JPH11100690A - 微細構造体およびその製造方法 - Google Patents
微細構造体およびその製造方法Info
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- JPH11100690A JPH11100690A JP9276687A JP27668797A JPH11100690A JP H11100690 A JPH11100690 A JP H11100690A JP 9276687 A JP9276687 A JP 9276687A JP 27668797 A JP27668797 A JP 27668797A JP H11100690 A JPH11100690 A JP H11100690A
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- H01L2224/11—Manufacturing methods
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Abstract
様のフォトリソプロセスにより、高密度配線が可能なス
トレートウォール型バンプと同等形状のバンプ、すなわ
ちめっき構造体およびその製造方法を提供することを目
的とする。 【解決手段】 100μm 以下の幅にパターニングされ
た下地導電体上に電気めっき法により作製されたすず、
鉛、ニッケル、金、銅のいずれかを主成分とする微細構
造体において、下地導電体から水平方向のめっき厚をL
1、垂直方向のめっき厚をL2とした時にL2/L1>
2であることを特徴とする電気めっき法により作製され
た構造体。また、パターニングされた下地導電体上に、
下地導電体から水平方向のめっき厚をL1、垂直方向の
めっき厚をL2とした時にL2/L1>2である構造体
を製造する際の成膜時の撹拌速度vが0.01〜0.1
m/s、電流密度iが5〜10A/dm2 、金属イオン濃度
Mが0.01〜0.4モル/リットルであることを特徴
とする電気めっき法により作製された構造体の製造方
法。
Description
り作製されるめっきバンプ、あるいはマイクロマシンに
代表される微細なめっき構造体およびその製造方法に関
する。
と外部端子とを電気的に接続するために、金あるいはア
ルミニウム等の細線により半導体電極と外部端子とを橋
渡し金属接合することにより接続するワイヤーボンディ
ング法が広く使用されてきた。しかし、「表面技術」Vo
l. 44, 1028 ページ(1993年)に記載されているよ
うに、半導体からの電極引き出しは、高密度化につれ、
ワイヤーボンディングからバンプ接合へと変化してい
る。バンプ接合は半導体電極と位置的に整列した外部端
子を直接接合する方法である。このバンプは電気めっき
法により形成されているが、マッシュルーム(茸)型と
ストレートウォール型の2種類がある。そして配線密度
向上のためにはストレートウォール型が好ましいことが
記載されている。
バンプは図3に示すように基体10上に導電体膜20を
形成した後、フォトレジスト30でパターニングを行
う。この状態で電気めっきを行うことでめっき膜40が
形成される。ここでめっき膜40がマッシュルーム形状
になるのは、図4に示すように、電気めっき膜の成長が
等方的であるためである。すなわち図4においては下地
導電体膜20が点である場合を示しているが、この点か
ら水平方向、垂直方向に同じ成膜速度で膜成長がおこる
ために水平方向のめっき厚L1と、垂直方向のめっき厚
L2が同じになる。このため、この場合には半円状のめ
っき膜40が形成される。すなわちめっきの幅W2はめ
っきの膜厚Hの2倍となる。下地導電体層にW1の幅が
ある通常のバンプめっきでは、図3に示すようにW2=
W1+2×L1となる。例えば特開平2−90622号
には金バンプの形成方法が開示されているが、ここで使
用されているバンプは明らかにマッシュルーム型であ
る。また平成9年度電気学会全国大会要旨集3−280
にはめっきによる金属膜成長を用いた立体交差配線とし
てマッシュルーム型バンプと同様の構造が開示されてい
る。しかし、ここでは水平方向へのめっき成長が促進さ
れている点が通常のバンプとは異なる。
ル型では、所望のめっき膜厚Hと同じ厚さTのフォトレ
ジスト30をパターニングし、その内部にめっき膜40
を成長させる。このため下地導電体層の幅W1はめっき
膜の幅W2と等しく、さらにフォトレジストの厚さTは
めっき膜厚Hと等しくなる。
向上のためにはマッシュルーム型バンプよりもストレー
トウォール型バンプが好ましい。しかしストレートウォ
ール型バンプ形成のためには、フォトレジストでパター
ニングする際に厚膜で、かつ高アスペクト比(厚さ/幅
比)が要求される。このようなフォトレジストは高価で
あり、かつプロセスにも時間がかかる。本発明は、薄い
フォトレジストを利用するにも拘らず幅方向の成長が抑
制され厚さ方向に優先的に成長を生じるめっき法により
ストレートウォールバンプを形成することを目的とす
る。
ターニングされた下地導電体上に電気めっき法により作
製された微細構造体において、下地導電体から水平方向
のめっき厚をL1、垂直方向のめっき厚をL2とした時
にL2/L1>2であることを特徴とする電気めっき法
により作製された構造体を提供する。本発明はまた、パ
ターニングされた下地導電体上に、下地導電体から水平
方向のめっき厚をL1、垂直方向のめっき厚をL2とし
た時にL2/L1>2である構造体を製造する際の成膜
時の撹拌速度vが0.01〜0.1m/s、電流密度i
が5〜10A/dm2 、金属イオン濃度Mが0.01〜0.
4モル/リットルであることを特徴とする電気めっき法
により作製された構造体の製造方法を提供する。ここに
攪拌速度とはバンプを形成する箇所で測っためっき液の
速度である。攪拌速度はウエハーめっきで通常用いられ
ているパドル攪拌装置による攪拌、ウエハーを上下左右
にストローク運動させるカソードロッカーによる攪拌の
場合には、それぞれパドル速度、ウエハー移動速度を攪
拌速度とする。これに対してめっき液をポンプ等で流動
させながら攪拌を行う場合には、めっき液中に比重がめ
っき液にほぼ等しい微小固体を分散し、その固体のウエ
ハー近傍での移動速度から攪拌速度を求めることが可能
である。
て詳細に説明する。図1に本発明の電気めっき法により
作製された構造体の断面図を示す。半導体ウエーハ等の
基体10上に導電体膜20を形成した後、フォトレジス
ト30でパターニングを行いフォトレジスト30に幅W
1(パターニング幅)の開口部を形成する。導電体膜2
0は電気めっき通電のために不可欠であり、銅等の金属
をスパッタ等の真空成膜法で成膜することが好ましい。
通電を確保するのが目的のため膜厚は500〜2000
Å程度の薄膜で十分である。パターニングはフォトレジ
ストを塗布し、マスクを通じて露光、現像することで行
う。本発明においてはフォトレジストの厚さTは薄くて
構わないため、0.1〜5μm 程度で十分である。この
ため汎用の安価なフォトレジストを使用し、露光、現像
等のプロセス時間も短い。ここで下地導電体層のパター
ニング幅W1が100μm 以下であることが好ましい。
前記範囲を越えると、めっき膜の幅W2はW1によりほ
ぼ決定されてしまうためである。最小線幅は特に限定さ
れるものでは無いが実用上の工程を考えると1μm 程度
が好ましい。次に電気めっきを行うことでめっき膜40
が形成される。本発明においては下地導電体膜から横方
向のめっき厚をL1、縦方向のめっき厚をL2とした時
にL2/L1>2であるめっき構造体を形成する。前記
範囲では安価な従来のフォトリソプロセスにより高密度
配線が可能となる。前記範囲をはずれると電極同士がシ
ョートする危険性が有る。電気めっきする金属としては
すず、鉛、ニッケル、金、銅のいずれかを主成分とする
ことが好ましい。これは導電性、半田付け性を確保する
ためである。
度vが0.01〜0.1m/s、電流密度iが5〜10
A/dm2 、金属イオン濃度Mが0.01〜0.4モル/リ
ットルであることが好ましい。上記の条件は、本来は水
平方向も垂直方向も同じ速度で成膜されるめっき膜を、
垂直方向に異方性成長させるために必要となる。撹拌速
度vが前記範囲以下では金属イオンの析出面への拡散が
不十分でヤケを起こし、前記範囲以上では水平方水平方
向への成長が早くなってしまう。また逆に電流密度iが
前記範囲以下では水平方向への成長が早くなってしま
い、前記範囲以上ではヤケ現象が起こる。金属イオン濃
度Mが前記範囲以下では金属イオンの析出面への拡散が
不十分でヤケを起こし、前記範囲以上では水平方向への
成長が早くなってしまう。すなわち、この3つの条件は
異方性成長のために同じように寄与する。この3つの条
件が全て前記範囲になければならない。特に注意すべき
は、必要上ある条件が上限、または下限に近い場合に
は、他の条件が、それを補うようにやはり上限または下
限に近い条件に設定する必要があることである。
ト30はめっき成膜後に剥離しても構わない。またフォ
トレジストでパターニングした下地導電体膜の代わり
に、図5のように最初にパターニングした導電膜を用い
ても構わない。ただし、孤立したパターンでは導通が確
保されないのでこの方法は適用できない。
バンプである場合に工業的な利用価値が高い。しかし、
現在、やむを得ず厚膜フォトレジストを用いて作製され
ているマイクロマシン部品等の高アスペクト比を有する
めっき構造体にも適用できる。
に説明する。 実施例1 図1に示した構造のバンプを製作した。すなわち、基体
を構成するシリコンウエハー10上にアルミニウム、ク
ロム、金の順に下地導電体膜20として全面に成膜した
後、フォトレジストをスピンコートし、膜厚1μm のフ
ォトレジスト30を設けた。直径W1=40μm の円形
バンプパターンが中心距離100μm の間隔で多数配置
されているマスクを用いてパターニングを行った。この
ウエハーを表1に示す条件にてパドル攪拌を行いながら
めっきを行い、めっき厚L2=50μm の金バンプを作
製した。めっき時間は膜厚が一定になるように、各々の
ウエハーで変化させている。使用しためっき液は日本エ
レクトロプレーティングエンジニアーズ社製テンペレッ
クス707を基本とし、金イオン濃度を増減させた。成
膜後に顕微鏡にてめっき幅(直径)W2を測定し、それ
から水平方向のめっき厚L1=(W2−W1)/2を求
めた。垂直方向のめっき厚L2は50μm とし、めっき
膜成長の異方性のパラメータとしてL1/L2を計算し
た。なお、W2が100μm 以上のバンプは横のバンプ
とショートしていた。
1〜0.1m/s、電流密度iが5〜10A/dm2 金属イ
オン濃度Mが0.01〜0.4モル/リットルである時
に、L2/L1>2である著しい異方性が得られ、高密
度のバンプを形成することが可能なことが分かる。
ームバンプ作製と同様のフォトリソプロセスにより、高
密度配線が可能なストレートウォール型バンプと同等の
めっきバンプが形成される。
る。
図である。
ある。
面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 パターニングされた下地導電体上に電気
めっき法により作製された微細構造体において、下地導
電体から水平方向のめっき膜厚をL1、垂直方向のめっ
き膜厚をL2とした時に、L2/L1>2であることを
特徴とする電気めっき法により作製された構造体。 - 【請求項2】 下地導電体のパターニング幅が100μ
m 以下であることを特徴とする請求項1に記載の電気め
っき法により作製された構造体。 - 【請求項3】 すず、鉛、ニッケル、金、銅のいずれか
を主成分とすることを特徴とする請求項1ないし2に記
載の電気めっき法により作製された構造体。 - 【請求項4】 前記構造体が電極としてのバンプである
ことを特徴とする請求項1ないし3に記載の電気めっき
法により作製された構造体。 - 【請求項5】 パターニングされた下地導電体上に、下
地導電体から水平方向のめっき膜厚をL1、垂直方向の
めっき膜厚をL2とした時にL2/L1>2である構造
体を製造するにあたり、成膜時の撹拌速度vが0.01
〜0.1m/s、電流密度iが5〜10A/dm2 、金属イ
オン濃度Mが0.01〜0.4モル/リットルであるこ
とを特徴とする電気めっき法による構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27668797A JP3349656B2 (ja) | 1997-09-25 | 1997-09-25 | バンプおよびその製造方法 |
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Publications (2)
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JPH11100690A true JPH11100690A (ja) | 1999-04-13 |
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ID=17572931
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Country | Link |
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-
1997
- 1997-09-25 JP JP27668797A patent/JP3349656B2/ja not_active Expired - Lifetime
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