(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に設けられた電極パッド上に形成された絶縁性保護膜の開口部に、無電解めっきにて突起電極を形成する突起電極形成工程と、
上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留した、通常の純水洗浄では除去できないめっき液残留物を、洗浄液を上記隙間に浸透させることによって除去するめっき液残留物除去工程とを含んでおり、
上記洗浄液が、過酸化水素１０〜３０重量％、アンモニア０越えて〜１４重量％、エチレンジアミン四酢酸１〜５重量％、水５１〜９０重量％であり、これらの合計が１００重量％となるような組成を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
上記無電解めっきにて形成した突起電極が酸化皮膜を形成する材質からなるとき、上記突起電極表面に置換めっきにて貴金属薄膜を形成する貴金属薄膜形成工程をさらに含み、  上記貴金属薄膜形成工程の後、上記めっき液残留物除去工程を行うことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものであり、より詳しくは、外部配線としての、回路基板上に形成された導体パターンとの電気的接続に用いられる突起電極を備えた半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の小型化、高性能化に伴い、半導体チップの小型化、多端子化（多接続端子化）、および、それに伴う接続端子のファインピッチ化が進められている。その結果、半導体装置を、インナーリードボンディング（以下、ＩＬＢと記す）によりテープキャリアパッケージ（以下、ＴＣＰと記す）に実装したり、回路基板上にフェイスダウンで直接フリップチップボンディング（フリップチップ実装）を行う実装方式が急速に増加しつつあり、上記ＩＬＢやフリップチップ実装のように、接続端子数に拘らずファインピッチ端子の一括接合が可能な実装方式が様々な半導体装置に採用されている。
【０００３】
このような実装方式を実現するためには、半導体チップの電極パッド上に、接続用の突起電極（以下、バンプと記す）を形成する必要がある。
バンプの形成方法としては、電気分解による電着を利用した電解めっきにより、Ａｕ（金）バンプや半田バンプを形成する電解めっきバンププロセスや、金属細線によるワイヤボンドを利用したワイヤバンププロセス等が実用化されている。
【０００４】
上記電解めっきバンププロセスは、ウェハ一括処理による高いスループットや多端子化、ファインピッチ化に対しては有利ではあるが、電解めっき用導電膜と兼用されるバリアメタル層の形成や、フォトレジストの塗布・露光・現像によるバンプ形成部の窓開けが必要であり、電解めっき用のメタル層の形成工程や選択的にバンプを形成するためのフォトレジストによるマスク処理工程等が必須であるため、バンプ製造工程が複雑になる。また、電解めっき装置以外にもスパッタ装置やフォト装置等の製造設備が必要となる。このため、設備投資が膨大になるという問題点を有している。
【０００５】
一方、ワイヤバンププロセスでは、個々の電極パッド上にワイヤボンダを用いて順次バンプを形成するために、スループットが低く、多端子化に対して不利である。また、ファインピッチ化に対しても、電解めっきバンププロセスにおける電極パッドのピッチの限界が、バンプ幅＋５μｍ程度（例えばバンプ幅が２０μｍの場合、ピッチは２５μｍ）であるのに対して、ワイヤバンププロセスでは７５μｍ程度である。但し、ワイヤボンダのみでバンプの形成が可能であるため、設備投資を低く抑えることができるという利点を有している。
【０００６】
以上のように、従来、各々のバンプ製造方法の特徴を生かしてバンプ付き半導体装置が製造されているが、このような中、近年、新しいバンプ製造方法として、無電解めっきバンププロセスの開発が進められている。
【０００７】
無電解めっきバンププロセスは、半導体装置において、半導体基板上に形成されたＡｌ（アルミニウム）あるいはＡｌを主成分とする電極パッド上に、選択的に無電解めっきを行うものであり、電解めっきバンププロセスのようにスパッタ装置によるめっき用導電膜の形成や、フォト装置によるバンプ形成部のフォレジスト窓開けを必要としないことから、工程の簡略化、設備投資の削減が可能であり、めっきバンププロセスに共通の特徴であるウェハ一括処理による高いスループットやファインピッチ化に対して有利である特徴を生かしつつ、コストダウンを実現することができる。
【０００８】
ここで、上記バンプの主成分がＮｉ（ニッケル）である場合の無電解めっきバンププロセスとして、Ｎｉ／Ａｕめっきバンププロセスについて、図５（ａ）〜（ｅ）を参照して以下に説明する。
先ず、図５（ａ）に示すように、半導体基板１上にＡｌあるいはＡｌを主成分とする電極パッド２を形成し、その上に、該電極パッド２を覆うように絶縁性を有する保護膜３（絶縁性保護膜）を積層する。続いて、上記電極パッド２上の保護膜３の一部を例えばエッチングすることにより上記電極パッド２の上面を一部露出させ、これにより、電極パッド２上に開口部３ａを有する保護膜３を、パターン形成する。
【０００９】
次いで、図５（ｂ）に示すように、上記保護膜３の開口部３ａにおける電極パッド２表面の酸化膜４や、図示しない保護膜３の残留薄膜を除去した後、ＡｌとＺｎ（亜鉛）との置換反応によるジンケート処理を行い、図５（ｃ）に示すように、電極パッド２表面のＡｌをＺｎで置換させることにより、電極パッド２表面にＺｎ層５を形成する。
【００１０】
次に、ジンケート処理が施された上記半導体基板１を、無電解めっき液中に浸漬することにより、無電解めっき処理を行う。例えば、Ｚｎ層５が形成された上記半導体基板１を、無電解Ｎｉめっき液中に浸漬することにより、無電解Ｎｉめっき反応による無電解Ｎｉめっき処理を行う。無電解Ｎｉめっき反応は、上記Ｚｎ層５のＺｎとＮｉとが置換反応を起こしてＮｉが析出することでＺｎとＮｉとが置換され、その後、置換されたＮｉ自身が触媒となる自己触媒反応により、図５（ｄ）に示すように、Ｎｉの析出が進んで、Ｎｉバンプ６が形成される。
【００１１】
Ｎｉバンプ６のように、バンプが、表面に酸化皮膜を形成する材質からなる場合、得られたバンプ表面の酸化を防止する目的で、バンプ表面にＡｕ薄膜が形成される。
【００１２】
この場合であれば、無電解Ｎｉめっき終了後、Ｎｉバンプ６のＮｉ表面の酸化を防止する目的で例えば置換Ａｕめっきを行うことで、図５（ｅ）に示すように、Ｎｉ表面にＡｕを析出させ、Ｎｉバンプ６上にＡｕ層９を形成する。以上で無電解Ｎｉ／Ａｕめっきバンププロセスが完了する。
【００１３】
以上のように、無電解Ｎｉめっきバンプの形成には、スパッタ装置によるめっき用導電膜の形成や、フォト装置によるバンプ形成部のフォトレジスト窓開けが必要なく、電解めっきプロセスと比較して設備投資が少なくて済むという利点がある。また、安価なＮｉが主材料となることや、スループットが良いことにより、電解めっきバンププロセスによるＡｕバンプよりも製造コストを抑えることができるという利点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本願発明者等が鋭意検討した結果、無電解めっきバンププロセスにより形成されたバンプは、品質保証の指標の一つであるプレッシャークッカーテスト（以下、ＰＣＴと記す）に対して不具合が生じるという欠点があることが判った。
【００１５】
無電解めっきバンププロセスは、保護膜３の開口部３ａの電極パッド２上にのみ選択的に無電解めっき処理が行われる。このとき、無電解Ｎｉめっきは、酸化膜等からなる保護膜３の開口部３ａにおいて露出する電極パッド２上にて、Ａｌと置換させて形成されたＺｎ層５のＺｎ（あるいはＰｄ）とＮｉとが置換することによって反応が開始し、その後はＮｉ自身が触媒となる自己触媒反応によってＮｉが析出することにより進行する。このため、無電解Ｎｉめっきによって析出するＮｉは、先に置換されたかあるいは既に析出したＮｉ以外との化学的結合がなく、ＮｉはＮｉ上にしか析出しないため、図５（ｄ）・（ｅ）および図６に示すように、Ｎｉバンプ６と、該Ｎｉバンプ６に面する保護膜３との間には、Ｎｉと保護膜３との間に結合がないことから生じる微小な隙間７が存在する。
【００１６】
このため、この微小な隙間７に、図５（ｄ）・（ｅ）および図６に示すように、めっき液残留物８として無電解Ｎｉめっき液（無電解Ｎｉめっき液の成分）が残留し、微小な隙間７に上記めっき液残留物８が残留したままＮｉバンプ６が形成される。
【００１７】
このめっき液残留物８が上記した微小な隙間７に残った状態で、得られた半導体装置を例えばＴＣＰに実装して信頼性評価の一項目であるＰＣＴ（１２１℃、２．０２６×１０5 Ｐａ）に投入した場合、約１００時間でめっき液残留物８が上記した微小な隙間７から溶け出し、隣接する端子間でリーク不良が発生する。このように、上記めっき液残留物８は半導体装置の信頼性を低下させる要因となっている。
【００１８】
上記した微小な隙間７に残留するめっき液残留物８は、通常の純水洗浄では容易には除去されず、また、完全には除去されない。
【００１９】
めっき後の洗浄としては、特開平７−３２６８４８号公報に、チップオンボード基板（以下、ＣＯＢと記す）として使用される金めっき成形基板の製造に関し、部品搭載用の窪みを設けたＣＯＢ基板に下地めっきと金めっきとにより回路（配線パターン）を形成する際に、下地めっき用のめっき液中に含まれる光沢剤が上記金めっきによるめっき膜に取り込まれた場合、ワイヤボンディングを行うめっき面が汚染され、そのめっき表面におけるワイヤボンディング性が低下することを防止するため、過酸化水素とアンモニアとを含む水溶液で上記ワイヤボンディングを行うめっき面を洗浄することが開示されている。
【００２０】
しかしながら、上記特開平７−３２６８４８号公報は、上述したようにフリップチップ実装やＩＬＢのための半導体装置において電極パッド上に無電解めっきによりバンプを形成した場合の無電解めっきによりバンプを形成した場合にバンプ（Ｎｉめっき）と保護膜との間に生じる微小な隙間に存在するめっき液残留物の除去およびその方法について開示するものではない。
【００２１】
また、電解めっきバンププロセスではウェハ上に電解めっき用の導電膜を形成した後、選択的にバンプを形成するためにフォトレジスト窓開けを行い、バンプを形成した後でフォトレジストを除去するので、フォトレジストとバンプとの間のめっき液残留物はフォトレジスト除去工程にて完全に除去される。従って、バンプと保護膜との間に微小な隙間が存在し、その微小な隙間にめっき液成分が残留物として残留するのは無電解めっきバンププロセス特有の構造上の問題点である。
【００２２】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、高いスループット並びにファインピッチ化を図ることができると共に安価であり、かつ、耐湿性が向上された、信頼性の高い半導体装置の製造方法を提供することにある。より詳しくは、本発明の目的は、高いスループット並びにファインピッチ化を図ることができると共に安価な製造が可能である無電解めっきを用いて半導体装置の突起電極を形成するに際し、上記突起電極を無電解めっきを用いて形成する場合に特有の、突起電極と保護膜との間の微小な隙間に存在するめっき液残留物を除去することで、半導体装置の耐湿性を向上させ、半導体装置の信頼性を向上させることにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、半導体基板上に設けられた電極パッド上に形成された絶縁性保護膜の開口部に、無電解めっきにて突起電極（例えばニッケルバンプ）を形成する突起電極形成工程と、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留した、通常の純水洗浄では除去できないめっき液残留物を、洗浄液を上記隙間に浸透させることによって除去するめっき液残留物除去工程とを含んでおり、上記洗浄液が、過酸化水素１０〜３０重量％、アンモニア０越えて〜１４重量％、エチレンジアミン四酢酸１〜５重量％、水５１〜９０重量％であり、これらの合計が１００重量％となるような組成を有することを特徴としている。
【００２４】
無電解めっきによる突起電極の形成は、半導体基板上に形成された電極パッド上にて選択的に行われるものであり、上記突起電極を電解めっきにより形成する場合のようにスパッタ装置によるめっき用導電膜の形成や、フォト装置によるバンプ形成部のフォトレジスト窓開けを必要としないことから、工程の簡略化、設備投資の削減が可能であり、高いスループットやファインピッチ化に対して有利である特徴を生かしつつ、コストダウンを実現することができる。
【００２５】
その一方で、無電解めっきによる突起電極は、絶縁性保護膜の開口部の電極パッド上に選択的に形成されるため、得られた突起電極と上記絶縁性保護膜との間には化学的結合がない。例えば、上記開口部に無電解ニッケルめっきにより突起電極を形成する場合、ニッケルが自己触媒反応によりニッケル上に析出することで突起電極が形成される。このため、上記突起電極と該突起電極に面する絶縁性保護膜との間には微小な隙間が存在し、上記無電解めっきによるめっき層の成長により突起電極が形成される過程で、この微小な隙間にめっき液が残留する。この微小な隙間にめっき液残留物が残留した状態で、得られた半導体装置をＰＣＴ（１２１℃、２．０２６×１０5 Ｐａ）に投入すると、上記微小な隙間に残留するめっき液残留物の溶け出しにより、端子間リーク等の不具合が生じる。
【００２６】
このため、上記突起電極を無電解めっきにて形成し、上記突起電極を無電解めっきにて形成する場合に生じる上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留する、不具合発生の原因であるめっき液残留物を除去することで、上記突起電極を電解めっきにて形成する場合と比較して工程の簡略化、設備投資の削減が可能であり、高いスループットやファインピッチ化に対して有利である特徴を生かしつつ、コストダウンを実現することができると共に、端子間リーク等の不具合を防止し、耐湿性が向上された、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００２７】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記無電解めっきにて形成した突起電極が酸化皮膜を形成する材質からなるとき、上記突起電極表面に置換めっきにて貴金属薄膜（例えば金薄膜等の貴金属皮膜）を形成する貴金属薄膜形成工程をさらに含み、上記貴金属薄膜形成工程の後、上記めっき液残留物除去工程を行うことを特徴としている。
【００２８】
上記突起電極を、例えばニッケルのように表面に酸化皮膜を形成する材質にて形成する場合、上記突起電極表面に置換めっきにて金薄膜等の貴金属薄膜を形成することで、得られた突起電極の酸化を防止することができる。この場合、上記突起電極と絶縁性保護膜との間には微小な隙間が存在していることから、上記突起電極表面に置換めっきにて貴金属薄膜を形成する場合、上記隙間に貴金属薄膜形成時に用いられるめっき液が入り込み、該めっき液が上記隙間に残留する。このため、上記貴金属薄膜形成工程の後、上記めっき液残留物除去工程を行うことで、上記隙間に残留するめっき液残留物を全て除去することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができると共に、上記めっき液残留物を効率的に除去することができる。
【００２９】
上記半導体装置を例えばＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）に使用する場合、ＴＣＰにおける半導体装置と導体パターンとの接続は、例えば、突起電極上の金（Ａｕ）と導体パターン上の錫（Ｓｎ）によるＡｕ／Ｓｎ共晶合金で行われる。したがって、上記接続に十分な共晶を生成するためには、上記貴金属薄膜（金薄膜）を１μｍ以上形成する必要があり、このためには上記突起電極表面に無電解めっきを用いて、上記金薄膜等の貴金属薄膜を形成する貴金属薄膜形成工程をさらに含み、上記貴金属薄膜形成工程による無電解めっきの前に上記めっき液残留物除去工程を行う必要がある。
【００３０】
上記突起電極表面に無電解めっきを用いて貴金属薄膜を形成する場合、めっき層の成長により突起電極を形成する場合と異なり、上記隙間にめっき液が入り難い。また、無電解めっきを用いて貴金属薄膜を形成する場合、無電解めっきにて析出した金が上記隙間の入り口を塞いでしまう。このため、上記突起電極表面に無電解めっきを用いて貴金属薄膜を形成する場合、上記貴金属薄膜形成工程による無電解めっきに先立って上記めっき液残留物除去工程を行うことで、上記突起電極の形成時に上記隙間に残留しためっき液残留物を除去することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができると共に、上記めっき液残留物を効率的に除去することができる。
【００３１】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記めっき液残留物を、洗浄液中で超音波をかけて除去することを特徴としている。
【００３２】
上記突起電極と絶縁性保護膜との微小な隙間に残留しためっき液残留物は、通常の純水洗浄程度では容易には除去されない。上記の方法によれば、洗浄液を伝搬する超音波の作用にて、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を容易かつ効率的に除去することができる。
【００３３】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記超音波の周波数が９５０ｋＨｚ以上であることを特徴としている。
【００３４】
超音波洗浄では、使用する超音波帯域の選定が重要である。上記の方法によれば、キャビテーションによる半導体装置へのダメージ等を抑え、かつ、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を効率良く除去することができる。
【００３５】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記洗浄液が界面活性剤を含むことを特徴としている。
【００３６】
上記の方法によれば、界面活性剤により洗浄液の表面張力が減少し、上記突起電極と絶縁性保護膜との微小な隙間に洗浄液をより良く浸透させることができる。したがって、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物をより効率良く除去することができる。
【００３７】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記界面活性剤が非イオン系界面活性剤であることを特徴としている。
【００３８】
上記の方法によれば、上記洗浄液が非イオン系の界面活性剤であることにより、上記洗浄による洗浄液中のイオンによる再汚染は発生しない。
【００３９】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記めっき液残留物を、過酸化水素を含む洗浄液にて洗浄することで除去することを特徴としている。
【００４０】
上記の方法によれば、上記洗浄液が、上記突起電極と絶縁性保護膜との微小な隙間に侵入し、無電解めっき時のめっき液残留物である硫酸ニッケルや次亜リン酸ナトリウム等のめっき液残留物を溶かし出すことができる。したがって、上記の方法によれば、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を除去することができる。
【００４１】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記洗浄液が、過酸化水素とアンモニアとを含む水溶液であることを特徴としている。
【００４２】
上記の方法によれば、高い洗浄効果を得ることができるので、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物をより効率的に除去することができる。
【００４３】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記の課題を解決するために、上記洗浄液が、さらにキレート剤を含むことを特徴としている。
【００４４】
上記の方法によれば、上記キレート剤がめっき液残留物とキレートを形成することで、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき残留液をより効率的に除去することができる。
上記洗浄液は、過酸化水素１０〜３０重量％、アンモニア０〜１４重量％、エチレンジアミン四酢酸０〜５重量％、水５１〜９０重量％であり、これらの合計が１００重量％となるような組成を有することを特徴としている。
また、上記洗浄液が、過酸化水素１０重量％以上、３０重量％以下を含む、過酸化水素／水からなる混合液である事を特徴としている。
さらに、上記洗浄液は、過酸化水素１０重量％以上、３０重量％以下、エチレンジアミン四酢酸５重量％以下を含む、過酸化水素／エチレンジアミン四酢酸／水からなる混合液であることことを特徴としている。
【００４５】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明に係る一実施の形態について、図１（ａ）〜（ｆ）ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図１（ａ）〜（ｆ）は、本実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。本実施の形態にかかる半導体装置は、半導体基板上に形成された電極パッドと、開口部を有し、該開口部にて上記電極パッドの一部が露出するように上記電極パッド上に形成された、絶縁性を有する保護膜（絶縁性保護膜）と、上記保護膜の開口部に、該開口部を覆うように形成された突起電極（バンプ）とを備えている。本実施の形態では、上記突起電極を、無電解Ｎｉ（ニッケル）めっきにより形成する場合を例に挙げて説明するものとする。以下、上記半導体装置の製造工程を順をおって説明する。
【００４６】
図１（ａ）は、無電解Ｎｉめっきバンププロセスの初期状態の半導体装置の断面構造図である。無電解Ｎｉめっきバンププロセスでは、先ず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１上にＡｌあるいはＡｌを主成分とする電極パッド２を形成し、その上に、該電極パッド２を覆うように絶縁性を有する保護膜３（絶縁性保護膜）を積層する。続いて、上記電極パッド２上の保護膜３の一部を例えばエッチングすることにより上記電極パッド２の上面を一部露出させ、これにより、電極パッド２上に開口部３ａを有する保護膜３を、パターン形成する。
【００４７】
次いで、図１（ｂ）に示すように、突起電極形成前の前処理として、上記半導体基板１を硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム等の水溶液中に浸漬するウェットエッチング処理により、上記保護膜３の開口部３ａにおける電極パッド２表面の酸化膜４（Ａｌ酸化膜）や図示しない保護膜３の残留薄膜を除去する。その後、純水洗浄を行う。尚、プラズマによるドライ処理でも上記酸化膜４や図示しない保護膜３の残留薄膜の除去は可能である。
【００４８】
次いで、図１（ｃ）に示すように、ＡｌとＺｎ（亜鉛）との置換反応によるジンケート処理（Ｚｎ置換反応処理）を行い、電極パッド２表面のＡｌをＺｎで置換させることにより、電極パッド２のＡｌ表面にＺｎ層５を形成する。これは、電極パッド２上のＡｌとＮｉとは直接反応せず、前処理を必要とするためである。Ｎｉめっき前の前処理としては、Ｚｎによるジンケート処理とＰｄ（パラジウム）による活性化処理とがある。
【００４９】
ジンケート処理の場合、先ず、ＡｌとＺｎとを置換し、次に、ＺｎとＮｉとを置換させる。該ジンケート処理では、酸化膜４等を除去した半導体基板１を、酸化亜鉛と水酸化ナトリウムとを主成分とするジンケート処理溶液に浸漬することでウェット処理を行い、電極パッド２の表面のＡｌとジンケート処理溶液中のＺｎとを置換させることで、電極パッド２上にＺｎが析出し、Ｚｎ層５が形成される。該Ｚｎ層５は、電極パッド２表面の再酸化を防止し、さらに無電解Ｎｉめっきの反応開始点としても働く。
【００５０】
一方、Ｐｄ活性化処理は分子間力の作用によるものである。本実施の形態では、密着力、選択性等の問題からジンケート処理を行う場合を例に挙げて以下に説明するが、ジンケート処理の代わりにＰｄ活性化処理を行って電極パッド２表面にＰｄを付着させてもよく、何れの処理を行うかは、密着力、選択性等、電極パッド２の材質等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。例えば、上記電極パッド２がＣｕ（銅）パッドである場合、ジンケート処理を行うことができない。従って、この場合は、Ｐｄ活性化処理が行われる。
【００５１】
続いて、純水洗浄を行った後、ジンケート処理あるいはＰｄ活性化処理が施された上記半導体基板１を、硫酸ニッケルと次亜リン酸ナトリウムとを主成分とする無電解Ｎｉめっき液中に浸漬することにより、無電解めっき処理として無電解Ｎｉめっき処理を行い、図１（ｄ）に示すように、電極パッド２上にＮｉバンプ６（Ｎｉめっき膜）を形成する。無電解めっきバンププロセスでは、保護膜３の開口部３ａの電極パッド２上にのみ選択的に無電解めっき処理が行われる。無電解Ｎｉめっき処理は、先ず、電極パッド２上のＺｎ層５のＺｎとＮｉとが置換反応を起こしてＮｉが析出することでＺｎとＮｉとが置換され、その後、置換されたＮｉ自身が触媒となる自己触媒反応により、Ｎｉの析出、つまり、無電解Ｎｉめっき反応が進行し、Ｎｉバンプ６となるＮｉの突起が形成される。その後、純水洗浄が行なわれる。
【００５２】
なお、前処理としてジンケート処理の代わりにＰｄ活性化処理を行った場合は、先ず、ＰｄとＮｉとが置換反応を起こしてＮｉが析出することでＰｄとＮｉとが置換され、その後、置換されたＮｉ自身が触媒となる自己触媒反応により、Ｎｉの析出が進んでＮｉバンプ６となるＮｉの突起が形成される。
【００５３】
次に、置換Ａｕめっき処理により、Ｎｉバンプ６が形成された上記半導体基板１を、亜硫酸Ａｕナトリウムを主成分とする置換Ａｕめっき液に浸漬してウェット処理を行うことにより、図１（ｅ）に示すように、Ｎｉバンプ６上にＡｕ層９（Ａｕ薄膜層）を形成する。
【００５４】
上記Ｎｉバンプ６のように、バンプが表面に酸化皮膜を形成する材質からなる場合、得られたバンプ表面の酸化を防止する目的で、酸化防止膜として、バンプ（金属バンプ）表面に、Ａｕ薄膜等の貴金属皮膜（貴金属薄膜）が形成される。
【００５５】
上記半導体基板１を置換Ａｕめっき液に浸漬すると、ＮｉとＡｕとの置換反応が開始され、Ｎｉ表面にＡｕが析出する。理論上は、Ｎｉ表面がＡｕで覆われると置換反応が終了するが、実際はピンホール等があり、置換Ａｕめっき液中に長時間浸漬すると、下地のＮｉが溶出してしまい、Ａｕ膜の密着強度が低下する。従って、置換Ａｕめっきは適正時間で行う必要がある。置換ＡｕめっきはＮｉバンプ６表面のＮｉとＡｕとの置換反応のみで行われるため、非常に薄いＡｕ層９を形成する。その後、純水で洗浄を行う。本実施の形態では、５分間程度純水洗浄を行った。
【００５６】
以上のようにＮｉバンプ６を無電解めっきにて形成した場合、無電解Ｎｉめっきによって析出するＮｉは、先に置換されたかあるいは既に析出したＮｉ以外との化学的結合がなく、ＮｉはＮｉ上にしか析出しないため、図１（ｄ）・（ｅ）並びに図５（ｄ）・（ｅ）および図６に示すように、Ｎｉバンプ６と、該Ｎｉバンプ６に面する保護膜３との間には、微小な隙間７が存在する。
【００５７】
このため、この微小な隙間７に、図１（ｄ）・（ｅ）並びに図５（ｄ）・（ｅ）および図６に示すように、めっき液残留物８として、硫酸ニッケルや次亜リン酸ナトリウム等のめっき液残留物が残留したまま、Ｎｉバンプ６およびＡｕ層９が形成されている。上記した微小な隙間７に残留するめっき液残留物８は、通常の純水洗浄では容易には除去されず、また、完全には除去されない。
【００５８】
そこで、本実施の形態では、上記めっき液残留物８を、液体（洗浄液）中で超音波をかけることにより、液体（洗浄液）を伝搬する超音波の作用にて、上記微小な隙間７の深部まで洗浄液を浸透させ、振動を与えて上記Ｎｉバンプ６と保護膜３との微小な隙間７に残留しためっき液残留物８を除去する。
【００５９】
超音波洗浄では、使用する超音波帯域の選定が重要である。洗浄に使用する超音波を、例えば数十ｋＨｚ帯域の周波数にした場合、キャビテーションによる半導体装置へのダメージが大きく、Ｎｉバンプ６の欠落、半導体基板１上のＡｌ配線へのダメージ等が発生する。
【００６０】
上記超音波の周波数を９５０ｋＨｚ以上とすることで、キャビテーションによる半導体装置へのダメージ等を抑え、かつ、上記Ｎｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７に残留しためっき液残留物８を効率良く除去することができる。
【００６１】
Ｎｉバンプ６およびＡｕ層９が形成された上記半導体基板１（図１（ｅ）に示す半導体装置）を純水中に浸漬し、４．５〜５．０Ｗ／ｃｍ2 の強度で、周波数が９５０ｋＨｚのメガソニック帯域の超音波で１０分間洗浄して超音波洗浄処理を行ったところ、図１（ｆ）および図２に示すように、電極パッド２上のＮｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７に残留しためっき液残留物８が除去された、Ｎｉバンプ６表面にＡｕ層９が形成された半導体装置を得ることができた。
【００６２】
上記半導体装置の製造では、洗浄液として純水を使用した。しかしながら、上記洗浄液としては、これに限定されるものではなく、上記めっき液残留物８を除去し得る液体であれば、特に限定されるものではなく、上記半導体装置の製造工程において上記半導体装置の洗浄に使用される液体全般を使用することができる。上記洗浄液としては、上記めっき液残留物８の成分を溶解し得る液体が好適に使用される。洗浄液として純水を使用した場合、界面活性剤を含むことで、洗浄効果を向上することが可能である。
【００６３】
上記めっき液残留物８の除去工程において、上記洗浄液（純水）が界面活性剤を含むことで、界面活性剤により洗浄液の表面張力が減少し、上記Ｎｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７（より厳密には置換ＡｕめっきによりＮｉバンプ６表面にＡｕ層９を形成する場合においては、図１（ｆ）に示すようにＮｉバンプ６表面のＡｕ層９と保護膜３との間の微小な隙間）の深部にまで洗浄液をより良く浸透させることができ、上記Ｎｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７に残留しためっき液残留物８をより効率良く除去することができる。この結果、より有効な洗浄効果を得ることができる。したがって、上記洗浄液として、界面活性剤、特に、非イオン系の界面活性剤と純水との混合液を使用することにより、洗浄効果を高めることができる。上記界面活性剤として特に非イオン系の界面活性剤を使用する理由は、上記洗浄により洗浄液中のイオンによる再汚染が発生しないためである。
【００６４】
以上のように、バンプを、例えばＮｉのように表面に酸化皮膜を形成する材質にて形成する場合、バンプ表面（この場合はＮｉバンプ６）に置換ＡｕめっきにてＡｕ層９を形成することで、バンプ表面の酸化を防止することができる。この場合、上記バンプと保護膜３との間には微小な隙間７が存在していることから、上記バンプ表面に置換めっきにてＡｕ層９を形成する場合、上記の微小な隙間７に、Ａｕ層９形成時に用いられるめっき液が入り込み、該めっき液が上記の微小な隙間７に残留する。このため、上記Ａｕ層９形成工程の後、上記めっき液残留物８の除去工程を行うことで、上記バンプ（Ｎｉバンプ６）形成工程並びにＡｕ層９形成工程において上記の微小な隙間７に残留しためっき液残留物８を全て除去することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができると共に、上記めっき液残留物８を効率的に除去することができる。
【００６５】
なお、上記の説明では、上記Ａｕ層９形成工程の後に、上記めっき液残留物８の除去工程を行うことで、Ｎｉバンプ６形成工程並びにＡｕ層９形成工程において上記の微小な隙間７に残留しためっき液残留物８を一度に全て除去する場合について説明したが、上記電極パッド２上の保護膜３の開口部３ａに無電解めっきにて形成された金属あるいは金属化合物皮膜が酸化皮膜を形成しない場合には、置換Ａｕめっき前に、一旦、Ｎｉバンプ６形成工程において上記隙間７に残留した、無電解Ｎｉめっき液からなるめっき液残留物８を除去することができる。その後、置換Ａｕめっきを行い、その後、上記Ａｕ層９形成工程において上記隙間７に残留した、置換Ａｕめっき液からなるめっき液残留物８を除去することにより、上記隙間７に残留するめっき液残留物８を全て除去してもよい。上記電極パッド２上の保護膜３の開口部３ａに無電解めっきにて形成された金属あるいは金属化合物皮膜が、Ｎｉのように酸化皮膜を形成する場合、該酸化皮膜が形成される前に、Ａｕ層９を酸化防止膜として形成することが望ましい。
【００６６】
以上で電極パッド２上へのバンプ形成が完了した。このようなバンプは、ＩＬＢ（インナーリードボンディング）によるＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）への実装や、異方導電性樹脂を使用したフリップチップ実装が可能であり、接続端子数に拘らずファインピッチ端子の一括接合が可能である。
【００６７】
次に、本実施の形態で得られた上記半導体装置をＴＣＰに応用した例について以下に説明する。
ＴＣＰにおける半導体装置（半導体チップ）と導体パターン（回路基板）との接続は、半導体装置におけるバンプ上のＡｕ、つまり、Ｎｉバンプ６上のＡｕ層９のＡｕと導体パターン上のＳｎ（錫）によるＡｕ／Ｓｎ共晶合金で行われる。しかしながら、ＴＣＰのインナーリード部はＳｎめっきされており、置換ＡｕめっきによりＡｕ層９を形成した場合のように、半導体装置におけるＡｕ層９の厚さが０．０５μｍ程度ではＡｕ／Ｓｎの共晶が十分に形成されない。このため、接続に十分な共晶を生成するためには置換ＡｕめっきではＡｕ厚みが不十分であるため、以下のＴＣＰの製造においては、上記工程後、半導体基板１（上記半導体装置）を、亜硫酸Ａｕナトリウムを主成分とする無電解Ａｕめっき液に浸漬してウェット処理した後、純水洗浄することにより、無電解Ａｕめっきを行って、Ｎｉバンプ６上に約１μｍのＡｕ層９を形成してなる半導体装置を使用した。
【００６８】
置換Ａｕめっき液と無電解Ａｕめっき液とは、共に、亜硫酸Ａｕナトリウムを主成分としているが、無電解Ａｕめっき液には還元剤が含まれている。このため、無電解Ａｕめっきは、上記無電解Ａｕめっき液に含まれる還元剤による電荷の供給によって継続的にＡｕの析出が行われる。一方、置換Ａｕめっきは還元剤による電荷の供給が無く、Ｎｉバンプ６最表面のＮｉとＡｕとの間で電荷が移動することによる置換反応のみで行われるため、めっき液（置換Ａｕめっき液）に接触しているＮｉバンプ６の最表面がＡｕに置換するのみである。
【００６９】
次に、再度、超音波洗浄処理を行って、無電解Ａｕめっき処理中にＮｉバンプ６と保護膜３との間に進入する無電解Ａｕめっき液からなるめっき液残留物８を除去する。これにより、電極パッド２上に、Ｎｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７のめっき液残留物８が除去された、Ａｕ／Ｓｎ共晶合金の生成に十分な膜厚のＡｕ層９が形成された、Ｎｉ／Ａｕバンプを設けた半導体装置を得ることができた。
【００７０】
次に、上記の半導体装置と導体パターンとを、５００℃程度に加熱したボンディングツールを１秒程度押し当て、Ａｕ／Ｓｎ共晶合金にて接続した後、樹脂封止を行って、本実施の形態で得られた半導体装置を使用したＴＣＰを得た。
【００７１】
上記Ｎｉバンプ６（表面にＡｕ層９が設けられたＮｉバンプ６：Ｎｉ／Ａｕバンプ）と保護膜３との間の微小な隙間７におけるめっき液残留物８の除去による効果（本発明の有効性）を確認するため、上記ＴＣＰを、１２１℃、２．０２６×１０5 Ｐａ（温度１２１℃、圧力２．０２６×１０5 Ｐａの場合で、湿度９６％）にて保存するＰＣＴ（プレッシャークッカーテスト）に供し、１００時間毎に電気的テストを行った結果、めっき液残留物８を除去していない半導体装置（未洗浄品）を使用した場合、１００時間で、上記めっき液残留物８の溶け出しによる端子間リーク不良が発生したのに対し、本実施の形態で得たＴＣＰは３００時間を超えてもめっき液残留物８の溶け出しによる端子間リーク不良は発生しなかった。
【００７２】
また、上記の方法により得られた半導体装置のバンプシェア強度、ＩＬＢ後のインナーリード強度、温度サイクルによるストレステスト等の評価を行った結果、電解めっきバンププロセスによりバンプを形成した場合と比較しても強度低下は無く、超音波洗浄でのバンプ（上記工程により得られたＮｉ／Ａｕバンプ、つまり、表面にＡｕ層９が形成されたＮｉバンプ６）へのダメージ等、めっき液残留物８の除去工程による不具合は発生していないことを確認した。
【００７３】
図３は、バンプシェア強度の測定方法を模式的に示す説明図であり、図中、バンプ（本実施の形態ではＮｉ／Ａｕバンプ）は、その形状を簡略化して示している。また、図４は、インナーリード強度の測定方法を模式的に示す説明図であり、図中、バンプ（本実施の形態ではＮｉ／Ａｕバンプ）はその形状を簡略化して示している。
【００７４】
バンプシェア強度とはバンプ密着力の評価手法であり、図３に示すように、半導体基板１１（半導体基板１）上に形成されたバンプ１２（上記工程により得られたＮｉ／Ａｕバンプ、つまり、表面にＡｕ層９が形成されたＮｉバンプ６）に対し、剪断ツール１３で、半導体基板１１に平行に力を加えることで、バンプの水平方向の剪断強度を測定するものである。
【００７５】
また、上記ＩＬＢ後のインナーリード強度は、図４に示すように、半導体基板１１（半導体基板１）上に形成されたバンプ１２（上記工程により得られたＮｉ／Ａｕバンプ、つまり、表面にＡｕ層９が形成されたＮｉバンプ６）にインナーリード１４を接続し、該インナーリード１４を、上記バンプ１２との接続部近傍において、例えばツール１５によりインナーリード１４下部からインナーリード１４を半導体基板１と垂直な方向に押し上げることにより、間接的にバンプ１２の垂直方向の破断強度を測定するものである。
【００７６】
以上のように、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された電極パッドと、開口部を有し、該開口部にて上記電極パッドの一部が露出するように上記電極パッド上に形成された絶縁性保護膜と、上記絶縁性保護膜の開口部に、該開口部を覆うように形成された突起電極（無電解めっきによる金属バンプ（ＮｉＰ（リン化ニッケル）、ＮｉＢ（ホウ化ニッケル）等）あるいは表面にＡｕ薄膜等の貴金属皮膜が形成された上記金属バンプ）とを備えた半導体装置の製造方法であって、半導体基板上に設けられた電極パッド上に形成された絶縁性保護膜の開口部に、無電解めっきにて上記突起電極を形成する突起電極形成工程と、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を除去するめっき液残留物除去工程とを含んでいる。
【００７７】
上記の方法によれば、無電解めっきによる突起電極の形成は、半導体基板上に形成された電極パッド上にて選択的に行われるものであり、上記突起電極を電解めっきにより形成する場合のようにスパッタ装置によるめっき用導電膜の形成や、フォト装置によるバンプ形成部のフォトレジスト窓開けを必要としないことから、工程の簡略化、設備投資の削減が可能であり、高いスループットやファインピッチ化に対して有利である特徴を生かしつつ、コストダウンを実現することができる。
【００７８】
また、上記の方法によれば、上記突起電極を無電解めっきにて形成する場合に、突起電極形成工程において上記突起電極と絶縁性保護膜との間の隙間に残留する、不具合発生の原因であるめっき液残留物を除去することで、耐湿性を向上させることができ、端子間リーク等の不具合を防止し、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【００７９】
これにより、従来の電解めっきバンププロセスと比較して大幅にコストを削減した、無電解めっきバンププロセスによる信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【００８０】
本実施の形態では、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間のめっき液残留物を、液体（洗浄液）中で超音波をかけて、液体（洗浄液）を伝搬する超音波の作用により除去している。
【００８１】
上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物は、通常の純水洗浄程度では容易には除去されない。上記の方法によれば、本実施の形態にて示したように、例えばめっき後、純水洗浄を行った後、超音波洗浄を行うことにより、通常の純水洗浄により除去しきれなかった、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を、液体（洗浄液）を伝搬する超音波の作用にて、容易かつ効率的に除去することができる。この場合、上記液体（洗浄液）としては、界面活性剤と純水との混合液が好適に用いられる。また、上記めっき液残留物の除去を超音波洗浄により行うことで、純水のように取り扱い性が容易な液体を洗浄液として使用して上記めっき液残留物の除去を行うことができるという利点を有している。
【００８２】
なお、本実施の形態では、上記半導体装置を使用したＴＣＰの製造に際し、置換ＡｕめっきによりＡｕ薄膜としてのＡｕ層９形成後、超音波洗浄により、上記Ａｕ層９が設けられたＮｉバンプ６と保護膜３との隙間７（つまり、Ｎｉバンプ６表面のＡｕ層９と保護膜３との隙間）に残留しためっき液残留物８を除去した後、さらに無電解Ａｕめっきを施すことにより１μｍのＡｕ層９を形成し、その後、再度、超音波洗浄を行う構成としたが、無電解Ａｕめっき後は、必ずしもめっき液残留物除去操作（超音波洗浄）を行う必要はない。
【００８３】
これは、無電解ＮｉめっきによりＮｉバンプ６を形成する場合、Ｎｉの成長に伴ってＮｉ（Ｎｉバンプ６）と該Ｎｉと保護膜３との間に形成される微小な隙間７にめっき液が残ることで、Ｎｉが成長しながら上記隙間７にめっき液が徐々に溜まるが、Ｎｉバンプ６形成後の無電解Ａｕめっき処理においては、バンプ表面だけにめっき液が接触し、上記Ａｕ層９が設けられたＮｉバンプ６（Ｎｉ／Ａｕバンプ）と保護膜３との間の隙間７にはめっき液が入り難いためである。また、上述したように無電解Ａｕめっき処理に先立って純水中で超音波洗浄を行ってめっき液残留物８の除去を行った場合、上記隙間７には既に純水が入っているため、無電解Ａｕめっき液が侵入し難い。また、無電解Ａｕめっきを用いてＡｕ層９を形成する場合、無電解Ａｕめっきにて析出したＡｕが上記隙間７の入り口を塞いでしまう。このため、無電解Ａｕめっき後は超音波洗浄に代えて、純水への半導体装置の浸漬あるいは純水による流水洗浄等の、通常の純水洗浄を行ってもよい。
【００８４】
但し、無電解Ａｕめっきを用いてＡｕ層９を形成する場合、無電解Ａｕめっきにて析出したＡｕが上記隙間７の入り口を塞いでしまうため、無電解Ａｕめっき後は、上記隙間７からのめっき液残留物８の除去は困難となる。特に、後述する実施の形態に示すように洗浄液への半導体装置の浸漬によるめっき液残留物８の除去は困難である。このため、上述したように置換Ａｕめっき後に無電解Ａｕめっきを施すことによりＮｉバンプ６上に約１μｍのＡｕ層９を形成する場合でも、置換Ａｕめっき後に、めっき液残留物除去工程を行うことが好ましい。
【００８５】
したがって、上記半導体装置の製造方法は、上記無電解めっきにて形成した突起電極が酸化皮膜を形成する材質からなるとき、上記突起電極、つまり、無電解めっきにて形成した突起電極表面に置換めっきにて貴金属薄膜を形成する金属薄膜形成工程をさらに含み、上記貴金属薄膜形成工程の後、上記めっき液残留物除去工程を行うことが好ましい。
【００８６】
これにより、上記突起電極の形成時に上記隙間に残留しためっき液残留物を除去することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができると共に、上記めっき液残留物を効率的に除去することができる。
【００８７】
〔実施の形態２〕
本発明にかかる他の実施の形態について説明すれば以下の通りである。なお、本実施の形態では、主に、前記実施の形態１との相違点について説明するものとし、前記実施の形態１で用いた部材と同一の機能を有する部材には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【００８８】
前記実施の形態１では、突起電極と絶縁性保護膜との間の微小な隙間に残留するめっき液残留物を、超音波洗浄により除去する方法について説明した。本実施の形態では、突起電極と絶縁性保護膜との間の微小な隙間に残留するめっき液残留物を、洗浄液による洗浄により除去する方法について説明する。
【００８９】
本実施の形態において上記めっき液残留物８の除去に使用される洗浄液は、少なくとも過酸化水素を一成分とする溶液である。上記洗浄液が過酸化水素を含むことで、該洗浄液が、突起電極と絶縁性保護膜との微小な隙間に侵入し、無電解めっき時のめっき液残留物である硫酸ニッケルや次亜リン酸ナトリウム等のめっき液残留物を溶かし出すことができる。このため、超音波洗浄を行わない場合でも、上記洗浄液を用いることで、単に、洗浄液に、洗浄対象となる半導体装置を浸漬するだけで、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を除去することができる。この場合、超音波発生装置を必要としないので、さらなる設備投資の削減が可能であるという利点を有している。
【００９０】
上記洗浄液中における過酸化水素の含有量としては、特に限定されるものではないが、１０重量％以上であることが好ましい。上記洗浄液中における過酸化水素の含有量が１０重量％未満になると洗浄効果が低下し、十分な洗浄効果を得ることができなくなるおそれがある。また、上記過酸化水素としては、入手の容易さから、３０重量％以下であることが好ましい。上記過酸化水素の含有量が３０重量％を超えると、市販にて入手し難く、コストアップを招来する。
【００９１】
また、上記洗浄液としては、さらにアンモニアを含むことが好ましく、上記洗浄液としては、過酸化水素とアンモニアとを含む水溶液（過酸化水素、アンモニア、および水を含む混合液）が好適に用いられる。上記洗浄液がアンモニアを含むことで、より高い洗浄効果を得ることができるので、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を、より効率的に除去することができる。したがって、上記洗浄液として、過酸化水素とアンモニアとを含む水溶液を使用することで、高い洗浄効果を得ることができ、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を効率的に除去することができる。
【００９２】
上記洗浄液中におけるアンモニアの含有量としては、特に限定されるものではないが、１４重量％以下であることが好ましい。アンモニアの含有量が１４重量％を超えると、過酸化水素の分解が急激に進む傾向にある。このため、上記洗浄液が、アンモニアを、０を超えて１４重量％以下の範囲内で含むことにより、過酸化水素が急激に分解することなく、高い洗浄効果を得ることができる。
【００９３】
また、上記洗浄液は、さらにキレート剤を含むことが好ましい。上記洗浄液がキレート剤を含むことで、上記キレート剤がめっき液残留物とキレートを形成し、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を、より効率的に除去することができる。突起電極としてＮｉバンプ６を形成する場合、上記洗浄液としては、Ｎｉとキレートを形成することができるキレート剤を１成分として含むことが好ましい。該キレート剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸（以下、ＥＤＴＡと記す）が好適に用いられる。
【００９４】
上記洗浄液中におけるキレート剤の含有量としては、使用するキレート剤に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、該キレート剤として例えばＥＤＴＡを使用する場合、ＥＤＴＡが溶液に溶け難く、また、洗浄にかかる費用を抑えるために、５重量％以下であることが好ましく、１重量％以上、５重量％以下の範囲内であることがより好ましい。
【００９５】
本実施の形態において、上記めっき液残留物の除去に用いられる洗浄液としては、具体的には、過酸化水素／水からなる混合液や、過酸化水素／アンモニア／水からなる混合液、過酸化水素／キレート剤／水からなる混合液、過酸化水素／アンモニア／キレート剤／水からなる混合液等が好適に用いられる。
【００９６】
上記洗浄液としては、例えば、過酸化水素１０重量％以上、３０重量％以下、アンモニア１４重量％以下、水５６重量％以上、９０重量％以下（但し、合計は１００重量％とする）の組成を有する水溶液が用いられる。また、上記洗浄液としては、例えば、過酸化水素１０重量％以上、３０重量％以下、アンモニア１４重量％以下、ＥＤＴＡ５重量％以下、水５１重量％以上、９０重量％以下、好適には、過酸化水素１０重量％以上、３０重量％以下、アンモニア５重量％以上、１４重量％以下、ＥＤＴＡ１重量％以上、５重量％以下、水５１重量％以上、９０重量％以下（但し、合計は１００重量％とする）の組成を有する水溶液が用いられる。
【００９７】
上記の洗浄液を使用することで、洗浄液が、突起電極と保護膜との間の微小な隙間、あるいは、上記突起電極が表面に例えばＡｕ薄膜等の貴金属皮膜が形成された突起電極の場合、貴金属皮膜と保護膜との間の微小な隙間に侵入して該隙間に残留している硫酸ニッケルや次亜リン酸ナトリウム等のめっき液残留物を溶かし出す。
【００９８】
ここで、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について、図１（ａ）〜（ｆ）ないし図４を参照して、以下に順を追って説明する。
【００９９】
図１（ａ）〜図１（ｅ）の工程については、前記実施の形態１と同様である。本実施の形態では、Ｎｉバンプ６が形成された半導体基板１を、置換Ａｕめっき液に浸漬し、その後、純水洗浄を行って図１（ｅ）に示すようにＮｉバンプ６上にＡｕ層９を形成した後、該Ａｕ層９が形成された半導体基板１を、過酸化水素を含む洗浄液に１０分間浸漬し、その後、純水にて５分間程度洗浄することにより、上記Ｎｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７に存在するめっき液残留物８の除去を行った。
【０１００】
上記洗浄液としては、３０重量％濃度の過酸化水素水、２８重量％濃度のアンモニア水、純水、およびＥＤＴＡを、下記組成にて混合したものを使用した。
【０１０１】
〈洗浄液組成〉
３０％過酸化水素水    ６２５０ｍｌ
２８％  アンモニア水  ２０００ｍｌ
純水                  ５０００ｍｌ
ＥＤＴＡ              ２５０ｇ
上記洗浄液中における過酸化水素、アンモニア、ＥＤＴＡの含有率は、それぞれ、１３．９重量％、４．１重量％、１．９重量％である。
【０１０２】
これにより、図１（ｆ）および図２に示すように、上記洗浄液による洗浄前の純水洗浄のみでは除去しきれなかった、Ａｕ層９が形成されたＮｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７（つまり、Ｎｉバンプ６表面のＡｕ層９と保護膜３との間の微小な隙間）に存在するめっき液残留物８を除去することができた。この結果、電極パッド２上の、Ａｕ層９が形成されたＮｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７のめっき液残留物８が除去された、Ｎｉバンプ６表面にＡｕ層９を設けた半導体装置を得ることができた。
【０１０３】
なお、本実施の形態では、置換Ａｕめっき後に残留物除去工程として上記洗浄液による洗浄を行ったが、電極パッド２上の保護膜３の開口部３ａに、無電解めっきにて形成された金属あるいは金属化合物皮膜が酸化皮膜を形成しない場合は、置換Ａｕめっき前に洗浄液による洗浄を実施しても構わない。
【０１０４】
以上で電極パッド２上へのバンプ形成が完了した。このようなバンプは、ＩＬＢによるＴＣＰへの実装や、異方導電性樹脂を使用したフリップチップ実装が可能であり、接続端子数に拘らずファインピッチ端子の一括接合が可能である。そこで、本実施の形態においても、上記Ａｕ層９が形成されたＮｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７におけるめっき液残留物８の除去による効果（本発明の有効性）を確認するため、本実施の形態で得られた半導体装置をＴＣＰに使用し、得られたＴＣＰを、１２１℃、２．０２６×１０5 Ｐａにて保存するＰＣＴに供し、１００時間毎に電気的テストを行った。
【０１０５】
このため、本実施の形態でも、上記半導体装置をＴＣＰに使用するために、上記工程後、上記半導体基板１を、亜硫酸Ａｕナトリウムを主成分とした無電解Ａｕめっき液に浸漬してウェット処理による無電解Ａｕめっき処理を行い、その後、純水にて洗浄することにより、Ｎｉバンプ６上に、約１μｍのＡｕ層９を形成した。
【０１０６】
本実施の形態では、Ｎｉバンプ６と保護膜３との間の微小な隙間７におけるめっき液残留物８の除去を、置換Ａｕめっき後にのみ行ったが、前記実施の形態１にて示すように、無電解Ａｕめっき後、純水中で超音波洗浄を行うことにより、無電解Ａｕめっき後、さらに、上記隙間７の洗浄を行ってよい。
【０１０７】
本実施の形態においても、前記実施の形態１に記した理由により、残留物除去工程は置換Ａｕめっき後が好ましく、置換Ａｕめっき後、無電解Ａｕめっきを行う場合には、無電解Ａｕめっき前（置換Ａｕめっき後、無電解Ａｕめっき前）が好ましい。
【０１０８】
上記工程により、電極パッド２上に、電極パッド２と保護膜３との微小な隙間７のめっき液残留物８が除去された、Ａｕ／Ｓｎ共晶合金の生成に十分な膜厚を有するＡｕ層９を備えたＮｉ／Ａｕバンプを設けた半導体装置を得ることができた。
【０１０９】
次に、上記の半導体装置を、実施の形態１と同様にしてテープキャリアのインナーリードに共晶接合させた後、樹脂封止を行うことによって、置換Ａｕめっき後に洗浄によるめっき液残留物８の除去を行い、さらに無電解Ａｕめっきを施したバンプを備えた半導体装置を使用したＴＣＰを得た。
【０１１０】
上記ＴＣＰをＰＣＴ（１２１℃／２．０２６×１０5 Ｐａ）に投入した結果、リファレンスである未洗浄品が、１００時間以内にめっき液残留物８の溶け出しによる端子間リーク不良が発生したのに対し、本実施の形態で得たＴＣＰは３００時間を超えても端子間リーク不良は発生せず、耐湿性向上の効果が見られた。
【０１１１】
以上のように、本実施の形態によれば、無電解Ｎｉめっき後の純水洗浄後、上記洗浄液を用いた洗浄によるめっき液残留物除去工程を行うことで、純水洗浄では除去しきれなかったＮｉ／Ａｕバンプ（つまり、表面にＡｕ層９が設けられたＮｉバンプ６）と保護膜３との間の微小な隙間７に存在するめっき液残留物８を除去することができ、半導体装置の耐湿性を大幅に向上することができた。この結果、無電解めっきにて突起電極（Ｎｉバンプ６）を形成した半導体装置の信頼性を向上することができた。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法もまた、半導体基板上に形成された電極パッドと、開口部を有し、該開口部にて上記電極パッドの一部が露出するように上記電極パッド上に形成された絶縁性保護膜と、上記絶縁性保護膜の開口部に、該開口部を覆うように形成された突起電極（無電解めっきによる金属バンプ（ＮｉＰ、ＮｉＢ等）あるいは表面にＡｕ薄膜等の貴金属薄膜からなる酸化防止膜）が形成された上記金属バンプ）とを備えた半導体装置の製造方法であって、半導体基板上に設けられた電極パッド上に形成された絶縁性保護膜の開口部に、無電解めっきにて突起電極を形成する突起電極形成工程と、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を除去するめっき液残留物除去工程とを含んでいる。
【０１１３】
上記の方法によれば、前記実施の形態１に記したように、上記突起電極を電解めっきにて形成する場合と比較して工程の簡略化、設備投資の削減が可能であり、高いスループットやファインピッチ化に対して有利である特徴を生かしつつ、コストダウンを実現することができると共に、端子間リーク等の不具合を防止し、耐湿性が向上された、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
【０１１４】
本実施の形態において、上記残留物除去工程は、洗浄液による洗浄工程であり、上記洗浄液は、少なくとも過酸化水素を一成分とする溶液である。
【０１１５】
上記の方法によれば、上記洗浄液が、上記突起電極と絶縁性保護膜との微小な隙間に侵入し、無電解めっき時のめっき液残留物である硫酸ニッケルや次亜リン酸ナトリウム等のめっき液残留物を溶かし出すことができる。したがって、上記の方法によれば、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を除去することができる。
【０１１６】
上記洗浄液としては、過酸化水素／アンモニア／水の混合液が好適に用いられる。この場合、上記洗浄液は、過酸化水素１０〜３０重量％、アンモニア０〜１４重量％、水５６〜９０重量％であり、これらの合計が１００重量％となるような組成を有することが好ましい。また、上記洗浄液は、金属とキレートを形成することができるキレート剤を１成分として含んでいることがより望ましい。この場合、上記洗浄液は、過酸化水素１０〜３０重量％、アンモニア０〜１４重量％、エチレンジアミン四酢酸０〜５重量％、水５１〜９０重量％であり、これらの合計が１００重量％となるような組成を有することが好ましい。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、半導体基板上に設けられた電極パッド上に形成された絶縁性保護膜の開口部に、無電解めっきにて突起電極を形成する突起電極形成工程と、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留した、通常の純水洗浄では除去できないめっき液残留物を、洗浄液を上記隙間に浸透させることによって除去するめっき液残留物除去工程とを含む方法である。
【０１１８】
上記の方法によれば、上記突起電極を電解めっきにより形成する場合のようにスパッタ装置によるめっき用導電膜の形成や、フォト装置によるバンプ形成部のフォトレジスト窓開けを必要としないことから、工程の簡略化、設備投資の削減が可能であり、高いスループットやファインピッチ化に対して有利である特徴を生かしつつ、コストダウンを実現することができる。
【０１１９】
また、上記の方法によれば、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を除去することで、半導体装置の耐湿性が向上することになり、品質保証の指標の一つであるＰＣＴ（プレッシャークッカーテスト）に対する不具合が解消する。
【０１２０】
それゆえ、上記の方法によれば、上記突起電極を電解めっきにて形成する場合と比較して工程の簡略化、設備投資の削減が可能であり、高いスループットやファインピッチ化に対して有利である特徴を生かしつつ、コストダウンを実現することができると共に、端子間リーク等の不具合を防止し、耐湿性が向上された、信頼性の高い半導体装置を製造することができるという効果を奏する。
【０１２１】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、上記無電解めっきにて形成した突起電極が酸化皮膜を形成する材質からなるとき、上記突起電極表面に置換めっきにて貴金属薄膜を形成する貴金属薄膜形成工程をさらに含み、上記貴金属薄膜形成工程の後、上記めっき液残留物除去工程を行う方法である。
【０１２２】
上記突起電極を、例えばニッケルのように表面に酸化皮膜を形成する材質にて形成する場合、上記突起電極表面に置換めっきにて貴金属薄膜を形成することで、得られた突起電極の酸化を防止することができる。この場合、上記突起電極と絶縁性保護膜との間には微小な隙間が存在していることから、上記突起電極表面に置換めっきにて貴金属薄膜を形成する場合、上記隙間に貴金属薄膜形成時に用いられるめっき液が入り込み、該めっき液が上記隙間に残留する。それゆえ、上記貴金属薄膜形成工程の後、上記めっき液残留物除去工程を行うことで、上記隙間に残留するめっき液残留物を全て除去することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができると共に、上記めっき液残留物を効率的に除去することができるという効果を奏する。
【０１２３】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、上記無電解めっきにて形成した突起電極が酸化皮膜を形成する材質からなるとき、上記突起電極表面に無電解めっきを用いて貴金属薄膜を形成する貴金属薄膜形成工程をさらに含み、上記貴金属薄膜形成工程による無電解めっきの前に上記めっき液残留物除去工程を行う方法である。
【０１２４】
上記半導体装置を例えばＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）に使用する場合、ＴＣＰにおける半導体基板と導体パターンとの接続は、例えば、突起電極上の金（Ａｕ）薄膜と導体パターン上の錫（Ｓｎ）によるＡｕ／Ｓｎ共晶合金で行われる。したがって、上記貴金属薄膜を無電解めっきを用いて形成することで、上記接続に十分な共晶を生成することができる。
【０１２５】
上記突起電極表面に無電解めっきを用いて貴金属薄膜を形成する場合、めっき層の成長により突起電極を形成する場合と異なり、上記隙間にめっき液が入り難い。また、無電解めっきを用いて貴金属薄膜を形成する場合、無電解めっきにて析出した金が上記隙間の入り口を塞いでしまう。このため、上記突起電極表面に無電解めっきを用いて貴金属薄膜を形成する場合、上記貴金属薄膜形成工程による無電解めっきに先立って上記めっき液残留物除去工程を行うことで、上記突起電極の形成時に上記隙間に残留しためっき液残留物を除去することができ、信頼性の高い半導体装置を製造することができると共に、上記めっき液残留物を効率的に除去することができるという効果を奏する。
【０１２６】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、上記めっき液残留物を、洗浄液中で超音波をかけて除去する方法である。
【０１２７】
それゆえ、洗浄液を伝搬する超音波の作用にて、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を容易かつ効率的に除去することができるという効果を奏する。
【０１２８】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、上記超音波の周波数が９５０ｋＨｚ以上である方法である。
【０１２９】
それゆえ、キャビテーションによる半導体装置へのダメージ等を抑え、かつ、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を効率良く除去することができるという効果を奏する。
【０１３０】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、上記洗浄液が界面活性剤を含む方法である。
【０１３１】
上記の方法によれば、界面活性剤により洗浄液の表面張力が減少し、上記突起電極と絶縁性保護膜との微小な隙間に洗浄液をより良く浸透させることができる。それゆえ、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物をより効率良く除去することができるという効果を奏する。
【０１３２】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、上記界面活性剤が非イオン系界面活性剤である方法である。
【０１３３】
それゆえ、上記洗浄による洗浄液中のイオンによる再汚染を防止することができるという効果を奏する。
【０１３４】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、上記めっき液残留物を、過酸化水素を含む洗浄液にて洗浄する方法である。
【０１３５】
上記の方法によれば、上記洗浄液が、上記突起電極と絶縁性保護膜との微小な隙間に侵入し、無電解めっき時のめっき液残留物である硫酸ニッケルや次亜リン酸ナトリウム等のめっき液残留物を溶かし出すことができる。それゆえ、上記の方法によれば、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物を除去することができるという効果を奏する。
【０１３６】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、上記洗浄液が、過酸化水素とアンモニアとを含む水溶液である方法である。
【０１３７】
上記の方法によれば、高い洗浄効果を得ることができるので、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき液残留物をより効率的に除去することができるという効果を奏する。
【０１３８】
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、以上のように、上記洗浄液が、さらにキレート剤を含む方法である。
【０１３９】
上記の方法によれば、上記キレート剤がめっき液残留物とキレートを形成することで、上記突起電極と絶縁性保護膜との隙間に残留しためっき残留液をより効率的に除去することができるという効果を奏する。
上記洗浄液は、過酸化水素１０〜３０重量％、アンモニア０〜１４重量％、エチレンジアミン四酢酸０〜５重量％、水５１〜９０重量％であり、これらの合計が１００重量％となるような組成を有するもので良好な効果を示す。
また、上記洗浄液が、過酸化水素１０重量％以上、３０重量％以下を含む、過酸化水素／水からなる混合液であることで良好な効果を示す。
また、上記洗浄液は、過酸化水素１０重量％以上、３０重量％以下、エチレンジアミン四酢酸５重量％以下を含む、過酸化水素／エチレンジアミン四酢酸／水からなる混合液とすることで良好な効果を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一実施の形態にかかる半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態にかかる半導体装置の構成を概略的に示す要部拡大部である。
【図３】バンプシェア強度の測定方法を模式的に示す説明図である。
【図４】インナーリード強度の測定方法を模式的に示す説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、従来技術による半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】従来の半導体装置の構成を概略的に示す要部拡大部である。
【符号の説明】
１    半導体基板
２    電極パッド
３    保護膜（絶縁性保護膜）
３ａ  開口部
４    酸化膜
５    Ｚｎ層
６    Ｎｉバンプ（突起電極）
７    隙間
８    めっき液残留物
９    Ａｕ層（Ａｕ薄膜）
【図１】
0003886712.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003886712.tif 000004
【図４】
0003886712.tif 000005
【図５】
0003886712.tif 000006
【図６】
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