JP2004250723A - Plating electrode - Google Patents

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JP2004250723A
JP2004250723A JP2003039270A JP2003039270A JP2004250723A JP 2004250723 A JP2004250723 A JP 2004250723A JP 2003039270 A JP2003039270 A JP 2003039270A JP 2003039270 A JP2003039270 A JP 2003039270A JP 2004250723 A JP2004250723 A JP 2004250723A
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plated
plating
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electrode
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Inventor
Akira Furuya
晃 古谷
Iku Mikagi
郁 三ケ木
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NEC Electronics Corp
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NEC Electronics Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plating electrode capable of preventing contamination by the diffusion of precious metals and dust etc., and forming a uniform plating film. <P>SOLUTION: The plating electrode is formed by using Au 10 as a base layer, disposing a surface layer containing Ni 30 on the surface which comes in contact with an object 40 to be plated, such as a semiconductor wafer, and further disposing an NiAu 20 for improving an adhesivity between the base layer and the surface layer. The electric resistance can be reduced by the Au 10, and the electrical contact with the object 40 to be plated can be well maintained by the malleability/ductility of the Au 10. Also, the contamination by the diffusion of the Au 10 can be prevented by disposing the Ni 30 on the surface, and the resistance to chemicals can be enhanced by the passive film formed on a Ni surface. Since the Ni 30 and the Au 10 form an alloy at a relatively low temperature, the adhesiveness between the Ni 30 and the Au 10 is well maintained and the high wear resistance can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子製造工程における電解めっき工程で用いられるカソード電極の構造に関し、特に、半田−バッド間のバリアメタル形成における電解めっき工程で用いられるカソード電極の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子の製造に際して、半田−パッド間のバリアメタル層や配線層を形成する方法として電解めっき法が利用されている。電解めっき法では、半導体ウェハー等の被めっき物を薬液に接触させ、めっき電極(カソード電極)を被めっき物に接続して通電することにより薬液中に溶解した金属を被めっき物表面に析出させて金属層を形成するが、カソード電極としては、薬液に対する耐食性に優れている事、電気抵抗が低い事、被めっき物との電気的接触が良好である事、等の要件を満たす材料を用いる必要がある。
【0003】
このような要件を満たす材料として、AuやAu合金、PtやPt合金などの貴金属や貴金属との合金、或いは炭素系材料などがあり、例えば、図3(a)に示すようにAu10の単層構造からなるカソード電極や、図3(b)に示すように母材90のウェハー接触面にAu薄膜100を形成したカソード電極などが用いられていた。
【0004】
AuやPt等の貴金属をカソード電極として用いる場合、カソード電極から半導体素子に貴金属が接触転写して貴金属汚染が生じるという問題がある。これらの貴金属は半導体素子製造工程の熱処理工程等により半導体素子の内部に拡散し、電気的に深い不純物準位を形成して半導体素子の電気特性を劣化させる。このため、転写した貴金属が半導体素子内部に拡散する前に除去する必要があるが、貴金属は耐食性に優れており反応物の蒸気圧も低いため、半導体素子の製造で用いられる液相や気相の洗浄工程では除去することは困難である。従って、AuやPtを用いた場合、特に接触部近傍の半導体素子の電気特性が劣化して歩留まりが低下するという問題が生じる。
【0005】
一方、半導体素子内部への貴金属の拡散を防止するためにカソード電極として炭素系電極を利用した場合、上述したような金属汚染が生じることはないが、炭素系材料は摩耗しやすく塵が発生しやすいという欠点がある。半導体装置の製造工程においては塵の発生は歩留まり低下の原因となるので、炭素系材料をカソード電極に用いた場合、半導体素子の製造歩留まりを低下させるという問題が生じる。
【0006】
そこで、貴金属材料の表面を種々の材料で被覆する構造のカソード電極が検討されている。例えば、特開2000−150558号公報、特開2001−115298号公報等では、図3(c)に示すように、電気導電性に優れたAu10からなるベース層の上に、Auとの接合性に優れるTi110からなる中間層を形成し、更に、Tiの酸化を抑制するためにTiN、WN、TaN、W、Taの何れかからなるウェハー接触層を形成した積層構造のカソード電極が開示されており、被めっき物との接触部分をTiN、WN、TaN、W、Taのいずれかとすることにより、Au10の拡散による被めっき物の汚染を防止している。
【0007】
また、図示していないが、特開2002−69698号公報にはカソード材料をばね鋼、Ni、Ti、インコネル、Cu及びステンレス鋼からなる群から選択されている1又は2以上の物質で形成された弾性体とするカソード電極構造が開示されている。この構造では電極その物をAu等の貴金属とは異なる材料とすることにより貴金属汚染を防止している。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−150558号公報(第2−3頁、第1図)
【特許文献2】
特開2001−115298号公報(第2−3頁、第1図)
【特許文献3】
特開2002−69698号公報(第4−10頁、第8図)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開2000−150558号公報や特開2001−115298号公報に記載された構造では、TiN、WN、TaN、W、Taは硬度が高く被めっき物に対して変形しにくいために被めっき物との電気的接触が悪くなり、被めっき領域内の電位分布の均一性が悪くなるという問題がある。更に、これらの材料はWを除いて電気的比抵抗が10μΩcm以上と高く、この高い電気的比抵抗も被めっき領域内の電位分布の均一性を劣化させる一因となる。めっき膜の物理的特性や成膜速度は電位分布に強く依存するため、TiN、WN、TaN、W、Taを用いた場合、めっき被膜の結晶性等の物性や膜厚等で良好な面内均一性が得られなくなる。また、ウェハー接触層のTiN、WN、TaN、W、TaはTiNを除いて下地Tiとは合金或いは化合物を形成しにくいために下地Tiとの密着性に乏しく、そのためウェハー接触層の剥離が生じる事による塵や傷が発生すると共に、ウェハー接触層が剥離した電極の交換を頻繁に行わなければならないという問題がある。
【0010】
また、特開2002−69698号公報に記載された構造に関しても同様であり、カソード電極をばね鋼やNi等にした場合、電極材料の硬度が高いため接触抵抗が高くなる。そこで、上記公報では接触抵抗を改善するためにカソード電極を弾性体構造として、カソード電極が被めっき物の形状に合わせて変形する手法を開示しているが、弾性体構造とする事による電極形状の変形はマクロ的であり、接触抵抗を低減するためにはミクロ的な変形を生じさせて原子レベルで接触面積を増加させる必要がある。上記公報記載のカソード電極材料は硬度が高いため、原子レベルでの接触面積を増加させるためには電極が被めっき物を削る程度に押しつける必要があり、このような圧力を加えると摩耗により塵が発生して、半導体素子の歩留まりの劣化を生じさせる、保守性が低下するという問題が生じる。また、磨耗が生じない程度の押しつけでは、カソード電極と被めっき物間で良好な接触を確保できないため、電気特性のチップ間バラツキが大きくなるという問題がある。
【0011】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、貴金属の拡散や塵等による汚染を防止し、かつ、均一なめっき皮膜を形成することができるめっき電極を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のめっき電極は、被めっき物の一部に当接し、前記被めっき物にめっき電流を供給するめっき電極であって、前記めっき電極は、少なくとも前記被めっき物と当接する領域において、前記被めっき物側から、Niを含む材料からなる表面層と、Au或いはPtを含む材料からなるベース層とを含むものである。
【0013】
本発明においては、前記ベース層と前記表面層との間に、前記ベース層と前記表面層との密着性を向上させる密着層が配設されている構成とすることができる。
【0014】
また、本発明においては、前記ベース層がAuからなり、前記密着層がNiとAuの合金からなる構成、又は、前記ベース層がPtからなり、前記密着層がTiからなる構成とすることもできる。
【0015】
このように、本発明は上記構成により、被めっき物の貴金属による汚染が無く、被めっき物とめっき電極の良好な電気的接続性を確保し、めっき液に対する耐食性が高く、且つ摩耗が少ないめっき電極を実現することができる。
【0016】
この様な作用が得られるのは、被めっき物と接する箇所にNiを含む材料を用いることで被めっき物の貴金属による汚染を防止できるためである。また、被めっき物とめっき電極の電気的接続性を保つためにはめっき電極が被めっき物と接触する際に若干変形して接触面積を増やす事が望ましいが、本発明のように電極材料に展性・延性に富むAuを含む材料を用いた場合に、それと組み合わせる材料が十分に薄ければ、被めっき物の形状に合わせて変形出来るため良好な電気的接続性を確保する事が出来る。更に、Niは表面に不動態膜が形成されるため薬液に対する耐性を高めることができる。その上、NiとAu或いはPtの組み合わせは比較的低温で合金を形成する組み合わせであるため、両者の密着性を高めることができ高い耐摩耗性が得られる。加えて、NiとAu或いはPtの界面にそれらの合金を挿入する事により更に高い密着性を確保する事で耐摩耗性をより向上させることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
従来技術で説明したように、電解めっき工程で用いられるカソード電極に関し、いろいろな材料や構造が提案されているが、特開2000−150558号公報や特開2001−115298号公報記載のカソード電極では、ウェハー接触層の硬度が高く変形しにくいため被めっき物との電気的接触が悪く、めっき被膜の面内均一性が悪くなり、また、ウェハー接触層と下地金属との密着性が悪くウェハー接触層が剥離しやすいという問題があり、特開2002−69698号公報記載のカソード電極では、同様に被めっき物との電気的接触が悪く、カソード電極を強い力で被めっき物に押しつけると摩擦により塵が発生して半導体素子の歩留まりを劣化させるという問題がある。
【0018】
このように、どのような材料、構造を用いてカソード電極を形成するかによって成膜されるめっき被膜の特性、面内均一性などが左右されるが、材料や構造の選択にあたっては、汚染防止の効果、材料の硬度、下地との密着性、耐薬品性、材料の電気抵抗等の様々な要素を考慮しなければならず、これら全ての要素を満たす材料や構造の選択は容易ではない。そこで本願発明者は、めっき電流を均一に供給するためにベース層の材料としては電気抵抗の小さい貴金属を用い、貴金属の拡散による汚染を防止するための表面層としてはベース層との密着性が良く、かつ耐薬品性に優れる不動態膜を形成する金属を用いるという基本構成の元で材料の選択を行った。
【0019】
その結果、めっき電極としては、Au或いはPtをベース層とし、半導体ウェハー等の被めっき物との接触面側にNiを含む表面層を配設した構造、又はベース層と表面層との間に密着性を向上させるためのNiAuやTi等の密着層を配設した構造を採用することにより、貴金属による汚染を防止すると共に、接触抵抗を低減し、耐摩耗性の向上を図ることができることを確認した。なお、Ni自体は公知の材料であるが、Ni層を貴金属のベース層上に薄く形成することによってベース層の展性・延性を阻害することなく被めっき物との電気的な接触を良好に保つことができ、かつ不動態膜によって安定して貴金属の汚染を防止することができるという効果は本願発明者の知見によって見出された新規な効果である。
【0020】
【実施例】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0021】
[実施例1]
まず、本発明の第1の実施例に係るめっき電極について、図1を参照して説明する。図1は、第1の実施例に係るめっき電極の構造を模式的に示す断面図である。
【0022】
図1に示すように、半導体ウェハー等の被めっき物40に電解めっき処理を施す場合、めっきシール50によって分離された領域上にめっき電極を配置し、被めっき物40のめっき処理を施す部分をめっき液60に浸し、被めっき物40の端部をめっき電極に接触させてめっき電流を供給する。このめっき電極としては、Au或いはPt(図ではAu10)を材料とするベース層上に、表面に不動態膜が形成されるNi30又はNi30を含む表面層を直接、又は、NiAu20からなる密着層を介して配設した積層構造(図ではAu10とNiAu20とNi30の3層構造)としている。
【0023】
このNi30及びNiAu20の膜厚は、ベース層であるAu10を被覆することができ、かつ、Au10の展性・延性を阻害しない程度の厚さであればよく、例えば、NiAu20は0.1〜1.0μm程度、Ni30は0.5〜10μm程度が好ましい。また、NiAu20は、Au10の上に堆積してもよく、また、Au10上にNi30を堆積した後、熱処理によって両者を合金化して形成してもよい。
【0024】
このような構造により、Au10によって電気抵抗を低減し、その展性・延性によって被めっき物40との電気的接触を良好に保つことができる。また、表面にNi30を配設することにより、Au10の拡散による汚染を防止することができると共に不動態膜によって薬液に対する耐性を高めることができる。更に、Ni30とAu10或いはPtとは比較的低温で合金を作るため、Ni30とAu10或いはPtの密着性を良好に保ち、高い耐摩耗性を得ることができる。
【0025】
なお、ベース層としてはAu或いはPtに限らず、電気抵抗が小さく、Ni30と合金を形成しやすい金属を用いることができる。また、図1はめっき電極の一部を示したものであり、めっき電極の全てが上記2層又は3層構造である必要はなく、少なくとも被めっき物40との接触部分が上記構造であればよく、他の部分をAu10のみとしたり、Ni30上に保護膜を形成する構造としてもよい。
【0026】
[実施例2]
次に、本発明の第2の実施例に係るめっき電極について、図2を参照して説明する。図2は、第2の実施例に係るめっき電極の構造を模式的に示す断面図である。
【0027】
図2に示すように、本実施例のめっき電極は、Au或いはPt(図ではPt70)を材料とするベース層上に、その表面に不動態膜が形成されるNi30又はNi30を含む表面層を直接、又は、Ti80からなる密着層を介して配設した積層構造(図ではPt70とTi80とNi30の3層構造)としている。このTi80の膜厚は第1の実施例と同様にベース層であるPt70を被覆することができる厚さであればよく、0.1〜1.0μm程度が好ましい。
【0028】
このような構造により、Pt70によって電気抵抗を低減し、被めっき物40との電気的接触を良好に保つことができる。また、表面にNi30を配置することにより、Pt70の拡散による汚染を防止することができると共に薬液に対する耐性を高めることができる。更に、Ni30とPt70との間にTi80を介在させることにより、Ni30とPt70の密着性を良好に保ち、高い耐摩耗性を確保することができる。
【0029】
なお、第1の実施例と同様に、めっき電極の全てが上記2層又は3層構造である必要はなく、少なくとも被めっき物40との接触部分が上記構造であればよく、他の部分をPt70のみとしたり、Ni30上に保護膜を形成する構造としてもよい。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のめっき電極の構造によれば、下記記載の効果を奏する。
【0031】
本発明の第1の効果は、貴金属による半導体素子の汚染を防止することができると共に、めっき液等の薬液に対する耐性を高めることができるということである。
【0032】
その理由は、貴金属からなるベース層上の少なくとも被めっき物と接する部分に、表面に不動態膜を形成するNiを含む表面層を形成しているからである。
【0033】
また、本発明の第2の効果は、被めっき物との電気的接触を良好に保つことができるということである。
【0034】
その理由は、ベース層としてAu又はPtを用いて電気抵抗を低減すると共に、ベース層上に形成するNiやNiAu、Ti等の密着層を所定の膜厚で形成することにより、ベース層の展性・延性を阻害することなくめっき電極を被めっき物の形状に合わせて変形させることができるからである。
【0035】
また、本発明の第3の効果は、高い耐摩耗性が得られるということである。
【0036】
その理由は、NiとAu或いはPtの組み合わせは比較的低温で合金を形成する組み合わせであり、NiとAu或いはPtとで合金を形成することにより密着性を高めることができるからである。また、NiとAu或いはPtとの界面にNiAuやTi等の密着層を介在させる事により更に高い密着性を確保する事ができるからである。
【0037】
そして、このような材料、構造のめっき電極を用いて電解めっきを行うことにより、めっき被膜の物性や膜厚等の面内均一性を高め、電気特性のチップ間バラツキの抑制することができ、半導体素子の製造歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係るめっき電極の構造の一部を模式的に示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例に係るめっき電極の構造の一部を模式的に示す断面図である。
【図3】従来のめっき電極の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
10 Au
20 NiAu
30 Ni
40 被めっき物
50 めっきシール
60 めっき液
70 Pt
80 Ti
90 母材
100 Au薄膜
110 TiN、Ta、TaN、W、WNの何れか
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a cathode electrode used in an electrolytic plating step in a semiconductor element manufacturing process, and more particularly to a structure of a cathode electrode used in an electrolytic plating step in forming a barrier metal between a solder and a pad.
[0002]
[Prior art]
In manufacturing a semiconductor element, an electrolytic plating method is used as a method for forming a barrier metal layer or a wiring layer between solder and a pad. In the electroplating method, an object to be plated such as a semiconductor wafer is brought into contact with a chemical solution, and a plating electrode (cathode electrode) is connected to the object to be plated and energized to deposit metal dissolved in the chemical solution on the surface of the object to be plated. The cathode layer is made of a material that satisfies requirements such as excellent corrosion resistance to chemicals, low electrical resistance, and good electrical contact with the object to be plated. There is a need.
[0003]
Materials satisfying such requirements include noble metals such as Au and Au alloys, Pt and Pt alloys, alloys with noble metals, and carbon-based materials. For example, as shown in FIG. A cathode having a structure, a cathode having an Au thin film 100 formed on a wafer contact surface of a base material 90 as shown in FIG. 3B, and the like have been used.
[0004]
When a noble metal such as Au or Pt is used as the cathode electrode, there is a problem that the noble metal is contact-transferred from the cathode electrode to the semiconductor element to cause noble metal contamination. These noble metals are diffused into the inside of the semiconductor element by a heat treatment step or the like in the semiconductor element manufacturing process, and form an electrically deep impurity level to deteriorate the electric characteristics of the semiconductor element. For this reason, it is necessary to remove the transferred noble metal before diffusing into the inside of the semiconductor element.However, the noble metal has excellent corrosion resistance and a low vapor pressure of the reactant, so that the liquid or gas phase used in the manufacture of the semiconductor element is not used. It is difficult to remove in the washing step. Therefore, when Au or Pt is used, there arises a problem that the electrical characteristics of the semiconductor element particularly near the contact portion are deteriorated and the yield is reduced.
[0005]
On the other hand, when a carbon-based electrode is used as a cathode electrode to prevent diffusion of a noble metal into the inside of a semiconductor element, the above-described metal contamination does not occur, but the carbon-based material is easily worn and dust is generated. There is a disadvantage that it is easy. In a manufacturing process of a semiconductor device, the generation of dust causes a reduction in yield. Therefore, when a carbon-based material is used for a cathode electrode, there is a problem that the manufacturing yield of semiconductor elements is reduced.
[0006]
Therefore, a cathode electrode having a structure in which the surface of a noble metal material is coated with various materials has been studied. For example, in JP-A-2000-150558, JP-A-2001-115298, and the like, as shown in FIG. 3C, the bonding property with Au is formed on a base layer made of Au10 having excellent electric conductivity. A cathode electrode having a laminated structure in which an intermediate layer made of Ti110 excellent in the above is formed, and further, a wafer contact layer made of any of TiN, WN, TaN, W, and Ta is formed in order to suppress oxidation of Ti. By making the contact portion with the plating object any of TiN, WN, TaN, W, and Ta, contamination of the plating object due to the diffusion of Au10 is prevented.
[0007]
Although not shown, JP-A-2002-69698 discloses that the cathode material is formed of one or more substances selected from the group consisting of spring steel, Ni, Ti, Inconel, Cu and stainless steel. A cathode electrode structure using an elastic body is disclosed. In this structure, the electrode itself is made of a material different from a noble metal such as Au to prevent noble metal contamination.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-150558 (pages 2-3, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2001-115298 A (pages 2-3, FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP-A-2002-69698 (pages 4 to 10, FIG. 8)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the structures described in JP-A-2000-150558 and JP-A-2001-115298, TiN, WN, TaN, W, and Ta have high hardness and are hardly deformed with respect to the object to be plated. There is a problem in that electrical contact with the object is deteriorated, and the uniformity of the potential distribution in the region to be plated is deteriorated. Further, these materials have a high electric specific resistance of 10 μΩcm or more except for W, and this high electric specific resistance also causes deterioration of the uniformity of the potential distribution in the region to be plated. Since the physical properties and deposition rate of the plating film strongly depend on the potential distribution, when TiN, WN, TaN, W, and Ta are used, good in-plane properties such as crystallinity of the plating film and film thickness are obtained. Uniformity cannot be obtained. In addition, TiN, WN, TaN, W, and Ta of the wafer contact layer, except for TiN, are difficult to form an alloy or a compound with the base Ti, so that they have poor adhesion to the base Ti, and thus peeling of the wafer contact layer occurs. As a result, there is a problem that dust and scratches are generated, and the electrode from which the wafer contact layer has peeled must be frequently replaced.
[0010]
The same applies to the structure described in JP-A-2002-69698. When the cathode electrode is made of spring steel, Ni, or the like, the contact resistance increases due to the high hardness of the electrode material. Therefore, the above-mentioned publication discloses a method in which the cathode electrode is made to have an elastic structure to improve the contact resistance, and the cathode electrode is deformed according to the shape of the object to be plated. Is macroscopic, and in order to reduce the contact resistance, it is necessary to increase the contact area at the atomic level by causing microscopic deformation. Since the cathode electrode material described in the above publication has a high hardness, in order to increase the contact area at the atomic level, it is necessary to press the electrode to such an extent that the electrode scrapes the object to be plated. This causes a problem that the yield of the semiconductor element is deteriorated and the maintainability is deteriorated. Further, if the pressing is performed to such an extent that abrasion does not occur, good contact between the cathode electrode and the object to be plated cannot be ensured, so that there is a problem that the variation in electric characteristics between chips is increased.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a plating electrode capable of preventing contamination of a noble metal by diffusion or dust, and forming a uniform plating film. Is to do.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a plated electrode of the present invention is a plated electrode that contacts a part of a plated object and supplies a plating current to the plated object, wherein the plated electrode is at least the plated object. And a base layer made of a material containing Au or Pt from the side of the object to be plated.
[0013]
In the present invention, a configuration may be adopted in which an adhesion layer for improving the adhesion between the base layer and the surface layer is provided between the base layer and the surface layer.
[0014]
In the present invention, the base layer may be made of Au and the adhesion layer may be made of an alloy of Ni and Au, or the base layer may be made of Pt and the adhesion layer may be made of Ti. it can.
[0015]
As described above, according to the present invention, with the above-described configuration, there is no contamination of the object to be plated with a noble metal, good electrical connection between the object to be plated and the plating electrode, high corrosion resistance to the plating solution, and low abrasion. An electrode can be realized.
[0016]
The reason why such an effect is obtained is that the use of a material containing Ni in a portion in contact with the object to be plated can prevent contamination of the object to be plated with a noble metal. In addition, in order to maintain the electrical connectivity between the plating object and the plating electrode, it is desirable to slightly deform the plating electrode when it comes into contact with the plating object to increase the contact area. When a material containing Au, which is rich in malleability and ductility, is used, if the material combined therewith is sufficiently thin, it can be deformed in accordance with the shape of the object to be plated, so that good electrical connectivity can be ensured. Further, Ni forms a passivation film on the surface, so that the resistance to chemicals can be increased. In addition, since the combination of Ni and Au or Pt is a combination that forms an alloy at a relatively low temperature, the adhesion between the two can be enhanced and high wear resistance can be obtained. In addition, by inserting those alloys at the interface between Ni and Au or Pt, it is possible to further improve the wear resistance by securing higher adhesion.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As described in the related art, various materials and structures have been proposed for the cathode electrode used in the electrolytic plating step. However, in the cathode electrode described in JP-A-2000-150558 and JP-A-2001-115298, The hardness of the wafer contact layer is high and it is difficult to deform, so the electrical contact with the plating object is poor, the in-plane uniformity of the plating film is poor, and the adhesion between the wafer contact layer and the underlying metal is poor, and the wafer contact There is a problem that the layer is easily peeled off, and in the cathode electrode described in JP-A-2002-69698, the electrical contact with the object to be plated is similarly poor. There is a problem that dust is generated and the yield of semiconductor elements is deteriorated.
[0018]
As described above, the characteristics and in-plane uniformity of the plated film to be formed depend on the material and structure used to form the cathode electrode. Various factors such as the effect of the material, hardness of the material, adhesion to the base, chemical resistance, and electrical resistance of the material must be considered, and it is not easy to select a material or structure that satisfies all of these factors. Therefore, the inventor of the present application uses a noble metal having a small electric resistance as a material of the base layer in order to uniformly supply a plating current, and has an adhesive property with the base layer as a surface layer for preventing contamination due to diffusion of the noble metal. Materials were selected under the basic structure of using a metal that forms a passivation film that is good and has excellent chemical resistance.
[0019]
As a result, the plating electrode has a structure in which Au or Pt is used as a base layer, and a surface layer containing Ni is provided on the contact surface side with a plating object such as a semiconductor wafer, or between the base layer and the surface layer. By adopting a structure in which an adhesion layer such as NiAu or Ti is provided to improve adhesion, contamination by precious metals can be prevented, contact resistance can be reduced, and wear resistance can be improved. confirmed. In addition, Ni itself is a known material, but by forming the Ni layer thinly on the base layer of the noble metal, the electrical contact with the object to be plated can be improved without impairing the malleability and ductility of the base layer. The effect that the noble metal can be stably prevented by the passivation film by the passivation film is a novel effect found by the knowledge of the present inventors.
[0020]
【Example】
In order to describe the above-described embodiment of the present invention in more detail, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
[Example 1]
First, a plating electrode according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a plated electrode according to the first embodiment.
[0022]
As shown in FIG. 1, when subjecting an object to be plated 40 such as a semiconductor wafer to electrolytic plating, a plating electrode is arranged on a region separated by a plating seal 50, and a portion of the object to be plated 40 to which plating is applied is placed. It is immersed in the plating solution 60, and the plating current is supplied by bringing the end of the plating object 40 into contact with the plating electrode. As this plating electrode, Ni30 or a surface layer containing Ni30, on which a passivation film is formed, is directly formed on a base layer made of Au or Pt (Au10 in the figure), or an adhesion layer made of NiAu20 is formed. It has a laminated structure (a three-layer structure of Au10, NiAu20, and Ni30 in the figure) which is disposed through the interposition.
[0023]
The film thickness of Ni30 and NiAu20 may be any thickness that can cover Au10 as a base layer and does not hinder the malleability and ductility of Au10. About 0.0 μm, and Ni 30 is preferably about 0.5 to 10 μm. NiAu20 may be deposited on Au10, or Ni30 may be deposited on Au10 and then alloyed by heat treatment.
[0024]
With such a structure, the electrical resistance can be reduced by Au10, and the electrical contact with the object to be plated 40 can be kept good by its malleability and ductility. Further, by arranging Ni30 on the surface, contamination due to diffusion of Au10 can be prevented, and resistance to a chemical solution can be increased by a passivation film. Further, since Ni30 and Au10 or Pt are alloyed at a relatively low temperature, the adhesion between Ni30 and Au10 or Pt can be kept good, and high wear resistance can be obtained.
[0025]
The base layer is not limited to Au or Pt, but may be a metal having a small electric resistance and easily forming an alloy with Ni30. FIG. 1 shows a part of the plating electrode, and it is not necessary that all of the plating electrode have the above-described two-layer or three-layer structure. Alternatively, the other portion may be made only of Au10, or may have a structure in which a protective film is formed on Ni30.
[0026]
[Example 2]
Next, a plating electrode according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a structure of a plated electrode according to the second embodiment.
[0027]
As shown in FIG. 2, the plated electrode of the present embodiment includes a base layer made of Au or Pt (Pt70 in the figure) and a Ni30 or a surface layer containing Ni30 on which a passivation film is formed. It has a laminated structure (three-layer structure of Pt70, Ti80, and Ni30 in the figure) provided directly or via an adhesion layer made of Ti80. The thickness of this Ti80 may be a thickness capable of covering the base layer Pt70 as in the first embodiment, and is preferably about 0.1 to 1.0 μm.
[0028]
With such a structure, the electric resistance can be reduced by the Pt 70, and the electric contact with the plating object 40 can be kept good. Further, by arranging Ni30 on the surface, it is possible to prevent contamination due to diffusion of Pt70 and to enhance resistance to a chemical solution. Further, by interposing Ti80 between Ni30 and Pt70, good adhesion between Ni30 and Pt70 can be maintained, and high wear resistance can be secured.
[0029]
As in the first embodiment, it is not necessary that all of the plating electrodes have the above-described two-layer or three-layer structure. A structure in which only Pt 70 is used or a protective film is formed on Ni 30 may be used.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the structure of the plated electrode of the present invention, the following effects can be obtained.
[0031]
A first effect of the present invention is that contamination of a semiconductor element by a noble metal can be prevented and resistance to a chemical solution such as a plating solution can be increased.
[0032]
The reason is that a surface layer containing Ni that forms a passivation film on the surface is formed at least on a portion of the base layer made of a noble metal that is in contact with the object to be plated.
[0033]
A second effect of the present invention is that it is possible to maintain good electrical contact with the object to be plated.
[0034]
The reason is that the electrical resistance is reduced by using Au or Pt as the base layer, and the adhesion layer of Ni, NiAu, Ti or the like formed on the base layer is formed with a predetermined film thickness, thereby expanding the base layer. This is because the plating electrode can be deformed according to the shape of the object to be plated without impairing the ductility and ductility.
[0035]
A third effect of the present invention is that high wear resistance can be obtained.
[0036]
The reason is that the combination of Ni and Au or Pt is a combination that forms an alloy at a relatively low temperature, and the adhesion can be improved by forming an alloy of Ni and Au or Pt. Further, by interposing an adhesion layer such as NiAu or Ti at the interface between Ni and Au or Pt, higher adhesion can be ensured.
[0037]
By performing electroplating using the plating electrode having such a material and structure, in-plane uniformity such as physical properties and film thickness of the plating film can be increased, and variation in electric characteristics between chips can be suppressed. The production yield of semiconductor elements can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a part of a structure of a plated electrode according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a part of the structure of a plated electrode according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional plated electrode.
[Explanation of symbols]
10 Au
20 NiAu
30 Ni
40 Plating object 50 Plating seal 60 Plating solution 70 Pt
80 Ti
90 Base material 100 Au thin film 110 Any of TiN, Ta, TaN, W, WN

Claims (4)

被めっき物の一部に当接し、前記被めっき物にめっき電流を供給するめっき電極であって、
前記めっき電極は、少なくとも前記被めっき物と当接する領域において、前記被めっき物側から、Niを含む材料からなる表面層と、Au或いはPtを含む材料からなるベース層とを含むことを特徴とするめっき電極。
A plating electrode that contacts a part of the object to be plated and supplies a plating current to the object to be plated,
The plating electrode includes a surface layer made of a material containing Ni and a base layer made of a material containing Au or Pt from at least a region in contact with the object to be plated, from the side of the object to be plated. Plating electrode.
前記ベース層と前記表面層との間に、前記ベース層と前記表面層との密着性を向上させる密着層が配設されていることを特徴とする請求項1記載のめっき電極。The plating electrode according to claim 1, wherein an adhesion layer for improving adhesion between the base layer and the surface layer is provided between the base layer and the surface layer. 前記ベース層がAuからなり、前記密着層がNiとAuの合金からなることを特徴とする請求項2記載のめっき電極。The plating electrode according to claim 2, wherein the base layer is made of Au, and the adhesion layer is made of an alloy of Ni and Au. 前記ベース層がPtからなり、前記密着層がTiからなることを特徴とする請求項2記載のめっき電極。The plating electrode according to claim 2, wherein the base layer is made of Pt, and the adhesion layer is made of Ti.
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