JP2009235459A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Kazuhiro Ozawa
和弘 小澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that a gold bump plating step is carried out to form an electrode having 15-20 μm height in a semiconductor product such as LCD driver and a gold bump surface shape of the LCD driver requires flatness to improve the contact property in the installation and on the other hand, the position of the installation is carried out by image recognition and the bump surface appearance requires low-glossiness to make the reflection low by diffusing the light in every direction, then there is an antinomy that the surface roughness is necessary to be kept in micro but the bump cross-section shape is necessary to be flat in macro. <P>SOLUTION: The final part of a second step of plating (high current density plating step after initial low current density plating) in a two stage plating is carried out under low current density. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置(または半導体集積回路装置)の製造方法におけるメッキ技術、特に金メッキ技術に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a plating technique in a method for manufacturing a semiconductor device (or a semiconductor integrated circuit device), and particularly to a technique effective when applied to a gold plating technique.

日本特開2002−256486号公報(特許文献1)または米国特許公開2002−0127829号公報(特許文献2)には、半導体ウエハへの一般的なメッキ・プロセスにおいて、ウエハ内の温度分布を一様にするために加熱及び冷却を含む温調を施すことが開示されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2002-256486 (Patent Document 1) or US Patent Publication No. 2002-0127829 (Patent Document 2) discloses a uniform temperature distribution in a wafer in a general plating process on a semiconductor wafer. In order to achieve this, it is disclosed that temperature control including heating and cooling is performed.

日本特開2005−136225号公報(特許文献3)または米国特許公開2005−0023149号公報(特許文献4)には、半導体ウエハへの埋め込み配線形成のための銅等のメッキ・プロセスにおいて、ウエハ内の温度を一定にするために加熱及び冷却を含む温調を施すことが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-136225 (Patent Document 3) or US Patent Publication No. 2005-0023149 (Patent Document 4) describes a process for plating copper or the like for forming embedded wiring on a semiconductor wafer. It is disclosed that temperature control including heating and cooling is performed in order to keep the temperature of the temperature constant.

日本特開平7−142425号公報(特許文献5)には、半導体ウエハへの一般的なメッキ・プロセスにおいて、ウエハ内の温度分布を一様にするために加熱を含む温調を施すことが開示されている。   Japanese Laid-Open Patent Publication No. 7-142425 (Patent Document 5) discloses that in a general plating process on a semiconductor wafer, temperature adjustment including heating is performed in order to make the temperature distribution in the wafer uniform. Has been.

日本特開平11−200058号公報(特許文献6)には、半導体ウエハへの埋め込み配線形成のための銅等のメッキ・プロセスにおいて、ウエハからの距離に応じて温度勾配を形成するためにウエハの裏面からの加熱を含む一定温度への温調を施すことが開示されている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 11-200058 (Patent Document 6), in a plating process of copper or the like for forming an embedded wiring on a semiconductor wafer, a wafer is formed in order to form a temperature gradient according to the distance from the wafer. It is disclosed that the temperature is adjusted to a constant temperature including heating from the back surface.

日本特開平11−92948号公報(特許文献7)または米国特許第6544585号公報(特許文献8)には、半導体ウエハへの埋め込み配線形成のための銅等のメッキ・プロセスにおいて、ウエハ上の気泡を除去するために、ウエハの裏面から加熱して、メッキ液を沸騰させることが開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-92948 (Patent Document 7) or US Pat. No. 6,544,585 (Patent Document 8) describes a bubble on a wafer in a plating process of copper or the like for forming an embedded wiring on a semiconductor wafer. In order to remove this, it is disclosed that the plating solution is boiled by heating from the back surface of the wafer.

特開2002−256486号公報JP 2002-256486 A 米国特許公開2002−0127829号公報US Patent Publication No. 2002-0127829 特開2005−136225号公報JP 2005-136225 A 米国特許公開2005−0023149号公報US Patent Publication No. 2005-0023149 特開平7−142425号公報JP-A-7-142425 特開平11−200058号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-200058 特開平11−92948号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-92948 米国特許第6544585号公報US Pat. No. 6,544,585

LCD(Liquid Crystal Display)ドライバ等の半導体製品では高さ約15〜20μmの電極形成のための金BUMPメッキ工程がある。LCDドライバの金BUMP表面形状は実装時のコンタクト性向上のため平坦性が要求されている。一方、実装時の位置決めを画像認識で行なっている関係上、BUMP表面外観は光の反射が少ない無光沢性が要求されている。BUMP表面を無光沢にするには、光をあらゆる方向へ拡散させるために、ミクロ的に、ある程度の表面の粗さを保つことが重要であるが、マクロ的にはBUMPの断面形状は平坦にしなければならないという一見、矛盾する問題がある。   Semiconductor products such as LCD (Liquid Crystal Display) drivers have a gold BUMP plating process for forming electrodes having a height of about 15 to 20 μm. The gold BUMP surface shape of the LCD driver is required to be flat to improve the contact property during mounting. On the other hand, since the positioning at the time of mounting is performed by image recognition, the BUMP surface appearance is required to be matte with little light reflection. In order to make the BUMP surface matte, it is important to maintain a certain degree of surface roughness microscopically in order to diffuse light in all directions. At first glance, there is a conflicting problem.

BUMP表面の平坦化、無光沢化には電流密度は低い方が望ましいが、その半面、メッキ処理時間増大というデメリットがある。これは、低電流密度にすると金粒塊が大きくなるため、無光沢になり、下地段差をトレースせず、中央が凸型となるためである。逆に、高電流密度にすると金粒塊が小さくなるため、光沢になり、下地段差をトレースするので、中央が凹型となる。そのため、一般に、メッキ初期の数分間を低電流密度で、それ以降は高電流密度でメッキを行う2段メッキを実施している。   A low current density is desirable for flattening and matting of the BUMP surface, but on the other hand, there is a demerit that the plating processing time is increased. This is because, when the current density is low, the gold particle lump becomes large, and therefore it becomes dull, the base step is not traced, and the center is convex. On the other hand, when the current density is increased, the gold grain lump becomes small, so that it becomes glossy and the base step is traced, so that the center is concave. Therefore, in general, two-step plating is performed in which plating is performed at a low current density for a few minutes at the initial stage of plating and at a high current density thereafter.

しかし、最近の高密度実装化により、無光沢状態を維持したまま、更なる平坦化が要求されている。この更なる一見矛盾する要求に答えるために、本願発明者らは、以下の検討を行った。   However, due to recent high-density mounting, further flattening is required while maintaining a dull state. In order to answer this seemingly contradictory request, the inventors of the present application have made the following examination.

すなわち、メッキ液温(メッキ液の温度)は、適正メッキ液温度範囲(50℃〜65℃程度)内で所望のBUMP表面の平坦化、無光沢化が得られる液温を設定してメッキを実施するのが一般的である。この適正メッキ液温度範囲内でメッキ液温を上げると(電流密度を下げるのとほぼ同一の効果)、金粒塊が大きくなるため、無光沢になり、下地段差をトレースせず、中央が凸型となる。逆に、メッキ液温を下げると(電流密度を上げるのとほぼ同一の効果)、金粒塊が小さくなるため、光沢になり、下地段差をトレースするので、中央が凹型となる。このように、金メッキ表面の微視的及び巨視的特性を決めるパラメータは電流密度とメッキ液温という二つの要素があり、それらの新規な組み合わせにより、前記の一見、矛盾する問題を解決できることが、本願発明者等によって明らかにされた。   That is, the plating solution temperature (plating solution temperature) is set to a solution temperature that can achieve a desired BUMP surface flatness and matte finish within an appropriate plating solution temperature range (about 50 ° C. to 65 ° C.). It is common to implement. Increasing the plating solution temperature within this appropriate plating solution temperature range (almost the same effect as reducing the current density) results in an increase in the size of the gold particles, resulting in matte, no trace of the underlying step, and convex center. Become a mold. On the other hand, when the plating solution temperature is lowered (substantially the same effect as increasing the current density), the gold grain lump becomes small and glossy, and the base step is traced, so that the center becomes concave. Thus, the parameters that determine the microscopic and macroscopic characteristics of the gold-plated surface have two elements, the current density and the plating solution temperature, and the novel combination can solve the seemingly contradictory problems described above. This has been clarified by the present inventors.

本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置の製造プロセスを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a manufacturing process of a highly reliable semiconductor device.

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。   The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.

すなわち、本願発明は2段メッキの2段目(初期低電流密度メッキ後の高電流密度メッキ・ステップ)の終了部を低電流密度にするものである。   That is, according to the present invention, the end of the second stage of the two-stage plating (the high current density plating step after the initial low current density plating) is made to have a low current density.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、金バンプ・メッキ・ステップを初期低電流密度メッキ、中間の高電流密度メッキ・ステップ、および最終段の低電流密度メッキからなる3段ステップとすることで、巨視的平坦性を犠牲にせず、中間の高電流密度メッキ・ステップにおいて光沢となった表面を再び無光沢にすることができる。   That is, the gold bump plating step is a three-step step including an initial low current density plating, an intermediate high current density plating step, and a final low current density plating, so that macroscopic flatness is not sacrificed. The glossy surface in the intermediate high current density plating step can be rendered matte again.

〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
[Outline of Embodiment]
First, an outline of a typical embodiment of the invention disclosed in the present application will be described.

1.以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、複数の開口部を有するレジスト膜を形成する工程;
(b)前記レジスト膜を有する前記ウエハを、メッキ・カップおよび前記メッキ・カップにメッキ液を供給するメッキ液タンクを有する枚葉メッキ装置内に導入する工程;
(c)前記枚葉メッキ装置内において、前記レジスト膜を有する前記ウエハを、前記第1の主面が前記メッキ・カップのメッキ槽に対向するように、前記メッキ・カップにロードする工程;
(d)前記工程(c)の後、前記メッキ槽と前記メッキ液タンクの間で、前記メッキ液を循環させながら、前記第1の主面の前記複数の開口部に、電気メッキにより金バンプ電極を形成する工程、
ここで、前記工程(d)は、以下の下位工程を含む:
(d1)第1の厚さを有し、金を主要な成分とする第1のメッキ層を堆積する工程;
(d2)前記第1のメッキ層上に、前記第1のメッキ層よりも平均メッキ粒塊が小さく、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有し、金を主要な成分とする第2のメッキ層を堆積する工程;
(d3)前記第2のメッキ層上に、前記第2のメッキ層よりも平均メッキ粒塊が大きく、前記第2の厚さよりも薄い第3の厚さを有し、金を主要な成分とする第3のメッキ層を堆積する工程。
1. A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) forming a resist film having a plurality of openings on the first main surface of the wafer;
(B) introducing the wafer having the resist film into a single wafer plating apparatus having a plating cup and a plating solution tank for supplying a plating solution to the plating cup;
(C) loading the wafer having the resist film into the plating cup in the single wafer plating apparatus so that the first main surface faces the plating tank of the plating cup;
(D) After the step (c), while the plating solution is circulated between the plating tank and the plating solution tank, gold bumps are formed by electroplating on the plurality of openings on the first main surface. Forming an electrode;
Here, the step (d) includes the following sub-steps:
(D1) depositing a first plating layer having a first thickness and containing gold as a main component;
(D2) On the first plating layer, an average plating particle agglomeration is smaller than the first plating layer and has a second thickness larger than the first thickness, and gold is a main component. Depositing a second plated layer;
(D3) On the second plating layer, the average plating particle agglomeration is larger than the second plating layer and has a third thickness smaller than the second thickness, and gold is a main component. Depositing a third plating layer.

2.前記1項の半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、前記メッキ液の温度はほぼ一定である。   2. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the temperature of the plating solution is substantially constant in the step (d).

3.前記1または2項の半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの3倍以上である。   3. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1 or 2, the second thickness is at least three times as large as the first thickness and the third thickness.

4.前記1または2項の半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの4倍以上である。   4). In the method of manufacturing a semiconductor device according to item 1 or 2, the second thickness is four times or more the first thickness and the third thickness.

5.前記1または2項の半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの5倍以上である。   5). In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1 or 2, the second thickness is five times or more the first thickness and the third thickness.

6.前記1から5項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも大きい。   6). 6. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 1 to 5, the plating current density in the lower step (d2) is larger than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3).

7.前記1から5項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも2倍以上、大きい。   7. 6. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 5, the plating current density in the lower step (d2) is two times or more larger than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3). .

8.前記1から5項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも3倍以上、大きい。   8). 6. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 5, the plating current density in the lower step (d2) is three times or more larger than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3). .

9.前記1から8項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも低い。   9. 9. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 8, the temperature of the wafer in the substep (d2) is lower than the temperature of the wafer in the substeps (d1) and (d3).

10.前記1から8項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも摂氏2度以上、低い。   10. 9. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 8, the temperature of the wafer in the substep (d2) is 2 degrees Celsius than the temperature of the wafer in the substeps (d1) and (d3). That's low.

11.前記1から10項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を冷却することにより、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも低くされている。   11. 11. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 1 to 10, the temperature of the wafer in the lower step (d2) is reduced by cooling the second main surface of the wafer. And the temperature of the wafer in (d3).

12.前記1から10項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を加熱することにより、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度よりも高くされている。   12 11. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 10, the temperature of the wafer in the substeps (d1) and (d3) is set by heating the second main surface of the wafer. The temperature is higher than that of the wafer in the step (d2).

13.以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、複数の開口部を有するレジスト膜を形成する工程;
(b)前記レジスト膜を有する前記ウエハを、メッキ・カップおよび前記メッキ・カップにメッキ液を供給するメッキ液タンクを有する枚葉メッキ装置内に導入する工程;
(c)前記枚葉メッキ装置内において、前記レジスト膜を有する前記ウエハを、前記第1の主面が前記メッキ・カップのメッキ槽に対向するように、前記メッキ・カップにロードする工程;
(d)前記工程(c)の後、前記メッキ槽と前記メッキ液タンクの間で、前記メッキ液を循環させながら、前記第1の主面の前記複数の開口部に、電気メッキにより金バンプ電極を形成する工程、
ここで、前記工程(d)は、以下の下位工程を含む:
(d1)第1の厚さを有し、金を主要な成分とする第1のメッキ層を、第1のメッキ電流密度による電気メッキにより、堆積する工程;
(d2)前記第1のメッキ層上に、前記第1のメッキ電流密度よりも高い第2のメッキ電流密度による電気メッキにより、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有し、金を主要な成分とする第2のメッキ層を堆積する工程;
(d3)前記第2のメッキ層上に、前記第2のメッキ電流密度よりも低い第3のメッキ電流密度による電気メッキにより、前記第2の厚さよりも薄い第3の厚さを有し、金を主要な成分とする第3のメッキ層を堆積する工程。
13. A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) forming a resist film having a plurality of openings on the first main surface of the wafer;
(B) introducing the wafer having the resist film into a single wafer plating apparatus having a plating cup and a plating solution tank for supplying a plating solution to the plating cup;
(C) loading the wafer having the resist film into the plating cup in the single wafer plating apparatus so that the first main surface faces the plating tank of the plating cup;
(D) After the step (c), while the plating solution is circulated between the plating tank and the plating solution tank, gold bumps are formed by electroplating on the plurality of openings on the first main surface. Forming an electrode;
Here, the step (d) includes the following sub-steps:
(D1) depositing a first plating layer having a first thickness and containing gold as a main component by electroplating with a first plating current density;
(D2) having a second thickness greater than the first thickness by electroplating with a second plating current density higher than the first plating current density on the first plating layer; Depositing a second plating layer comprising gold as a major component;
(D3) On the second plating layer, by electroplating with a third plating current density lower than the second plating current density, the third thickness is smaller than the second thickness; Depositing a third plating layer comprising gold as a major component;

14.前記13項の半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、前記メッキ液の温度はほぼ一定である。   14 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 13, the temperature of the plating solution is substantially constant in the step (d).

15.前記13または14項の半導体装置の製造方法において、前記第3のメッキ層の上面は実質的に光沢面ではない。   15. 15. In the method of manufacturing a semiconductor device according to item 13 or 14, the upper surface of the third plating layer is not a glossy surface.

16.前記13から15項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの3倍以上である。   16. 16. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 13 to 15, the second thickness is three times or more the first thickness and the third thickness.

17.前記13から15項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの4倍以上である。   17. 16. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 13 to 15, the second thickness is four times or more the first thickness and the third thickness.

18.前記13から15項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの5倍以上である。   18. 16. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 13 to 15, the second thickness is not less than five times the first thickness and the third thickness.

19.前記13から18項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも2倍以上、大きい。   19. 19. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 13 to 18, the plating current density in the lower step (d2) is twice or more larger than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3). .

20.前記13から19項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも3倍以上、大きい。   20. 20. In the method for manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 13 to 19, the plating current density in the lower step (d2) is three times or more larger than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3). .

21.前記13から20項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも低い。   21. 21. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 13 to 20, the temperature of the wafer in the substep (d2) is lower than the temperature of the wafer in the substeps (d1) and (d3).

22.前記13から20項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも摂氏2度以上、低い。   22. 21. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 13 to 20, the temperature of the wafer in the lower step (d2) is 2 degrees Celsius than the temperature of the wafer in the lower steps (d1) and (d3). That's low.

23.前記13から22項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を冷却することにより、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも低くされている。   23. 23. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 13 to 22, the temperature of the wafer in the lower step (d2) is reduced by cooling the second main surface of the wafer. And the temperature of the wafer in (d3).

24.前記13から22項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を加熱することにより、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度よりも高くされている。   24. 23. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 13 to 22, the temperature of the wafer in the substeps (d1) and (d3) is adjusted by heating the second main surface of the wafer. The temperature is higher than that of the wafer in the step (d2).

25.以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、複数の開口部を有するレジスト膜を形成する工程;
(b)前記レジスト膜を有する前記ウエハを、メッキ・カップおよび前記メッキ・カップにメッキ液を供給するメッキ液タンクを有する枚葉メッキ装置内に導入する工程;
(c)前記枚葉メッキ装置内において、前記レジスト膜を有する前記ウエハを、前記第1の主面が前記メッキ・カップのメッキ槽に対向するように、前記メッキ・カップにロードする工程;
(d)前記工程(c)の後、前記メッキ槽と前記メッキ液タンクの間で、前記メッキ液を循環させながら、前記第1の主面の前記複数の開口部に、電気メッキにより金バンプ電極を形成する工程、
ここで、前記工程(d)は、以下の下位工程を含む:
(d1)第1の厚さを有し、金を主要な成分とする第1のメッキ層を、第1のウエハ温度において、堆積する工程;
(d2)前記第1のメッキ層上に、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有し、前記第1のウエハ温度よりも低い第2のウエハ温度において、金を主要な成分とする第2のメッキ層を堆積する工程;
(d3)前記第2のメッキ層上に、前記第2の厚さよりも薄い第3の厚さを有し、前記第2のウエハ温度よりも高い第3のウエハ温度において、金を主要な成分とする第3のメッキ層を堆積する工程。
25. A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) forming a resist film having a plurality of openings on the first main surface of the wafer;
(B) introducing the wafer having the resist film into a single wafer plating apparatus having a plating cup and a plating solution tank for supplying a plating solution to the plating cup;
(C) loading the wafer having the resist film into the plating cup in the single wafer plating apparatus so that the first main surface faces the plating tank of the plating cup;
(D) After the step (c), while the plating solution is circulated between the plating tank and the plating solution tank, gold bumps are formed by electroplating on the plurality of openings on the first main surface. Forming an electrode;
Here, the step (d) includes the following sub-steps:
(D1) depositing a first plating layer having a first thickness and containing gold as a main component at a first wafer temperature;
(D2) On the first plating layer, gold is a major component at a second wafer temperature having a second thickness greater than the first thickness and lower than the first wafer temperature. Depositing a second plating layer;
(D3) On the second plating layer, gold is a major component at a third wafer temperature having a third thickness smaller than the second thickness and higher than the second wafer temperature. Depositing a third plating layer.

26.前記25項の半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、メッキ電流密度は、ほぼ一定である。   26. In the method for manufacturing a semiconductor device according to the item 25, the plating current density is substantially constant in the step (d).

27.前記25または26項の半導体装置の製造方法において、前記第3のメッキ層の上面は実質的に光沢面ではない。   27. 27. In the method of manufacturing a semiconductor device according to 25 or 26, the upper surface of the third plating layer is not a glossy surface.

28.前記25から27項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、前記メッキ液の温度はほぼ一定である。   28. 28. In the method for manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 25 to 27, in the step (d), the temperature of the plating solution is substantially constant.

29.前記25から28項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの3倍以上である。   29. 29. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 25 to 28, the second thickness is three times or more the first thickness and the third thickness.

30.前記25から28項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの4倍以上である。   30. 29. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of items 25 to 28, the second thickness is four times or more the first thickness and the third thickness.

31.前記25から28項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの5倍以上である。   31. 29. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of items 25 to 28, the second thickness is five times or more the first thickness and the third thickness.

32.前記25および27から31項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも大きい。   32. 32. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 25 and 27 to 31, the plating current density in the lower step (d2) is larger than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3).

33.前記25および27から31項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも2倍以上、大きい。   33. 32. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of 25 and 27 to 31, the plating current density in the lower step (d2) is two times or more than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3). ,large.

34.前記25および27から31項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも3倍以上、大きい。   34. 32. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of 25 and 27 to 31, the plating current density in the lower step (d2) is three times or more than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3). ,large.

35.前記25から34項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも低い。   35. 35. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 25 to 34, the temperature of the wafer in the substep (d2) is lower than the temperature of the wafer in the substeps (d1) and (d3).

36.前記25から34項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも摂氏2度以上、低い。   36. 35. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 25 to 34, the temperature of the wafer in the substep (d2) is 2 degrees Celsius than the temperature of the wafer in the substeps (d1) and (d3). That's low.

37.前記25から36項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を冷却することにより、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも低くされている。   37. 37. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 25 to 36, the temperature of the wafer in the sub-process (d2) is controlled by cooling the second main surface of the wafer. And the temperature of the wafer in (d3).

38.前記25から36項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を加熱することにより、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度よりも高くされている。   38. 37. In the method of manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 25 to 36, the temperature of the wafer in the substeps (d1) and (d3) is adjusted by heating the second main surface of the wafer. The temperature is higher than that of the wafer in the step (d2).

39.以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、複数の開口部を有するレジスト膜を形成する工程;
(b)前記レジスト膜を有する前記ウエハを、メッキ・カップおよび前記メッキ・カップにメッキ液を供給するメッキ液タンクを有する枚葉メッキ装置内に導入する工程;
(c)前記枚葉メッキ装置内において、前記レジスト膜を有する前記ウエハを、前記第1の主面が前記メッキ・カップのメッキ槽に対向するように、前記メッキ・カップにロードする工程;
(d)前記工程(c)の後、前記メッキ槽と前記メッキ液タンクの間で、前記メッキ液を循環させながら、前記第1の主面の前記複数の開口部に、電気メッキにより金バンプ電極を形成する工程、
ここで、前記工程(d)は、以下の下位工程を含む:
(d1)第1の厚さを有し、金を主要な成分とする第1のメッキ層を、第1のウエハ温度において、堆積する工程;
(d2)前記第1のメッキ層上に、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有し、前記第1のウエハ温度よりも低い第2のウエハ温度において、金を主要な成分とする第2のメッキ層を堆積する工程。
39. A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) forming a resist film having a plurality of openings on the first main surface of the wafer;
(B) introducing the wafer having the resist film into a single wafer plating apparatus having a plating cup and a plating solution tank for supplying a plating solution to the plating cup;
(C) loading the wafer having the resist film into the plating cup in the single wafer plating apparatus so that the first main surface faces the plating tank of the plating cup;
(D) After the step (c), while the plating solution is circulated between the plating tank and the plating solution tank, gold bumps are formed by electroplating on the plurality of openings on the first main surface. Forming an electrode;
Here, the step (d) includes the following sub-steps:
(D1) depositing a first plating layer having a first thickness and containing gold as a main component at a first wafer temperature;
(D2) On the first plating layer, gold is a major component at a second wafer temperature having a second thickness greater than the first thickness and lower than the first wafer temperature. Depositing a second plating layer.

40.前記39項の半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、メッキ電流密度は、ほぼ一定である。   40. In the method for manufacturing a semiconductor device according to Item 39, the plating current density is substantially constant in the step (d).

41.前記39または40項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d1)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を加熱することにより、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度よりも高くされている。   41. 41. In the method of manufacturing a semiconductor device according to 39 or 40, the temperature of the wafer in the sub-process (d1) is set such that the temperature of the wafer in the sub-process (d2) is increased by heating the second main surface of the wafer. It is higher than the temperature.

42.前記39から41項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、前記メッキ液の温度はほぼ一定である。   42. 42. In the method for manufacturing a semiconductor device as described above in any one of 39 to 41, in the step (d), the temperature of the plating solution is substantially constant.

43.前記39から42項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの3倍以上である。   43. 43. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 39 to 42, the second thickness is not less than three times the first thickness and the third thickness.

44.前記39から42項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの4倍以上である。   44. 43. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 39 to 42, the second thickness is four times or more the first thickness and the third thickness.

45.前記39から42項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの5倍以上である。   45. 43. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 39 to 42, the second thickness is not less than five times the first thickness and the third thickness.

46.前記39および41から45項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)におけるメッキ電流密度よりも大きい。   46. 46. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 39 and 41 to 45, the plating current density in the lower step (d2) is larger than the plating current density in the lower step (d1).

47.前記39および41から45項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)におけるメッキ電流密度よりも2倍以上、大きい。   47. 46. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 39 and 41 to 45, the plating current density in the lower step (d2) is twice or more larger than the plating current density in the lower step (d1).

48.前記39および41から45項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)におけるメッキ電流密度よりも3倍以上、大きい。   48. 46. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 39 and 41 to 45, the plating current density in the lower step (d2) is three times or more larger than the plating current density in the lower step (d1).

49.前記39から48項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)における前記ウエハの温度よりも低い。   49. 49. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 39 to 48, the temperature of the wafer in the lower step (d2) is lower than the temperature of the wafer in the lower step (d1).

50.前記39から48項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)における前記ウエハの温度よりも摂氏2度以上、低い。   50. 49. In the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 39 to 48, the temperature of the wafer in the lower step (d2) is two degrees Celsius or lower than the temperature of the wafer in the lower step (d1).

51.前記39,40、および42から50項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を冷却することにより、前記下位工程(d1)における前記ウエハの温度よりも低くされている。   51. 51. In the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of 39, 40, and 42 to 50, the temperature of the wafer in the sub-step (d2) is obtained by cooling the second main surface of the wafer. It is made lower than the temperature of the wafer in the lower step (d1).

〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
1.本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
[Description format, basic terms, usage in this application]
1. In the present application, the description of the embodiment may be divided into a plurality of sections for convenience, if necessary. However, unless otherwise specified, these are not independent from each other. Each part of a single example, one part is the other part of the details, or part or all of the modifications. Moreover, as a general rule, the same part is not repeated. In addition, each component in the embodiment is not indispensable unless specifically stated otherwise, unless it is theoretically limited to the number, and obviously not in context.

2.同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「AからなるX」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、A以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Aを主要な成分として含むX」等の意味である。たとえば、「金バンプ電極」等と言っても、純粋な金ばかりでなく、金を主要な成分とする金合金等も含まれるものとする。同様に「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。同様に、「酸化シリコン膜」と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG(Fluorosilicate Glass)、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ(Nano-Clustering Silica:NSC)等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜(ポーラス系絶縁膜)、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。   2. Similarly, in the description of the embodiment, etc., regarding the material, composition, etc., “X consisting of A” etc. is an element other than A unless specifically stated otherwise and clearly not in context. It is not excluded that one of the main components. For example, as for the component, it means “X containing A as a main component”. For example, “gold bump electrodes” and the like include not only pure gold but also gold alloys containing gold as a main component. Similarly, the term “silicon member” is not limited to pure silicon, but also includes SiGe alloys, other multi-component alloys containing silicon as a main component, and other additives. Needless to say. Similarly, the term “silicon oxide film” refers not only to relatively pure undoped silicon oxide, but also to FSG (Fluorosilicate Glass), TEOS-based silicon oxide, and SiOC ( Silicon Oxicarbide) or Carbon-doped Silicon oxide (OSG) (Organosilicate glass), PSG (Phosphorus Silicate Glass), BPSG (Borophosphosilicate Glass) and other thermal oxide films, CVD oxide films, SOG (Spin ON Glass) , Nano-clustering silica (NSC), etc., coated silicon oxide, silica-based low-k insulating film (porous insulating film) in which pores are introduced in similar members, and these are the main Needless to say, it includes a composite film with another silicon-based insulating film as an essential component.

3.同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。   3. Similarly, suitable examples of graphics, positions, attributes, and the like are given, but it is needless to say that the present invention is not strictly limited to those cases unless explicitly stated otherwise, and unless otherwise apparent from the context.

4.さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。   4). In addition, when a specific number or quantity is mentioned, a numerical value exceeding that specific number will be used unless specifically stated otherwise, unless theoretically limited to that number, or unless otherwise clearly indicated by the context. There may be a numerical value less than the specific numerical value.

5.「ウエハ」というときは、通常は半導体装置(半導体集積回路装置、電子装置も同じ)をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、SOIウエハ等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。また、「ウエハの温度」というときは、特に場所を指定したとき又は明らかでそうでないときを除き、ウエハの裏面中央部の温度を指すものとする。   5). “Wafer” usually refers to a single crystal silicon wafer on which a semiconductor device (same as a semiconductor integrated circuit device and an electronic device) is formed, but an insulating substrate such as an epitaxial wafer or an SOI wafer, and a semiconductor layer or the like. Needless to say, composite wafers are also included. The term “wafer temperature” refers to the temperature at the center of the back surface of the wafer, unless a location is specified or it is obvious and not.

6.「メッキ液の温度」というときは、特に場所を指定したとき(たとえば「メッキ液タンク内のメッキ液の温度」)又は明らかでそうでないときを除き、メッキ・カップに流入する際のメッキ液の温度を表す。   6). The term “plating solution temperature” refers to the amount of plating solution flowing into the plating cup, except when a specific location is specified (eg, “plating solution temperature in the plating solution tank”) or unless otherwise apparent. Represents temperature.

7.バンプ電極等について「メッキ層の厚さ」というときは、特に場所を指定したとき又は明らかでそうでないときを除き、バンプ電極等の中央部の厚さを言う。   7. The term “thickness of the plating layer” for a bump electrode or the like refers to the thickness of the central portion of the bump electrode or the like unless a location is specified or it is obvious and not.

〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
[Details of the embodiment]
The embodiment will be further described in detail. In the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar symbols or reference numerals, and description thereof will not be repeated in principle.

1.本実施形態の半導体装置の製造方法の金バンプ・メッキ・プロセスによるデバイスの実装状態の説明(主に図3及び図4)
図3は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法による半導体装置(半導体集積回路装置)の一例を示すチップ上面図である。図4は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法による半導体装置(半導体集積回路装置)を液晶表示装置に実装した構造を示す断面図である。これらに基づいて、本実施形態の半導体装置の製造方法の金バンプ・メッキ・プロセスによるデバイスの実装状態を説明する。
1. Description of device mounting state by gold bump plating process of manufacturing method of semiconductor device of this embodiment (mainly FIGS. 3 and 4)
FIG. 3 is a top view of a chip showing an example of a semiconductor device (semiconductor integrated circuit device) according to a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure in which a semiconductor device (semiconductor integrated circuit device) according to a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is mounted on a liquid crystal display device. Based on these, the mounting state of the device by the gold bump plating process of the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment will be described.

前記のように、図3は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法による半導体装置(半導体集積回路装置)の一例を示すチップ上面図である。これは液晶表示装置すなわちLCD(Liquid Crystal Display)ドライバー用チップの例であり、チップ51上には回路領域52とその周辺の多数のバンプ電極15が配置されている。   As described above, FIG. 3 is a chip top view showing an example of a semiconductor device (semiconductor integrated circuit device) according to the method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention. This is an example of a chip for a liquid crystal display device, that is, an LCD (Liquid Crystal Display) driver. On the chip 51, a circuit region 52 and a large number of bump electrodes 15 around it are arranged.

図4は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法による半導体装置(半導体集積回路装置)を液晶表示装置に実装した構造を示す断面図である。図4に示すように、液晶表示装置の液晶基板55上には複数のITO(Indium Tin Oxide)電極53等の導電体外部電極が設けられており、LCDドライバー用チップ51上の複数の金バンプ電極15と異方性導電膜54すなわちACF(Anisotropic Conductive Film)を介して電気的に接続されている。このとき、金バンプ電極15に厚さばらつきがあると、一部の電極間で接続抵抗が高くなる等の不具合を生ずる可能性が高い。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure in which a semiconductor device (semiconductor integrated circuit device) according to a method for manufacturing a semiconductor device of an embodiment of the present invention is mounted on a liquid crystal display device. As shown in FIG. 4, conductor external electrodes such as a plurality of ITO (Indium Tin Oxide) electrodes 53 are provided on the liquid crystal substrate 55 of the liquid crystal display device, and a plurality of gold bumps on the LCD driver chip 51 are provided. The electrode 15 is electrically connected via an anisotropic conductive film 54, that is, an ACF (Anisotropic Conductive Film). At this time, if the gold bump electrode 15 has a variation in thickness, there is a high possibility of causing a problem such as an increase in connection resistance between some of the electrodes.

2.本実施形態の半導体装置の製造方法の全体プロセス、メッキ・カップ(メッキ・カップ構造X)およびメッキプロセスの1例の詳細説明(主に図1、図2及び図5から12)
図1は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセス(電流可変3ステップ・プロセス:メッキ・プロセスA)のシーケンス図である。図2は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する基本的なメッキ・カップの構造を示す断面図である。図5は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成処理前のデバイス構造を示す模式断面図である。図6は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるUBM(Under Bump Metal)形成工程のデバイス構造を示す模式断面図である。図7は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるフォトレジスト塗布工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。図8は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるフォトレジスト現像工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。図9は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキ工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。図10は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレジスト除去工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。図11は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるUBMエッチ工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。図12は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するレジスト塗布装置の塗布部を示す斜視図である。これらに基づいて、本実施形態の半導体装置の製造方法の全体プロセス、メッキ・カップおよびメッキプロセスの1例の詳細を説明する。
2. Detailed description of one example of the entire process, plating cup (plating cup structure X), and plating process of the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment (mainly FIGS. 1, 2 and 5 to 12)
FIG. 1 is a sequence diagram of a plating process (current variable three-step process: plating process A) in a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the basic structure of a plating cup used in the plating process in the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a device structure before bump formation processing in the method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a device structure in a UBM (Under Bump Metal) forming step in the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a device structure in which the photoresist coating process is completed in the method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a device structure in which the photoresist developing process is completed in the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a device structure in which a plating step is completed in the method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a device structure in which the resist removal step in the semiconductor device manufacturing method according to one embodiment of the present invention is completed. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a device structure in which the UBM etch process is completed in the semiconductor device manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 12 is a perspective view showing a coating portion of a resist coating apparatus used in the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Based on these, details of an example of the entire process, plating cup, and plating process of the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment will be described.

まず、図2に基づいて、基本的なメッキ・カップ3の構造を説明する。以下では200φシリコン単結晶ウエハの場合を例にとり具体的に説明する。図2に示すように、メッキ・カップ3内のメッキ槽2のウエハ・ホールダ24にはリング状のカソード電極32が設けられており、その上にウエハ1がフェースダウン(ウエハ1のデバイス面1aが下向き)でセットされている。メッキ・カップ3の下端にはメッキ液供給配管45が連結されている。メッキ液2はアノード電極34を貫通して、ウエハ1の第1の主面1aに当たり、方向変換して、メッキ液排出配管46からタンクへ戻される。ウエハ1の第2の主面1b(裏面)は、ウエハ押さえ42によって、押し付けバネ43およびウエハ・ホールダ駆動用シリンダ44によって、カソード電極32に押し付けられている。   First, the basic structure of the plating cup 3 will be described with reference to FIG. Hereinafter, a case of a 200φ silicon single crystal wafer will be described in detail as an example. As shown in FIG. 2, the wafer holder 24 of the plating tank 2 in the plating cup 3 is provided with a ring-shaped cathode electrode 32 on which the wafer 1 faces down (the device surface 1a of the wafer 1). Is set downward). A plating solution supply pipe 45 is connected to the lower end of the plating cup 3. The plating solution 2 passes through the anode electrode 34, hits the first main surface 1 a of the wafer 1, changes its direction, and is returned from the plating solution discharge pipe 46 to the tank. The second main surface 1 b (back surface) of the wafer 1 is pressed against the cathode electrode 32 by a wafer presser 42 by a pressing spring 43 and a wafer holder driving cylinder 44.

次に、図5から図12に基づいて、本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成プロセスを説明する。図5に示すように多数のデバイスや配線(酸化シリコン膜や種々のメタル層で形成されている)が形成されたウエハ1の第1の主面1a(第1の主面1aはデバイス面であり、第2の主面1bすなわちウエハの裏面1bと反対側の主面のことである)上にたとえばシリコンナイトライド等(無機系のみでなく有機系の膜でもよい)のファイナルパッシベーション膜61が形成されており、そのアルミニウムパッド62に対応する部分には、パッド開口63が設けられている。次に図6に示すようにスパッタリングによりUBM(Under Bump Metal)膜、たとえば厚さ175マイクロメータ程度のチタン膜64(下層)、たとえば厚さ175マイクロメータ程度のパラジウム膜65(上層)が順次形成される(これらのUBM材料はあくまでも例示であって、他の同様の材料を排除するものではない。たとえば、パラジウム膜は金膜でもよいが、パラジウム膜を用いると、より信頼度が高くなる。また、金より、材料価格が若干安いメリットがある。)。図7に示すように、その上に、前記の塗布システムおよび方法を用いて、たとえば19から25ミクロン程度(たとえば20ミクロン)の厚さのポジ型レジスト膜12が形成される。ここで用いるレジスト液は、たとえば東京応化工業株式会社(Tokyo Ohka Kogyo Co., LTD.)製のジアゾ・ナフトキノン・ノボラック系厚膜用ポジ型レジスト、製品名称「PMER P-LA900PM」等がある。塗布系レジストの変わりにフィルムレジストを用いてもよい。図8に示すように、レジストを露光、現像することで開口66を形成する。   Next, a bump forming process in the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5, a first main surface 1a (first main surface 1a is a device surface) of a wafer 1 on which a large number of devices and wirings (formed of silicon oxide films and various metal layers) are formed. A final passivation film 61 such as silicon nitride (which may be an inorganic film as well as an inorganic film) is formed on the second main surface 1b, that is, the main surface opposite to the back surface 1b of the wafer). A pad opening 63 is provided in a portion corresponding to the aluminum pad 62 formed. Next, as shown in FIG. 6, a UBM (Under Bump Metal) film, for example, a titanium film 64 (lower layer) having a thickness of about 175 micrometers, for example, a palladium film 65 (upper layer) having a thickness of about 175 micrometers is formed by sputtering. (These UBM materials are merely examples, and other similar materials are not excluded. For example, a palladium film may be a gold film, but the use of a palladium film increases reliability. In addition, there is a merit that the material price is slightly lower than gold.) As shown in FIG. 7, a positive resist film 12 having a thickness of, for example, about 19 to 25 microns (for example, 20 microns) is formed thereon using the above coating system and method. The resist solution used here includes, for example, a positive resist for diazo / naphthoquinone / novolak thick film manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., LTD., Product name “PMER P-LA900PM”, and the like. A film resist may be used instead of the coating resist. As shown in FIG. 8, an opening 66 is formed by exposing and developing the resist.

次に図9に示すように、開口66に電気メッキでたとえば15マイクロメータ程度の厚さのバンプ電極15となる金層を埋め込む(このとき、供給されるメッキ液の温度は、たとえば、摂氏53度程度の一定の温度に保たれている)。このステップは、図1に示すように、3個のサブステップに分割して実行される。先ず、第1ステップでは、UBM膜の段差を乗り越えるまで、すなわち、0から2マイクロ・メートルの間(第1の厚さTaは、2マイクロ・メートル程度)は、比較的低電流密度(たとえば0.2A/dm程度)で電気メッキを施す。このようにするとメッキ層の粒塊径が比較的大きくなり、段差を埋める効果が期待でき、比較的平坦な第1のメッキ層15aが得られる。 Next, as shown in FIG. 9, a gold layer that becomes a bump electrode 15 having a thickness of, for example, about 15 micrometers is embedded in the opening 66 by electroplating (at this time, the temperature of the supplied plating solution is, for example, 53 degrees Celsius). Is kept at a constant temperature). This step is divided into three sub-steps as shown in FIG. First, in the first step, a relatively low current density (for example, 0) is obtained until the step of the UBM film is overcome, that is, between 0 and 2 micrometers (the first thickness Ta is about 2 micrometers). Electroplating at about 2 A / dm 2 ). In this way, the particle size of the plating layer becomes relatively large, and an effect of filling the step can be expected, so that a relatively flat first plating layer 15a can be obtained.

第2ステップでは、すなわち、2から14マイクロ・メートルの間(第2の厚さTbは、12マイクロ・メートル程度)は、できるだけ高速で、且つ、平坦にメッキを行う必要があるため、比較的高電流密度(たとえば0.75A/dm程度)で電気メッキを施し、第2のメッキ層15bが得る。このようにすると、メッキ層の粒塊径が比較的小さくなり、平坦な下地そのままに平坦なメッキ層(中央が凸型とならず)を形成する。 In the second step, that is, between 2 and 14 micrometers (the second thickness Tb is about 12 micrometers), it is necessary to perform plating as fast and flat as possible. Electroplating is performed at a high current density (for example, about 0.75 A / dm 2 ) to obtain the second plating layer 15 b. In this way, the agglomerate diameter of the plating layer becomes relatively small, and a flat plating layer (the center is not convex) is formed on the flat base as it is.

第3ステップでは、すなわち、14から15マイクロ・メートルの間(第3の厚さTcは、1マイクロ・メートル程度)は、実質的に光沢面でない程度の表面粗さを得る必要があるため、再度、比較的低電流密度(たとえば0.2A/dm程度)で電気メッキを施し、上面が無光沢の第3のメッキ層15cを得る。このようにするとメッキ層の粒塊径が比較的大きくなり、その結果、無光沢となる(メッキ層の上面が光沢面でない状態になる)。 In the third step, that is, between 14 and 15 micrometers (the third thickness Tc is about 1 micrometer), it is necessary to obtain a surface roughness that is not substantially a glossy surface. Again, electroplating is performed at a relatively low current density (for example, about 0.2 A / dm 2 ) to obtain a third plating layer 15 c whose upper surface is matte. In this way, the agglomerate diameter of the plating layer becomes relatively large, and as a result, it becomes dull (the upper surface of the plating layer is not glossy).

ここで、第2の厚さは、処理時間または形状特性を考慮すると、第1の厚さ及び第3の厚さと比較して、3倍以上が望ましい。また、平坦性が厳しい場合には、4倍以上が望ましい。更に、5倍以上が更に好適である。これは、バンプ電極の厚さを15マイクロ・メートル程度としたとき、下地段差は、通常2マイクロ・メートル以下程度であり、最上層は、最大粒塊径よりも大きければよいので、通常、0.5マイクロ・メートル以上あれば十分だからである。なお、このことは、以下の他のメッキプロセスでも同様である。   Here, the second thickness is preferably three times or more as compared with the first thickness and the third thickness in consideration of processing time or shape characteristics. Moreover, when flatness is severe, 4 times or more is desirable. Furthermore, 5 times or more is more preferable. This is because when the thickness of the bump electrode is about 15 μm, the base step is usually about 2 μm or less, and the uppermost layer only needs to be larger than the maximum grain size, and therefore usually 0 This is because it is enough if it is 5 micrometers or more. This also applies to other plating processes described below.

上記各ステップでの電流密度の関係は、以下のごとくである。すなわち、第1ステップでは、下地段差を解消する必要があり、第3ステップでは、実質的に無光沢とする必要がある。一方、第2ステップでは、できるだけ高速で、しかも、下地平坦性を維持したメッキ状態を確保しなければならない。従って、そのようなメッキ特性の際を実現するためには、第2ステップのメッキ電流密度は、第1ステップおよび第3ステップのメッキ電流密度の2倍以上が望ましい。更に、処理時間等を短縮するためには、3倍以上が更に好適である。なお、このことは、以下の他のメッキプロセスでも電流密度を可変にする場合は同様である。しかし、その場合は、電流密度とウエハ温度の相乗効果により、より小さな差異で、必要な特性が得られる点に配慮する必要がある。   The relationship of the current density in each of the above steps is as follows. That is, in the first step, it is necessary to eliminate the ground level difference, and in the third step, it is necessary to make the surface substantially matte. On the other hand, in the second step, it is necessary to ensure a plating state that is as fast as possible and that maintains the flatness of the base. Therefore, in order to realize such plating characteristics, the plating current density in the second step is preferably at least twice the plating current density in the first step and the third step. Furthermore, in order to shorten the processing time and the like, 3 times or more is more preferable. This is the same when the current density is made variable in the other plating processes described below. However, in that case, it is necessary to consider that the required characteristics can be obtained with a smaller difference due to the synergistic effect of the current density and the wafer temperature.

なお、ここではメッキ液として環境的に問題の少ない非シアン系メッキ液である亜硫酸金系のメッキ液(主要成分が亜硫酸金ナトリウム、エチレンジアミン、無機酸塩、他の微量添加物の水溶液)を用いている。また、環境について十分な配慮が払われるのであれば、シアン系メッキ液を使用することも可能であることは言うまでもない。   Here, as the plating solution, a gold sulfite-based plating solution (the main component is an aqueous solution of sodium gold sulfite, ethylenediamine, inorganic acid salt, and other trace additives), which is a non-cyanide plating solution with little environmental problems, is used. ing. Needless to say, it is also possible to use a cyan plating solution if sufficient consideration is given to the environment.

次に図10に示すように、レジスト膜12を除去する。最後に図11に示すように、金バンプ15をマスクにしてウエットエッチングで不要なUBM膜を選択除去する。これでバンプ電極が一応完成したことになる。   Next, as shown in FIG. 10, the resist film 12 is removed. Finally, as shown in FIG. 11, unnecessary UBM films are selectively removed by wet etching using the gold bumps 15 as a mask. This completes the bump electrode.

図12は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するレジスト塗布装置の塗布部を示す斜視図である。ノズル67から滴下されたレジスト液は、ウエハ1上でスピンチャック41が高速回転することによって、所定の厚さのレジスト膜12に伸ばされる。   FIG. 12 is a perspective view showing a coating portion of a resist coating apparatus used in the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. The resist solution dropped from the nozzle 67 is stretched onto the resist film 12 having a predetermined thickness as the spin chuck 41 rotates at high speed on the wafer 1.

3.本実施形態の半導体装置の製造方法における金メッキ・プロセスに使用するメッキ装置の説明(主に図13から図15)
図13は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する枚葉メッキ装置の上面図である。図14は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する枚葉メッキ装置のメッキ液循環機構を説明する模式断面図である。図15は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法における金バンプ・メッキ・プロセスに使用する枚葉メッキ装置のカソード電極とウエハのデバイス面の導電層とのコンタクトの様子を示す拡大断面図(図14のC部分に対応する)である。これらに基づいて、本実施形態の半導体装置の製造方法における金メッキ・プロセスに使用するメッキ装置を説明する。
3. Description of plating apparatus used for gold plating process in manufacturing method of semiconductor device of this embodiment (mainly FIGS. 13 to 15)
FIG. 13 is a top view of a single wafer plating apparatus used for a plating process in the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining a plating solution circulation mechanism of a single wafer plating apparatus used in a plating process in a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view showing a contact state between the cathode electrode of the single wafer plating apparatus used in the gold bump plating process and the conductive layer on the device surface of the wafer in the manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention FIG. 15 is a diagram (corresponding to a portion C in FIG. 14). Based on these, the plating apparatus used for the gold plating process in the method for manufacturing the semiconductor device of the present embodiment will be described.

まず、図13に基づいて、枚葉メッキ装置の全体構造を説明する。図13に示すように、枚葉メッキ装置74は、操作盤75により操作される。まず、被処理ウエハ1を複数枚収容したウエハ搬送容器がローダ・アンローダ部76に収容される。収容されたウエハ1は、ウエハ位置又は配向合わせ部77で位置等が調整され、搬送部78(ウエハ搬送機構)によって、先ず、洗浄部79に移送され、洗浄後、再び搬送部78により、メッキ・カップ・アレー部73内の空いているメッキ・カップ3にセットされる。その後、数十分程度のメッキ・プロセスが実行される。ここでメッキ液タンク68は、メッキ液2(図14)をすべてのメッキ・カップ3(ここでは総数14台)に供給している。   First, the overall structure of the single wafer plating apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 13, the single wafer plating device 74 is operated by an operation panel 75. First, a wafer transfer container containing a plurality of processed wafers 1 is accommodated in the loader / unloader unit 76. The wafer 1 accommodated is adjusted in position or the like by a wafer position or an alignment unit 77, and is first transferred to a cleaning unit 79 by a transfer unit 78 (wafer transfer mechanism). After cleaning, the transfer unit 78 again performs plating. -It is set in the vacant plating cup 3 in the cup array part 73. Thereafter, several tens of minutes of plating processes are performed. Here, the plating solution tank 68 supplies the plating solution 2 (FIG. 14) to all the plating cups 3 (14 in this case).

次に、図14に基づいて、メッキ・カップ3(図2と同一:メッキ・カップ構造X)とメッキ液タンク68の間のメッキ液2の循環の様子を説明する。図14に示すように、メッキ液タンク68内のメッキ液2は、ヒータ69、温度計70およびヒータ出力制御装置71によって、たとえば摂氏53度程度(必要に応じて摂氏50度から65度の間の適切な一定の温度に温調されている)の一定の温度に制御されている。メッキ液2はポンプ72により、メッキ液供給配管45を通して各メッキ・カップ3に送られ、メッキ液排出配管46からタンク68へ戻される。   Next, the state of circulation of the plating solution 2 between the plating cup 3 (same as FIG. 2: plating cup structure X) and the plating solution tank 68 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 14, the plating solution 2 in the plating solution tank 68 is, for example, about 53 degrees Celsius (if necessary, between 50 degrees Celsius and 65 degrees Celsius) by a heater 69, a thermometer 70, and a heater output control device 71. The temperature is controlled to an appropriate constant temperature). The plating solution 2 is sent to each plating cup 3 through the plating solution supply pipe 45 by the pump 72 and returned to the tank 68 from the plating solution discharge pipe 46.

次に図2で説明したメッキ・カップ3へのウエハ1のセットの仕方の詳細を説明する。図15は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法における金バンプ・メッキ・プロセスに使用する枚葉メッキ装置74のカソード電極32とウエハ1のデバイス面1aの導電層とのコンタクトの様子を示す拡大断面図である。図15に基づいてウエハ・ホルダ24へのウエハ1のロード方法の詳細を説明する。図15に示すように、ウエハ1の終端部のパラジウム層65にカソード・リング電極32が接触するようにして、上からウエハ押さえ42でウエハ1の裏面1bを下方に押すとリップ・シール33が変形し、尚且つ、レジストを押しつぶして、メッキ液が漏れないようにシールする構造となっている。   Next, details of how to set the wafer 1 on the plating cup 3 described with reference to FIG. 2 will be described. FIG. 15 shows the state of contact between the cathode electrode 32 of the single wafer plating apparatus 74 used in the gold bump plating process and the conductive layer on the device surface 1a of the wafer 1 in the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. Details of the method of loading the wafer 1 onto the wafer holder 24 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 15, when the cathode ring electrode 32 is brought into contact with the palladium layer 65 at the terminal end of the wafer 1 and the back surface 1b of the wafer 1 is pushed downward by the wafer presser 42 from above, the lip seal 33 is formed. The structure is deformed, and the resist is crushed and sealed so that the plating solution does not leak.

4.本実施形態の半導体装置の製造方法のメッキプロセスの他の例の詳細およびそれに用いるメッキ・カップの説明(主に図9および図16から図18)
図16は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセス(ウエハ温度可変3ステップ・プロセス:メッキ・プロセスB)のシーケンス図である。図17は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する他のメッキ・カップの構造(メッキ・カップ構造Y)を示す断面図(非加熱時)である。図18は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する他のメッキ・カップの構造(メッキ・カップ構造Y)を示す断面図(加熱時)である。図9及び図16から図18に基づいて、本実施形態の半導体装置の製造方法のメッキプロセスの他の例の詳細およびそれに用いるメッキ・カップを説明する。
4). Details of another example of the plating process of the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment and description of the plating cup used therefor (mainly FIGS. 9 and 16 to 18)
FIG. 16 is a sequence diagram of a plating process (wafer temperature variable 3-step process: plating process B) in the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention. FIG. 17 is a cross-sectional view (when not heated) showing another plating cup structure (plating cup structure Y) used in the plating process in the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 18 is a cross-sectional view (during heating) showing another plating cup structure (plating cup structure Y) used in the plating process in the method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. Details of another example of the plating process of the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment and a plating cup used therefor will be described with reference to FIGS. 9 and 16 to 18.

まず、以下に使用するメッキ・カップの構造を説明する。以下に説明する以外は図2と同一である。図17および図18に示すように、ウエハ押さえ42には、ヒート・ブロック4が設けられている。このヒート・ブロック4内にはウエハ・ヒータ5が埋め込まれており、ウエハ・ヒータ制御部8によって、ヒート・ブロック4の温度が、メッキ液の温度よりも高い一定の温度(ここでは、たとえば摂氏56度)に制御されている。このヒート・ブロック4が、ウエハ・ヒータ制御部8に制御されるヒート・ブロック押し付けバネ7およびヒート・ブロック駆動シリンダ6によって、ウエハ1の裏面1bに押し付けられるか(ウエハ加熱ON状態)、離れているか(ウエハ加熱OFF状態)によって、ウエハ1の裏面1bの温度は上下する。   First, the structure of the plating cup used below will be described. Except as described below, it is the same as FIG. As shown in FIGS. 17 and 18, the wafer holder 42 is provided with a heat block 4. A wafer heater 5 is embedded in the heat block 4, and the wafer heater control unit 8 controls the temperature of the heat block 4 to be a certain temperature (here, for example, Celsius) higher than the temperature of the plating solution. 56 degrees). The heat block 4 is pressed against the back surface 1b of the wafer 1 by the heat block pressing spring 7 and the heat block driving cylinder 6 controlled by the wafer heater control unit 8 (wafer heating ON state) or separated. The temperature of the back surface 1b of the wafer 1 rises and falls depending on whether or not (wafer heating OFF state).

次に、図9に対応するメッキ・プロセスの詳細を説明する。これは、図5から図12に説明した全体プロセスの図9の部分の変形例に当たる。   Next, details of the plating process corresponding to FIG. 9 will be described. This corresponds to a modification of the part of FIG. 9 of the overall process described in FIGS.

図9に示すように、開口66に一定の電流密度(たとえば0.75A/dm程度)による電気メッキにより、たとえば15マイクロメータ程度の厚さのバンプ電極15となる金層を埋め込む(このとき、供給されるメッキ液の温度は、たとえば、摂氏53度程度の一定の温度に保たれている)。このステップは、図16に示すように、3個のサブステップに分割して実行される。先ず、第1ステップでは、UBM膜の段差を乗り越えるまで、すなわち、0から2マイクロ・メートルの間(第1の厚さTaは、2マイクロ・メートル程度)は、図18のようにヒート・ブロック4がウエハ1の裏面1bに密着した状態で電気メッキを施す。このようにすると粒塊径が比較的大きくなり、段差を埋める効果が期待でき、比較的平坦な第1のメッキ層15aが得られる。これはウエハ1の裏面1bの温度が上昇する結果、ウエハ1の表面1aの温度もそれに伴って上昇するため、ウエハ1の表面1aにおける実質的なメッキ液の温度が上昇するからである。 As shown in FIG. 9, a gold layer that becomes a bump electrode 15 having a thickness of, for example, about 15 micrometers is embedded in the opening 66 by electroplating with a constant current density (for example, about 0.75 A / dm 2 ). The temperature of the supplied plating solution is maintained at a constant temperature of, for example, about 53 degrees Celsius). This step is executed by being divided into three sub-steps as shown in FIG. First, in the first step, the heat block as shown in FIG. 18 is used until the level difference of the UBM film is overcome, that is, between 0 and 2 micrometers (the first thickness Ta is about 2 micrometers). Electroplating is performed with 4 in close contact with the back surface 1 b of the wafer 1. By doing so, the particle size becomes relatively large, and the effect of filling the step can be expected, and the relatively flat first plating layer 15a can be obtained. This is because the temperature of the front surface 1a of the wafer 1 rises as a result of the rise of the temperature of the back surface 1b of the wafer 1, and thus the temperature of the substantial plating solution on the surface 1a of the wafer 1 rises.

第2ステップでは、すなわち、2から14マイクロ・メートルの間(第2の厚さTbは、12マイクロ・メートル程度)は、できるだけ高速で、且つ、平坦にメッキを行う必要があるため、図17のようにヒート・ブロック4がウエハ1の裏面1bからはなれた状態で電気メッキを施し、第2のメッキ層15bが得る。   In the second step, that is, between 2 and 14 micrometers (second thickness Tb is about 12 micrometers), it is necessary to perform plating as fast and flat as possible. In this manner, electroplating is performed in a state where the heat block 4 is separated from the back surface 1b of the wafer 1 to obtain a second plating layer 15b.

第3ステップでは、すなわち、14から15マイクロ・メートルの間(第3の厚さTcは、1マイクロ・メートル程度)は、実質的に光沢面でない程度の表面粗さを得る必要があるため、再度、図18のようにヒート・ブロック4がウエハ1の裏面1bに密着した状態で電気メッキを施し、上面が無光沢の第3のメッキ層15cを得る。なお、ここではメッキ液として環境的に問題の少ない非シアン系メッキ液である亜硫酸金系のメッキ液(主要成分が亜硫酸金ナトリウム、エチレンジアミン、無機酸塩、他の微量添加物の水溶液)を用いている。また、環境について十分な配慮が払われるのであれば、シアン系メッキ液を使用することも可能であることは言うまでもない。   In the third step, that is, between 14 and 15 micrometers (the third thickness Tc is about 1 micrometer), it is necessary to obtain a surface roughness that is substantially non-glossy. Again, as shown in FIG. 18, electroplating is performed in a state where the heat block 4 is in close contact with the back surface 1b of the wafer 1 to obtain a third plated layer 15c whose upper surface is matte. Here, as the plating solution, a gold sulfite-based plating solution, which is a non-cyanide plating solution with little environmental problems, is used. ing. Needless to say, it is also possible to use a cyan plating solution if sufficient consideration is given to the environment.

上記各ステップでのウエハ温度間の関係は、以下のごとくである。すなわち、第1ステップでは、下地段差を解消する必要があり、第3ステップでは、実質的に無光沢とする必要がある。一方、第2ステップでは、できるだけ高速で、しかも、下地平坦性を維持したメッキ状態を確保しなければならない。従って、そのようなメッキ特性の際を実現するためには、第2ステップのウエハ温度は、第1ステップおよび第3ステップのウエハ温度よりも摂氏2度以上低いことが望ましい。なお、このことは、以下の他のメッキプロセスでもウエハ温度を可変にする場合は同様である。しかし、その場合は、電流密度とウエハ温度の相乗効果により、より小さな差異で、必要な特性が得られる点に配慮する必要がある。   The relationship between the wafer temperatures in the above steps is as follows. That is, in the first step, it is necessary to eliminate the ground level difference, and in the third step, it is necessary to make the surface substantially matte. On the other hand, in the second step, it is necessary to ensure a plating state that is as fast as possible and that maintains the flatness of the base. Therefore, in order to realize such plating characteristics, the wafer temperature in the second step is desirably lower by 2 degrees Celsius than the wafer temperature in the first step and the third step. This also applies to the case where the wafer temperature is made variable in other plating processes described below. However, in that case, it is necessary to consider that the required characteristics can be obtained with a smaller difference due to the synergistic effect of the current density and the wafer temperature.

なお、このメッキ・プロセスB(ウエハ温度可変3ステップ・プロセス)の長所は、セクション2で説明したメッキ・プロセスA(電流可変3ステップ・プロセス)と比較して、終始、比較的高い電流密度でメッキ処理をすることができるので、処理時間を短縮できるところにある。   The advantage of this plating process B (wafer temperature variable 3-step process) is that it has a relatively high current density throughout the process compared to the plating process A (current variable 3-step process) described in section 2. Since the plating process can be performed, the processing time can be shortened.

また、バンプ電極の上面の無光沢性が特に要求されない場合には、メッキ・プロセスBの最後のステップを省略することも可能である(ウエハ温度可変2ステップ・プロセス:すなわち、メッキ・プロセスC)。ただし、この場合に、同一のバンプ厚さを確保するためには、その分、第2ステップを長くする必要がある。   If the matte surface of the bump electrode is not particularly required, the last step of the plating process B can be omitted (wafer temperature variable two-step process: plating process C). . However, in this case, in order to ensure the same bump thickness, it is necessary to lengthen the second step accordingly.

5.本実施形態の半導体装置の製造方法における金メッキ・プロセスに使用するその他のメッキ装置およびそれを用いたメッキプロセスの詳細の説明(主に図19)
図19は本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセス(メッキ・プロセスBまたはC)に使用する更に他のメッキ・カップの構造(メッキ・カップ構造Z)を示す断面図(冷却時)である。これに基づいて、本実施形態の半導体装置の製造方法における金メッキ・プロセスに使用するその他のメッキ装置を説明する。
5. Other plating apparatus used in the gold plating process in the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment and the details of the plating process using the same (mainly FIG. 19)
FIG. 19 is a cross-sectional view showing still another plating cup structure (plating cup structure Z) used in the plating process (plating process B or C) in the semiconductor device manufacturing method according to the embodiment of the present invention. During cooling). Based on this, another plating apparatus used in the gold plating process in the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment will be described.

まず、以下に使用するメッキ・カップの構造を説明する。以下に説明する以外は図17,図18と同一である。図19に示すように、ウエハ押さえ42には、冷却ブロック56が設けられている。この冷却ブロック56内には冷却水配管60が埋め込まれており、ウエハ冷却制御部59によって、冷却ブロック56の温度が、メッキ液の温度よりも低い一定の温度(ここでは、たとえば摂氏53度)に制御されている。この冷却ブロック56が、ウエハ冷却制御部59に制御される冷却ブロック押し付けバネ58および冷却ブロック駆動シリンダ57によって、ウエハ1の裏面1bに押し付けられるか(ウエハ加熱ON状態)、離れているか(ウエハ加熱OFF状態)によって、ウエハ1の裏面1bの温度は上下する。   First, the structure of the plating cup used below will be described. Except as described below, this embodiment is the same as FIGS. As shown in FIG. 19, the wafer holder 42 is provided with a cooling block 56. A cooling water pipe 60 is embedded in the cooling block 56, and the wafer cooling control unit 59 causes the temperature of the cooling block 56 to be a constant temperature (for example, 53 degrees Celsius) lower than the temperature of the plating solution. Is controlled. Whether the cooling block 56 is pressed against the back surface 1b of the wafer 1 by the cooling block pressing spring 58 and the cooling block drive cylinder 57 controlled by the wafer cooling control unit 59 (wafer heating ON state) or away (wafer heating). In the OFF state, the temperature of the back surface 1b of the wafer 1 increases and decreases.

次に、図9に対応するメッキ・プロセスの詳細を説明する。これは、図5から図12に説明した全体プロセスの図9の部分の変形例に当たる。   Next, details of the plating process corresponding to FIG. 9 will be described. This corresponds to a modification of the part of FIG. 9 of the overall process described in FIGS.

図9に示すように、開口66に一定の電流密度(たとえば0.75A/dm程度)による電気メッキにより、たとえば15マイクロメータ程度の厚さのバンプ電極15となる金層を埋め込む(このとき、供給されるメッキ液の温度は、たとえば、摂氏56度程度の一定の温度に保たれている)。このステップは、図16に示すように、3個のサブステップに分割して実行される。先ず、第1ステップでは、UBM膜の段差を乗り越えるまで、すなわち、0から2マイクロ・メートルの間(第1の厚さTaは、2マイクロ・メートル程度)は、冷却ブロック56がウエハ1の裏面1bからはなれた状態で電気メッキを施す。このようにすると粒塊径が比較的大きくなり、段差を埋める効果が期待でき、比較的平坦な第1のメッキ層15aが得られる。メッキ液の温度がもともと高く設定されているからである。 As shown in FIG. 9, a gold layer that becomes a bump electrode 15 having a thickness of, for example, about 15 micrometers is embedded in the opening 66 by electroplating with a constant current density (for example, about 0.75 A / dm 2 ). The temperature of the supplied plating solution is maintained at a constant temperature of, for example, about 56 degrees Celsius). This step is executed by being divided into three sub-steps as shown in FIG. First, in the first step, the cooling block 56 is placed on the back surface of the wafer 1 until the step of the UBM film is overcome, that is, between 0 and 2 micrometers (the first thickness Ta is about 2 micrometers). Electroplating is performed in a state separated from 1b. By doing so, the particle size becomes relatively large, and the effect of filling the step can be expected, and the relatively flat first plating layer 15a can be obtained. This is because the temperature of the plating solution is originally set high.

第2ステップでは、すなわち、2から14マイクロ・メートルの間(第2の厚さTbは、12マイクロ・メートル程度)は、できるだけ高速で、且つ、平坦にメッキを行う必要があるため、図19のように冷却ブロック56がウエハ1の裏面1bに密着した状態で電気メッキを施し、第2のメッキ層15bが得る。このようにすると、ウエハ1の裏面1bの温度が下がるため、ウエハ1の表面1aの温度も下がる結果、ウエハ1の表面1a部分のメッキ液の温度が実質的に低下するからである。   In the second step, that is, between 2 and 14 micrometers (second thickness Tb is about 12 micrometers), it is necessary to perform plating as fast and flat as possible. Thus, electroplating is performed in a state where the cooling block 56 is in close contact with the back surface 1b of the wafer 1 to obtain the second plating layer 15b. This is because the temperature of the back surface 1b of the wafer 1 is lowered, and the temperature of the front surface 1a of the wafer 1 is also lowered. As a result, the temperature of the plating solution on the front surface 1a portion of the wafer 1 is substantially lowered.

第3ステップでは、すなわち、14から15マイクロ・メートルの間(第3の厚さTcは、1マイクロ・メートル程度)は、実質的に光沢面でない程度の表面粗さを得る必要があるため、再度、冷却ブロック56がウエハ1の裏面1bからはなれた状態で電気メッキを施し、上面が無光沢の第3のメッキ層15cを得る。なお、ここではメッキ液として環境的に問題の少ない非シアン系メッキ液である亜硫酸金系のメッキ液(主要成分が亜硫酸金ナトリウム、エチレンジアミン、無機酸塩、他の微量添加物の水溶液)を用いている。また、環境について十分な配慮が払われるのであれば、シアン系メッキ液を使用することも可能であることは言うまでもない。   In the third step, that is, between 14 and 15 micrometers (the third thickness Tc is about 1 micrometer), it is necessary to obtain a surface roughness that is not substantially a glossy surface. Again, electroplating is performed in a state where the cooling block 56 is separated from the back surface 1b of the wafer 1 to obtain a third plating layer 15c whose upper surface is matte. Here, as the plating solution, a gold sulfite-based plating solution (the main component is an aqueous solution of sodium gold sulfite, ethylenediamine, inorganic acid salt, and other trace additives), which is a non-cyanide plating solution with little environmental problems, is used. ing. Needless to say, it is also possible to use a cyan plating solution if sufficient consideration is given to the environment.

なお、このメッキ・プロセスB(ウエハ温度可変3ステップ・プロセス)の長所は、セクション2で説明したメッキ・プロセスA(電流可変3ステップ・プロセス)と比較して、終始、比較的高い電流密度でメッキ処理をすることができるので、処理時間を短縮できるところにある。   The advantage of this plating process B (wafer temperature variable 3-step process) is that it has a relatively high current density throughout the process compared to the plating process A (current variable 3-step process) described in section 2. Since the plating process can be performed, the processing time can be shortened.

また、バンプ電極の上面の無光沢性が特に要求されない場合には、メッキ・プロセスBの最後のステップを省略することも可能である(ウエハ温度可変2ステップ・プロセス:すなわち、メッキ・プロセスC)。ただし、この場合に、同一のバンプ厚さを確保するためには、その分、第2ステップを長くする必要がある。   If the matte surface of the bump electrode is not particularly required, the last step of the plating process B can be omitted (wafer temperature variable two-step process: plating process C). . However, in this case, in order to ensure the same bump thickness, it is necessary to lengthen the second step accordingly.

6.本実施形態の半導体装置の製造方法における金メッキ・プロセスのバリエーションの説明
以上説明したメッキ・カップ構造Y,Zは、前記メッキ・プロセスA,B,Cのいずれにも使用できることは言うまでもない。また、図1又は図16のメッキ・プロセス・シーケンスは、説明の都合上、最も典型的な(メッキ電流密度一定の極限およびウエハ温度一定の極限)のみを具体的に説明したが、これらの中間的な形態を排除するものではない。実際には、必要に応じて、メッキ電流密度とウエハ温度を適宜変更して、量産上の各種要求に対応して最適条件を設定することの方がが普通である。
6). Description of Variations of Gold Plating Process in Manufacturing Method of Semiconductor Device of this Embodiment It goes without saying that the plating cup structures Y and Z described above can be used for any of the plating processes A, B, and C. Further, the plating process sequence of FIG. 1 or FIG. 16 has been specifically described only for the most typical (the limit where the plating current density is constant and the limit where the wafer temperature is constant) for convenience of description. This is not to exclude common forms. In practice, it is more common to set the optimum conditions corresponding to various requirements in mass production by appropriately changing the plating current density and the wafer temperature as necessary.

7.サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて金バンプを形成する際のメッキプロセスを例にとって具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
7). Summary The invention made by the present inventors has been specifically described with reference to an example of a plating process when forming gold bumps based on the embodiment. However, the present invention is not limited thereto and does not depart from the gist of the invention. It goes without saying that various changes can be made in the range.

例えば、金以外の半田バンプ、銀バンプ等の形成において同様に適用できることは言うまでもない。また、バンプ形成に限定されるものではなく、材料を扱う際に広く適用できることは言うまでもない。   For example, it goes without saying that the present invention can be similarly applied to the formation of solder bumps other than gold, silver bumps, and the like. Needless to say, the present invention is not limited to bump formation and can be widely applied when handling materials.

また、本実施形態においては、レジスト膜に開口を設けて、その開口にメッキするプロセスについて説明したが、銅ダマシン・プロセス(または銀ダマシン・プロセス)のように、レジスト膜等を用いず、ウエハのほぼ全面に金属膜をメッキするプロセスにも適用できることは言うまでもない。   In the present embodiment, the process of providing an opening in the resist film and plating the opening has been described. However, as in the copper damascene process (or silver damascene process), the resist film is not used and the wafer is used. Needless to say, the present invention can also be applied to a process of plating a metal film on almost the entire surface.

更に、前記実施形態では、主に現時点で広く使用されているカップを反転しないウエハ・フェース・ダウン型のメッキ装置を例にとって、具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、カップ反転型(ウエハ・フェース・アップ型)のメッキ装置においても、ほぼそのまま適用できることは言うまでもない。   Furthermore, in the above-described embodiment, the wafer face down type plating apparatus that does not reverse the cup that is widely used at present is specifically described as an example, but the present invention is not limited thereto. Needless to say, the present invention can also be applied to a cup inversion type (wafer face up type) plating apparatus.

なお、前記実施形態では、主に200φウエハを用いた場合を例にとり具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、300φウエハまたは450φ等にも同様に適用できることは言うまでもない。   In the above embodiment, the case where a 200φ wafer is mainly used has been specifically described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and it is needless to say that the present invention can be similarly applied to a 300φ wafer or 450φ. .

本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセス(電流可変3ステップ・プロセス)のシーケンス図である。It is a sequence diagram of the plating process (current variable 3 step process) in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of the present invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する基本的なメッキ・カップの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the basic plating cup used for the plating process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法による半導体装置(半導体集積回路装置)の一例を示すチップ上面図である。It is a chip top view showing an example of a semiconductor device (semiconductor integrated circuit device) by a manufacturing method of a semiconductor device of one embodiment of the invention of this application. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法による半導体装置(半導体集積回路装置)を液晶表示装置に実装した構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure where the semiconductor device (semiconductor integrated circuit device) by the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention was mounted in the liquid crystal display device. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるバンプ形成処理前のデバイス構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the device structure before the bump formation process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるUBM(Under Bump Metal)形成工程のデバイス構造を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a device structure of a UBM (Under Bump Metal) forming step in a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるフォトレジスト塗布工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the device structure in which the photoresist application | coating process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention was completed. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるフォトレジスト現像工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the device structure in which the photoresist image development process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention was completed. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキ工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the device structure which the plating process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention completed. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるレジスト除去工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the device structure which the resist removal process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention completed. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるUBMエッチ工程が完了したデバイス構造を示す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the device structure in which the UBM etch process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of the present invention is completed. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法に使用するレジスト塗布装置の塗布部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the application part of the resist coating device used for the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する枚葉メッキ装置の上面図である。It is a top view of the single wafer plating apparatus used for the plating process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する枚葉メッキ装置のメッキ液循環機構を説明する模式断面図である。It is a schematic cross section explaining the plating solution circulation mechanism of the single wafer plating apparatus used for the plating process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of the present invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法における金バンプ・メッキ・プロセスに使用する枚葉メッキ装置のカソード電極とウエハのデバイス面の導電層とのコンタクトの様子を示す拡大断面図(図14のC部分に対応する)である。The expanded sectional view which shows the mode of the contact of the cathode electrode of the single wafer plating apparatus used for the gold bump plating process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention, and the conductive layer of the device surface of a wafer (figure) 14 corresponding to part C). 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセス(ウエハ温度可変3ステップ・プロセス)のシーケンス図である。It is a sequence diagram of the plating process (wafer temperature variable 3 step process) in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する他のメッキ・カップの構造を示す断面図(非加熱時)である。It is sectional drawing (at the time of non-heating) which shows the structure of the other plating cup used for the plating process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する他のメッキ・カップの構造を示す断面図(加熱時)である。It is sectional drawing (at the time of a heating) which shows the structure of the other plating cup used for the plating process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention. 本願発明の一実施の形態の半導体装置の製造方法におけるメッキプロセスに使用する更に他のメッキ・カップの構造を示す断面図(冷却時)である。It is sectional drawing (at the time of cooling) which shows the structure of the further another plating cup used for the plating process in the manufacturing method of the semiconductor device of one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウエハ
1a (ウエハの)第1の主面(デバイス面)
2 メッキ液(メッキ槽)
3 メッキ・カップ
12 レジスト膜
15 金バンプ電極
15a 第1のメッキ層
15b 第2のメッキ層
15c 第3のメッキ層
66 (レジスト膜の)開口部
68 メッキ液タンク
74 枚葉メッキ装置
Ta 第1の厚さ
Tb 第2の厚さ
Tc 第3の厚さ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer 1a 1st main surface (device surface) (device surface)
2 Plating solution (plating tank)
3 plating cup 12 resist film 15 gold bump electrode 15a first plating layer 15b second plating layer 15c third plating layer 66 (resist film) opening 68 plating solution tank 74 single wafer plating device Ta first Thickness Tb Second thickness Tc Third thickness

Claims (20)

以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、複数の開口部を有するレジスト膜を形成する工程;
(b)前記レジスト膜を有する前記ウエハを、メッキ・カップおよび前記メッキ・カップにメッキ液を供給するメッキ液タンクを有する枚葉メッキ装置内に導入する工程;
(c)前記枚葉メッキ装置内において、前記レジスト膜を有する前記ウエハを、前記第1の主面が前記メッキ・カップのメッキ槽に対向するように、前記メッキ・カップにロードする工程;
(d)前記工程(c)の後、前記メッキ槽と前記メッキ液タンクの間で、前記メッキ液を循環させながら、前記第1の主面の前記複数の開口部に、電気メッキにより金バンプ電極を形成する工程、
ここで、前記工程(d)は、以下の下位工程を含む:
(d1)第1の厚さを有し、金を主要な成分とする第1のメッキ層を堆積する工程;
(d2)前記第1のメッキ層上に、前記第1のメッキ層よりも平均メッキ粒塊が小さく、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有し、金を主要な成分とする第2のメッキ層を堆積する工程;
(d3)前記第2のメッキ層上に、前記第2のメッキ層よりも平均メッキ粒塊が大きく、前記第2の厚さよりも薄い第3の厚さを有し、金を主要な成分とする第3のメッキ層を堆積する工程。
A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) forming a resist film having a plurality of openings on the first main surface of the wafer;
(B) introducing the wafer having the resist film into a single wafer plating apparatus having a plating cup and a plating solution tank for supplying a plating solution to the plating cup;
(C) loading the wafer having the resist film into the plating cup in the single wafer plating apparatus so that the first main surface faces the plating tank of the plating cup;
(D) After the step (c), while the plating solution is circulated between the plating tank and the plating solution tank, gold bumps are formed by electroplating on the plurality of openings on the first main surface. Forming an electrode;
Here, the step (d) includes the following sub-steps:
(D1) depositing a first plating layer having a first thickness and containing gold as a main component;
(D2) On the first plating layer, an average plating particle agglomeration is smaller than the first plating layer and has a second thickness larger than the first thickness, and gold is a main component. Depositing a second plated layer;
(D3) On the second plating layer, the average plating particle agglomeration is larger than the second plating layer and has a third thickness smaller than the second thickness, and gold is a main component. Depositing a third plating layer.
前記1項の半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、前記メッキ液の温度はほぼ一定である。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the temperature of the plating solution is substantially constant in the step (d). 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの3倍以上である。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the second thickness is not less than three times the first thickness and the third thickness. 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの4倍以上である。     In the method for manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the second thickness is not less than four times the first thickness and the third thickness. 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記第2の厚さは前記第1の厚さおよび前記第3の厚さの5倍以上である。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the second thickness is not less than five times the first thickness and the third thickness. 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも大きい。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the plating current density in the lower step (d2) is larger than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3). 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも2倍以上、大きい。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the plating current density in the lower step (d2) is twice or more larger than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3). 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)におけるメッキ電流密度は、前記下位工程(d1)および(d3)におけるメッキ電流密度よりも3倍以上、大きい。     In the method for manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the plating current density in the lower step (d2) is three times or more larger than the plating current density in the lower steps (d1) and (d3). 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも低い。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the temperature of the wafer in the lower step (d2) is lower than the temperature of the wafer in the lower steps (d1) and (d3). 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも摂氏2度以上、低い。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the temperature of the wafer in the lower step (d2) is lower by 2 degrees Celsius or more than the temperature of the wafer in the lower steps (d1) and (d3). 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を冷却することにより、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度よりも低くされている。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the temperature of the wafer in the sub-process (d2) is adjusted so that the second main surface of the wafer is cooled, so that the temperature in the sub-process (d1) and (d3) is reduced. The temperature is lower than the wafer temperature. 前記1項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d1)および(d3)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を加熱することにより、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度よりも高くされている。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 1, the temperature of the wafer in the substeps (d1) and (d3) is set so that the second main surface of the wafer is heated, whereby the temperature in the substep (d2) is set. The temperature is higher than the wafer temperature. 以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、複数の開口部を有するレジスト膜を形成する工程;
(b)前記レジスト膜を有する前記ウエハを、メッキ・カップおよび前記メッキ・カップにメッキ液を供給するメッキ液タンクを有する枚葉メッキ装置内に導入する工程;
(c)前記枚葉メッキ装置内において、前記レジスト膜を有する前記ウエハを、前記第1の主面が前記メッキ・カップのメッキ槽に対向するように、前記メッキ・カップにロードする工程;
(d)前記工程(c)の後、前記メッキ槽と前記メッキ液タンクの間で、前記メッキ液を循環させながら、前記第1の主面の前記複数の開口部に、電気メッキにより金バンプ電極を形成する工程、
ここで、前記工程(d)は、以下の下位工程を含む:
(d1)第1の厚さを有し、金を主要な成分とする第1のメッキ層を、第1のメッキ電流密度による電気メッキにより、堆積する工程;
(d2)前記第1のメッキ層上に、前記第1のメッキ電流密度よりも高い第2のメッキ電流密度による電気メッキにより、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有し、金を主要な成分とする第2のメッキ層を堆積する工程;
(d3)前記第2のメッキ層上に、前記第2のメッキ電流密度よりも低い第3のメッキ電流密度による電気メッキにより、前記第2の厚さよりも薄い第3の厚さを有し、金を主要な成分とする第3のメッキ層を堆積する工程。
A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) forming a resist film having a plurality of openings on the first main surface of the wafer;
(B) introducing the wafer having the resist film into a single wafer plating apparatus having a plating cup and a plating solution tank for supplying a plating solution to the plating cup;
(C) loading the wafer having the resist film into the plating cup in the single wafer plating apparatus so that the first main surface faces the plating tank of the plating cup;
(D) After the step (c), while the plating solution is circulated between the plating tank and the plating solution tank, gold bumps are formed by electroplating on the plurality of openings on the first main surface. Forming an electrode;
Here, the step (d) includes the following sub-steps:
(D1) depositing a first plating layer having a first thickness and containing gold as a main component by electroplating with a first plating current density;
(D2) having a second thickness greater than the first thickness by electroplating with a second plating current density higher than the first plating current density on the first plating layer; Depositing a second plating layer comprising gold as a major component;
(D3) On the second plating layer, by electroplating with a third plating current density lower than the second plating current density, the third thickness is smaller than the second thickness; Depositing a third plating layer comprising gold as a major component;
前記13項の半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、前記メッキ液の温度はほぼ一定である。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 13, the temperature of the plating solution is substantially constant in the step (d). 以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、複数の開口部を有するレジスト膜を形成する工程;
(b)前記レジスト膜を有する前記ウエハを、メッキ・カップおよび前記メッキ・カップにメッキ液を供給するメッキ液タンクを有する枚葉メッキ装置内に導入する工程;
(c)前記枚葉メッキ装置内において、前記レジスト膜を有する前記ウエハを、前記第1の主面が前記メッキ・カップのメッキ槽に対向するように、前記メッキ・カップにロードする工程;
(d)前記工程(c)の後、前記メッキ槽と前記メッキ液タンクの間で、前記メッキ液を循環させながら、前記第1の主面の前記複数の開口部に、電気メッキにより金バンプ電極を形成する工程、
ここで、前記工程(d)は、以下の下位工程を含む:
(d1)第1の厚さを有し、金を主要な成分とする第1のメッキ層を、第1のウエハ温度において、堆積する工程;
(d2)前記第1のメッキ層上に、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有し、前記第1のウエハ温度よりも低い第2のウエハ温度において、金を主要な成分とする第2のメッキ層を堆積する工程;
(d3)前記第2のメッキ層上に、前記第2の厚さよりも薄い第3の厚さを有し、前記第2のウエハ温度よりも高い第3のウエハ温度において、金を主要な成分とする第3のメッキ層を堆積する工程。
A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) forming a resist film having a plurality of openings on the first main surface of the wafer;
(B) introducing the wafer having the resist film into a single wafer plating apparatus having a plating cup and a plating solution tank for supplying a plating solution to the plating cup;
(C) loading the wafer having the resist film into the plating cup in the single wafer plating apparatus so that the first main surface faces the plating tank of the plating cup;
(D) After the step (c), while the plating solution is circulated between the plating tank and the plating solution tank, gold bumps are formed by electroplating on the plurality of openings on the first main surface. Forming an electrode;
Here, the step (d) includes the following sub-steps:
(D1) depositing a first plating layer having a first thickness and containing gold as a main component at a first wafer temperature;
(D2) On the first plating layer, gold is a major component at a second wafer temperature having a second thickness greater than the first thickness and lower than the first wafer temperature. Depositing a second plating layer;
(D3) On the second plating layer, gold is a major component at a third wafer temperature having a third thickness smaller than the second thickness and higher than the second wafer temperature. Depositing a third plating layer.
前記15項の半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、メッキ電流密度は、ほぼ一定である。     In the method for manufacturing a semiconductor device according to the item 15, the plating current density is substantially constant in the step (d). 前記15項の半導体装置の製造方法において、前記第3のメッキ層の上面は実質的に光沢面ではない。     16. In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 15, the upper surface of the third plating layer is not a glossy surface. 以下の工程を含む半導体装置の製造方法:
(a)ウエハの第1の主面上に、複数の開口部を有するレジスト膜を形成する工程;
(b)前記レジスト膜を有する前記ウエハを、メッキ・カップおよび前記メッキ・カップにメッキ液を供給するメッキ液タンクを有する枚葉メッキ装置内に導入する工程;
(c)前記枚葉メッキ装置内において、前記レジスト膜を有する前記ウエハを、前記第1の主面が前記メッキ・カップのメッキ槽に対向するように、前記メッキ・カップにロードする工程;
(d)前記工程(c)の後、前記メッキ槽と前記メッキ液タンクの間で、前記メッキ液を循環させながら、前記第1の主面の前記複数の開口部に、電気メッキにより金バンプ電極を形成する工程、
ここで、前記工程(d)は、以下の下位工程を含む:
(d1)第1の厚さを有し、金を主要な成分とする第1のメッキ層を、第1のウエハ温度において、堆積する工程;
(d2)前記第1のメッキ層上に、前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さを有し、前記第1のウエハ温度よりも低い第2のウエハ温度において、金を主要な成分とする第2のメッキ層を堆積する工程。
A semiconductor device manufacturing method including the following steps:
(A) forming a resist film having a plurality of openings on the first main surface of the wafer;
(B) introducing the wafer having the resist film into a single wafer plating apparatus having a plating cup and a plating solution tank for supplying a plating solution to the plating cup;
(C) loading the wafer having the resist film into the plating cup in the single wafer plating apparatus so that the first main surface faces the plating tank of the plating cup;
(D) After the step (c), while the plating solution is circulated between the plating tank and the plating solution tank, gold bumps are formed by electroplating on the plurality of openings on the first main surface. Forming an electrode;
Here, the step (d) includes the following sub-steps:
(D1) depositing a first plating layer having a first thickness and containing gold as a main component at a first wafer temperature;
(D2) On the first plating layer, gold is a major component at a second wafer temperature having a second thickness greater than the first thickness and lower than the first wafer temperature. Depositing a second plating layer.
前記18項の半導体装置の製造方法において、前記工程(d)においては、メッキ電流密度は、ほぼ一定である。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 18, the plating current density is substantially constant in the step (d). 前記18項の半導体装置の製造方法において、前記下位工程(d1)における前記ウエハの温度は、前記ウエハの第2の主面を加熱することにより、前記下位工程(d2)における前記ウエハの温度よりも高くされている。     In the method of manufacturing a semiconductor device according to the item 18, the temperature of the wafer in the lower step (d1) is higher than the temperature of the wafer in the lower step (d2) by heating the second main surface of the wafer. Is also high.
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