(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電力を生じ得る半導体装置に無電解メッキ処理を施して電極を形成する半導体装置の電極の製造方法であって、前記半導体装置に照射される光を遮断した遮光状態を形成し、前記遮光状態のままで前記無電解メッキ処理を施す、
ことを特徴とする半導体装置の電極の製造方法。
【請求項２】
前記半導体装置に予め形成された金属電極を核にして、前記無電解メッキ処理により析出金属を生成させる、
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の電極の製造方法。
【請求項３】
前記電極が、外部に接続するための外部電極である、
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の電極の製造方法。
【請求項４】
光起電力を生じ得る半導体装置に無電解メッキ処理を施して電極を形成する半導体装置の電極の製造方法であって、前記半導体装置の価電子帯から伝導帯への電子の励起を生じさせる光を遮断した状態で前記無電解メッキ処理を施す、
ことを特徴とする半導体装置の電極の製造方法。
【請求項５】
前記半導体装置に予め形成された金属電極を核にして、前記無電解メッキ処理により析出金属を生成させる、
ことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の電極の製造方法。
【請求項６】
前記電極が、外部に接続するための外部電極である、
ことを特徴とする請求項４記載の半導体装置の電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の電極の製造方法に関し、特に、フリップチップ方式の実装に適用される半導体装置の電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における半導体装置の高密度実装化の要求に伴い、フェイスダウンボンディングすなわちフリップチップ方式の実装手法が採用されるようになった。このタイプの実装は、半導体装置すなわち半導体素子の表面に形成されたＡｌ電極上にＡｕあるいは半田からなる突起電極を形成し、この突起電極を実装基板に接続することにより行なわれるものである。
【０００３】
すなわち、図５に示すように、半導体素子１の表面に形成したＡｌ電極２を覆うように、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｕ等の金属を用いて蒸着法あるいはスパッタリング法により金属膜３を形成し、その後、フォトレジスト４を用いたフォトリソグラフィ法により、上記金属膜３を部分的にエッチングして下地電極５を形成し、さらに、この下地電極５の上にフラックス６を介して半田ボール７を設け、加熱することにより半田ボール７を下地電極５に溶融接合させて、突起電極８を形成し、この突起電極８を実装基板上の電極に対してはんだ付け等により接合するものであり、又、突起電極としてＡｕを用いる場合は、下地電極５上にスタッドボンダーを用いてＡｕからなる突起電極を形成し、異方性導電接着剤を用いてこの突起電極を実装基板に接合するものである。
【０００４】
ところで、上記蒸着法あるいはスパッタリング法においては高価な真空装置を用い、又、フォトリソグラフィ法においても高価な作画装置を用いることから、製造コストが高く、さらには、作画装置による作画に長時間を要することから、生産性の低いものであった。
【０００５】
そこで、最近において、抵抗あるいはコイル等の受動部品、半導体パッケージのリードフレーム等のメッキの際に用いられていた無電解Ｎｉメッキ手法を、前述下地電極の形成に適用することが検討されている。この無電解Ｎｉメッキ手法は、特開平５−１４８６５７号公報、特開平５−９５１８９号公報、特開平６−２０９９９号公報、特開平９−２３５２００号公報等にも開示されているように、核となる金属をメッキ液に浸すことにより、この核となる金属の表面にＮｉを析出させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記無電解メッキ手法を用いて、析出金属により下地電極等を形成しようとすると、核となる金属の表面に析出する析出金属の厚みあるいは高さにバラツキを生じるという問題があった。
すなわち、ダイオード、トランジスタ、ＩＣ等の半導体素子においては、光に曝されると、この光による励起作用（光起電力効果）で、その内部に光起電力が発生し、この光起電力は、核となる金属すなわちＡｌ電極を通して、良好なイオン伝導性を備えた無電解メッキ液の中に流出し再び他のＡｌ電極に戻ることにより、局部電池が形成されることになる。
【０００７】
この局部電池の作用により、無電解メッキ液中の金属イオンは、マイナスに帯電したＡｌ電極に選択的に堆積し、一方、プラスに帯電したＡｌ電極上には堆積し難くなり、その結果、各々のＡｌ電極上に析出する析出金属の厚みあるいは高さにバラツキが生ずることになる。
【０００８】
このような光起電力は、従来の蒸着法あるいはスパッタリング法等を用いる工法では、電流として外部に流れないため特に問題とされることはなく、又、無電解メッキ手法を用いる場合でも、抵抗、コイル等の受動部品あるいは半導体パッケージ用のリードフレーム等においては、析出金属のメッキ厚さのバラツキが特に問題となることはなかった。さらに、前述の特開平５−１４８６５７号公報、特開平５−９５１８９号公報、特開平６−２０９９９号公報、特開平９−２３５２００号公報等においては、積極的に光を照射してメッキを行なうものであり、上記のようなダイオード、トランジスタ、ＩＣ等の半導体素子（能動素子）等において、無電解メッキ手法を適用する場合に初めて、この光起電力が問題となるものである。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、従来のような蒸着法、スパッタリング法等を用いることなく、安価にかつ高精度にバラツキのない電極を形成できる半導体装置の電極の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、以下の如き構成をなす発明を見出すに至った。
すなわち、本発明の半導体装置の電極の製造方法は、光起電力を生じ得る半導体装置に無電解メッキ処理を施して電極を形成する半導体装置の電極の製造方法であって、上記光起電力を取り除いた状態で、上記無電解メッキ処理を施す、ことを特徴としている。
上記製造方法においては、上記半導体装置に予め形成された金属電極を核にして、上記無電解メッキ処理により析出金属を生成させる、製造方法を採用することができる。
また、上記製造方法においては、形成される電極として、外部に接続するための外部電極を採用することができる。
【００１１】
また、本発明の半導体装置の電極の製造方法は、光起電力を生じ得る半導体装置に無電解メッキ処理を施して電極を形成する半導体装置の電極の製造方法であって、上記半導体装置に照射される光を遮断した遮光状態を形成し、この遮光状態のままで上記無電解メッキ処理を施す、ことを特徴としている。
上記製造方法においては、上記半導体装置に予め形成された金属電極を核にして、上記無電解メッキ処理により析出金属を生成させる、製造方法を採用することができる。
また、上記製造方法においては、形成される電極として、外部に接続するための外部電極を採用することができる。
【００１２】
さらに、本発明の半導体装置の電極の製造方法は、光起電力を生じ得る半導体装置に無電解メッキ処理を施して電極を形成する半導体装置の電極の製造方法であって、半導体装置の価電子帯から伝導帯への電子の励起を生じさせる光を遮断した状態で上記無電解メッキ処理を施す、ことを特徴としている。
上記製造方法においては、上記半導体装置に予め形成された金属電極を核にして、上記無電解メッキ処理により析出金属を生成させる、製造方法を採用することができる。
また、上記製造方法においては、形成される電極として、外部に接続するための外部電極を採用することができる。
【００１３】
上記半導体装置の電極の製造方法においては、半導体装置に生じた光起電力をを取り除いた状態で無電解メッキ処理を施すことから、この無電解メッキ処理による電極形成の際に、従来のような光起電力による局部電池の作用がなく、同電位の状態で析出金属が均一に生成されて、厚みあるいは高さが均一の電極が形成される。
【００１４】
また、上記半導体装置の電極の製造方法においては、半導体装置に照射される光を遮断した遮光状態を形成し、この遮光状態のままで無電解メッキ処理を施すことから、この無電解メッキ処理による電極形成の際に、この遮光により発生していた光起電力が除去され、あるいは、新たに光起電力を生じることがないため、従来のような光起電力による局部電池の作用がなく、同電位の状態で析出金属が均一に生成されて、厚みあるいは高さが均一の電極が形成される。
【００１５】
さらに、上記半導体装置の電極の製造方法においては、半導体装置の価電子帯から伝導帯への電子の励起を生じさせる光を遮断した状態で無電解メッキ処理を施すことから、例えばＰＮ接合部に、電位差すなわち光起電力を生じることはなく、この無電解メッキ処理による電極形成の際に、従来のような光起電力による局部電池の作用がなく、同電位の状態で析出金属が均一に生成されて、厚みあるいは高さが均一の電極が形成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、本発明に係る半導体装置の電極の製造方法を実施するための装置を示すものであり、図１はその外観図、図２はその透視図である。尚、ここで対象とする半導体装置とは、例えば、Ｓｉ基板上に所定の電子回路が形成されて所定の目的とされる動作を行なうＰＮ接合等の構造をもつシリコンウェーハ等の能動素子である。
【００１７】
この装置は、全体を覆って光の進入を遮る遮光筐体１０と、この遮光筐体１０の内部に配置された複数の処理部２０と、この複数の処理部２０のそれぞれに対応させて半導体装置としてのシリコンウェーハＷを搬送するためのラック３１、搬送アーム３２、搬送アーム３２を案内する案内レール３３等からなる搬送機構３０等により構成されている。
【００１８】
上記遮光筐体１０は、その一側面にシリコンウェーハＷの投入口１０ａを有し、この一側面と対向する他側面にシリコンウェーハＷの取り出し口１０ｂを有しており、これら投入口１０ａ及び取り出し口１０ｂには、それぞれ遮光シャッタ１１、１２が開閉自在に設けられている。
【００１９】
この遮光筐体１０は、その外板が光を透過させないような材料で形成されており、外部からの光の進入を完全に遮るように形成されているが、内部に配置されたシリコンウェーハＷに例え光が照射されたとしても、このシリコンウェーハＷ内において光起電力を生じないような、すなわち、価電子帯から伝導帯への電子の励起を生じさせるような光を遮断するようなものであれば、有色のプラスチック板あるいはガラス板等を用いて形成することもできる。
【００２０】
また、上記シリコンウェーハＷに照射される光としては、室内の蛍光灯あるいは白熱灯、半導体工場における黄色蛍光灯等があり、これらの光でも十分な光起電力を発生するため、上記遮光あるいは減光は、これらの光に対処するものでなければならない。
【００２１】
上記複数の処理部２０は、シリコンウェーハＷを水洗いするための水槽２１、希硝酸槽２２、水酸化ナトリウム槽２３、ジンケート処理（Ｚｎ置換メッキ）を行なうためのジンケート槽２４、無電解メッキを施すためのＮｉ槽２５、及び無電解メッキを施すためのＡｕ槽２６により構成されている。
【００２２】
上記装置を用いて、シリコンウェーハＷ上に予め形成された例えばＡｌ電極を核として、このＡｌ電極上に無電解メッキ処理により金属膜すなわち電極を形成する場合の手順について、図３に基づき以下に説明する。
パッケージングされていない剥き出しの状態にあるシリコンウェーハＷ等は、通常光に曝されていることから、光起電力を生じた状態にある。そこで、先ずシリコンウェーハＷをラック３１に収納して、投入口１０ａから遮光筐体１０内に投入し、光を遮りあるいは受ける光量を減少させて、シリコンウェーハＷに発生していた光起電力を除去（除電）あるいは減少させる（工程Ｓ１）。
【００２３】
続いて、シリコンウェーハＷをラック３１と共に、先ず水槽２１に浸漬して水洗いした後、希硝酸槽２２及び水酸化ナトリウム槽２３に適宜繰り返して浸漬し、再び水槽２１に浸漬して水洗いし、シリコンウェーハＷのＡｌ電極の表面に自然に形成された自然酸化膜を酸処理により除去する（工程Ｓ２）。
【００２４】
その後、同様にシリコンウェーハＷをラック３１と共にジンケート槽２４に浸漬して、ジンケート処理（Ｚｎ置換メッキ）を行なう（工程Ｓ３）。続いて、その上に連続的に無電解メッキ処理を施すべく、Ｎｉ槽２５及びＡｕ槽２６に浸漬する（工程Ｓ４，工程Ｓ５）。
【００２５】
以上の無電解メッキ処理手順により、Ａｌ電極を核としてこの上にＮｉ及びＡｕの析出金属を生成させ、一様な厚さあるいは高さの金属膜すなわち電極を形成することができる。尚、この金属膜が薄い場合は、図５に示す従来の下地電極として用いることができ、一方、所定以上の厚みを有する場合は、そのまま実装基盤に接続する外部電極（突起電極）として用いることができる。
【００２６】
次に、上記装置及び手順を用いて、表面にＡｌ電極をもつシリコンウェーハＷに、このＡｌ電極を核として電極を形成した実施例について、図４に基づき説明する。
先ず、シリコンウェーハＷを遮光筐体１０に投入して光起電力を除去し、続いて、水槽２１に浸漬して水洗いした。その後、希硝酸槽２２に約１分間、続いて、水酸化ナトリウム槽２５に約３分間それぞれ浸漬した後、再び希硝酸槽２２に約１分間浸漬し、最後に水槽２１に浸漬して水洗いし、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ａｌ電極４１の表面に自然に形成された自然酸化膜４１ａを除去した。
【００２７】
続いて、この自然酸化膜４１ａを除去したシリコンウェーハＷを約２分間ジンケート槽２４に浸漬して、図４（ｃ）に示すようなＺｎ膜４２を形成するためのジンケート処理（Ｚｎ置換メッキ）を施した。この際、ジンケート処理液としては、酸化亜鉛を水酸化ナトリウム水溶液に溶かしたものを使用した。また、この時のジンケート処理液の温度は約３０度とした。
【００２８】
次に、このＺｎ膜４２を形成したシリコンウェーハＷをＮｉ槽２５に約３０分間浸漬して、図４（ｄ）に示すようなＮｉ膜４３（析出金属）を形成した。この際、無電解Ｎｉメッキ液としては、硫酸ニッケル、次亜燐酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムを水溶液にしたものを、約５０度の温度に保持して使用した。これにより、約６μｍの厚さあるいは高さのＮｉ膜４３が形成された。尚、このＮｉ膜４３の厚さ（高さ）は、２〜３０μｍの範囲とすることができる。
【００２９】
続いて、このＮｉ膜４３を形成したシリコンウェーハＷを１〜２分間Ａｕ槽２６に浸漬して、図４（ｅ）に示すようなＡｕ膜４４（析出金属）を形成した。この際、無電解Ａｕメッキ液としては、シアン化金カリウム水溶液を約８０度の温度に保持して使用した。これにより、約０．１μｍの厚さあるいは高さのＡｕ膜４４が形成された。このＡｕ膜４４は、Ｎｉ膜４３の酸化を防止する酸化防止膜として機能するものである。尚、このＡｕ膜４４の厚さ（高さ）は、０．０５〜０．２μｍの範囲とすることができる。
【００３０】
最後に、これらＮｉ膜４３及びＡｕ膜４４等からなる電極を形成したシリコンウェーハＷを水槽２１に浸漬して水洗いし、その後乾燥させた。このようにして形成された無電解メッキによる電極（突起電極）の厚さ（高さ）は、電極相互間で±１μｍの範囲に収まり、バラツキの少ない極めて良好な電極として形成された。尚、比較のために、遮光を施さない白色蛍光灯のある通常の部屋で、上記と同様の条件にて無電解メッキ処理を施したところ、形成された電極相互間の厚さ（高さ）のバラツキは最大９μｍにも達した。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べた本発明に係る半導体装置の電極の製造方法によれば、半導体装置に生じた光起電力を取り除いた状態で無電解メッキ処理を施すことから、この無電解メッキ処理による電極形成の際に、従来のような光起電力による局部電池の作用がなく、同電位の状態で析出金属が均一に生成されて、相互間で厚みあるいは高さが均一の電極を形成することができる。
【００３２】
また、本発明に係る半導体装置の電極の製造方法によれば、半導体装置に照射される光を遮断した遮光状態を形成し、この遮光状態のままで無電解メッキ処理を施すことから、この無電解メッキ処理による電極形成の際に、この遮光により、発生していた光起電力が除去されあるいは新たに光起電力を生じることがないため、従来のような光起電力による局部電池の作用がなく、同電位の状態で析出金属が均一に生成されて、相互間で厚みあるいは高さが均一の電極を形成することができる。
【００３３】
さらに、本発明に係る半導体装置の電極の製造方法によれば、半導体装置の価電子帯から伝導帯への電子の励起を生じさせる光を遮断した状態で無電解メッキ処理を施すことから、例えばＰＮ接合部に、電位差すなわち光起電力を生じることはなく、この無電解メッキ処理による電極形成の際に、従来のような光起電力による局部電池の作用がなく、同電位の状態で析出金属が均一に生成されて、相互間で厚みあるいは高さが均一の電極を形成することができる。
【００３４】
これらの製造方法により、従来の蒸着法あるいはスパッタリング法さらにはフォトリソグラフィ法を用いないことによる製造コストの低減等を達成しつつ、短時間でバラツキのない高品質の電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電極の製造方法を実施する装置の外観図である。
【図２】本発明に係る電極の製造方法を実施する装置の内部構成を示す透視図である。
【図３】本発明に係る電極の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明に係る電極の製造方法を適用して電極を形成した実施例を示すものであるり、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれの工程図である。
【図５】従来の電極の製造方法を示すものであり、（ａ）〜（ｇ）はそれぞれの工程図である。
【符号の説明】
１０・・・遮光筐体、１１・・・遮光シャッタ、１２・・・遮光シャッタ、２１・・・水槽、２２・・・希硝酸槽、２３・・・水酸化ナトリウム槽、２４・・・ジンケート槽、２５・・・Ｎｉ槽、２６・・・Ａｕ槽、３１・・ラック、３２・・・搬送アーム、３３・・・案内レール、４１・・・Ａｌ電極、４１ａ・・・自然酸化膜、４２・・・Ｚｎ膜、４３・・・Ｎｉ膜（析出金属）、４４・・・Ａｕ膜（析出金属）。
【図１】
0003931454.tif 000002
【図２】
0003931454.tif 000003
【図３】
0003931454.tif 000004
【図４】
0003931454.tif 000005
【図５】
0003931454.tif 000006