JP2009062584A - バンプ形成用非シアン系電解金めっき浴及びバンプ形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、めっき浴の安定化剤としての水溶性アミンと、結晶調整剤と、亜硫酸ナトリウムからなる伝導塩5〜150g/Lと、緩衝剤と、分子量2000〜6000のポリアルキレングリコール0.01〜10mg/Lと、を含有するバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴。結晶調整剤としてはTl化合物、Pb化合物、またはAs化合物が、水溶性アミンとしては炭素数2〜6のジアミン化合物が好ましい。
【選択図】図1
Description
(1)亜硫酸金アルカリ塩、亜硫酸金アンモニウム(金源)
本発明に用いる亜硫酸金アルカリ塩としては、公知の亜硫酸金アルカリ塩を制限することなく使用できる。亜硫酸金アルカリ塩としては、例えば亜硫酸金(I)ナトリウム、亜硫酸金(I)カリウム等を挙げることができる。これらは、1種を単独で、あるいは2種以上を併用しても良い。
水溶性アミンとしては、炭素数2以上、好ましくは炭素数2〜6のジアミンを使用することができ、例えば1, 2−ジアミノエタン、1,2-ジアミノプロパン、1,6−ジアミノヘキサン等を使用することができる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用しても良い。
本発明の電解金めっき浴に使用する結晶調整剤としては、例えば蟻酸タリウム、マロン酸タリウム、硫酸タリウム、硝酸タリウム等のTl化合物; クエン酸鉛、硝酸鉛、アルカンスルホン酸鉛等のPb化合物; 三酸化二砒素等のAs化合物を挙げることができる。これらのTl化合物、Pb化合物、As化合物は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の電解金めっき浴においては、伝導塩として亜硫酸ナトリウムを使用する。本発明の電解金めっき浴における亜硫酸ナトリウムの配合量は、通常5〜150g/Lとするが、好ましくは50〜100g/L、特に好ましくは60〜90g/Lである。亜硫酸ナトリウムの配合量が5g/L未満であると、バンプ形状の膨らみを充分に抑制してバンプ表面を平坦とすることができないだけでなく、付きまわりおよび液安定性が悪化しめっき浴の分解が生じる場合がある。150g/Lを超えると、限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
本発明に用いる緩衝剤としては、通常電解金めっき浴に使用されるものであれば特に限定されるものではないが、例えばリン酸塩、ホウ酸塩等の無機酸塩、クエン酸塩、フタル酸塩、エチレンジアミン四酢酸塩等の有機酸(カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸)塩等を用いることができる。
本発明の非シアン系電解金めっき浴に配合するポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等を挙げることができる。
表1、2に示す配合にて非シアン系電解金めっき浴を調整した。各原料の配合濃度の単位は特に断りのない限りg/Lである。但し、Na3Au(SO3)2 はAu量、Na2SO3 、K2SO3 は、SO3 量についての濃度を示してある。
図1に示すように、シリコンウエハ上にノボラック系ポジ型フォトレジストを使用して、長辺20〜100μm 、短辺20〜100μm の矩形状開口部を有するパターンニングを行った。電解金めっき浴を用いてめっきを施した後、ノボラック系ポジ型フォトレジストをメチルエチルケトンを用いて溶解した。得られたバンプの形状を、レーザー式形状測定装置を用いて計測した。尚、形状の評価値として上面部における高低差を用い、バンプ上面の最高点と上面外側の最下点の差を計測し、平滑さの指標とした。
2.0μmより大きい:×
2.0μm以下:○
とした。
被めっき物へめっきを施した後の、めっき浴の様子を観察し、下記基準にて評価した。
分解:めっき浴中の成分が分解した。
×:めっき浴中に金の沈殿が肉眼で判るレベルで観察された。
△:めっき浴中に金の沈殿が僅かに認められた。0.2μmメンブランフィルタでろ過して観察できるレベルであった。
○:めっき浴中に金の沈殿は観察されなかった。
被めっき物上に形成された金バンプの表面皮膜外観を観察し、下記基準にて評価した。
×:色調が赤い、デンドライト状析出が見られる、ムラが認められる、またはヤケが発生している。
△:異常析出はないが、光沢外観である。
○:色調がレモンイエローで無〜半光沢均一外観である。
被めっき物上に形成された特定の部位のバンプの皮膜硬さ(未熱処理および300℃、30分熱処理後) を、ビッカース硬さ計にて測定した。
未熱処理 (HV)
×:90HV未満
○:90HV以上150HV以下
300℃処理後 (HV)
×:60HVより大きい
○:30HV以上60HV以下
被めっき物を常温で十分に撹拌されたヨウ素系エッチャントの中に90秒浸漬し、アルコール系リンス液を用い、共洗いした後、乾燥空気を吹き付け、乾燥した。その後、金属顕微鏡を用い、50〜150倍の倍率で被めっき物上に形成された全バンプの表面形態を観察し、下記基準にて評価した。
×:50%以上のバンプの表面に「ムラ」が観察される。
△:一部の限られたエリアのバンプの表面に「ムラ」が観察される。
○:被めっき物上の全バンプの表面に「ムラ」が観察されない。
ここで、「ムラ」とはエッチング時に選択的に溶解した部分と溶解しなかった部分が混在した状態を指す。
上記各評価結果から、下記評価基準にて評価した。
○:形成された金めっき皮膜(金パンプ) およびめっき処理後の非シアン系電解金めっき浴に関する上記評価結果が、全て良好な結果であった。
△:形成された金めっき皮膜(金パンプ) およびめっき処理後の非シアン系電解金めっき浴に関する上記評価結果が、良好な結果であった。
×:形成された金めっき皮膜(金パンプ) およびめっき処理後の非シアン系電解金めっき浴に関する上記評価結果に、好ましくない結果が含まれた。
1’ 回路層
2 Al電極
3 パッシベーション膜
3a パッシベーション膜の開口部
4 TiWスパッタ膜
5 金スパッタ膜
6 UBM層
7 金バンプ
7’ 金バンプの表面
8 レジスト膜
8a レジスト膜の開口部
10 TAB基板
12 デバイスホール
14 銅配線
15 錫めっき皮膜
16 基板電極
18 半導体チップ
20 接合部
22 封止材
Claims (4)
- 金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、めっき浴の安定化剤としての水溶性アミンと、結晶調整剤と、亜硫酸ナトリウムからなる伝導塩5〜150g/Lと、緩衝剤と、分子量2000〜6000のポリアルキレングリコール0.01〜10mg/Lと、を含有するバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴。
- 結晶調整剤が、Tl化合物、Pb化合物、またはAs化合物であり、結晶調整剤を金属濃度として0.1〜100mg/L配合する請求項1に記載のバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴。
- パターンニングされた半導体ウエハ上に請求項1又は2に記載のバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴を用いて電解金めっきを行った後、200〜400℃で5分以上熱処理することにより、硬度30〜60HV、表面の高低差が2μm以下のバンプを形成するバンプ形成方法。
- 基板上に形成された基板配線が有する錫めっき又は金めっきされた基板電極と、請求項3に記載のバンプ形成方法により半導体ウエハ上に形成された集積回路の金バンプとを、熱圧着又は超音波を用いて接合する接続方法。
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