JP3334421B2 - 半導体ウエハ表面へのPb−Sn合金突起電極形成用電気メッキ液 - Google Patents
半導体ウエハ表面へのPb−Sn合金突起電極形成用電気メッキ液Info
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Description
な表面を有し、かつUおよびTh、並びにこれらの崩壊
核種を主体とする放射性同位元素(以下、単に放射性同
位元素という)の含有量が30ppb 以下となることか
ら、ソフトエラーの原因となる放射性α粒子を、これの
カウント数で0.5cph /cm2 以下に低減することがで
きるPb−Sn合金突起電極を半導体ウエハ表面に形成
することができる電気メッキ液に関するものである。
andbook 」(VAN NOSTRAND REINHO
LD発行)第368〜371頁にも記載されているよう
に、SiウエハやGa−Asウエハなどの半導体ウエハ
の表面に、1個の寸法が直径:20〜250μm×高
さ:20〜100μmのPb−Sn合金(はんだ)から
なる突起電極を1〜5万個の割合で電気メッキ法により
形成することは一般に行なわれていることである。
ッキ液を用いてPb−Sn合金突起電極を形成した場
合、最近の半導体ウエハの大径化および高集積化と相ま
って、半導体ウエハ表面に形成される突起電極には、相
互高さにバラツキが現われるほか、表面の平滑性が失な
われ、ハリネズミ状表面や岩山状表面を呈するようにな
るのが避けられないのが現状である。
上述のような観点から、相互高さにバラツキがなく、か
つ表面が平滑なPb−Sn合金突起電極を半導体ウエハ
の表面に形成することができる電気メッキ液を開発すべ
く研究を行なった結果、メタンスルホン酸鉛(以下、
「M.S.Pb」で示す:Pb含有割合で1〜250g
/l、メタンスルホン酸錫:(以下、「M.S.Sn」
で示す):Sn含有割合で0.1〜250g/l、メタ
ンスルホン酸(以下、「M.S.」で示す):20〜3
00g/l、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン
アルキルアミン(以下、「E.P.A.」で示す)1〜
50g/l、アルドールスルファニル誘導体(以下、
「A.S.D.」で示す):0.1〜30g/l、の割
合で含有する水溶液からなるメッキ液を用いて電気メッ
キ法により半導体ウエハの表面にPb−Sn合金突起電
極を形成すると、前記半導体ウエハが大径化し、かつ高
集積化しても、形成された突起電極は相互高さが均等化
すると共に、表面が平滑化し、さらに前記メッキ液中の
放射性同位元素の含有量を50ppb 以下にすると、前記
突起電極中の放射性同位元素の含有量が30ppb 以下と
なることから、放射性α粒子のカウント数が0.5cph
/cm2 以下となり、したがって半導体装置、特に電極中
の放射性α粒子の半導体ウエハへの影響が顕著に現われ
るフリップチップ実装において、前記放射性α粒子が原
因のソフトエラー発生の低減に寄与するという研究結果
を得たのである。
なされたものであって、M.S.Pb:Pb含有割合で
1〜250g/l、M.S.Sn:Sn含有割合で0.
1〜250g/l、M.S.:20〜300g/l、
E.P.A.:1〜50g/l、A.S.D.:0.1
〜30g/l、の割合で含有し、かつ放射性同位元素の
含有量が50ppb 以下の水溶液からなる、半導体ウエハ
表面へのPb−Sn合金突起電極形成用電気メッキ液に
特徴を有するものである。
て、構成成分の含有割合を上記の通りに限定した理由を
説明する。 (a) M.S.PbおよびM.S.Sn これらの成分の含有割合によって半導体ウエハ表面に形
成されるPb−Sn合金突起電極の組成がきまるもので
あり、通常前記Pb−Sn合金の組成は、Sn:1〜6
0重量%、Pb:残りからなることから、この組成に対
応する含有割合としてM.S.Pb:Pb含有割合で1
〜250g/l、望ましくは5〜100g/l、および
M.S.Sn:Sn含有割合で0.1〜250g/l、
望ましくは0.2〜100g/lを定めた。
液中への溶解を促進し、かつ前記突起電極の半導体ウエ
ハ表面への密着性を向上させる作用があるが、その含有
割合が20g/l未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その含有割合が300g/lを越えると、メ
ッキ速度が低下するようになることから、その含有割合
を20〜300g/l、望ましくは50〜150g/l
と定めた。
組成変化を抑制すると共に、メッキ速度を半導体ウエハ
全面に亘って均一化し、もって形成される突起電極の高
さのバラツキを著しく小さくする作用があるが、その含
有割合が1g/l未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その含有割合が50g/lを越えると、メッ
キ速度が急激に低下するようになることから、その含有
割合を1〜50g/lと定めた。望ましくは2〜15g
/lがよい。また、上記E.P.A.は下記の化1に示
される一般式によって現わされるものである。
面を平滑化する作用があるが、その含有割合が0.1g
/l未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有割合が30g/lを越えるとメッキ速度が低下す
るようになることから、その含有割合を0.1〜30g
/lと定めた。なお、望ましくは0.5〜15g/lの
含有割合がよい。また、上記のA.S.D.は、下記の
化2に示される一般式によって現わされるものである。
射性同位元素の混入は、M.S.PbおよびM.S.S
nの製造に原料として用いられる金属Pbおよび金属S
nからのものであり、したがってこれら金属Pbおよび
金属Sn中に含有する放射性同位元素の含有量を低くす
ることによって前記電気メッキ液中の放射性同位元素の
含有量を50ppb 以下にすることができ、このように前
記電気メッキ液中の放射性同位元素の含有量を50ppb
以下にすると、これを用いて形成された突起電極中の放
射性同位元素の含有量が30ppb 以下になり、放射性α
粒子のカウント数で0.5cph /cm2 以下になってソフ
トエラーの発生抑制に大いに寄与するようになるもので
ある。
より具体的に説明する。原料として、いずれも放射性同
位元素の含有量が50ppb のM.S.PbおよびM.
S.Sn、上記化1の一般式において、R:C10のアル
キル基、X+X′:8,Y+Y′:3としたE.P.
A.、並びに上記化2の一般式において、RaおよびR
b:C2 のアルキル基、Rc:水酸基としたA.S.
D.を用意し、これら原料を水に、それぞれ表1に示さ
れる含有割合で溶解して水溶液とすることにより、いず
れも放射性同位元素の含有量が50ppb 以下の本発明電
気メッキ液1〜14および比較電気メッキ液1〜4をそ
れぞれ製造した。なお、上記比較電気メッキ液1〜4
は、構成成分のうち、突起電極の高さおよび表面形状に
影響を及ぼす成分の含有割合(表1に※印を付す)がこ
の発明の範囲から低い方に外れたものである。
介して厚さ:10μmのレジスト膜が形成され、このレ
ジスト膜に直径:50μmの微小孔が5万個規制正しく
等間隔で、感光およびエッチング処理により形成された
直径:10cm(4インチ)のSiウエハを用意した。ま
た、内径が10cmのメッキ槽内の下方位置に、Ptメッ
キされた純Tiメッシュからなる同じく直径:10cmの
陽極を水平に配置した構造の噴流型メッキ装置を用意し
た。上記メッキ装置のメッキ槽頂面に、上記Siウエハ
をメッキ面を下側にして上蓋式に載置して陰極とし、前
記メッキ槽内に上記の各種電気メッキ液をそれぞれ充填
装入し、前記メッキ液をメッキ槽の下方から上方へ噴流
循環させながら、 電流密度:2A/dm2 、噴流速度:6 l/min 、 電圧:3V、 メッキ液温度:20℃、 時間:25分、 の条件で電気メッキを行なうことにより上記Siウエハ
の表面に目標高さ:30μmのPb−Sn合金突起電極
を形成した。また、放射性α粒子のカウント数測定用P
b−Sn合金平板メッキ膜は、銅平板を大型ビーカー内
に充填した表1〜表2に示される各種電気メッキ液に漬
け、 電流密度:2A/dm2 、メッキ温度:20℃、 カソードロッカー移動速度:2m/min 、 の条件で電気メッキを行うことにより作製した。
上のPb−Sn合金突起電極について、前記Siウエハ
の十字直径線上の任意100個の高さを高さゲージ付き
光学顕微鏡を用いて測定し、この測定結果から最高値お
よび最低値をピックアップすると共に平均値を算出し、
さらにその表面形状を観察して、100個中に占める表
面平滑な突起電極の割合を測定した。これらの結果を表
2,3に示した。また、表2,3には、上記突起電極の
Sn含有量および放射性同位元素の含有量(UおよびT
hの合計定量分析値)、並びに平板メッキ膜の放射性α
粒子のカウント数を示した。
気メッキ液1〜14を用いれば、放射性同位元素の含有
量が30ppb 以下で、放射性α粒子のカウント数も0.
5cph/cm2 以下を示し、高さのバラツキがきわめて小
さく、かつほとんどが平滑な表面を有するPb−Sn合
金突起電極を密集した状態で大径のSiウエハ表面に形
成することができることが明らかであり、一方比較電気
メッキ液1〜4に見られるように、これの構成成分のう
ちの突起電極の高さおよび表面形状に影響を及ぼす成分
の含有割合がこの発明の範囲から外れると、前記特性の
うちの少なくともいずれかの特性が劣った突起電極しか
形成することができないことが明らかである。上述のよ
うに、この発明の電気メッキ液によれば、半導体ウエハ
が大径化し、かつ高集積化しても、これの表面に高さの
バラツキが著しく小さく、かつ表面平滑にして、しかも
放射性同位元素の含有量が30ppb 以下のPb−Sn合
金突起電極を形成することができ、ソフトエラーの低減
に寄与するなど工業上有用な効果がもたらされるのであ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】メタンスルホン酸鉛:Pb含有割合で1〜
250g/l、 メタンスルホン酸錫:Sn含有割合で0.1〜250g
/l、 メタンスルホン酸:20〜300g/l、 ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミ
ン:1〜50g/l、 アルド−ルスルファニル誘導体:0.1〜30g/l、
の割合で含有し、かつUおよびTh、並びにこれらの崩
壊核種を主体とする放射性同位元素の含有量が50ppb
以下の水溶液からなることを特徴とする半導体ウエハ表
面へのPb−Sn合金突起電極形成用電気メッキ液。
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JP17195394 | 1994-06-30 | ||
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