JP2011012314A - 電極形成用金めっき浴及びそれを用いた電極形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)亜硫酸金アルカリ塩又は亜硫酸金アンモニウム塩が金濃度として1〜20g/Lと、
(b)Tl化合物、Pb化合物又はAs化合物からなる結晶調整剤が金属濃度として0.1〜100mg/Lと、
(c)亜硫酸ナトリウムが5〜150g/Lと、
(d)無機酸塩、カルボン酸塩又はヒドロキシカルボン酸塩が塩濃度として1〜60g/Lと、
(e)所定の置換芳香族化合物が0.1〜200mmol/Lと、
を含有する電極形成用金めっき浴を用いて、めっきすることにより電極を形成させる。
【選択図】図1
Description
また、相手金属と共晶を形成させる電極接合の場合には共晶を形成する相手金属に比べて電極の硬度が高すぎると、電極が相手金属にめり込むことができず十分な共晶を形成しない。その結果、断線や接合不良による電気的欠陥を生じさせる。
(a)亜硫酸金アルカリ塩又は亜硫酸金アンモニウムが金濃度として1〜20g/Lと、
(b)Tl化合物、Pb化合物、As化合物、から選択される1種又は2種以上の化合物が金属濃度として0.1〜100mg/Lと、
(c)伝導塩として亜硫酸ナトリウムが5〜150g/Lと、
(d)無機酸塩、カルボン酸塩、ヒドロキシカルボン酸塩、から選択される1種又は2種以上の化合物が塩濃度として1〜60g/Lと、
(e)安息香酸類、芳香族カルボン酸類、芳香族スルホン酸類、ピリジン類、及びこれらの塩、から選択される1種又は2種以上の置換芳香族化合物が0.1〜200mmol/Lと、
を含有する電極形成用金めっき浴。
安息香酸類が、2−ヒドロキシ安息香酸、3−ヒドロキシ安息香酸、4−ヒドロキシ安息香酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,3,4−トリヒドロキシ安息香酸、3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、2−ニトロ安息香酸、3−ニトロ安息香酸、4−ニトロ安息香酸、2,4−ジニトロ安息香酸、2,6−ジニトロ安息香酸、3,5−ジニトロ安息香酸、から選択される1種又は2種以上である〔1〕記載の電極形成用金めっき浴。
芳香族カルボン酸類(安息香酸類を除く)が、DL−4−ヒドロキシマンデル酸、ピロメリット酸、メタニル酸、2−ヒドロキシ−m−トルイル酸、イソバニリン酸、1−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、から選択される1種又は2種以上である 〔1〕に記載の電極形成用金めっき浴。
芳香族スルホン酸が、1−ナフトール−8−スルホン酸、2−ナフトール−7−スルホン酸、2−ナフトール−6,8−ジスルホン酸、2−アミノ−5−ナフトール−7−スルホン酸、1,5−ナフタレンジスルホン酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、ガンマ酸、ナフタレン−1,3,6−トリスルホン酸、メタニル酸、アミノJ酸、クロセイン酸、から選択される1種又は2種以上である〔1〕に記載の電極形成用金めっき浴。
ピリジン類が、2−ピリジンカルボン酸、3−ピリジンカルボン酸、4−ピリジンカルボン酸、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、から選択される1種又は2種以上である〔1〕に記載の電極形成用金めっき浴。
〔1〕〜〔5〕の何れかに記載の電極形成用金めっき浴を用いてウエハをめっきすることにより、レジスト膜の開口部内に電極を形成した後、前記ウエハを150〜400℃で5分間以上熱処理することにより、硬度が35〜120HVで、接合面の高低差が2μm以内の電極をウエハに形成する電極形成方法。
電流密度が0.2〜2.0A/dm2、液温が40〜70℃で電解金めっきをする〔6〕に記載の電極形成方法。
電極が金バンプである〔6〕に記載の電極形成方法。
本発明の電極形成用金めっき浴に使用する亜硫酸金アルカリ塩としては、公知の亜硫酸金アルカリ塩を制限することなく使用できる。例えば、亜硫酸金(I)ナトリウムや亜硫酸金(I)カリウム等が挙げられる。これらは1種を単独で、あるいは2種以上を併用しても良い。
本発明の電極形成用金めっき浴に使用する結晶調整剤としては、蟻酸タリウム、マロン酸タリウム、硫酸タリウム、及び硝酸タリウム等のTl化合物; クエン酸鉛、硝酸鉛、及びアルカンスルホン酸鉛等のPb化合物; 三酸化二砒素等のAs化合物が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の電極形成用金めっき浴においては、伝導塩として亜硫酸ナトリウムを使用する。亜硫酸ナトリウムの配合量は、5〜150g/Lで、10〜80g/Lが好ましく、30〜60g/Lが特に好ましい。5g/L未満であると、電極形状の膨らみが充分に抑制されず、接合面が平坦な電極が得られない。また、めっき付きまわりが不均一となりめっき浴安定性が悪化する。その結果、めっき浴の構成成分が分解する場合もある。150g/Lを超えると、限界電流密度が低下してヤケめっきとなる。
本発明の電極形成用金めっき浴に使用する緩衝剤としては、公知のものが使用できる。例えば、リン酸塩やホウ酸塩等の無機酸塩、クエン酸塩、フタル酸塩、エチレンジアミン四酢酸塩等の有機酸(カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸)塩等が挙げられる。
本発明の電極形成用金めっき浴に配合する置換芳香族化合物は、20℃の水に0.1〜200mmol/L溶解する化合物が選ばれる。
DL−4−ヒドロキシマンデル酸、ピロメリット酸、メタニル酸、2−ヒドロキシ−m−トルイル酸、イソバニリン酸、1−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸等の芳香族カルボン酸類(安息香酸類を除く)及びその塩、
1−ナフトール−8−スルホン酸、2−ナフトール−7−スルホン酸、2−ナフトール−6,8−ジスルホン酸、2−アミノ−5−ナフトール−7−スルホン酸、1,5−ナフタレンジスルホン酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、ガンマ酸、ナフタレン−1,3,6−トリスルホン酸、メタニル酸、アミノJ酸、クロセイン酸等の芳香族スルホン酸類及びその塩、
2−ピリジンカルボン酸、3−ピリジンカルボン酸、4−ピリジンカルボン酸、キノリン酸、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン等のピリジン類及びその塩が挙げられる。
表1〜6に示す配合にて非シアン系電解金めっき浴を調整した。各原料の配合濃度の単位は特に断りのない限り(g/L)である。但し、Na3Au(SO3)2は金元素の濃度を示してある。
図1に示すように、シリコンウエハ上にノボラック系ポジ型フォトレジストを使用して、一辺が100μmの正方形開口部を有するパターンニングを行った。電解金めっき浴を用いてめっきを施した後、ノボラック系ポジ型フォトレジストをメチルエチルケトンにより溶解させた。得られた金バンプについて、キーエンス社製レーザー顕微鏡VK−9710を用いてバンプ接合面の最高点(ウエハ表面とバンプ接合面との距離の最大点)とバンプ接合面の最下点(ウエハ表面とバンプ接合面との距離の最小点)の差を高低差として計測し、平滑さの指標とした。なお、通常、バンプめっき用途において求められる高低差は3μm以下で、2μm以下が望ましいとされる。
被めっき物へめっきを施した後の、めっき浴の様子を観察し、下記基準にて評価した。
×:めっき浴中に金の沈殿が肉眼で判るレベルで観察された。
○:めっき浴中に金の沈殿は観察されなかった。
被めっき物上に形成された金バンプの表面皮膜外観を観察し、下記基準にて評価した。
×:色調が赤い、デンドライト状析出が見られる、ムラが認められる、またはヤケが発生している。
○:均一外観である。
被めっき物上に形成される特定部位の金バンプの皮膜硬さ(未熱処理、200℃×30分熱処理後、300℃×30分熱処理後)を、ミツトヨ社製微小硬さ試験機HM−221にて測定した。なお、測定には、一辺が100μmの正方形バンプを用い、測定条件は、測定圧子を25gf荷重で10秒保持する条件によった。
上記各評価結果から、下記評価基準にて評価した。
○:形成された金めっき皮膜(金バンプ) およびめっき処理後の非シアン系電解金めっき浴に関する上記評価結果が、全て良好な結果であった。
×:形成された金めっき皮膜(金バンプ) およびめっき処理後の非シアン系電解金めっき浴に関する上記評価結果に、好ましくない結果が含まれた。
実施例1の置換芳香族化合物A:50(mmol/L)を、プロピオン酸(脂肪族カルボン酸)100(mmol/L)に変え、実施例1に準じてめっき皮膜を形成させた。得られた金バンプの皮膜硬度(200℃で30分熱処理後)は55HV、(300℃で30分熱処理後)は51HV、高低差は3.7μmであり、めっき皮膜は不均一な外観となった。
実施例1の置換芳香族化合物A:50(mmol/L)を、ヒドロキシメタンスルホン酸(脂肪族スルホン酸)100(mmol/L)に変え、実施例1に準じてめっき皮膜を形成させた。得られた金バンプの皮膜硬度(200℃で30分熱処理後)は52HV、(300℃で30分熱処理後)は46HV高低差は4.0μmであり、めっき皮膜は不均一な外観となった。
13 Al電極
15 パッシベーション膜
15a パッシベーション膜の開口部
17 UBM層
19 金スパッタ膜
21 レジスト膜
21a レジスト膜の開口部
23 金バンプ
23a 金バンプの接合面
201 ウエハ
203 Al電極
205 パッシベーション膜
205a パッシベーション膜の開口部
207 UBM層
209 金スパッタ膜
211 レジスト膜
211a レジスト膜の開口部
213 金バンプ
213a 金バンプの接合面
Claims (8)
- (a)亜硫酸金アルカリ塩又は亜硫酸金アンモニウムが金濃度として1〜20g/Lと、
(b)Tl化合物、Pb化合物、As化合物、から選択される1種又は2種以上の化合物が金属濃度として0.1〜100mg/Lと、
(c)伝導塩として亜硫酸ナトリウムが5〜150g/Lと、
(d)無機酸塩、カルボン酸塩、ヒドロキシカルボン酸塩、から選択される1種又は2種以上の化合物が塩濃度として1〜60g/Lと、
(e)安息香酸類、芳香族カルボン酸類、芳香族スルホン酸類、ピリジン類、及びこれらの塩、から選択される1種又は2種以上の置換芳香族化合物が0.1〜200mmol/Lと、
を含有する電極形成用金めっき浴。 - 安息香酸類が、2−ヒドロキシ安息香酸、3−ヒドロキシ安息香酸、4−ヒドロキシ安息香酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,3,4−トリヒドロキシ安息香酸、3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、2−ニトロ安息香酸、3−ニトロ安息香酸、4−ニトロ安息香酸、2,4−ジニトロ安息香酸、2,6−ジニトロ安息香酸、3,5−ジニトロ安息香酸、から選択される1種又は2種以上である請求項1記載の電極形成用金めっき浴。
- 芳香族カルボン酸類(安息香酸類を除く)が、DL−4−ヒドロキシマンデル酸、ピロメリット酸、メタニル酸、2−ヒドロキシ−m−トルイル酸、イソバニリン酸、1−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、1,4−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3,5−ジヒドロキシ−2−ナフトエ酸、から選択される1種又は2種以上である請求項1に記載の電極形成用金めっき浴。
- 芳香族スルホン酸が、1−ナフトール−8−スルホン酸、2−ナフトール−7−スルホン酸、2−ナフトール−6,8−ジスルホン酸、2−アミノ−5−ナフトール−7−スルホン酸、1,5−ナフタレンジスルホン酸、2,7−ナフタレンジスルホン酸、ガンマ酸、ナフタレン−1,3,6−トリスルホン酸、メタニル酸、アミノJ酸、クロセイン酸、から選択される1種又は2種以上である請求項1に記載の電極形成用金めっき浴。
- ピリジン類が、2−ピリジンカルボン酸、3−ピリジンカルボン酸、4−ピリジンカルボン酸、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、から選択される1種又は2種以上である請求項1に記載の電極形成用金めっき浴。
- 請求項1〜5の何れかに記載の電極形成用金めっき浴を用いてウエハをめっきすることにより、レジスト膜の開口部内に電極を形成した後、前記ウエハを150〜400℃で5分間以上熱処理することにより、硬度が35〜120HVで、接合面の高低差が2μm以内の電極をウエハに形成する電極形成方法。
- 電流密度が0.2〜2.0A/dm2、液温が40〜70℃で電解金めっきをする請求項6に記載の電極形成方法。
- 電極が金バンプである請求項6に記載の電極形成方法。
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