以上９０℃以下、好ましくは８０℃以上９０℃以下である。
めっき時間は、めっき条件及び無電解ニッケルめっき層の厚さに応じて適宜設定すればよいが、一般に５分以上４０分以下、好ましくは１０分以上３０分以下である。
【００４８】
第二接合用無電解めっき層７を形成する工程では、第一接合用無電解めっき層６を形成した表側電極３ａを例えば無電解金めっき液に浸漬することにより、第二接合用無電解めっき層７としての無電解金めっき層を形成する。無電解金めっき処理は、一般的に置換型と呼ばれる方法によって行われる。置換型の無電解金めっき処理は、無電解金めっき液中に含まれる錯化剤の作用により、無電解ニッケルめっき層のニッケルが金と置換されることで行われる。上述したように、表側電極３ａと保護膜８と第一電極４との間の隙間は埋められているので、無電解金めっき液は表側電極３ａと接触せず、無電解金めっき処理において表側電極３ａに腐食が発生することはない。なお、無電解金めっき処理は、無電解ニッケルめっき層の表面が金で覆われてしまうと反応が停止するため、無電解金めっき層を厚くすることは難しい。したがって、形成される無電解金めっき層の厚さは最大で０．０８μｍ、一般的には０．０５μｍ程度である。ただし、半田付け用として利用する場合は、無電解金めっき層の厚さは、上記の値でも小さすぎるということはない。無電解金めっき液としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
【００４９】
無電解金めっき液中の金濃度は、特に限定されないが、一般に０．３ｇ／Ｌ以上２．０ｇ／Ｌ以下、好ましくは０．５ｇ／Ｌ以上２．０ｇ／Ｌ以下である。
無電解金めっき液のｐＨは、特に限定されないが、一般に６．０以上９．０以下、好ましくは６．５以上８．０以下である。
無電解金めっき液の温度は、無電解金めっき液の種類及びめっき条件に応じて適宜設定すればよいが、一般に７０℃以上９０℃以下、好ましくは８０℃以上９０℃以下である。
めっき時間は、めっき条件及び無電解金めっき層の厚さに応じて適宜設定すればよいが、一般に５分以上３０分以下、好ましくは１０分以上２０分以下である。
【００５０】
実施の形態１によれば、半田付け又はワイヤボンディングする際に表側電極３ａ上に形成された第一電極４及び無電解めっき層５が膨れ、剥離することがない、接合信頼性の高い表裏導通型の半導体素子及びその製造方法を提供することができる。
【００５１】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２による半導体素子の模式断面図である。
図４において、本実施の形態の半導体素子１は、表裏導通型基板２と、表裏導通型基板２の一方の主面（表面）に形成された表側電極３ａと、表裏導通型基板２の他方の主面（裏面）に形成された裏側電極３ｂと、表側電極３ａ上に形成された第一電極４ａと、裏側電極３ｂ上に形成された第一電極４ｂと、第一電極４ａ及び第一電極４ｂ上にそれぞれ形成された無電解めっき層５とを備える。無電解めっき層５は、第一電極４ａ及び第一電極４ｂ上に形成された第一接合用無電解めっき層６と、第一接合用無電解めっき層６上に形成された第二接合用無電解めっき層７とを有している。第一電極４ａ及び第一電極４ｂは、表側電極３ａ及び裏側電極３ｂを形成する金属よりも貴な元素を含有している。第一電極４ａは、第一電極４ａの上面の面積が表側電極３ａの上面の面積よりも小さくなるように形成されている。第一電極４ａの上面の面積は表側電極３ａの上面の面積よりも小さいため、パラジウム、金等の高価な貴金属の使用量を少なくすることができる。そのため、本実施の形態の半導体素子１では、コスト上昇を最小限に抑えることができる。第一電極４ａ及び第一電極４ｂは、腐食を防止するための電極（腐食防止用電極）として機能する。また、第一電極４ａ上に形成された無電解めっき層５の周囲を囲うように、無電解めっき層５が形成されていない表側電極３ａ上には保護膜８が設けられている。すなわち、本実施の形態の半導体素子１は、裏側電極３ｂ上にも第一電極４ｂ及び無電解めっき層５が順次形成されている点が実施の形態１と異なる。図５は、実施の形態２による別の半導体素子の模式断面図である。図５に示される半導体素子１は、表側電極３ａの側面が保護膜８で覆われていることを除き、図４に示される半導体素子１の構造と同じであるので説明を省略する。
また、本実施の形態の半導体素子１では、保護膜８の下面と第一電極４ａの上面とが接触していないので、保護膜８と表側電極３ａとの間の付着力が向上する。その理由は、保護膜８は、貴金属との反応性が乏しい非金属又は有機物から形成されることが多いため、保護膜８の下面と第一電極４ａの上面とが接触していると付着力が低くなりやすいからである。
【００５２】
表側電極３ａ上に第一電極４ａを形成すると共に裏側電極３ｂ上に第一電極４ｂを形成する方法としては、裏側電極３ｂに保護フィルムを貼り付けずに、表側電極３ａ及び裏側電極３ｂの両方に対して同時に無電解めっきを行えばよい。表側電極３ａ及び裏側電極３ｂの両方に無電解パラジウムめっき層を形成することで、この後に続く第一接合用無電解めっき層形成工程及び第二接合用無電解めっき層形成工程において表側電極３ａ及び裏側電極３ｂが腐食することを防止できる。第一電極４ａ、第一電極４ｂ及び無電解めっき層５を形成するプロセスは、実施の形態１で説明したプロセスと同様に、脱脂工程、酸洗い工程、第一ジンケート処理工程、ジンケート剥離工程、第二ジンケート処理工程及び無電解めっき処理によって行われるので説明を省略する。
【００５３】
実施の形態２によれば、半田付け又はワイヤボンディングする際に表側電極３ａ及び裏側電極３ｂ上に形成された第一電極４ａ、第一電極４ｂ及び無電解めっき層５が膨れ、剥離することがない、接合信頼性の高い表裏導通型の半導体素子及びその製造方法を提供することができる。
【００５４】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３による半導体素子の模式断面図である。
図６において、本実施の形態の半導体素子１は、表裏導通型基板２と、表裏導通型基板２の一方の主面（表面）に形成された表側電極３ａと、表裏導通型基板２の他方の主面（裏面）に形成された裏側電極３ｂと、表側電極３ａ上に形成された第一電極４ａと、裏側電極３ｂ上に形成された第一電極４ｂと、第一電極４ａ及び第一電極４ｂ上にそれぞれ形成された無電解めっき層５とを備える。無電解めっき層５は、第一電極４ａ及び第一電極４ｂ上に形成された第一接合用無電解めっき層６と、第一接合用無電解めっき層６上に形成された第二接合用無電解めっき層７とを有している。第一電極４ａ及び第一電極４ｂは、表側電極３ａ及び裏側電極３ｂを形成する金属よりも貴な元素を含有している。第一電極４ａは、第一電極４ａの上面の面積が表側電極３ａの上面の面積よりも小さくなるように形成されている。第一電極４ａの上面の面積は表側電極３ａの上面の面積よりも小さいため、パラジウム、金等の高価な貴金属の使用量を少なくすることができる。そのため、本実施の形態の半導体素子１では、コスト上昇を最小限に抑えることができる。第一電極４ａ及び第一電極４ｂは、腐食を防止するための電極（腐食防止用電極）として機能する。また、第一電極４ａ上に形成された無電解めっき層５の周囲を囲うように、無電解めっき層５が形成されていない表側電極３ａ上には保護膜８が設けられている。更に、表側電極３ａ上に形成された第一電極４ａの上面は、第一接合用無電解めっき層６と接する領域と、保護膜８と接する領域とを有している。すなわち、本実施の形態の半導体素子１は、保護膜８の下面にまで第一電極４ａが延びて形成されている点が実施の形態１及び実施の形態２と異なる。図７は、実施の形態３による別の半導体素子の模式断面図である。図７に示される半導体素子１は、表側電極３ａの側面が保護膜８で覆われていることを除き、図６に示される半導体素子１の構造と同じであるので説明を省略する。
【００５５】
保護膜８の下面に第一電極４ａを形成する方法としては、第一電極４及び無電解めっき層５を形成するプロセスにおける表側電極３ａの脱脂工程後にマイクロエッチングを行えばよい。その後の工程は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００５６】
マイクロエッチング工程は、脱脂された表側電極３ａを、表面張力の小さい界面活性剤を含有するマイクロエッチング液に浸漬することにより、表側電極３ａと保護膜８との間の微小な隙間にマイクロエッチング液を毛細管現象にて入り込ませ、その部分の軽度の金属酸化物を除去すると共にその部分の水濡れ性及び反応性を高めることができる。表面張力の小さい界面活性剤としては、例えば、ポリオールエーテル、アルキルスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。マイクロエッチング液としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。マイクロエッチングを行うことにより、表側電極３ａと保護膜８との間の微小な隙間にも第一電極４ａとしての無電解パラジウムめっき層を析出させることができる。このように、第一電極４ａを保護膜８の下面にも形成することで、表側電極３ａと第一電極４ａとの接触面積が増加し、表側電極３ａと第一電極４ａとの間の付着力が増加する。
【００５７】
保護膜８の下面に形成される第一電極４ａの平面方向の長さは、第一電極４ａの厚さの好ましく０．５倍以上３．０倍以下、より好ましくは１．５倍程度である。
【００５８】
実施の形態３によれば、半田付け又はワイヤボンディングする際に表側電極３ａ上に形成された第一電極４ａ及び無電解めっき層５が膨れ、剥離することがない、接合信頼性のより高い表裏導通型の半導体素子及びその製造方法を提供することができる。
【００５９】
なお、上記の各実施の形態の半導体素子１は、半導体ウエハをダイシングすることによって得られたチップ（表裏導通型基板２）に対して各めっき処理を行うことによって製造してもよいし、あるいは生産性などの観点から、半導体ウエハに対して各めっき処理を行った後にダイシングすることによって製造してもよい。特に、近年、半導体素子１の電気特性の改善の観点から、表裏導通型基板２の厚さの低減が求められており、中心部に比べて外周部の厚さが大きい半導体ウエハでなければハンドリングが難しいことがある。このような中心部と外周部との厚さが異なる半導体ウエハであっても、上記の各めっき処理を用いることにより、所望のめっき層を形成することが可能である。
【００６０】
上記の各実施の形態の半導体素子１では、第一電極４、第一電極４ａ及び第一電極４ｂとしての無電解パラジウムめっき層と、第一接合用無電解めっき層６としての無電解ニッケル層と、第二接合用無電解めっき層７としての無電解金めっき層との組み合わせで主に説明したが、下記表１に示すような他のめっき層での組み合わせでも同様の効果が期待できる。これらのめっき層の組み合わせを用いることで、半田付け、ワイヤボンディング、金接合、銀接合、ナノ粒子接合等の様々な接合方法に対応することができる。
【００６１】
【表１】
2019163484.tif 000003
【００６２】
なお、上記の実施の形態１〜３では、表裏導通型基板に表側電極及び裏側電極を形成した後、第一電極及び無電解めっき層を形成した場合について説明したが、裏側電極を形成する時期は特に限定されない。裏側電極がどの時期に形成されたとしても本発明の効果は得られる。例えば、表裏導通型基板の片側に表側電極を形成し、その表側電極上に第一電極及び無電解めっき層を形成した後に、表裏導通型基板の残りの片側に裏側電極を形成してもよい。
【実施例】
【００６３】
以下、実施例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
〔実施例１〕
実施例１では、図１に示す構造を有する半導体素子１を作製した。
まず、表裏導通型基板２として、Ｓｉ基板（１４ｍｍ×１４ｍｍ×７０μｍ）を準備した。
次に、Ｓｉ基板の表面に、表側電極３ａとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：５．０μｍ）を形成し、Ｓｉ基板の裏面に、裏側電極３ｂとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：１．３μｍ）を形成した。その後、表側電極３ａ上の一部分に保護膜８（ポリイミド、厚さ：８μｍ）を形成した。
次に、下記の表２に示す条件にて各工程を行うことによって表側電極３ａ上に第一電極４及び無電解めっき層５（第一接合用無電解めっき層６及び第二接合用無電解めっき層７）を順次形成し、半導体素子１を得た。なお、各工程の間には、純水を用いた水洗を行った。【００６４】
【表２】
2019163484.tif 000004
【００６５】
表側電極３ａ上に形成された第一電極４（無電解パラジウムめっき層）、第一接合用無電解めっき層６（無電解ニッケルリンめっき層）及び第二接合用無電解めっき層７（無電解金めっき層）の厚さを、市販の蛍光Ｘ線膜厚測定装置を用いて測定した。その結果、第一電極４の厚さは０．５０μｍであり、第一接合用無電解めっき層６の厚さは５．２μｍであり、第二接合用無電解めっき層７の厚さは０．０４７μｍであった。【００６６】
得られた半導体素子１の無電解めっき層５の密着性をテープ試験によって評価した。その結果、無電解めっき層５はアルミニウム合金電極の表面から剥離することなく、十分な付着力を有することが確認された。また、実装工程を模擬するため、半導体素子１を１５０℃で加熱処理したところ、無電解めっき層５に膨れは生じなかった。更に、得られた半導体素子１の断面を観察したところ、アルミニウム合金電極の腐食は認められなかった。
以上から、接合信頼性の高い半導体素子１を作製することができたと考えられる。【００６７】
〔実施例２〕
実施例２では、図４に示す構造を有する半導体素子１を作製した。
まず、表裏導通型基板２として、Ｓｉ基板（１４ｍｍ×１４ｍｍ×７０μｍ）を準備した。
次に、Ｓｉ基板の表面に、表側電極３ａとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：５．０μｍ）を形成し、Ｓｉ基板の裏面に、裏側電極３ｂとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：１．３μｍ）を形成した。その後、表側電極３ａ上の一部分に保護膜８（ポリイミド、厚さ：８μｍ）を形成した。
次に、下記の表３に示す条件にて各工程を行うことによって、表側電極３ａ上に第一電極４ａ及び無電解めっき層５（第一接合用無電解めっき層６及び第二接合用無電解めっき層７）を順次形成すると共に裏側電極３ｂ上に第一電極４ｂ及び無電解めっき層５（第一接合用無電解めっき層６及び第二接合用無電解めっき層７）を順次形成し、半導体素子１を得た。なお、各工程の間には、純水を用いた水洗を行った。【００６８】
【表３】
2019163484.tif 000005
【００６９】
第一電極４ａ及び第一電極４ｂ（無電解パラジウムめっき層）、第一接合用無電解めっき層６（無電解ニッケルリンめっき層）並びに第二接合用無電解めっき層７（無電解金めっき層）それぞれの厚さを、市販の蛍光Ｘ線膜厚測定装置を用いて測定した。その結果、表側電極３ａ上に形成された第一電極４ａの厚さは０．５０μｍであり、第一接合用無電解めっき層６の厚さは５．１μｍであり、第二接合用無電解めっき層７の厚さは０．０４７μｍであった。また、裏側電極３ｂ上に形成された第一電極４ｂの厚さは０．４５μｍであり、第一接合用無電解めっき層６の厚さは４．９μｍであり、第二接合用無電解めっき層７の厚さは０．０４６μｍであった。【００７０】
得られた半導体素子１の無電解めっき層５の密着性をテープ試験によって評価した。その結果、無電解めっき層５はいずれもアルミニウム合金電極の表面から剥離することなく、十分な付着力を有することが確認された。また、実装工程を模擬するため、半導体素子１を１５０℃で加熱処理したところ、無電解めっき層５に膨れは生じなかった。更に、得られた半導体素子１の断面を観察したところ、アルミニウム合金電極の腐食は認められなかった。以上から、接合信頼性の高い半導体素子１を作製することができたと考えられる。【００７１】
〔実施例３〕
実施例３では、図６に示す構造を有する半導体素子１を作製した。
まず、表裏導通型基板２として、Ｓｉ基板（１４ｍｍ×１４ｍｍ×７０μｍ）を準備した。
次に、Ｓｉ基板の表面に、表側電極３ａとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：５．０μｍ）を形成し、Ｓｉ基板の裏面に、裏側電極３ｂとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：１．３μｍ）を形成した。その後、表側電極３ａ上の一部分に保護膜８（ポリイミド、厚さ：８μｍ）を形成した。
次に、下記の表４に示す条件にて各工程を行うことによって、表側電極３ａ上に第一電極４ａ及び無電解めっき層５（第一接合用無電解めっき層６及び第二接合用無電解めっき層７）を順次形成すると共に裏側電極３ｂ上に第一電極４ｂ及び無電解めっき層５（第一接合用無電解めっき層６及び第二接合用無電解めっき層７）を順次形成し、半導体素子１を得た。なお、各工程の間には、純水を用いた水洗を行った。【００７２】
【表４】
2019163484.tif 000006
【００７３】
第一電極４ａ及び第一電極４ｂ（無電解パラジウムめっき層）、第一接合用無電解めっき層６（無電解ニッケルリンめっき層）並びに第二接合用無電解めっき層７（無電解金めっき層）それぞれの厚さを、市販の蛍光Ｘ線膜厚測定装置を用いて測定した。その結果、表側電極３ａ上に形成された第一電極４ａの厚さは０．５１μｍであり、第一接合用無電解めっき層６の厚さは５．０μｍであり、第二接合用無電解めっき層７の厚さは０．０４８μｍであった。また、裏側電極３ｂ上に形成された第一電極４ｂの厚さは０．４７μｍであり、第一接合用無電解めっき層６の厚さは４．７μｍであり、第二接合用無電解めっき層７の厚さは０．０４４μｍであった。また、保護膜８の下面に形成された第一電極４ａの平面方向の長さを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面観察像を用いて測定したところ、０．８８μｍであった。【００７４】
得られた半導体素子１の無電解めっき層５の密着性をテープ試験によって評価した。その結果、無電解めっき層５はいずれもアルミニウム合金電極の表面から剥離することなく、十分な付着力を有することが確認された。また、実装工程を模擬するため、半導体素子１を１５０℃で加熱処理したところ、無電解めっき層５に膨れは生じなかった。更に、得られた半導体素子１の断面を観察したところ、アルミニウム合金電極の腐食は認められなかった。以上から、接合信頼性の高い半導体素子１を作製することができたと考えられる。【００７５】
〔実施例４〕
実施例４では、図６に示す半導体素子１の接合用無電解めっき層を三層構造とした半導体素子を作製した。
まず、表裏導通型基板２として、Ｓｉ基板（１４ｍｍ×１４ｍｍ×７０μｍ）を準備した。
次に、Ｓｉ基板の表面に、表側電極３ａとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：５．０μｍ）を形成し、Ｓｉ基板の裏面に、裏側電極３ｂとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：１．３μｍ）を形成した。その後、表側電極３ａ上の一部分に保護膜８（ポリイミド、厚さ：８μｍ）を形成した。
次に、下記の表５に示す条件にて各工程を行うことによって、表側電極３ａ上に第一電極４ａ及び無電解めっき層５（第一接合用無電解めっき層６、第二接合用無電解めっき層７及び第三接合用無電解めっき層）を順次形成すると共に裏側電極３ｂ上に第一電極４ｂ及び無電解めっき層５（第一接合用無電解めっき層６、第二接合用無電解めっき層７及び第三接合用無電解めっき層）を順次形成し、半導体素子１を得た。なお、各工程の間には、純水を用いた水洗を行った。【００７６】
【表５】
2019163484.tif 000007
【００７７】
第一電極４ａ及び第一電極４ｂ（無電解パラジウムめっき層）、第一接合用無電解めっき層６（無電解ニッケルリンめっき層）、第二接合用無電解めっき層７（無電解パラジウムめっき層）並びに第三接合用無電解めっき層（無電解金めっき層）それぞれの厚さを、市販の蛍光Ｘ線膜厚測定装置を用いて測定した。その結果、表側電極３ａ上に形成された第一電極４ａの厚さは０．５５μｍであり、第一接合用無電解めっき層６の厚さは４．９μｍであり、第二接合用無電解めっき層７の厚さは０．５１μｍであり、第三接合用無電解めっき層の厚さは０．０４７μｍであった。また、裏側電極３ｂ上に形成された第一電極４ｂの厚さは０．５０μｍであり、第一接合用無電解めっき層６の厚さは４．９μｍであり、第二接合用無電解めっき層７の厚さは０．４８μｍであり、第三接合用無電解めっき層の厚さは０．０４６μｍであった。また、保護膜８の下面に形成された第一電極４ａの平面方向の長さを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面観察像を用いて測定したところ、０．８８μｍであった。【００７８】
得られた半導体素子１の無電解めっき層５の密着性をテープ試験によって評価した。その結果、無電解めっき層５はいずれもアルミニウム合金電極の表面から剥離することなく、十分な付着力を有することが確認された。また、実装工程を模擬するため、半導体素子１を１５０℃で加熱処理したところ、無電解めっき層５に膨れは生じなかった。更に、得られた半導体素子の断面を観察したところ、アルミニウム合金電極の腐食は認められなかった。以上から、接合信頼性の高い半導体素子１を作製することができたと考えられる。【００７９】
〔実施例５〕
実施例５では、図６に示す半導体素子１の接合用無電解めっき層を単層構造とした半導体素子を作製した。
まず、表裏導通型基板２として、Ｓｉ基板（１４ｍｍ×１４ｍｍ×７０μｍ）を準備した。
次に、Ｓｉ基板の表面に、表側電極３ａとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：５．０μｍ）を形成し、Ｓｉ基板の裏面に、裏側電極３ｂとしてのアルミニウム合金電極（ケイ素含有量：約１質量％、厚さ：１．３μｍ）を形成した。その後、表側電極３ａ上の一部分に保護膜８（ポリイミド、厚さ：８μｍ）を形成した。
次に、下記の表６に示す条件にて各工程を行うことによって、表側電極３ａ上に第一電極４ａ及び無電解めっき層５（第一接合用無電解めっき層６）を順次形成すると共に裏側電極３ｂ上に第一電極４ｂ及び無電解めっき層５（第一接合用無電解めっき層６）を順次形成し、半導体素子１を得た。なお、各工程の間には、純水を用いた水洗を行った。【００８０】
【表６】
2019163484.tif 000008
【００８１】
第一電極４ａ及び第一電極４ｂ（無電解パラジウムめっき層）並びに第一接合用無電解めっき層６（無電解銅めっき層）それぞれの厚さを、市販の蛍光Ｘ線膜厚測定装置を用いて測定した。その結果、表側電極３ａ上に形成された第一電極４ａの厚さは０．５５μｍであり、第一接合用無電解めっき層６の厚さは２４．９μｍであった。また、裏側電極３ｂ上に形成された第一電極４ｂの厚さは０．５１μｍであり、第一接合用無電解めっき層６の厚さは２３．８μｍであった。また、保護膜８の下面に形成された第一電極４ａの平面方向の長さを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面観察像を用いて測定したところ、０．７８μｍであった。【００８２】
得られた半導体素子１の無電解めっき層５の密着性をテープ試験によって評価した。その結果、無電解めっき層５はいずれもアルミニウム合金電極の表面から剥離することなく、十分な付着力を有することが確認された。また、実装工程を模擬するため、半導体素子１を１５０℃で加熱処理したところ、無電解めっき層５に膨れは生じなかった。更に、得られた半導体素子の断面を観察したところ、アルミニウム合金電極の腐食は認められなかった。以上から、接合信頼性の高い半導体素子１を作製することができたと考えられる。【００８３】
〔比較例１〕
実施例５における第一電極４ａ及び第一電極４ｂ（無電解パラジウムめっき層）を設けずに、アルミウム合金電極上に第一接合用無電解めっき層６（無電解銅めっき層）を形成しようとした。その結果、第一接合用無電解めっき層６（無電解銅めっき層）の形成中にアルミウム合金電極が完全に溶解してしまい、半導体素子を作製することができなかった。【００８４】
なお、本国際出願は、２０１８年２月２２日に出願した日本国特許出願第２０１８−０２９３７８号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００８５】
１  半導体素子、２  表裏導通型基板、３ａ  表側電極、３ｂ  裏側電極、４，４ａ，４ｂ  第一電極、５  無電解めっき層、６  第一接合用無電解めっき層、７  第二接合用無電解めっき層、８  保護膜
【図１】
2019163484.tif 000009
【図２】
2019163484.tif 000010
【図３】
2019163484.tif 000011
【図４】
2019163484.tif 000012
【図５】
2019163484.tif 000013
【図６】
2019163484.tif 000014
【図７】
2019163484.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月21日(2020.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表側電極及び裏側電極を有する表裏導通型基板の少なくとも片側の電極上に第一電極及び無電解めっき層が順次形成された半導体素子であって、
前記第一電極が、リンを含む無電解パラジウムめっき層からなり、
前記第一電極が、前記第一電極が形成されている前記電極を形成する金属よりも貴な元素としてパラジウムを含有し、
前記第一電極の面積が、前記第一電極が形成されている前記電極の面積よりも小さい、半導体素子。
【請求項２】
前記第一電極が、腐食を防止する腐食防止用電極である、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記無電解めっき層の周囲を囲うように、前記第一電極が形成されている前記電極上に形成された保護膜を更に有する、請求項１又は２に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記第一電極の上面が、前記無電解めっき層と接する領域と、前記保護膜と接する領域とを有する、請求項３に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記第一電極が形成されている前記電極が、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体素子。
【請求項６】
前記無電解めっき層が、前記第一電極側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解パラジウムめっき層と無電解金めっき層との三層からなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体素子。
【請求項７】
表側電極及び裏側電極を有する表裏導通型基板の前記表側電極及び前記裏側電極の両方の上に第一電極及び無電解めっき層が順次形成された半導体素子であって、
前記表側電極上に形成された前記第一電極が、リンを含む無電解パラジウムめっき層からなり、
前記裏側電極上に形成された前記第一電極が、リンを含む無電解パラジウムめっき層からなり、
前記表側電極上に形成された前記第一電極が、前記表側電極を形成する金属よりも貴な元素としてパラジウムを含有し、
前記裏側電極上に形成された前記第一電極が、前記裏側電極を形成する金属よりも貴な元素としてパラジウムを含有し、
前記表側電極に形成された前記第一電極の面積が、前記表側電極の面積よりも小さい、半導体素子。
【請求項８】
前記表側電極及び前記裏側電極の両方が、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている、請求項７に記載の半導体素子。
【請求項９】
前記表側電極側に形成された前記無電解めっき層が、前記表側電極上に形成された前記第一電極側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解パラジウムめっき層と無電解金めっき層との三層からなる、請求項７又は８に記載の半導体素子。
【請求項１０】
前記裏側電極側に形成された前記無電解めっき層が、前記裏側電極上に形成された前記第一電極側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解パラジウムめっき層と無電解金めっき層との三層からなる、請求項７〜９のいずれか一項に記載の半導体素子。
【請求項１１】
表裏導通型基板の片側に表側電極を形成する工程と、
前記表側電極をジンケート処理した後に、前記表側電極上の一部分に、無電解めっき法を用いて前記表側電極を形成する金属よりも貴な元素としてパラジウムを析出させて、第一電極としてのリンを含む無電解パラジウムめっき層を形成する工程と、
前記第一電極上に、無電解めっき法を用いて前記第一電極を触媒として無電解めっき層を形成する工程とを含む、半導体素子の製造方法。
【請求項１２】
前記表側電極上の一部分に保護膜を形成した後、前記表側電極上の残りの部分に前記第一電極を形成する、請求項１１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１３】
前記保護膜を形成した後、前記表側電極上の残りの部分をマイクロエッチングしてから前記第一電極を形成する、請求項１２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１４】
前記表側電極が、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、
前記無電解めっき層が、前記第一電極側から順に形成された無電解ニッケルめっき層と無電解パラジウムめっき層と無電解金めっき層との三層からなる、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１５】
前記表裏導通型基板の残りの片側に裏側電極を形成する工程を更に含む、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項１６】
前記表側電極及び前記裏側電極の両方に対して同時にジンケート処理した後に無電解めっきを行い、前記表側電極及び前記裏側電極の両方の上に前記第一電極としてのリンを含む無電解パラジウムめっき層を形成する、請求項１５に記載の半導体素子の製造方法。
【国際調査報告】
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