JP3362512B2 - 半導体ウエハのめっき方法およびめっき装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハのめっき
方法およびめっき装置に関し、特に、半導体ウエハに銅
バンプ（突起状の電極）を形成するためのめっき方法お
よびめっき装置として好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、フリップチップＩＣ等に使用
されるワイヤレスボンディング用素子の電極部には、図
１４に示すように、素子１００をセラミック基板１１０
上に直接ボンディングするための銅バンプ１２０が形成
されている。この銅バンプ１２０の形成方法を、図４に
基づいて説明する。まず、半導体ウエハ１３０の片面に
金属薄膜１４０を被着させた後、その金属薄膜１４０上
にレジスト１５０を塗布する。その後、マスク（図示し
ない）を通してレジスト１５０に光を照射し、現像処理
を行って所望の位置に孔開けを行う。そして、この半導
体ウエハ１３０を陰極に設置して電解銅めっきを施すこ
とにより、孔開けされた位置（レジスト１５０が除去さ
れた位置）に銅バンプ１２０が電析形成される。

【０００３】なお、図１４に示す素子１００は、銅バン
プ１２０が形成された半導体ウエハ１３０をチップ毎に
カットしたもので、銅バンプ１２０の上に印刷されたは
んだ１６０によってセラミック基板１１０の導体層（図
示しない）にボンディングされる。

【０００４】この銅バンプ１２０を形成する電気めっき
の方法としては、図１５に示すように、ハンガー１７０
にセットされた数枚の半導体ウエハ１３０を銅電極（陽
極）１８０と対向した状態でめっき浴に浸漬して電気め
っきを行う浸漬めっき方法がある。あるいは、図１６に
示すように、円筒状のめっきセル１９０内に銅電極１８
０を水平状態に配置して、半導体ウエハ１３０の被めっ
き面を下向きにして通電用ピン２００の上にセットし、
押さえ治具２１０により半導体ウエハ１３０を押さえた
状態でめっき液をめっきセル１９０よりオーバフローさ
せて電気めっきを行うオーバフローめっき方法がある。

【０００５】このような電気めっきにより素子に形成さ
れる銅バンプは、素子の組付け性、およびはんだの熱疲
労への影響を考慮して、寸法ばらつき（特に銅バンプ径
のばらつき）および表面粗度を一定の範囲内に抑える必
要がある（規格化されている）。しかし、上記の浸漬め
っき方法では、銅電極１８０に対する半導体ウエハ１３
０の被めっき面に電流分布が発生し、この電流分布が銅
バンプ１２０の寸法ばらつきの原因となる。また、オー
バフローめっき方法では、めっき時に発生する水素ガス
気泡が半導体ウエハ１３０の被めっき面に付着して形状
不良の銅バンプ１２０が形成される虞がある。

【０００６】そこで、銅バンプの寸法ばらつきを低減す
るために、めっき被膜の均一化作用および平滑化作用を
有する添加剤がめっき浴に添加される。この添加剤の被
膜均一化作用および平滑化作用について説明する。添加
剤は、被めっき面の電位の高い所に選択的に吸着してめ
っき反応を抑制することにより、被めっき面での電流分
布を補正して被膜を均一化する。一方、銅原子の析出・
結晶化過程において、添加剤の一部成分は、めっき被膜
中に取り込まれて結晶の成長を抑制する。この結果、結
晶粒径が小さくなって被膜が平滑化する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、添加剤を使
用する場合は、添加剤の主成分濃度を適正な範囲（例え
ば０．２５〜０．５０ vol％）に管理する必要がある。
具体的には、添加剤の主成分であるジメルカプトベンゾ
チアゾール等のイオウ含有有機物の濃度が低い場合に
は、図１７に示すように、銅バンプの寸法ばらつきが大
きくなる。一方、イオウ含有有機物の濃度が高くなる
と、イオウがめっき被膜中へ共析することで、図１８に
示すように、銅バンプの耐久強度が低下する。

【０００８】図１７および図１８に示すグラフは、上述
した浸漬めっき方法によりめっき浴中の添加剤の主成分
濃度を変化させて電気めっきを行った場合の銅バンプの
寸法ばらつき、および高温放置後（１５０℃、１０００
時間）の耐久強度の変動を示すものである。但し、めっ
き浴は、硫酸銅５０ｇ／ｌ、硫酸５０ｇ／ｌ、および塩
酸６０ｐｐｍにジメルカプトベンゾチアゾールを主成分
とする添加剤を添加した。また、電流密度を２Ａ／ｄｍ
² として、Ｎ₂ バブリングによる攪拌を行った。 な
お、銅バンプの表面粗度は、添加剤の主成分濃度０．１
０ vol％を境として、これ以上の場合は５μｍ以下とな
った。

【０００９】このように、添加剤は、主成分であるイオ
ウ含有有機物が適正な濃度範囲内であれば、めっき被膜
の均一化作用および平滑化作用という優れた効果を有す
るが、ある濃度範囲を外れると、銅バンプの品質に対し
て逆に悪影響を及ぼすことになる。従って、適正な銅バ
ンプ品質を確保するためには、添加剤を所定濃度範囲内
で管理する必要がある。

【００１０】しかしながら、めっき浴中に添加された添
加剤は、陽極（銅電極）と陰極（半導体ウエハの被めっ
き面）との面積比が大きいことから、電流密度の低い陽
極において異常に消耗する。また、その消耗度合いが必
ずしも一定ではなく、建浴直後では極めて激しく消耗す
ること等から、添加剤の濃度管理は容易ではなく、添加
剤の主成分濃度が適正な範囲を外れて上記のような不具
合（銅バンプの寸法ばらつき、耐久強度の低下）が発生
する場合が多い。

【００１１】このようなことから、現状では、比較的短
時間でめっき浴を更新する必要があるとともに、銅バン
プ品質の変動を常時チェックして、不具合が生じた時に
は添加剤の濃度調整を行うという経験的手法に頼ってお
り、量産ベースにおいて安定した銅バンプ品質を維持す
るのが困難である。

【００１２】上記のような経緯から、本出願人は、濃度
管理の難しい添加剤を含まないめっき浴にてめっき被膜
の均一性および平滑性を向上するための検討を行った。
添加剤を含まない場合、純度の高いめっき被膜が得られ
ることから、耐久強度低下の少ない銅バンプを形成する
ことができるが、添加剤の作用である均一性および平滑
性を如何にして達成するかが問題となる。

【００１３】そこで、電気めっきによるめっき被膜の面
粗度（平滑性）および均一性について検討した。一般に
電気めっきにおける被膜の面粗度は、めっき時の電流密
度を高くすると小さくなる傾向にある。また、めっき被
膜の均一性は、陰極および陽極の幾何学的形状に基づい
て一次電流分布およびこの電流分布を変動させるめっき
界面でのめっき液の流速分布を均一化するとともに、め
っき液の導電性を増すことにより向上する傾向にある。

【００１４】これらを考慮して、めっき方法、電流条
件、および浴組成について詳細に検討した。まず、めっ
き時の電流密度を高くするには、被めっき面に銅イオン
が充分供給されるように、めっき液を高流速で噴流する
必要がある。一方、めっき液の噴流により生じる流れの
方向性によって電流分布が乱れるのを防止するために、
流れの方向性を小さくする必要がある。また、陰極およ
び陽極の幾何学的形状に基づく一次電流分布を均一化す
るためには、半導体ウエハと略同一径の銅電極を半導体
ウエハと平行に、且つ半導体ウエハの直径以下の間隔で
配置することが有効であると言える。

【００１５】また、めっき浴については、硫酸および硫
酸銅のみを用いる。そして、硫酸は、めっき浴の導電性
を増すために濃度を高くし、硫酸銅は、めっき浴の導電
性を低下させることなく、且つめっき界面へ銅イオンを
経給し得る濃度にするのが良い。以上のような考えに基
づいて、添加剤を含まないめっき液において、均一およ
び平滑な銅バンプを形成し得る方法、条件を見出した。
本発明は上記事情に基づいて成されたもので、その目的
は、添加剤を含まないめっき液を使用して、均一および
平滑なめっき皮膜を形成することのできる半導体ウエハ
のめっき方法およびめっき装置を提供することにある。

【００１６】

【００１７】

【課題を解決するための手段】 本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１ では、陽極と対向して配置され
た半導体ウエハの被めっき面に、多孔ノズルよりめっき
液を噴流させて前記被めっき面に金属めっき層を形成す
る半導体ウエハのめっき方法において、前記陽極は、前
記半導体ウエハと略同一径の円形状に設けられて、前記
半導体ウエハと平行に配置され、前記多孔ノズルは、め
っき液を噴流する各噴流口と前記半導体ウエハとの間隔
が前記半導体ウエハの径寸法以下となるように設置さ
れ、前記めっき液は、硫酸と硫酸銅とを水に溶かした溶
液で、硫酸濃度を７５〜１５０ｇ／ｌとし、硫酸銅濃度
を少なくとも７５ｇ／ｌ以上で硫酸濃度に応じて溶解可
能な濃度とすることを技術的手段とする。

【００１８】請求項２では、陽極と対向して配置された
半導体ウエハの被めっき面に、多孔ノズルよりめっき液
を噴流させて前記被めっき面に金属めっき層を形成する
半導体ウエハのめっき方法において、前記陽極は、前記
半導体ウエハと略同一径の円形状に設けられて、前記半
導体ウエハと平行に配置され、前記多孔ノズルは、めっ
き液を噴流する各噴流口と前記半導体ウエハとの間隔が
前記半導体ウエハの径寸法以下となるように設置され、
前記多孔ノズルより噴流するめっき液の噴流流量を毎分
３０リットル以上とし、前記被めっき面の電流密度を１
２．５Ａ／ｄｍ² 以上とし、前記めっき液は、硫酸と硫
酸銅とを水に溶かした溶液で、硫酸濃度を７５〜１５０
ｇ／ｌとし、硫酸銅濃度を少なくとも７５ｇ／ｌ以上で
硫酸濃度に応じて溶解可能な濃度とすることを技術的手
段とする。

【００１９】請求項３では、請求項１または２に記載さ
れた半導体ウエハのめっき方法において、前記多孔ノズ
ルは、少なくとも９個の噴流口を有することを特徴とす
る。

【００２０】請求項４では、請求項１〜３に記載された
何れかの半導体ウエハのめっき方法において、前記半導
体ウエハと前記多孔ノズルとの少なくとも一方を他方に
対して平行に揺動させながら電気めっきを行うことを特
徴とする。請求項５では、請求項１〜４に記載された何
れかの半導体ウエハのめっき方法を実施するためのめっ
き装置であり、 前記めっき液をろ過するろ過装置を備え
ることを特徴とする。

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【作用および発明の効果】 請求項１に示す発明では、陽
極を半導体ウエハと略同一径の円形状として半導体ウエ
ハと平行に配置し、且つ多孔ノズルの各噴流口と半導体
ウエハとの間隔を半導体ウエハの径寸法以下としたこと
により、半導体ウエハの被めっき面における一次電流分
布の均一化を図ることができる。また、多孔ノズルの採
用により、めっき界面でのめっき液の流速分布を均一化
して、一次電流分布を乱す要因となる流れの方向性を小
さくすることができるとともに、めっき液濃度の適正化
によりめっき液の導電性を高めることができる。この結
果、膜厚のばらつきが小さい均一なめっき被膜を形成す
ることが可能となる。

【００２４】請求項２に示す発明では、請求項１に示す
めっき条件（めっき浴条件）に加えて、多孔ノズルより
噴流するめっき液の噴流流量を毎分３０リットル以上と
し、被めっき面の電流密度を１２．５Ａ／ｄｍ ² 以上と
したことにより、均一且つ平滑な銅めっき被膜を形成す
ることが可能となる。また、本発明では、添加剤を用い
ないため、純度の高いめっき被膜が得られ、添加剤を用
いる場合に比べて、めっき層の耐久強度を高めることが
できる。さらには、添加剤を用いないことからめっき浴
の濃度変動が殆どなく、めっき浴の管理が容易となるた
め、フィルタ等で随時めっき液をろ過して有機不純物を
取り除くことにより、めっき浴の更新を不要とすること
も可能である。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の半導体ウエハのめっき方法の
第１実施例を図１〜図９に基づいて説明する。図１はめ
っき装置の全体構成図、図２はめっきセル内の構造を示
す断面図である。本実施例のめっき方法は、半導体ウエ
ハ１の被めっき面にめっき液を噴流させながら電気めっ
きを行う噴流めっき方式である。この噴流めっきを行う
ためのめっき装置は、図１に示すように、半導体ウエハ
１をセットするめっきセル２、このめっきセル２内に配
置された多孔ノズル３、めっき液を貯留するめっき液槽
４、このめっき液槽４とめっきセル２との間でめっき液
を循環させるめっき液循環手段（後述する）等より構成
されている。

【００２６】半導体ウエハ１は、被めっき面（図３の上
面）を下向きにしてめっきセル２にセットされ、めっき
液の噴流圧に対抗するために押さえ治具５によって押圧
されている。この時、半導体ウエハ１とめっきセル２と
の間は液密にシールされている。めっきセル２にセット
された半導体ウエハ１は、被めっき面が定電流電源６の
マイナス電極に接続される。なお、半導体ウエハ１の被
めっき面は、図３に示すように、金属薄膜１ａの上に塗
布されたレジスト１ｂに露光、現像処理が行われて、所
望の位置に金属薄膜１ａが露出した状態で孔部１ｃが形
成されている。

【００２７】多孔ノズル３は、図２に示すように、めっ
きセル２内で半導体ウエハ１の被めっき面と対向して配
置されて、各噴流口３ａより半導体ウエハ１の被めっき
面に向けてめっき液を噴流する。噴流口３ａは、半導体
ウエハ１の被めっき面に対するめっき液の流速分布を均
一化するために、少なくとも９個が均等に配置されてい
る。また、多孔ノズル３は、各噴流口３ａと半導体ウエ
ハ１との間隔が半導体ウエハ１の径寸法以下となるよう
に設置されている。

【００２８】多孔ノズル３内には、定電流電源６のプラ
ス電極に接続された銅電極７（本発明の陽極）が配置さ
れている。この銅電極７は、半導体ウエハ１と略同一径
の円形状に設けられて、半導体ウエハ１と平行に配置さ
れている。なお、銅電極７には、めっき液を通すための
通過孔７ａが適宜開けられている（図２参照）。

【００２９】めっき液槽４には、貯留するめっき液の温
度を一定（常温）に保つための温度調節装置８、および
めっき液のろ過装置９が設置されている。温度調節装置
８は、必要に応じてめっき液を加熱または冷却すること
でめっき液を常温に保つ。ろ過装置９は、めっき液槽４
に接続されたろ過用配管９ａにポンプ９ｂ、活性炭フィ
ルタ９ｃ、および微粒子フィルタ９ｄを備え、ポンプ９
ｂの作動によって毎分１０〜２０リットルのめっき液を
各フィルタ９ｃ、９ｄに通すことでめっき液中の有機不
純物をろ過することができる。なお、本実施例のめっき
装置で使用されるめっき液は、硫酸と硫酸銅とを水に解
かした溶液で、添加剤は使用していない。

【００３０】めっき液循環手段は、めっきセル２とめっ
き液槽４とを環状に接続する環状配管１０、この環状配
管１０に介在されたポンプ１１、ポンプ１１の下流に配
置されてポンプ１１で圧送されるめっき液流量を測定す
る流量計１２、およびポンプ１１と流量計１２との間に
配された微粒子フィルタ１３より構成される。

【００３１】このめっき装置を使用して、半導体ウエハ
１の被めっき面に多孔ノズル３よりめっき液を噴流させ
ながら電気めっきを施して、被めっき面に設けられた孔
部１ｃに銅バンプ１ｄ（本発明の金属めっき層）を形成
した（図４参照）。以下に、銅バンプ１ｄの表面粗度５
μｍ以下、および寸法（径）ばらつき１０％以下を達成
するために必要なめっき条件およびめっき浴組成を求め
た。

【００３２】まず、半導体ウエハ１の被めっき面での電
流密度と銅バンプ１ｄの表面粗度との関係を測定した。
但し、めっき液は硫酸濃度および硫酸銅濃度ともに１０
０ｇ／ｌとし、めっき液の噴流流量を毎分６０リットル
とした。測定結果は、図５に示すように、電流密度が高
くなる程、銅バンプ１ｄの表面粗度が小さくなり、電流
密度１２．５Ａ／ｄｍ² 以上で、表面粗度５μｍ以下を
達成することができる。

【００３３】続いて、めっき液中の硫酸濃度と銅バンプ
１ｄの寸法（径）ばらつきとの関係を測定した。但し、
硫酸銅濃度を１００ｇ／ｌ、めっき液の噴流流量を毎分
６０リットル、電流密度を２５Ａ／ｄｍ² とした。測定
結果は、図６に示すように、硫酸濃度が低い程、寸法ば
らつきが大きくなり、硫酸濃度が７５ｇ／ｌ以上では寸
法ばらつきを１０％以下に抑えることができた。

【００３４】続いて、めっき液中の硫酸銅濃度と銅バン
プ１ｄの寸法（径）ばらつきとの関係を測定した。但
し、硫酸濃度を７５ｇ／ｌ、めっき液の噴流流量を毎分
６０リットル、電流密度を２５Ａ／ｄｍ² とした。測定
結果は、図７に示すように、硫酸銅濃度の変化に対し
て、寸法ばらつきの変動が小さく、硫酸銅濃度７５〜１
５０ｇ／ｌにおいては、寸法ばらつきを１０％以下に抑
えることができた。

【００３５】続いて、本実施例の噴流めっき方式により
量産ベースで電気めっきを行った場合の銅バンプ１ｄの
寸法ばらつき、および銅バンプ１ｄの耐久強度を測定し
た。但し、めっき液の噴流流量を毎分６０リットル、電
流密度を２５Ａ／ｄｍ² 、硫酸濃度および硫酸銅濃度と
もに１００ｇ／ｌとした。

【００３６】寸法ばらつきについては、図８に示すよう
に、従来の浸漬めっき方法において添加剤を用いた場合
と同等のレベル（１０％以下）まで低減することができ
た。この寸法ばらつきは、半導体ウエハ１と多孔ノズル
３との少なくとも一方を他方に対して平行に揺動させな
がら電気めっきを行う（平２−６１０８９号公報参照）
ことで、さらに低減することが可能である。耐久強度に
ついては、図９に示すように、めっき浴に添加剤を用い
ないことでめっき被膜の純度が高くなったため、浸漬め
っき方法において添加剤を適用した場合と比べて安定化
した。

【００３７】なお、本実施例のめっき装置において、半
導体ウエハ１と多孔ノズル３の噴流口３ａとの距離を大
きくし過ぎると、銅バンプ１ｄの寸法ばらつきが大きく
なるため、少なくとも半導体ウエハ１の径寸法以下とす
る必要がある。また、多孔ノズル３は、噴流口３ａを少
なくとも９個以上設けることで、各噴流口３ａより噴流
しためっき液が互いに干渉し合って流れの方向性が打ち
消されることにより、被めっき面での電流分布を均一化
させることができる。

【００３８】以上のように、添加剤を用いないで電気め
っきを行う場合には、以下のめっき条件およびめっき浴
組成を満足することで、安定した銅バンプ品質（平面粗
度５μｍ以下、寸法ばらつき１０％以下）を確保するこ
とが可能である。 ａ）銅電極は、半導体ウエハと略同一径の円形状とし
て、半導体ウエハと平行に配置する。 ｂ）多孔ノズルは、各噴流口と半導体ウエハとの間隔が
半導体ウエハの径寸法以下となるように設置する。 ｃ）多孔ノズルより噴流するめっき液の噴流流量を毎分
３０リットル以上とする。

【００３９】ｄ）半導体ウエハの被めっき面の電流密度
を１２．５Ａ／ｄｍ² 以上とする。 ｅ）めっき液は、硫酸と硫酸銅とを水に解かした溶液
で、硫酸濃度を７５〜１５０ｇ／ｌとし、硫酸銅濃度を
少なくとも７５ｇ／ｌ以上で硫酸濃度に応じて溶解可能
な濃度とする。なお、一般に硫酸銅めっきで添加剤と共
に用いられる塩酸（通常２０〜８０ｐｐｍ）を添加した
場合は、塩素イオンが銅めっき界面に吸着して電析を抑
制するため、結晶粒径が大きくなり、いずれの硫酸濃
度、硫酸銅濃度においても表面粗度５μｍ以下の銅バン
プを形成することはできない。但し、量産ベースでより
長期間に渡ってめっき液の無更新化を図るためには、有
機不純物をろ過するシステム（ろ過装置９）を具備する
必要がある。

【００４０】次に本発明の第２実施例を説明する。図１
０はめっきセル２の構造を示す断面図である。本実施例
のめっき方法は、第１実施例と同様に多孔ノズル３より
めっき液を噴流させる噴流めっき方式であるが、多孔ノ
ズル３より噴流されためっき液は、多孔ノズル３の各噴
流口３ａと交互に配置された液戻りパイプ３ｂより排出
される構造である。このめっき装置を使用して半導体ウ
エハ１の被めっき面に銅バンプ１ｄを形成し、第１実施
例と同様に、銅バンプ１ｄの表面粗度５μｍ以下、およ
び寸法（径）ばらつき１０％以下を達成するために必要
なめっき条件およびめっき浴組成を求めた。

【００４１】まず、半導体ウエハ１の被めっき面での電
流密度と銅バンプ１ｄの表面粗度との関係を測定した。
但し、めっき液は硫酸濃度および硫酸銅濃度ともに１０
０ｇ／ｌとし、めっき液の噴流流量を毎分６０リットル
とした。測定結果は、図１１に示すように、電流密度が
高くなる程、銅バンプ１ｄの表面粗度が小さくなり、電
流密度１２．５Ａ／ｄｍ² 以上で、表面粗度５μｍ以下
を達成した。

【００４２】続いて、めっき液中の硫酸濃度と銅バンプ
１ｄの寸法（径）ばらつきとの関係を測定した。但し、
硫酸銅濃度を１００ｇ／ｌ、めっき液の噴流流量を毎分
６０リットル、電流密度を２５Ａ／ｄｍ² とした。測定
結果は、図１２に示すように、硫酸濃度が７５〜１５０
ｇ／ｌの範囲内において寸法ばらつきを１０％以下に抑
えることができた。

【００４３】続いて、めっき液中の硫酸銅濃度と銅バン
プ１ｄの寸法（径）ばらつきとの関係を測定した。但
し、硫酸濃度を７５ｇ／ｌ、めっき液の噴流流量を毎分
６０リットル、電流密度を２５Ａ／ｄｍ² とした。測定
結果は、図１３に示すように、硫酸銅濃度の変化に対し
て、寸法ばらつきの変動が小さく、硫酸銅濃度７５〜１
７５ｇ／ｌにおいては、寸法ばらつきを１０％以下に抑
えることができた。

【００４４】続いて、第１実施例と同様に、本実施例の
噴流めっき方式により量産ベースで電気めっきを行った
場合の銅バンプ１ｄの寸法ばらつき、および銅バンプ１
ｄの耐久強度を測定した。但し、めっき液の噴流流量を
毎分６０リットル、電流密度を２５Ａ／ｄｍ² 、硫酸濃
度および硫酸銅濃度ともに１００ｇ／ｌとした。

【００４５】寸法ばらつき（図８参照）、および耐久強
度（図９参照）ともに、第１実施例と同様、良好な結果
を得ることができた。なお、本実施例のめっき方法で
は、多孔ノズル３の各噴流口３ａおよび液戻りパイプ３
ｂのサイズ等を適正化することにより、更に寸法ばらつ
きを低減することが可能である。

【００４６】〔変形例〕第１実施例および第２実施例に
示しためっき方法以外においても、以下の条件を満たす
めっき方法であれば良い。 ａ）多孔ノズルよりめっき液を半導体ウエハの被めっき
面に噴流して電気めっきを行うシステム。この時、半導
体ウエハは、めっきセルに対して液密に保持されるとと
もに、めっき液の噴流圧に耐え得るように固定されてい
ること。 ｂ）銅電極は、半導体ウエハと略同一径の円形状とし
て、半導体ウエハと平行に配置すること。 ｃ）多孔ノズルは、各噴流口と半導体ウエハとの間隔が
半導体ウエハの径寸法以下となるように設置すること。 ｄ）多孔ノズルより噴流するめっき液の噴流流量を毎分
３０リットル以上とすること。 ｅ）半導体ウエハの被めっき面の電流密度を１２．５Ａ
／ｄｍ² 以上とする。 ｆ）めっき液は、硫酸と硫酸銅とを水に解かした溶液
で、硫酸濃度を７５〜１５０ｇ／ｌとし、硫酸銅濃度を
少なくとも７５ｇ／ｌ以上で硫酸濃度に応じて溶解可能
な濃度とすること。

【００４７】但し、上記ａ）のめっきシステムにおい
て、ｄ）の噴流流量の条件、およびｅ）の電流密度の条
件を満足するめっき方法により、めっき被膜の表面粗度
を小さくすることは可能である。また、上記ａ）のめっ
きシステムにおいて、ｂ）の銅電極の条件、ｃ）の多孔
ノズルの条件、およびｆ）のめっき液の組成条件を満足
するめっき方法により、めっき被膜の均一性を向上させ
ることは可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係わるめっき装置の全体構成図で
ある。

【図２】第１実施例に係わるめっきセル内の構造を示す
断面図である。

【図３】半導体ウエハの断面図である。

【図４】銅バンプが形成された半導体ウエハの断面図で
ある。

【図５】電流密度と銅バンプの表面粗度との関係を示す
グラフである。

【図６】硫酸濃度と銅バンプの寸法ばらつきとの関係を
示すグラフである。

【図７】硫酸銅濃度と銅バンプの寸法ばらつきとの関係
を示すグラフである。

【図８】銅バンプの寸法ばらつきを比較するグラフであ
る。

【図９】銅バンプの耐久強度を比較するグラフである。

【図１０】第２実施例に係わるめっきセル内の構造を示
す断面図である。

【図１１】電流密度と銅バンプの表面粗度との関係を示
すグラフである。

【図１２】硫酸濃度と銅バンプの寸法ばらつきとの関係
を示すグラフである。

【図１３】硫酸銅濃度と銅バンプの寸法ばらつきとの関
係を示すグラフである。

【図１４】フリップチップ素子の断面図である。

【図１５】浸漬めっき方法の概略図である。

【図１６】オーバフローめっき方法の概略図である。

【図１７】添加剤の主成分濃度と銅バンプの寸法ばらつ
きとの関係を示すグラフである。

【図１８】添加剤の主成分濃度と銅バンプの耐久強度と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ １ｄ 銅バンプ（金属めっき層） ３ 多孔ノズル ３ａ 噴流口 ７ 銅電極（陽極）９ ろ過装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 基樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−61089（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−247792（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−289143（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−293634（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−224202（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/60 C25D 5/08 C25D 3/38 C25D 7/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極と対向して配置された半導体ウエハの
   被めっき面に、多孔ノズルよりめっき液を噴流させて前
   記被めっき面に金属めっき層を形成する半導体ウエハの
   めっき方法において、 ａ）前記陽極は、前記半導体ウエハと略同一径の円形状
   に設けられて、前記半導体ウエハと平行に配置され、 ｂ）前記多孔ノズルは、めっき液を噴流する各噴流口と
   前記半導体ウエハとの間隔が前記半導体ウエハの径寸法
   以下となるように設置され、 ｃ）前記めっき液は、硫酸と硫酸銅とを水に溶かした溶
   液で、硫酸濃度を７５〜１５０ｇ／ｌとし、硫酸銅濃度
   を少なくとも７５ｇ／ｌ以上で硫酸濃度に応じて溶解可
   能な濃度とすることを特徴とする半導体ウエハのめっき
   方法。
2. 【請求項２】陽極と対向して配置された半導体ウエハの
   被めっき面に、多孔ノズルよりめっき液を噴流させて前
   記被めっき面に金属めっき層を形成する半導体ウエハの
   めっき方法において、 ａ）前記陽極は、前記半導体ウエハと略同一径の円形状
   に設けられて、前記半導体ウエハと平行に配置され、 ｂ）前記多孔ノズルは、めっき液を噴流する各噴流口と
   前記半導体ウエハとの間隔が前記半導体ウエハの径寸法
   以下となるように設置され、 ｃ）前記多孔ノズルより噴流するめっき液の噴流流量を
   毎分３０リットル以上とし、 ｄ）前記被めっき面の電流密度を１２．５Ａ／ｄｍ² 以
   上とし、 ｅ）前記めっき液は、硫酸と硫酸銅とを水に溶かした溶
   液で、硫酸濃度を７５〜１５０ｇ／ｌとし、硫酸銅濃度
   を少なくとも７５ｇ／ｌ以上で硫酸濃度に応じて溶解可
   能な濃度とすることを特徴とする半導体ウエハのめっき
   方法。
3. 【請求項３】前記多孔ノズルは、少なくとも９個の噴流
   口を有することを特徴とする請求項１または２に記載さ
   れた半導体ウエハのめっき方法。
4. 【請求項４】前記半導体ウエハと前記多孔ノズルとの少
   なくとも一方を他方に対して平行に揺動させながら電気
   めっきを行うことを特徴とする請求項１〜３に記載され
   た何れかの半導体ウエハのめっき方法。
5. 【請求項５】請求項１〜４に記載された何れかの半導体
   ウエハのめっき方法を実施するためのめっき装置であ
   り、 前記めっき液をろ過するろ過装置を備えることを特徴と
   するめっき装置。