JP5336785B2 - バンプ形成用非シアン系電解金めっき浴及びバンプ形成方法 - Google Patents
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Description
本発明に用い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。亜硫酸金アルカリ塩としては、例えば亜硫酸金(I)ナトリウム、亜硫酸金(I)カリウム等を挙げることができる。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。
水溶性アミンとしては、炭素数2以上、好ましくは炭素数2〜6のジアミンを使用することができ、例えば1, 2-ジアミノエタン、1,2-ジアミノプロパン、1, 6-ジアミノヘキサン等を挙げることができる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用しても良い。
本発明の電解金めっき浴に使用する結晶調整剤としては、例えば蟻酸タリウム、マロン酸タリウム、硫酸タリウム、硝酸タリウム等のTl化合物; クエン酸鉛、硝酸鉛、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化合物を挙げることができる。これらのTl化合物、Pb化合物、As化合物は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。
本発明の電解金めっき浴においては、伝導塩として亜硫酸カリウムを使用する。
本発明に用いる緩衝剤としては、通常電解金めっき浴に使用されるものであれば特に限定されるものではない。例えば、リン酸塩、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(2から5価の多価カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸)塩等を単独で用いても良いし、2種以上を用いることもできる。
本発明の非シアン系電解金めっき浴に配合するポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等を挙げることができる。
図1に示すように、シリコンウエハ1上にノボラック系ポジ型フォトレジスト8を使用して、長辺80〜20μm、短辺80〜20μmの長方形状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溶剤であるメチルエチルケトンで溶解した。得られたバンプについて、キーエンス社製レーザー顕微鏡VK−9710を用いてバンプ上面の最高点と上面外側の最下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以下であるが、望ましくは2μm以下であり、さらに望ましくは1.5μm以下である。
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。
分解: めっき浴中の成分が分解した。
× : 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が僅かに認められた。0.2μmメンブランフィルタでろ過して観察できるレベル。
○ : 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。
△ : 異常析出はないが、光沢外観である。
○ : 色調がレモンイエローで無〜半光沢均一外観である。
被めっき物上に形成された特定のバンプ部位を用い、その皮膜硬度(未熱処理および300℃30分熱処理後)を、ビッカース硬度計にて測定した。中硬度用途のバンプにおいて求められる特性としては、アニール後の皮膜硬度が70Hv程度である。なお測定条件は、測定圧子を25gf荷重で10秒保持する条件によった。
被めっき物を常温で十分に撹拌されたヨウ素系エッチャントの中に90秒浸漬し、アルコール系リンス液でとも洗いした後、エタノールを噴霧してドライヤーで乾燥した。その後、金属顕微鏡を用いて50〜200倍の倍率で被めっき物上に形成された全バンプの表面状態を観察し、下記基準にて評価した。
× : 50%以上のバンプの表面にムラが観察される。
△ : 一部の限られたエリアのバンプの表面にムラが観察される。
○ : 被めっき物上の全バンプの表面にムラが観察されない。
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(金パンプ)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。
△ : 形成された金めっき皮膜(金パンプ)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、概ね良好であるものの一部好ましくない結果が含まれた。
○ : 形成された金めっき皮膜(金パンプ)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。
(1)亜硫酸カリウムは、バンプ表面の高低差を低減させる効果が原則としてある。亜硫酸カリウムを含む実施例1〜20の高低差1.01〜1.56は、亜硫酸カリウムのかわりに亜硫酸ナトリウムを含む比較例2〜12との高低差1.85〜3.11と比較して、バンプ表面の高低差が明らかに小さい。
(2)ポリアルキレングリコール、両性界面活性剤は、300℃熱処理後の皮膜硬度の低下を少なくする効果が原則としてある。ポリアルキレングリコール又は両性界面活性剤を含む実施例1〜20は、300℃熱処理後の皮膜硬度が適度(50〜90Hv)である。これに対し、ポリアルキレングリコールと両性界面活性剤を含まない比較例1、2の硬度は45Hv、43Hvと低い。
(3)しかし、単に亜硫酸カリウムを加えるだけでは、バンプ表面の高低差は充分小さくならない。比較例1は、実施例1〜20と同量の亜硫酸カリウムを加えているにもかかわらず、高低差が大きい(1.83)。亜硫酸カリウムにポリアルキレングリコール又は両性界面活性剤を加えることにより、はじめて高低差は1.56以下(実施例1〜20)になる。
1’ 回路層
2 Al電極
3 パッシベーション膜
3a パッシベーション膜の開口部
4 TiWスパッタ膜
5 金スパッタ膜
6 UBM層
7 金バンプ
7’ 金バンプの表面
8 レジスト膜
8a レジスト膜の開口部
10 プリント配線基板
11 硬質基板
12 基板配線パターン
14 基板電極
16 半導体チップ
18 封止材
20 異方性導電接着剤
Claims (5)
- 亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムを金量として1〜20g/Lと、結晶調整剤と、亜硫酸カリウムのみからなる伝導塩5〜150g/Lと、分子量が200〜6000のポリアルキレングリコール1mg/L〜6g/L及び/又は両性界面活性剤0.1mg〜1g/Lと、水溶性アミン及び/又は緩衝剤とを含有するバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴であって、
前記亜硫酸金アルカリ塩に由来する亜硫酸ナトリウム以外の亜硫酸ナトリウムを含まないバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴。 - 両性界面活性剤が、2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドリキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリン酸アミドプロピルヒドロキシスルホベタイン、脂肪酸アミドプロピルベタイン、および脂肪酸アシル-N-カルボキシエチル-N-ヒドロキシエチルエチレンジアミンアルカリ塩から選択される1種または2種以上である請求項1に記載のバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴。
- 結晶調整剤が、Tl化合物、Pb化合物、またはAs化合物であり、結晶調整剤を金属濃度として0.1〜100mg/L配合する請求項1に記載のバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴。
- パターンニングされたウエハ上に請求項1に記載のバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴を用いて電解金めっきを行った後、200〜400℃で5分以上熱処理することにより、皮膜硬度が50〜90Hv、表面の高低差が1.8μm以下のバンプを形成するバンプ形成方法。
- プリント配線基板上に形成された基板配線パターンの有する基板電極と、請求項1に記載のバンプ形成用非シアン系電解金めっき浴を用いて半導体ウエハ上に形成された集積回路の金バンプと、を異方性導電接着剤を用いて接続する接続構造であって、前記金バンプの皮膜硬度が50〜90Hvである接続構造。
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