(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板のターミナル面上にバンプを製造する方法であって、ターミナル面（２１）上に電気めっきされた亜鉛粒子（２４）がその後にベーシックメタライゼーション（２７）の上に自触媒的に堆積するコンタクトメタライゼーション（２８）の核としての役割を果たすように、ターミナル面（２１）を亜鉛酸塩で電気めっきすることによってベーシックメタライゼーション（２７）を生じるためにターミナル面（２１）を核化し、且つ、ターミナル面（２１）を亜鉛酸塩で電気めっきするのに加えて、パラジウムで電気めっきする方法であって、
ターミナル面（２１）に亜鉛フリーの中間表面（２６）を形成しながら前記ターミナル面上に亜鉛の粒子の比較的に粗い分布が生成され、前記亜鉛フリーの中間表面にはパラジウムの粒子の比較的に細かい分布があり、前記パラジウムの粒子は、前記亜鉛の粒子（２４）に加えて、ターミナル面上にその後に自触媒的に堆積されるコンタクトメタライゼーション（２８）のための核としての役割を果たすことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
請求項１による方法であって、ターミナル面（２１）を亜鉛酸塩で電気めっき（亜鉛酸塩コーティング）することをひとつの方法ステップで行い、ターミナル面をパラジウムで電気めっき（パラジウムコーティング）することをすぐ後の方法ステップで行うことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２による方法であって、パラジウムコーティングよりも先に、亜鉛の粒子（２４）の少なくとも部分的な除去と、当該除去の後に再び行われる亜鉛酸塩コーティングとを行うことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１による方法であって、ターミナル面（２１）をパラジウムで電気めっき（パラジウムコーティング）することをひとつの方法ステップで行い、かつターミナル面（２１）を亜鉛酸塩で電気めっき（亜鉛酸塩コーティング）することをすぐ後の方法ステップで行うことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４による方法であって、亜鉛酸塩コーティングの後に亜鉛粒子（２４）の少なくとも部分的な取り除きを行い、その後に再び亜塩酸塩コーティングを行うことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１による方法であって、ターミナル面（２１）を亜鉛酸塩で最初の電気めっき（亜鉛酸塩コーティング）することを第一の方法ステップで行い、ターミナル面をパラジウムで電気めっき（パラジウムコーティング）することをすぐ後の方法ステップで行い、第二の亜鉛酸塩コーティングを他の方法ステップで行うことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６による方法であって、亜鉛粒子（２４）の少なくとも部分的な取り除きを、第一の亜鉛酸塩コーティングの後でパラジウムコーティングの前に行うことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１による方法であって、混合された電解液を介して亜鉛酸塩コーティングがパラジウムコーティングと同時に起こる（亜鉛酸塩／パラジウムコーティング）ように、ターミナル面（２１）を亜鉛酸塩で電気めっき（亜鉛酸塩コーティング）することと、ターミナル面をパラジウムで電気めっき（パラジウムコーティング）することを単一の方法ステップで行うこと特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８による方法であって、亜鉛酸塩／パラジウムコーティングに続いて亜鉛粒子（２４）の少なくとも部分的な取り除きを行い、続いて、再びターミナル面（２１）の亜鉛酸塩コーティングを行うことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項８による方法であって、亜鉛酸塩／パラジウムコーティングよりも先に、ターミナル面（２１）の亜鉛酸塩コーティングと、当該亜鉛酸塩コーティングの後に行われる亜鉛粒子（２４）の少なくとも部分的な取り除きとを行うことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の方法であって、亜鉛粒子（２４）の少なくとも部分的な取り除きを、剥離を介して行うことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体基板のターミナル面にバンプを製造する方法に関し、この方法では、ターミナル面上に電気分解的に堆積された亜鉛粒子が、ベーシックメタライゼーション上にその後に自触媒作用的に堆積されるコンタクトメタライゼーションのための核としての役割を果たすように、ターミナル面を亜鉛酸塩で電気分解的にコーティングすることによってベーシックメタライゼーションを生ずるためにターミナル面が核化される。加えて、本発明は請求項１２の前提条件によるベーシックメタライゼーションを備えたバンプの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
その後にボンディングするために半導体基板を準備する技術において、半導体基板の、通常アルミニウムのターミナル面に、いわゆるバンプと呼ばれる高くなったコンタクトメタライゼーションを備えることが知られている。特に、コンタクトメタライゼーションを、金属の自触媒作用的な堆積を通してターミナル面に付着させるとき、ターミナル面に自触媒作用的に堆積された金属の接着性を向上させるために、コンタクトメタライゼーションをターミナル面に直接付着させるのではなく、むしろターミナル面とコンタクトメタライゼーションとの間にベーシックメタライゼーションを設けることが必要であることが明らかになっている。コンタクトメタライゼーションが、自触媒作用的に堆積される金属のニッケルおよび金からなるときこれは特に当てはまる。
【０００３】
自触媒作用的に堆積された金属とターミナル面との間の接着性を向上させるために、自触媒作用的な堆積の前に、ターミナル面を亜鉛酸塩で電気分解的にコーティングすることが有益であることが分かっている。亜鉛酸塩やここでは亜鉛酸塩の中の亜鉛は、好ましくはターミナル面の比較的粗いアルミニウムの結晶粒界において堆積し、それによってターミナル面上に比較的粗い核の分布を生ずる。この核化は、ターミナル面上に金属の良好な接着、次いで自触媒作用的な堆積を生じる。しかしながら、粗く与えられ分布された核化は、自触媒的に堆積された金属において対応して粗い構造を生じるに過ぎない。この比較的粗い構造は、容易に構造上の欠陥を形成し、この欠陥はこのように形成されたコンタクトメタライゼーションの信頼性を結果的に制限する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ターミナル面を亜鉛酸塩で電気分解的にコーティングする代わりとして、すぐ後の自触媒作用的な金属の堆積を準備するためにターミナル面をパラジウムで電気分解的なコーティングにさらすことが知られている。結果的に、達成されたターミナル面の核化は比較的大きい数の核化で著しく純化した構造を有する。これはまた、すぐ後に自触媒作用的に堆積される金属構造の、対応して微細な結晶粒の形成を可能にする。しかしながら、パラジウムの核化の不都合な点は、パラジウムの際立った触媒特性がこれに限定された選択性のみを与え、その結果、パラジウムで集中的に核化することが、ターミナル面上だけでなく、半導体基板の全表面上にも、パラジウムを堆積してしまうことである。加えて、パラジウムの核化は、特に亜鉛酸塩による核化と比べて、その後の自触媒作用的に堆積されるメタライゼーションとのわずかな接着を可能にするに過ぎない。
【０００５】
ドイツ公開特許明細書ＤＥ１９６ ３１ ５６５ Ａ１には、平らな亜鉛コーティングをターミナル面上に最初にくっ付け、その後、この方法でくっ付けられた亜鉛層が平らなパラジウム層で覆われることによって、改良されたコンタクトメタライゼーションがチップのターミナル面上に形成される方法が記載されている。
【０００６】
日本の特許要約第０２００２１３２ Ａ 号（特開平２−２１３２）には、チップのターミナル面を覆うパラジウム／亜鉛合金からなる平らな中間層が、はんだバンプを形成する前にチップのターミナル面上に形成される、はんだバンプを形成する方法が記載されている。
日本の特許要約第０９２８３５５７ Ａ 号（特開平９−２８３５５７）には、ターミナル面を覆う平らな層が、はんだバンプを形成する前に、半導体基板のコンタクト面上にくっ付けられる方法が記載され、ここでは、層はそれぞれ材質を変えている３つの層からなる。この３つの層はパラジウム／メタル合金層、ニッケル層、および他のパラジウム／メタル合金層からなり、ここでは亜鉛、鉛、ヒ素、ビスマス、スズ、アンチモン、テルル、ニッケル、コバルト、銅、鉄、マンガン、金、水銀、銀、カドミウムおよびイオウが金属として提案されている。
【０００７】
ＥＰ ０ ３０８ ９７１ Ａ２には、ニッケルの平らな層に続くパラジウムの最初の平らな層が、半導体基板のターミナル面上にはんだバンプを形成する前に、コンタクト面にくっ付けられる方法が記載されている。
米国特許明細書第５，１８２，００６号には、平らなメタル面を亜鉛コートされたアルミニウム基板上に形成する方法が記載されている。
【０００８】
本発明の目的は、コンタクトメタライゼーションを備えたバンプを半導体基板のターミナル面上に製造する方法を提供することであり、これによりコンタクトメタライゼーションの質をさらに向上させることを可能にする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的は請求項１の特徴を有する方法によって達成される。
ターミナル面を亜鉛酸塩で電気分解的にコーティングするのに加え、本発明による方法は、亜鉛の粒子と共にターミナル面上に堆積されたパラジウムの粒子が、ターミナル面上に続いて自触媒的に堆積されるコンタクトメタライゼーションの核としての役割を果たすような方法で、ターミナル面をパラジウムで電気分解的にコーティングすることを可能とし、ベーシックメタライゼーションは非常に多くの独立した亜鉛の粒子とパラジウムの粒子の形態をとる。
【００１０】
本発明による電気分解的な亜鉛酸塩コーティングと電気分解的なパラジウムコーティングとの組み合わせは、混成の核化を生じ、これはターミナル面に良好に接着するコンタクトメタライゼーションを生じ、対応して滑らかな表面形態を伴う微細な構造を有する。これはコンタクトメタライゼーションの信頼性を向上させる。
【００１１】
本発明の好ましい変形例において、ターミナル面を亜鉛酸塩で電気分解的にコーティング（亜鉛酸塩コーティング）することがひとつの方法ステップで行われ、続いてすぐ後の方法ステップにおいて、ターミナル面をパラジウムによって電気分解的にコーティング（パラジウムコーティング）する。この変形例において、その後のパラジウムコーティングは亜鉛酸塩コーティングによって生じた核化構造を純化する。
【００１２】
特に、パラジウムコーティングの後に少なくとも部分的に亜鉛酸塩コーティングを行うことは、亜鉛酸塩コーティングによって引き起こされたターミナル面上での比較的高いエロージョンレートをパラジウムの比較的低いエロージョンレートによって減少させる。コンタクトメタライゼーションのためのより優れた表面のなめらかさが得られるので、この効果はまた、コンタクトメタライゼーションの表面形態上に有益な効果を有する。
【００１３】
この効果を達成する一つの方法は、亜鉛酸塩コーティングをひとつ方法ステップで行うのではなく、亜鉛酸塩コーティングを中断しパラジウムコーティングを間に行うことを含み、その結果、亜鉛の粒子がパラジウムコーティングの前に少なくとも部分的に取り除かれ、続いて亜鉛酸塩コーティングを繰り返す。
他の可能性は、パラジウムでターミナル面を電気分解的にコーティング（パラジウムコーティング）することを一つの方法ステップで行い、かつその後の方法ステップにおいてターミナル面を亜鉛酸塩で電気分解的にコーティング（亜鉛酸塩コーティング）しなければならないことである。
【００１４】
コンタクトメタライゼーションの構造の異なるかつ同時発生する純化を進行させることで達成できる核化構造の純化は、亜鉛酸塩コーティングの後、亜鉛の粒子を少なくとも部分的に取り除くことによってさえも向上させることができ、次いで亜鉛コーティングのプロセスを更新する。
もし最初の方法ステップにおいて最初に亜鉛酸塩でターミナル面の電気分解的なコーティング（亜鉛酸塩コーティング）を行い、続く方法ステップにおいてパラジウムでターミナル面の電気分解的なコーティング（パラジウムコーティング）を行い、かつ第二の亜鉛酸塩コーティングを他の方法ステップにおいて行うならば、混成の核化は、自触媒作用的なメタルの堆積に続き、これによりコンタクトメタライゼーションを、コンタクトメタライゼーションのために非常に均一な表面形態を与えられたターミナル面上に特別に良好に接着させる。
【００１５】
この変形例により、第一の亜鉛酸塩コーティングの後でパラジウムコーティングの前に、亜鉛の粒子を少なくとも部分的に取り除くことによって、コンタクトメタライゼーションの表面形態をさらに向上させることが可能となる。
もしも、亜鉛酸塩でターミナル面を電気分解的にコーティング（亜鉛酸塩コーティング）し、かつパラジウムでターミナル面を電気分解的にコーティング（パラジウムコーティング）することを結合された方法ステップで行い、結合され即ち混合された電気分解（亜鉛酸塩／パラジウムコーティング）により、亜鉛酸塩コーティングをパラジウムコーティングと同時に行うように、ターミナル面が亜鉛酸塩とパラジウムイオンとからなる結合された電気分解において核化されるならば、ターミナル面を核化する単一の方法ステップのみに基づいた平らな表面形態と同様に、良好に接着する、自触媒的に堆積したコンタクトメタライゼーションを得ることを可能とする。
【００１６】
この方法の変形のひとつの有利な変形例において、亜鉛粒子の少なくとも部分的な除去を行い、亜鉛酸塩／パラジウムコーティングの後に再び亜鉛酸塩のコーティングを始める。
代わりに、亜鉛酸塩／パラジウムコーティングに関して、ターミナル面の亜鉛酸塩コーティングを先に行い、亜鉛酸塩の粒子の少なくとも部分的な除去をその後に行うこともまた可能である。
【００１７】
亜鉛の粒子を剥離することが亜鉛の粒子を少なくとも部分的に取り去ることに関し特に有利であることが分かっている。
代わりに選択された方法にもかわらず、本発明による方法を、上述したように異なる変形例に言及する図面のように適用することが、請求項１２によるバンプの構造体を生じ、これは構成要素として亜鉛とパラジウムの双方を備えた本発明によるベーシックメタライゼーションを有し、ベーシックメタライゼーションの少なくとも１つの構成要素が多数の独立したエリアの形態をとる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下の通り、本発明による方法の好ましい変形例を、図面に基づいてより詳細に説明する。
図１は、半導体基板２０、例えばウエハやチップの断面図を示し、ターミナル面２１はここではアルミニウムでできており、その周囲境界エリアは、半導体基板２０の表面上に延在しているパッシベーション層２２によって覆われている。ターミナル面２１を核化する方法の変形例に関する以下の記載は、例示のように、すなわちアルミニウムのようにここでは選択されたターミナル面２１の材質に限定されることがないことを強調する。
【００１９】
図２は、ターミナル面２１を亜鉛酸塩で電気分解的にコーティング（電気めっき）した後のターミナル面２１を示す。明らかなように、亜鉛粒子即ち亜鉛の結晶粒２４は、ターミナル面材料の結晶粒界２３上に好ましくは堆積されている。
それ故、ターミナル面２１上に亜鉛粒子２４の比較的粗い分布を生じている。
図３は、亜鉛による最初の電気分解的なコーティングに続いてパラジウムによる第二の電気分解的コーティングした後のターミナル面２１を示す。パラジウムコーティングにより、亜鉛酸塩コーティングの後にターミナル面２１の比較的空いた状態（非占有状態すなわち亜鉛フリーな状態）で残る中間表面２６上にパラジウム粒子即ちパラジウムの結晶粒２５の比較的細かい分布を生じている。概して、ターミナル面２１を亜鉛酸塩およびパラジウムでコーティングすることによって、粒子２４および２５の比較的細かく分布された配置を生じ、これらはターミナル面２１をニッケルですぐ後に自触媒的にコーティングする間、堆積する核化としての役割を果たす。
【００２０】
図４に示すように、亜鉛粒子２４とパラジウム粒子２５との相互作用を通じて微細に構成され、すぐ後の自触媒的なニッケルの堆積と協働してターミナル面材料の結晶粒界２３を包み込む核化構造２７は、平坦な表面形態を有する均一なＮｉコーティング２８をターミナル面２１上に生じる。
図５に概略的に示すように、図１から図４に示した方法は、核化を進める方法ステップによって補足されることができ、これは酸化層を除去するためにターミナル面２１の予備的な処理と、すぐ後のＮｉを堆積する方法ステップを含み、ここではターミナル面２１上に作られたニッケルコーティング２８が、自触媒的な堆積によって同様に作られるＡｕの堆積を付加的に備えている。この場合、Ｎｉの堆積は、Ａｕの堆積と結合してコンタクトメタライゼーションを形成する。
【００２１】
付加的な図６から図１３は、半導体基板２０のターミナル面２１を亜鉛酸塩およびパラジウムで電気分解的にコーティングすることを介して核化するための好ましい変形例を概略的な形態で示す。
図６によると、ターミナル面２１は、亜鉛酸塩で最初にコーティングされることで核化され、次いで亜鉛酸塩コーティングを通してターミナル面２１上に電気分解的に堆積された亜鉛の結晶粒を剥離し、亜鉛酸塩コーティングのステップを繰り返し、パラジウムコーティングのステップで終了する。
【００２２】
図７によると、最初の核化ステップはパラジウムコーティングを有し、ターミナル面２１を亜鉛酸塩コーティングする第二の核化ステップに続く。
図８によると、最初の核化ステップは、ターミナル面２１のパラジウムコーティングを有し、最初の亜鉛酸塩コーティングに続き、最初の亜鉛酸塩コーティングのステップにおいてターミナル面２１上に電気分解的に堆積された亜鉛の結晶粒を剥離し、最後に第二の亜鉛酸塩コーティングのステップを行う。
【００２３】
図９によると、最初の核化ステップはターミナル面２１の亜鉛酸塩コーティングを有し、パラジウムのコーティングに続き、最後にターミナル面２１の第二の亜鉛酸塩コーティングを行う。
図１０によると、ターミナル面２１を核化する最初のステップは、最初の亜鉛酸塩コーティングを有し、最初の亜鉛酸塩コーティングによってターミナル面２１上に電気分解的に堆積された亜鉛の結晶粒を剥離することに続き、パラジウムコーティング、最後にターミナル面２１の第二の亜鉛酸塩コーティングを行う。
【００２４】
図１１によると、ターミナル面２１は、パラジウムと亜鉛イオンの双方を有する電気分解によってパラジウム／亜鉛酸塩コーティングを伴う単一の方法ステップにおいて核化される。
図１２によると、ターミナル面２１を核化するための最初の方法ステップは、パラジウム／亜鉛酸塩コーティングを有し、パラジウム−亜鉛酸塩コーティングによってターミナル面２１上に電気分解的に堆積された亜鉛の結晶粒を剥離することに続き、最後にターミナル面２１の亜鉛酸塩コーティングを行う。
【００２５】
図１３によると、ターミナル面２１の核化のための最初の方法ステップは、最初に亜鉛酸塩コーティングを有し、亜鉛酸塩コーティングによってターミナル面２１上に電気分解的に堆積された亜鉛の結晶粒を剥離することに続き、最後にターミナル面２１のパラジウム／亜鉛酸塩コーティングを行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、シリコンボディー上に配置されたターミナル面を備えた半導体基板の断面図であり、最初の状態である。
【図２】  図２は、亜鉛酸塩で電気分解的なコーティングを行った後の、図１に示したターミナル面である。
【図３】  図３は、パラジウムで電気分解的コーティングを行った後の、図２に示したターミナル面である。
【図４】  図４は、ニッケルを自触媒的に堆積した後の、図３に示したターミナル面である。
【図５】  図５は、ターミナル面の核化に基づいてターミナル面上に高くなったコンタクトメタライゼーションを生じる方法の概略図である。
【図６】  図６は、核化プロセスを行う方法の変形例である。
【図７】  図７は、核化プロセスを行う方法の変形例である。
【図８】  図８は、核化プロセスを行う方法の変形例である。
【図９】  図９は、核化プロセスを行う方法の変形例である。
【図１０】  図１０は、核化プロセスを行う方法の変形例である。
【図１１】  図１１は、核化プロセスを行う方法の変形例である。
【図１２】  図１２は、核化プロセスを行う方法の変形例である。
【図１３】  図１３は、核化プロセスを行う方法の変形例である。
【符号の説明】
２０    半導体基板
２１    ターミナル面
２３    結晶粒界
２４    亜鉛の粒子
２５    パラジウムの粒子
２８，２９    コンタクトメタライゼーション
【図１】
0004204026.tif 000002
【図２】
0004204026.tif 000003
【図３】
0004204026.tif 000004
【図４】
0004204026.tif 000005
【図５】
0004204026.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004204026.tif 000008
【図８】
0004204026.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004204026.tif 000011
【図１１】
0004204026.tif 000012
【図１２】
0004204026.tif 000013
【図１３】
0004204026.tif 000014