(57)【要約】【課題】複雑でない、低コストな方法で電気めっきを行う。【解決手段】電気めっき方法は、電気めっきされるシード領域を基板の第一の部位に形成し、グラウンド面がシード領域から電気的に分離されるように、基板の第二の部位にグラウンド面を形成し、シード領域に電気めっきを施し、電気めっきはグラウンド面と前記領域に電気接続を行わせることを含み、基板の第二の部位からグラウンド面を除去する、各工程を含む。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気めっきされるシード領域を基板の第一の部位に形成し、
前記シード領域から電気的に分離されるように、基板の第二の部位にグラウンド面を形成し、
前記シード領域に電気めっきを施し、該電気めっきは前記グラウンド面と前記領域に電気接続を行わせることを含み、
前記基板の前記第二の部位から前記グラウンド面を除去する、
ことを含む電気めっき方法。
【請求項２】
前記グラウンド面を形成することは、前記基板の第一の部位および第二の部位にグラウンド面を形成し、前記第一の部分からグラウンド面を選択的に除去することを含み、前記第一の部分からグラウンド面を選択的に除去することは、
前記基板の前記第二の領域をマスキングし、
前記第一の領域から前記グラウンド面をエッチングし、
電気めっきされる前記シード領域上で不活性化層をエッチングする、
ことを含む、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
単一のフォトリソグラフィ工程を利用することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
電気めっきの完了後、電気めっき材料を反応させ電気的不活性化層を形成することを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
通常、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの紫外線（ＵＶ）トランスミッタのパッケージングには、土台となる基板を通じて光を抽出することを可能とするためＬＥＤを別のチップ上に「フリップチップ」ボンディングすることが含まれる。一般的に、フリップチップボンディングは、チップ同士もしくはチップをパッケージに実装するためにＩＣチップなどの半導体素子に使用される実装方式の１つである。この工程では、チップの電気パッドのうちの１つにハンダビードが付着され、次いで個々のＬＥＤダイもしくは理想的にはＬＥＤダイのウエハ全体がパッケージもしくは受ける側のチップ上に上下を逆にして実装される。これにより、ＬＥＤチップの電気接続はパッケージ上で下向きとなり、ダイの背面が上向きとなる。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤのパッケージングおよび実装工程において、ＬＥＤの熱管理用領域の適切なヒートシンク、ならびにＬＥＤのｐ接点およびｎ接点の隔離された且つ強固な接続に関して問題が発生する。厚い金属をマイクロメートル（ミクロン）単位でｐ接点およびｎ接点に付着させること、ならびに両接点間の電気的不活性化層（パッシベーション層）を設けることで、上記問題はいずれも軽減される。厚い金属パッドはヒートシンクとして作用し、隔離されたｐ領域およびｎ領域への接触により必要な電気接続が確実に形成される。電気的不活性化層は、ボンディング工程において２つの接点の相互の短絡防止に必要である。
【０００３】
通常、電気めっきを施すことで厚い金属パッドが形成される。厚い金属パッドを電気めっきする一般的な工程では、追加の取り組みを行うことで、グラウンド面層が電気めっきシード層との電気接点を確実に有する。追加の取り組みは、一般的に追加のマスク層、不活性化層のオーバーエッチング、もしくはフォトリソグラフィ工程における意図的な不整合を伴うフォトリソグラフィステップを含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
各追加のステップにより製造工程が複雑且つ高コストとなり、ひいては最終的なチップのコストに影響する。製造工程から任意の工程を除去することで複雑性が低下し、チップ上に得られるパッケージされたＬＥＤの製造コストが低減される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、電気めっきされるシード領域を基板の第一の部位に形成し、グラウンド面が前記シード領域から電気的に分離されるように、基板の第二の部位にグラウンド面を形成し、シード領域に電気めっきを施し、電気めっきは前記グラウンド面と前記領域に電気接続を行わせることを含み、前記基板の前記第二の部位から前記グラウンド面を除去する、ことを含むことを特徴とする電気めっき方法を提供する。
【０００６】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記グラウンド面を形成することは、前記基板の第一の部位および第二の部位にグラウンド面を形成し、前記第一の部分からグラウンド面を選択的に除去することを含み、前記第一の部分からグラウンド面を選択的に除去することは、前記基板の前記第二の領域をマスキングし、前記第一の領域から前記グラウンド面をエッチングし、電気めっきされる前記シード領域上で不活性化層をエッチングする、ことを含む。
【０００７】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、単一のフォトリソグラフィ工程を利用することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第４の態様は、第１の態様において、電気めっきの完了後、電気めっき材料を反応させ電気的不活性化層を形成することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、図面を参照しながら以下の開示を読解することで最も深く理解される。
【００１０】
図１は電気めっきに適した構造を示している。この特定の構造は発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが、本願明細書に記載される工程は電気めっきに適する任意の構造に適用できる。ＬＥＤの例はあくまで議論のための基礎を提供するものであり、特定の構造に限定することは意図されておらず、また推測されてはならない。本願明細書に開示される技術は、構造安定性の向上、ヒートシンクの強化、電気抵抗の低減、チップ質量の増大など、電気めっきを施すことの利益を享受しうる数多くの電子的、光電子的（opto-electronic）、マイクロ電気機械的（microelectromechanical）素子に適用可能である。
【００１１】
以下の議論では、議論を簡単にするために製造工程においていくつかの異なる工程および手続きを用いるが、任意の工程に代えて同様の性質を有する別の工程を利用してもよい。例えば、以下の議論ではウェットエッチングが開示されるが、これはあくまで材料除去工程の一例であり、ウェットエッチングに代えて任意の適切な材料除去工程を行ってもよい。
【００１２】
図１には、基板１０上に活性領域１２がすでに形成されたＬＥＤが示されている。基板１０は、ＬＥＤがフリップチップボンディング、すなわち「上下を逆にして」実装される場合に光の透過を可能とするサファイアもしくはその他の透明物質とすることができる。基板１０は、フリップチップボンディングの際にｎ接点領域およびｐ接点領域がほぼ同一面上で電気接続を形成することを可能とするためのメサ１６を有していてもよい。
【００１３】
最初に、一連のアルミニウム・ガリウム・窒素（ＡｌＧａＮ）層を、ＬＥＤ活性層を構成する一般的にはサファイアなどの適切な基板上でエピタキシャル成長させる。次いで、ＬＥＤ活性領域に、ニッケル／金（Ｎｉ／Ａｕ）１４などのｐ接点金属被覆を設ける。この工程でさらに他の材料を使用してもよい。該工程は、ｐ接点金属をＬＥＤチップ上に蒸着させ、次いでｐ接点金属の領域をパターニング工程の一例として定義するフォトリソグラフィックパターニングを実行することからなってもよい。次いでｐ接点金属の不要部分をウェットエッチングもしくは他の除去工程により除去してもよく、次いでアルミニウム・ガリウム・窒素（ＡｌＧａＮ）を同一のフォトリソグラフィックパターニングを利用して、例えば化学支援イオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）によりエッチングする。
【００１４】
次いで、ｎ接点金属、すなわち層１８を蒸着もしくは他の方法により付着させ、フォトリソグラフィにより画定された部分および選択された部分を除去する。得られた構造に対し、電気めっき工程の開始前に試験を行ってもよい。図１に、得られる構造が示されている。本願明細書で使用する「電気めっき工程」とは、適切なシード層を有する電気めっきに適した構造がある状態で行われる処理を指す。この議論では、残りの工程は電気めっき工程の一部である。
【００１５】
図２では、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などの隔離層２０が付着される。この隔離層も不活性化層とみなすことができる。一実施形態において、ＳｉＮの場合のように、不活性化材料は耐エッチング性を有する。本願明細書で使用する「耐エッチング性」とは、グラウンド面材料エッチング液中のグラウンド面材料と比較して、エッチングするのに比較的長い時間を要する材料を意味する。他の材料は二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を含む。
【００１６】
図３は、電気めっき中に電流を通すために使用されるグラウンド面２２を追加するところを示す。この例では、チタングラウンド面が使用される。別の物質としてチタン・タングステン（ＴｉＷ）およびタングステン（Ｗ）が挙げられる。表面はフォトレジストで被覆され、次いで単一のフォトリソグラフィックステップによりチタンの不活性化層が定義され、めっきパターンが形成される。さらに議論されるように、１つのフォトリソグラフィ工程のみが必要である。
【００１７】
次の工程においてチタンと窒化ケイ素がエッチングされる。このエッチングは、両方の材料をパターン化する単一のエッチング工程で行われてもよく、あるいは２つの異なる材料に対し選択的な２つの異なるエッチングもしくは除去工程により行われてもよい。上述したように、不活性化層は耐エッチング性であり、すなわちエッチング可能であるが好ましいグラウンド面材料エッチング液中のグラウンド面と同じように迅速にはエッチングされない。例えば、水素フッ化物（ＨＦ）によるウェットエッチングを利用して、チタンを約９０秒間エッチングし、チタンの除去後、窒化ケイ素を３分間エッチングする。あるいは、チタンのエッチングにウェットＨＦ液を使用してもよく、ＳｉＮのエッチングにドライプラズマを利用してもよい。
【００１８】
エッチング後の構造は図４に示されるようにｎ接点金属およびｐ接点金属上に開口部２４、２６をそれぞれ有する。フォトリソグラフィステップのあと残存するフォトレジスト２８は電気めっき工程のための位置にある。上述したように、電気めっきに対する現行のアプローチでは、グラウンド面と、ｎ接点金属およびｐ接点金属の電気めっきシード層との間の接続を保証するために、一般的にはフォトリソグラフィによりさらなるマスキング工程およびエッチング工程が行われている。本願明細書に開示される実施形態では、これらの追加の工程は実施されない。
【００１９】
実際の電気めっきの開始時、電気めっき槽中でグラウンド面が電流を受け取る際、グラウンド面とシード層は電気接続を有さない。図４からわかるように、不活性化層はシード層からチタン層を分離させる。グラウンド層が電気めっき槽中で電流を受け取ると、図５に示されるように、最初の金属ビードがグラウンド面の接触可能な部分で発生する。
【００２０】
最初の金属ビード３０は電気めっき槽中の金属が接触するグラウンド面の部位から横方向に成長を開始する。図５に示すように、成長は非平面的に開始されてもよい。しかし、最初の横方向のビードの形成直後に、ビード自身がグラウンド面とシード層（この例ではチタンと金）の間で電気的短絡を引き起こす。一旦短絡されるとシード層が電流を受け取り始めるため、成長はシード層表面から開始される。
【００２１】
図６は、フォトレジストの除去前の、厚い金属パッド３２を有する得られた構造を示す。一例において、金属パッドは、銅、ニッケルおよび金の一連の電気めっき槽から形成される。金ベース、インジウムベース、鉛スズベースの金属化（メタライゼーション）など、他のタイプの金属化もこれらの技術を利用できる。
【００２２】
図７はフォトレジストとグラウンド面を除去した後の構造を示す。不活性化層の耐エッチング性が重要であるのはグラウンド面除去工程の間である。電流を分離する層の能力が除去工程後に損なわれる場合、不都合な電気的短絡が構造に生じることがある。あるいは、グラウンド面は反応してｐ接点とｎ接点間に電気的な短絡を引き起こさない電気的に分離する物質を形成してもよい。例えば、チタンと酸素を反応させて二酸化チタンを形成する（Ｔｉ＋Ｏ2→ＴｉＯ2）。また、上述した現行の電気めっき法では、シード層とグラウンド面の間に接続が存在する場合、グラウンド面削除後の最終構造は本願明細書に開示される工程から得られる構造に対し構造差を有する。グラウンド面とシード層の間の接続のために、グラウンド面は不活性化層領域の側壁を被覆する。グラウンド面の除去後、電気接続を形成するグラウンド面を除去した結果として、不活性化層と電気めっきされた金属との間に小さい間隙が存在する。図７からわかるように、不活性化層および金属パッド３２は隣接接点を有する。このことは、構造にとって構造的・電気的な利点を有する場合がある。
【００２３】
図８は、厚い金属パッドがボンドパッドチップにフリップチップボンディングされている、電気めっき構造を示す。ボンドパッドチップは不活性化層５８および５９を有する基板５０を有する。配線層５２はボンドパッド５４と接触する。ハンダ、もしくは導電性ペースト５６などの他の材料がボンドパッド５４上にバンプもしくはビードを形成する。
【００２４】
電気めっき構造を実装するため、基板１０は反転され、ハンダ５６によってボンドパッド５４上にハンダ付けもしくは別の方法にて実装される。基板１０上の構造は依然不活性化層２０を有している。ＬＥＤの例では、「上下を逆にした」ＬＥＤを使用可能とするため、基板１０は透明か、あるいは少なくともＬＥＤから発せられる波長の光を透過可能である。
【００２５】
このように、上記工程により、厚い金属パッドを他の構造との電気接点を要求する構造に電気めっきする簡単な方法が提供される。本願明細書に開示した例では、ＬＥＤ、およびフリップチップボンディングに適した他のデバイスが含まれたが、他のデバイスや他の装着工程も利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】電気めっき工程の開始時における、電気めっきに適した構造の一例としての一般的なＬＥＤ構造を示す図である。
【図２】窒化ケイ素不活性化層を有するＬＥＤ構造を示す図である。
【図３】不活性化層上のチタングラウンド面を示す図である。
【図４】フォトリソグラフィックパターニングおよびエッチング工程後のＬＥＤ構造を示す図である。
【図５】グラウンド面から最初の横方向の金属ビードが形成されるところを示す図である。
【図６】電気めっき工程終了時の構造の一例を示す図である。
【図７】フォトレジストとグラウンド面を除去した後の構造の一例を示す図である。
【図８】パッケージングのためボンドパッドチップにフリップチップボンディングされる電気めっきされた構造の一例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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