金バンプ又は金配線の形成方法
【課題】不均一な膜厚のパッシベーション膜に起因して生じる金めっきの段差を抑制して平坦な金皮膜の金バンプ又は金配線を形成できる金バンプ又は金配線の形成方法を提供する。
【解決手段】非シアン系電解金めっき浴又はシアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０．１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行う。
【解決手段】非シアン系電解金めっき浴又はシアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０．１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の電解金めっき浴を用いてウエハ上に金バンプ又は金配線を形成する方法であって、パッシベーション膜の不均一な膜厚に起因して生じる金めっきの段差を抑制して平坦な金皮膜の金バンプ又は金配線を形成する金バンプ又は金配線の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非シアン系又はシアン系電解金めっき浴を用いて形成した金めっき皮膜は、電気伝導性、熱圧着性等の物理特性だけでなく耐酸化性、耐薬品性等の化学特性にも優れている。そのため、従来、シリコンウエハ上のバンプ形成やＧａ/Ａｓウエハなど化合物ウエハ上の配線形成等に好適に用いられている。
【０００３】
シリコンウエハ上のバンプ形成やＧａ/Ａｓウエハなどの化合物ウエハ上の配線形成に用いられる非シアン系電解金めっき浴は、例えば、金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、スタビライザとしての水溶性アミンと、結晶調整剤として微量のＴｌ化合物、Ｐｂ化合物もしくはＡｓ化合物と、伝導塩としての亜硫酸塩および硫酸塩と、緩衝剤とからなる基本浴のものがある。シアン系電解金めっき浴は、例えば、金源としてのシアン化金アルカリ塩またはシアン化金アンモニウムと、微量の結晶調整剤と、伝導塩としてのリン酸塩、ホウ酸塩等の無機酸塩、有機酸（カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、シュウ酸等）塩等とからなる基本浴のものがある。
【０００４】
金バンプを電解金めっきにより形成したウエハの一例を図１に示す。
【０００５】
図１中、１はシリコン又はＧａ／Ａｓ化合物ウエハで、その一面上には微小なＡｌ電極３が形成されている。ウエハ１のＡｌ電極３形成面上には、ウエハと、Ａｌ電極３の周縁とを一体になって被覆するパッシベーション膜５、パッシベーション膜５とＡｌ電極３とを被覆する金スパッタ膜７が順次積層されている。金スパッタ膜７上には、Ａｌ電極３の上方が開口して設けられたマスク材９によるマスクパターンが形成されている。マスク材９の開口部１０には、電解金めっきにより金バンプ１１が形成されている。図１中、１３は金ビーズ又は半田ビーズである。
【０００６】
金バンプや金配線のめっき用に微細にパターンニングされたシリコンウエハないしＧａ/Ａｓウエハ上には、通常、金皮膜との絶縁及び周辺配線への保護を目的として、上述したパッシベーション膜５が形成される。しかしながら、パッシベーション膜５は、図１に示すように、Ａｌ電極３の周縁部で凹凸（パッシベーション段差ｘ）が生じている。
【０００７】
従来の非シアン系又はシアン系電解金めっきは、通常、40〜65℃の温度条件で、電流密度を0.3〜1.2Ａ/ｄｍ2の範囲内で一定値を保持するように設定してめっきを行なう場合が殆どである。この条件でめっきを行った場合、マスク材９の開口部１０に電解金めっきにより形成された金バンプ１１は、金めっき後にパッシベーション膜５の凹凸形状に起因して中央部が陥没する。
【０００８】
接合に使用する金ビーズまたは半田ビーズ１３を金バンプ表面に配置した場合には、金めっきにより生じた段差（凹部１５）に落ちてしまうことが多い。そのため、金配線を金バンプ１１に圧着接合する際に、ビーズを介した均一な圧着面が得られず、十分な密着強度が得られない接着不良が発生している。
【０００９】
電解金めっきにより金バンプを形成する方法自体は公知であり、例えばシアン化金カリウムを用いる金めっきによる形成方法が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−７７６２号公報（段落番号（００２１）、（００２２））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、バンプと配線との接合の際に、金ビーズまたは半田ビーズを介してバンプと配線との十分な密着強度を得るため、不均一な膜厚のパッシベーション膜に起因して生じる金めっきの段差を抑制して平坦な金皮膜の金バンプ又は金配線を形成できる金バンプ又は金配線の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、前記課題を解決するため検討を重ねた結果、所定の非シアン系又はシアン系電解金めっき浴を使用して、所定膜厚を得るまで0.1Ａ／ｄｍ2以下の電流密度でめっきを行い、それ以外は0.3〜1.2Ａ／ｄｍ2の電流密度で所望の厚さになるまでめっきすることにより、均一かつ緻密で良好な外観特性と皮膜硬度やシェア強度特性を保持しながら、パッシベーション膜に起因する金めっきの段差を抑制した平坦な金皮膜の金バンプ又は金配線を形成できることを知得し、本発明をなすに至った。
【００１２】
即ち、上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【００１３】
〔１〕 金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、スタビライザとしての水溶性アミンと、結晶調整剤と、伝導塩としての亜硫酸塩および硫酸塩と、緩衝剤とを含有する非シアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０.１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行うことを特徴とする金バンプ又は金配線の形成方法。
【００１４】
〔２〕 金源としてのシアン化金アルカリ塩またはシアン化金アンモニウムと、結晶調整剤と、伝導塩としての無機酸塩又は有機酸塩と、緩衝剤とを含有するシアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０.１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行うことを特徴とする金バンプ又は金配線の形成方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、非シアン系又はシアン系電解金めっき浴を用いて所定の膜厚が形成されるまで所定の電流密度で電解金めっきを行うので、ウエハに形成された下地（パッシベーション膜）の不均一な膜厚に起因する金バンプおよび金配線の段差を１μｍ以下に抑制することが可能である。
【００１６】
本発明により形成された金バンプ、金配線自体は、均一かつ緻密で良好な外観特性と皮膜硬度やシェア強度特性をする金めっき皮膜である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明で使用する非シアン系電解金めっき浴、シアン系電解金めっき浴の組成について以下説明する。
【００１８】
〔非シアン系電解金めっき浴〕
本発明に用いる非シアン系電解金めっき浴は、金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、スタビライザとしての水溶性アミンと、微量の結晶調整剤と、伝導塩としての亜硫酸塩および硫酸塩と、緩衝剤とからなる非シアン系電解金めっき浴を基本組成とする。このめっき浴の組成は、周知のものである。
【００１９】
（１）亜硫酸金アルカリ塩、亜硫酸金アンモニウム（金源）
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。
【００２０】
本発明に用いる非シアン系電解金めっき浴には、金源として、上述した亜硫酸金アルカリ塩又は亜硫酸金アンモニウムを使用するが、その配合量は、金量として通常１〜５０ｇ/Ｌ、好ましくは８〜１５ｇ/Ｌである。亜硫酸金アルカリ塩又は亜硫酸金アンモニウムの配合量が１ｇ/Ｌ未満であると、めっき皮膜厚が不均一になる場合がある。５０ｇ/Ｌを超えると、めっき皮膜特性等は問題ないが、経済的負担となる。
【００２１】
（２）水溶性アミン（スタビライザ）
水溶性アミンとしては、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使用することができる。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。
【００２２】
水溶性アミンの配合量は通常１〜３０ｇ/Ｌ、好ましくは４〜２０ｇ/Ｌである。水溶性アミンの配合量が３０ｇ/Ｌを超えると金錯塩の安定性は増大するが一方でめっき皮膜が緻密化しすぎ接合性に関して不具合が生じる場合がある。１ｇ/Ｌ未満では、限界電流密度が低下してヤケめっきになる場合がある。
【００２３】
（３）Ｔｌ化合物、Ｐｂ化合物、Ａｓ化合物（結晶調整剤）
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。
【００２４】
結晶調整剤の配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設定することができるが、金属濃度として通常0.1〜100mg/L、好ましくは0.5〜50mg/L、特に好ましくは3〜25mg/Lである。結晶調整剤の配合量が0.1mg/L未満であると、めっき付きまわり、めっき浴安定性および耐久性が悪化し、めっき浴の構成成分が分解する場合がある。100mg/Lを超えると、めっき付きまわりの悪化、およびめっき皮膜の外観ムラが生じる場合がある。
【００２５】
（４）亜硫酸塩、硫酸塩（伝導塩）
伝導塩として用いる亜硫酸塩、硫酸塩としては、例えば亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸塩；硫酸ナトリウム等の硫酸塩を挙げることができる。中でも、亜硫酸ナトリウムと硫酸ナトリウムの組み合わせが好適である。
【００２６】
電解金めっき浴における上記亜硫酸塩および硫酸塩の配合量としては本発明の目的を損なわない範囲で適宜設定することができるが、以下の配合量とすることが好ましい。
【００２７】
亜硫酸塩は、SO32-量として通常5〜100g/Lとするが、好ましくは10〜80g/L、特に好ましくは20〜60g/Lである。亜硫酸塩の配合量が5g/L未満であると、付きまわりおよび液安定性が悪化しめっき浴の分解が生じる場合があり、100g/Lを超えると、限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００２８】
硫酸塩はSO42-量として通常1〜120g/Lとするが、好ましくは1〜60g/L、特に好ましくは1〜40g/Lである。1g/L未満であると液安定性が悪化しめっき浴の分解が生じる場合があり、120g/Lを超えると限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００２９】
（５）緩衝剤
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が、例えばリン酸塩、ホウ酸塩等無機酸塩、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）塩等を用いることができる。
【００３０】
非シアン系電解金めっき浴における緩衝剤の配合量としては、通常1〜30g/Lとするが、好ましくは2〜15g/L、特に好ましくは2〜10g/Lである。緩衝剤は配合量が1g/L未満であるとpHが低下することにより液安定性が悪化し、めっき浴成分の分解が生じる場合があり、30g/Lを超えると限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００３１】
非シアン系電解金めっき浴には、本発明の目的を損なわない範囲でｐＨ調整剤や安定剤等を適宜使用してもよい。
【００３２】
ｐＨ調整剤としては、例えば酸として硫酸、亜硫酸水、りん酸等、アルカリとして水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等が挙げられる。安定剤としては、重金属（Ｔｌ、Ｐｂ、Ａｓ等）イオン等が挙げられる。
【００３３】
なお、非シアン系電解金めっき浴のｐＨは通常７.０以上とするが、好ましくは７.２〜１０.０である。めっき浴のｐＨが７.０未満では、著しくめっき浴が不安定となり分解が生じる場合がある。一方ｐＨが１０.０以上ではめっき素材のマスク剤であるノボラック系ポジ型フォトレジストを溶解せしめ意図するめっき皮膜が形成できない場合がある。
【００３４】
〔シアン系電解金めっき浴〕
シアン系電解金めっき浴としては、金源としてのシアン化金アルカリ塩またはシアン化金アンモニウムと、微量の結晶調整剤と、伝導塩と、緩衝剤とを基本組成とする。このめっき浴の組成は、周知のものである。
【００３５】
（１）シアン化金アルカリ塩、シアン化金アンモニウム（金源）
シアン化金アルカリ塩としては、公知のシアン化金アルカリ塩を制限することなく使用でき、例えばシアン化金カリウム、シアン化金ナトリウム、シアン化金アンモニ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。
【００３６】
本発明で使用するシアン系電解金めっき浴には、金源として、上述したシアン化金アルカリ塩又はシアン化金アンモニウムを使用するが、その配合量は、金量として通常１〜５０ｇ/Ｌ、好ましくは８〜１５ｇ/Ｌである。配合量が１ｇ/Ｌ未満であると、めっき皮膜厚が不均一になる場合がある。５０ｇ／Ｌを超えると、めっき皮膜特性等は問題ないが、経済的に負担となる。
【００３７】
（２）Ｔｌ化合物、Ｐｂ化合物、Ａｓ化合物（結晶調整剤）
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。
【００３８】
結晶調整剤の配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設定することができるが、金属濃度として通常0.1〜100mg/L、好ましくは0.5〜50mg/L、特に好ましくは3〜25mg/Lである。結晶調整剤の配合量が0.1mg/L未満であると、めっき付きまわり、めっき浴安定性および耐久性が悪化し、めっき浴の構成成分が分解する場合がある。100mg/Lを超えると、めっき付きまわりの悪化、およびめっき皮膜の外観ムラが生じる場合がある。
【００３９】
（３）無機酸塩、有機酸塩（伝導塩）
伝導塩として用いる無機酸塩としては、例えばリン酸塩、ホウ酸塩等を挙げることができる。有機酸塩としては、クエン酸塩、シュウ酸塩等を挙げることができる。
【００４０】
電解金めっき浴における無機酸塩又は有機酸塩の配合量としては、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設定することができるが、以下の配合量とすることが好ましい。
【００４１】
無機酸塩の配合量は、通常５０〜２５０g/Lとするが、好ましくは１００〜２００g/Lである。配合量が５０g/L未満であると、付きまわりおよび液安定性が悪化しめっき浴の分解が生じる場合があり、２５０g/Lを超えると、限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００４２】
有機酸塩の配合量は、通常５０〜２５０g/Lとするが、好ましくは１００〜２００g/Lである。５０g/L未満であると液安定性が悪化しめっき浴の分解が生じる場合があり、２５０g/Lを超えると限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００４３】
（４）緩衝剤
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が、例えばリン酸塩、ホウ酸塩等無機酸塩、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）塩等を用いることができる。
【００４４】
緩衝剤の配合量としては、通常1〜30g/Lとするが、好ましくは2〜15g/L、特に好ましくは2〜10g/Lである。緩衝剤は配合量が1g/L未満であるとpHが低下することにより液安定性が悪化し、めっき浴成分の分解が生じる場合があり、30g/Lを超えると限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００４５】
シアン系電解金めっき浴には、本発明の目的を損なわない範囲でｐＨ調整剤や安定剤等を適宜使用してもよい。
【００４６】
ｐＨ調整剤としては、例えば酸として硫酸、りん酸等の無機酸やクエン酸、シュウ酸等の有機酸、アルカリとして水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等が挙げられる。安定剤としては、重金属（Ｔｌ、Ｐｂ、Ａｓ等）イオン等が挙げられる。
【００４７】
なお、シアン系電解金めっき浴のｐＨは、通常３.０以上とするが、好ましくは４.０〜７.０である。
【００４８】
本発明の金バンプ又は金配線の形成方法は、上述した非シアン系電解金めっき浴、又はシアン系電解金めっき浴を使用し、以下に記載する工程１、工程２により電解金めっきを行う。
【００４９】
工程１は、０．１Ａ／ｃｍ2以下、好ましくは０．０１〜０．０５Ａ／ｃｍ2の低電流密度で金バンプまたは金配線を膜厚０.１〜５μｍに形成する工程である。
【００５０】
工程２は、0.3〜1.2Ａ／ｃｍ2の電流密度で目的とする所望の厚さまで金バンプ又は金配線を形成する工程である。
【００５１】
工程１は、金めっき皮膜の膜厚が０.１〜５μｍ、好ましくは０.５〜３μｍ、より好ましくは１〜２μｍになるまで行えばよい。工程１で形成するめっき膜厚に関しては、パッシベーション段差の大小や下地金属の状態、処理状態により上述した範囲内で適宜選択すればよい。
【００５２】
めっき開始から終了までの間に電流密度を０．１Ａ／ｃｍ2以下とする工程１の回数は１回であってもよいし、複数回であってもよい。
【００５３】
工程２は、工程１と同様に、１回であってもよいし、複数回に分けて行ってもよい。
【００５４】
本発明における電解金めっきは、工程１と工程２を少なくとも１回ずつ交互に行うが、その順序は、どちらが先であってもよい。
【００５５】
めっき開始からめっき終了まで複数回にわたり工程１により金めっきを施す場合には、各回の電流密度は、その各々の金めっきの際、量産時のスループットを損なわない限り上述した範囲内であれば特に制限されるものではない。例えば、１回目の工程１の電流密度が０.０２Ａ/dｍ2、２回目の工程１の電流密度が０.０５Ａ/dｍ2というように変えても構わない。
【００５６】
パッシベーション段差が０.５μｍ以下で小さい場合、上述の金めっき浴を用いて工程１により金皮膜を形成すると、皮膜上表面が逆に凸状になり接合上問題になる場合が考えられる。一方パッシベーション段差が３μｍを超えるような大きい場合、工程１で形成された金皮膜膜厚が１μｍ以下であると金めっき皮膜上表面の段差が１μｍを下回らず金めっき後であっても段差が十分に解消されない場合がある。
【００５７】
また、工程１の電流密度が極端に低くかつ工程１による金皮膜膜厚の合計が厚く、めっき浴温を高く設定した場合には、金皮膜表面のグレーンが粗大化しすぎる場合がある。
【００５８】
金バンプ、金配線を形成する際のめっき浴温度は、通常40〜65℃とするが、好ましくは45〜60℃である。
【００５９】
めっき浴温度が40〜65℃の範囲を外れると、めっき皮膜が析出しにくい場合や、パッシベーション段差の解消が不十分となる場合、また、めっき皮膜外観が異常である場合やめっき浴が不安定となり分解し、めっき浴に沈殿が生じる場合がある。
【００６０】
本発明により金バンプまたは金配線用めっき皮膜を形成する際、特に効率よくパッシベーション段差を解消し金バンプまたは金配線の段差を１μｍ以下にする場合には、めっき浴温を50〜60℃程度に設定し、工程１でベースとなる金皮膜を形成した後、工程２により金皮膜を形成することが好適である。
【００６１】
なお、工程１、工程２によるめっき厚の合計は、１〜３０μｍ、特に１〜２５μｍが好適である。
【００６２】
本発明は、素地がメタライズされ導通のとれるウエハであれば被めっき物を選ばないが、例えばノボラック系ポジ型フォトレジスト、アクリル系ネガ型ポジレジスト等を使用してパターンニングされたシリコンウエハ上のバンプ形成やＧａ/Ａｓウエハなど化合物ウエハ上の配線形成に特に好適に適用することができる。
【実施例】
【００６３】
実施例１〜１２、比較例１〜４
表１〜３に示す配合にて非シアン系電解金めっき浴又は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。各めっき浴を使用し、工程Ａ〜Ｅ又はＦ〜Ｋの順に、各工程に記載の電流密度で、表中に記載した膜厚になるまで電解金めっきを行った。
【００６４】
被めっき物としてノボラック系ポジ型フォトレジストでパターンニングされたバンプ開口部を有するシリコンウエハ（素地断面組成は金スパッタ膜/TiW/SiO2）を用いた。その断面図を図２（Ａ）に示す。図２中、２１はフォトレジスト、２３は金スパッタ膜、２５はパッシベーション膜（TiW）、２７はシリコンウエハ、２９はＡｌ電極である。調整した非シアン系電解金めっき浴又はシアン系電解金めっき浴１Ｌ中に被めっき物を浸漬し、通電を施すことにより１５μｍの膜厚を有するめっき皮膜を形成した。
【００６５】
所定膜厚を有する金めっき皮膜を形成した後、得られた皮膜表面の段差の程度、めっき浴安定性、めっき皮膜外観、皮膜硬度（未熱処理および３００℃ ３０分熱処理後）、Ａｕスパッタ膜のヨウ素系エッチャントによるエッチング性につき下記方法および基準にて評価を行った。結果を表１〜３に併せて示す。
【００６６】
〔バンプ皮膜表面の段差の程度〕
図２（Ａ）に示すようにノボラック系ポジ型フォトレジスト２１を用いてパターンニングしたバンプパターンのパッシベーション段差ａを触針式プロファイラを用いて測定したところ、１.５μｍであった。
【００６７】
非シアン系又はシアン系電解金めっき浴を用いて金バンプ形成した後、ノボラック系ポジ型フォトレジストを専用溶剤であるメチルエチルケトンで溶解した。めっき後のウエハの断面図を図２（Ｂ）に示す。バンプ３１のエッジ部の最大高さ値と中央の最小高さ値の差ｂをめっき後段差（μｍ）と見なし、触針式プロファイラを用いて段差を計測した。なお、通常バンプに求められる特性としての段差は１μｍ以下である。
【００６８】
〔金めっき浴の安定性〕
被めっき物へ表１〜３のめっき条件で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：めっき液が分解した。
×：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。
【００６９】
〔金めっき皮膜外観〕
被めっき物上にめっき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。
【００７０】
〔金めっき皮膜硬度（ビッカース硬度；Hv）〕
被めっき物上に形成された特定のコーナーバンプ部位を用い、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。
【００７１】
通常バンプめっき用途として求められる特性としては、アニール後の皮膜硬度が６０Hv以下である。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。
【００７２】
〔Ａｕめっきバンプのヨウ素系エッチャントによるエッチング性〕
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秒浸漬した後、アルコール系リンス液でとも洗いし、エタノール噴霧してドライヤーで乾燥を行った。
【００７３】
その後、金属顕微鏡にて５０〜１５０倍の倍率にて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。
【００７４】
〔総合評価〕
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がマージンを考えると良好であると判断できないと考えられる場合。
○：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。
【００７５】
【表１】
【００７６】
【表２】
【００７７】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】金バンプを形成した従来のウエハの一例を示す断面図である。
【図２】めっき前のウエハの断面図（Ａ）と、めっき後のウエハの断面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００７９】
１、２７ ウエハ
３、２９ Ａｌ電極
５、２５ パッシベーション膜
７、２３ 金スパッタ膜
９、２１ マスク材
１０ 開口部
１１、３１ 金バンプ
１３ ビーズ
１５ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の電解金めっき浴を用いてウエハ上に金バンプ又は金配線を形成する方法であって、パッシベーション膜の不均一な膜厚に起因して生じる金めっきの段差を抑制して平坦な金皮膜の金バンプ又は金配線を形成する金バンプ又は金配線の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非シアン系又はシアン系電解金めっき浴を用いて形成した金めっき皮膜は、電気伝導性、熱圧着性等の物理特性だけでなく耐酸化性、耐薬品性等の化学特性にも優れている。そのため、従来、シリコンウエハ上のバンプ形成やＧａ/Ａｓウエハなど化合物ウエハ上の配線形成等に好適に用いられている。
【０００３】
シリコンウエハ上のバンプ形成やＧａ/Ａｓウエハなどの化合物ウエハ上の配線形成に用いられる非シアン系電解金めっき浴は、例えば、金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、スタビライザとしての水溶性アミンと、結晶調整剤として微量のＴｌ化合物、Ｐｂ化合物もしくはＡｓ化合物と、伝導塩としての亜硫酸塩および硫酸塩と、緩衝剤とからなる基本浴のものがある。シアン系電解金めっき浴は、例えば、金源としてのシアン化金アルカリ塩またはシアン化金アンモニウムと、微量の結晶調整剤と、伝導塩としてのリン酸塩、ホウ酸塩等の無機酸塩、有機酸（カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、シュウ酸等）塩等とからなる基本浴のものがある。
【０００４】
金バンプを電解金めっきにより形成したウエハの一例を図１に示す。
【０００５】
図１中、１はシリコン又はＧａ／Ａｓ化合物ウエハで、その一面上には微小なＡｌ電極３が形成されている。ウエハ１のＡｌ電極３形成面上には、ウエハと、Ａｌ電極３の周縁とを一体になって被覆するパッシベーション膜５、パッシベーション膜５とＡｌ電極３とを被覆する金スパッタ膜７が順次積層されている。金スパッタ膜７上には、Ａｌ電極３の上方が開口して設けられたマスク材９によるマスクパターンが形成されている。マスク材９の開口部１０には、電解金めっきにより金バンプ１１が形成されている。図１中、１３は金ビーズ又は半田ビーズである。
【０００６】
金バンプや金配線のめっき用に微細にパターンニングされたシリコンウエハないしＧａ/Ａｓウエハ上には、通常、金皮膜との絶縁及び周辺配線への保護を目的として、上述したパッシベーション膜５が形成される。しかしながら、パッシベーション膜５は、図１に示すように、Ａｌ電極３の周縁部で凹凸（パッシベーション段差ｘ）が生じている。
【０００７】
従来の非シアン系又はシアン系電解金めっきは、通常、40〜65℃の温度条件で、電流密度を0.3〜1.2Ａ/ｄｍ2の範囲内で一定値を保持するように設定してめっきを行なう場合が殆どである。この条件でめっきを行った場合、マスク材９の開口部１０に電解金めっきにより形成された金バンプ１１は、金めっき後にパッシベーション膜５の凹凸形状に起因して中央部が陥没する。
【０００８】
接合に使用する金ビーズまたは半田ビーズ１３を金バンプ表面に配置した場合には、金めっきにより生じた段差（凹部１５）に落ちてしまうことが多い。そのため、金配線を金バンプ１１に圧着接合する際に、ビーズを介した均一な圧着面が得られず、十分な密着強度が得られない接着不良が発生している。
【０００９】
電解金めっきにより金バンプを形成する方法自体は公知であり、例えばシアン化金カリウムを用いる金めっきによる形成方法が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−７７６２号公報（段落番号（００２１）、（００２２））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、バンプと配線との接合の際に、金ビーズまたは半田ビーズを介してバンプと配線との十分な密着強度を得るため、不均一な膜厚のパッシベーション膜に起因して生じる金めっきの段差を抑制して平坦な金皮膜の金バンプ又は金配線を形成できる金バンプ又は金配線の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、前記課題を解決するため検討を重ねた結果、所定の非シアン系又はシアン系電解金めっき浴を使用して、所定膜厚を得るまで0.1Ａ／ｄｍ2以下の電流密度でめっきを行い、それ以外は0.3〜1.2Ａ／ｄｍ2の電流密度で所望の厚さになるまでめっきすることにより、均一かつ緻密で良好な外観特性と皮膜硬度やシェア強度特性を保持しながら、パッシベーション膜に起因する金めっきの段差を抑制した平坦な金皮膜の金バンプ又は金配線を形成できることを知得し、本発明をなすに至った。
【００１２】
即ち、上記課題を解決する本発明は、以下に記載するものである。
【００１３】
〔１〕 金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、スタビライザとしての水溶性アミンと、結晶調整剤と、伝導塩としての亜硫酸塩および硫酸塩と、緩衝剤とを含有する非シアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０.１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行うことを特徴とする金バンプ又は金配線の形成方法。
【００１４】
〔２〕 金源としてのシアン化金アルカリ塩またはシアン化金アンモニウムと、結晶調整剤と、伝導塩としての無機酸塩又は有機酸塩と、緩衝剤とを含有するシアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０.１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行うことを特徴とする金バンプ又は金配線の形成方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、非シアン系又はシアン系電解金めっき浴を用いて所定の膜厚が形成されるまで所定の電流密度で電解金めっきを行うので、ウエハに形成された下地（パッシベーション膜）の不均一な膜厚に起因する金バンプおよび金配線の段差を１μｍ以下に抑制することが可能である。
【００１６】
本発明により形成された金バンプ、金配線自体は、均一かつ緻密で良好な外観特性と皮膜硬度やシェア強度特性をする金めっき皮膜である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明で使用する非シアン系電解金めっき浴、シアン系電解金めっき浴の組成について以下説明する。
【００１８】
〔非シアン系電解金めっき浴〕
本発明に用いる非シアン系電解金めっき浴は、金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、スタビライザとしての水溶性アミンと、微量の結晶調整剤と、伝導塩としての亜硫酸塩および硫酸塩と、緩衝剤とからなる非シアン系電解金めっき浴を基本組成とする。このめっき浴の組成は、周知のものである。
【００１９】
（１）亜硫酸金アルカリ塩、亜硫酸金アンモニウム（金源）
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。
【００２０】
本発明に用いる非シアン系電解金めっき浴には、金源として、上述した亜硫酸金アルカリ塩又は亜硫酸金アンモニウムを使用するが、その配合量は、金量として通常１〜５０ｇ/Ｌ、好ましくは８〜１５ｇ/Ｌである。亜硫酸金アルカリ塩又は亜硫酸金アンモニウムの配合量が１ｇ/Ｌ未満であると、めっき皮膜厚が不均一になる場合がある。５０ｇ/Ｌを超えると、めっき皮膜特性等は問題ないが、経済的負担となる。
【００２１】
（２）水溶性アミン（スタビライザ）
水溶性アミンとしては、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使用することができる。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。
【００２２】
水溶性アミンの配合量は通常１〜３０ｇ/Ｌ、好ましくは４〜２０ｇ/Ｌである。水溶性アミンの配合量が３０ｇ/Ｌを超えると金錯塩の安定性は増大するが一方でめっき皮膜が緻密化しすぎ接合性に関して不具合が生じる場合がある。１ｇ/Ｌ未満では、限界電流密度が低下してヤケめっきになる場合がある。
【００２３】
（３）Ｔｌ化合物、Ｐｂ化合物、Ａｓ化合物（結晶調整剤）
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。
【００２４】
結晶調整剤の配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設定することができるが、金属濃度として通常0.1〜100mg/L、好ましくは0.5〜50mg/L、特に好ましくは3〜25mg/Lである。結晶調整剤の配合量が0.1mg/L未満であると、めっき付きまわり、めっき浴安定性および耐久性が悪化し、めっき浴の構成成分が分解する場合がある。100mg/Lを超えると、めっき付きまわりの悪化、およびめっき皮膜の外観ムラが生じる場合がある。
【００２５】
（４）亜硫酸塩、硫酸塩（伝導塩）
伝導塩として用いる亜硫酸塩、硫酸塩としては、例えば亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸塩；硫酸ナトリウム等の硫酸塩を挙げることができる。中でも、亜硫酸ナトリウムと硫酸ナトリウムの組み合わせが好適である。
【００２６】
電解金めっき浴における上記亜硫酸塩および硫酸塩の配合量としては本発明の目的を損なわない範囲で適宜設定することができるが、以下の配合量とすることが好ましい。
【００２７】
亜硫酸塩は、SO32-量として通常5〜100g/Lとするが、好ましくは10〜80g/L、特に好ましくは20〜60g/Lである。亜硫酸塩の配合量が5g/L未満であると、付きまわりおよび液安定性が悪化しめっき浴の分解が生じる場合があり、100g/Lを超えると、限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００２８】
硫酸塩はSO42-量として通常1〜120g/Lとするが、好ましくは1〜60g/L、特に好ましくは1〜40g/Lである。1g/L未満であると液安定性が悪化しめっき浴の分解が生じる場合があり、120g/Lを超えると限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００２９】
（５）緩衝剤
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が、例えばリン酸塩、ホウ酸塩等無機酸塩、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）塩等を用いることができる。
【００３０】
非シアン系電解金めっき浴における緩衝剤の配合量としては、通常1〜30g/Lとするが、好ましくは2〜15g/L、特に好ましくは2〜10g/Lである。緩衝剤は配合量が1g/L未満であるとpHが低下することにより液安定性が悪化し、めっき浴成分の分解が生じる場合があり、30g/Lを超えると限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００３１】
非シアン系電解金めっき浴には、本発明の目的を損なわない範囲でｐＨ調整剤や安定剤等を適宜使用してもよい。
【００３２】
ｐＨ調整剤としては、例えば酸として硫酸、亜硫酸水、りん酸等、アルカリとして水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等が挙げられる。安定剤としては、重金属（Ｔｌ、Ｐｂ、Ａｓ等）イオン等が挙げられる。
【００３３】
なお、非シアン系電解金めっき浴のｐＨは通常７.０以上とするが、好ましくは７.２〜１０.０である。めっき浴のｐＨが７.０未満では、著しくめっき浴が不安定となり分解が生じる場合がある。一方ｐＨが１０.０以上ではめっき素材のマスク剤であるノボラック系ポジ型フォトレジストを溶解せしめ意図するめっき皮膜が形成できない場合がある。
【００３４】
〔シアン系電解金めっき浴〕
シアン系電解金めっき浴としては、金源としてのシアン化金アルカリ塩またはシアン化金アンモニウムと、微量の結晶調整剤と、伝導塩と、緩衝剤とを基本組成とする。このめっき浴の組成は、周知のものである。
【００３５】
（１）シアン化金アルカリ塩、シアン化金アンモニウム（金源）
シアン化金アルカリ塩としては、公知のシアン化金アルカリ塩を制限することなく使用でき、例えばシアン化金カリウム、シアン化金ナトリウム、シアン化金アンモニ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。
【００３６】
本発明で使用するシアン系電解金めっき浴には、金源として、上述したシアン化金アルカリ塩又はシアン化金アンモニウムを使用するが、その配合量は、金量として通常１〜５０ｇ/Ｌ、好ましくは８〜１５ｇ/Ｌである。配合量が１ｇ/Ｌ未満であると、めっき皮膜厚が不均一になる場合がある。５０ｇ／Ｌを超えると、めっき皮膜特性等は問題ないが、経済的に負担となる。
【００３７】
（２）Ｔｌ化合物、Ｐｂ化合物、Ａｓ化合物（結晶調整剤）
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。
【００３８】
結晶調整剤の配合量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設定することができるが、金属濃度として通常0.1〜100mg/L、好ましくは0.5〜50mg/L、特に好ましくは3〜25mg/Lである。結晶調整剤の配合量が0.1mg/L未満であると、めっき付きまわり、めっき浴安定性および耐久性が悪化し、めっき浴の構成成分が分解する場合がある。100mg/Lを超えると、めっき付きまわりの悪化、およびめっき皮膜の外観ムラが生じる場合がある。
【００３９】
（３）無機酸塩、有機酸塩（伝導塩）
伝導塩として用いる無機酸塩としては、例えばリン酸塩、ホウ酸塩等を挙げることができる。有機酸塩としては、クエン酸塩、シュウ酸塩等を挙げることができる。
【００４０】
電解金めっき浴における無機酸塩又は有機酸塩の配合量としては、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設定することができるが、以下の配合量とすることが好ましい。
【００４１】
無機酸塩の配合量は、通常５０〜２５０g/Lとするが、好ましくは１００〜２００g/Lである。配合量が５０g/L未満であると、付きまわりおよび液安定性が悪化しめっき浴の分解が生じる場合があり、２５０g/Lを超えると、限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００４２】
有機酸塩の配合量は、通常５０〜２５０g/Lとするが、好ましくは１００〜２００g/Lである。５０g/L未満であると液安定性が悪化しめっき浴の分解が生じる場合があり、２５０g/Lを超えると限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００４３】
（４）緩衝剤
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が、例えばリン酸塩、ホウ酸塩等無機酸塩、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）塩等を用いることができる。
【００４４】
緩衝剤の配合量としては、通常1〜30g/Lとするが、好ましくは2〜15g/L、特に好ましくは2〜10g/Lである。緩衝剤は配合量が1g/L未満であるとpHが低下することにより液安定性が悪化し、めっき浴成分の分解が生じる場合があり、30g/Lを超えると限界電流密度が低下しヤケめっきになる場合がある。
【００４５】
シアン系電解金めっき浴には、本発明の目的を損なわない範囲でｐＨ調整剤や安定剤等を適宜使用してもよい。
【００４６】
ｐＨ調整剤としては、例えば酸として硫酸、りん酸等の無機酸やクエン酸、シュウ酸等の有機酸、アルカリとして水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水等が挙げられる。安定剤としては、重金属（Ｔｌ、Ｐｂ、Ａｓ等）イオン等が挙げられる。
【００４７】
なお、シアン系電解金めっき浴のｐＨは、通常３.０以上とするが、好ましくは４.０〜７.０である。
【００４８】
本発明の金バンプ又は金配線の形成方法は、上述した非シアン系電解金めっき浴、又はシアン系電解金めっき浴を使用し、以下に記載する工程１、工程２により電解金めっきを行う。
【００４９】
工程１は、０．１Ａ／ｃｍ2以下、好ましくは０．０１〜０．０５Ａ／ｃｍ2の低電流密度で金バンプまたは金配線を膜厚０.１〜５μｍに形成する工程である。
【００５０】
工程２は、0.3〜1.2Ａ／ｃｍ2の電流密度で目的とする所望の厚さまで金バンプ又は金配線を形成する工程である。
【００５１】
工程１は、金めっき皮膜の膜厚が０.１〜５μｍ、好ましくは０.５〜３μｍ、より好ましくは１〜２μｍになるまで行えばよい。工程１で形成するめっき膜厚に関しては、パッシベーション段差の大小や下地金属の状態、処理状態により上述した範囲内で適宜選択すればよい。
【００５２】
めっき開始から終了までの間に電流密度を０．１Ａ／ｃｍ2以下とする工程１の回数は１回であってもよいし、複数回であってもよい。
【００５３】
工程２は、工程１と同様に、１回であってもよいし、複数回に分けて行ってもよい。
【００５４】
本発明における電解金めっきは、工程１と工程２を少なくとも１回ずつ交互に行うが、その順序は、どちらが先であってもよい。
【００５５】
めっき開始からめっき終了まで複数回にわたり工程１により金めっきを施す場合には、各回の電流密度は、その各々の金めっきの際、量産時のスループットを損なわない限り上述した範囲内であれば特に制限されるものではない。例えば、１回目の工程１の電流密度が０.０２Ａ/dｍ2、２回目の工程１の電流密度が０.０５Ａ/dｍ2というように変えても構わない。
【００５６】
パッシベーション段差が０.５μｍ以下で小さい場合、上述の金めっき浴を用いて工程１により金皮膜を形成すると、皮膜上表面が逆に凸状になり接合上問題になる場合が考えられる。一方パッシベーション段差が３μｍを超えるような大きい場合、工程１で形成された金皮膜膜厚が１μｍ以下であると金めっき皮膜上表面の段差が１μｍを下回らず金めっき後であっても段差が十分に解消されない場合がある。
【００５７】
また、工程１の電流密度が極端に低くかつ工程１による金皮膜膜厚の合計が厚く、めっき浴温を高く設定した場合には、金皮膜表面のグレーンが粗大化しすぎる場合がある。
【００５８】
金バンプ、金配線を形成する際のめっき浴温度は、通常40〜65℃とするが、好ましくは45〜60℃である。
【００５９】
めっき浴温度が40〜65℃の範囲を外れると、めっき皮膜が析出しにくい場合や、パッシベーション段差の解消が不十分となる場合、また、めっき皮膜外観が異常である場合やめっき浴が不安定となり分解し、めっき浴に沈殿が生じる場合がある。
【００６０】
本発明により金バンプまたは金配線用めっき皮膜を形成する際、特に効率よくパッシベーション段差を解消し金バンプまたは金配線の段差を１μｍ以下にする場合には、めっき浴温を50〜60℃程度に設定し、工程１でベースとなる金皮膜を形成した後、工程２により金皮膜を形成することが好適である。
【００６１】
なお、工程１、工程２によるめっき厚の合計は、１〜３０μｍ、特に１〜２５μｍが好適である。
【００６２】
本発明は、素地がメタライズされ導通のとれるウエハであれば被めっき物を選ばないが、例えばノボラック系ポジ型フォトレジスト、アクリル系ネガ型ポジレジスト等を使用してパターンニングされたシリコンウエハ上のバンプ形成やＧａ/Ａｓウエハなど化合物ウエハ上の配線形成に特に好適に適用することができる。
【実施例】
【００６３】
実施例１〜１２、比較例１〜４
表１〜３に示す配合にて非シアン系電解金めっき浴又は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。各めっき浴を使用し、工程Ａ〜Ｅ又はＦ〜Ｋの順に、各工程に記載の電流密度で、表中に記載した膜厚になるまで電解金めっきを行った。
【００６４】
被めっき物としてノボラック系ポジ型フォトレジストでパターンニングされたバンプ開口部を有するシリコンウエハ（素地断面組成は金スパッタ膜/TiW/SiO2）を用いた。その断面図を図２（Ａ）に示す。図２中、２１はフォトレジスト、２３は金スパッタ膜、２５はパッシベーション膜（TiW）、２７はシリコンウエハ、２９はＡｌ電極である。調整した非シアン系電解金めっき浴又はシアン系電解金めっき浴１Ｌ中に被めっき物を浸漬し、通電を施すことにより１５μｍの膜厚を有するめっき皮膜を形成した。
【００６５】
所定膜厚を有する金めっき皮膜を形成した後、得られた皮膜表面の段差の程度、めっき浴安定性、めっき皮膜外観、皮膜硬度（未熱処理および３００℃ ３０分熱処理後）、Ａｕスパッタ膜のヨウ素系エッチャントによるエッチング性につき下記方法および基準にて評価を行った。結果を表１〜３に併せて示す。
【００６６】
〔バンプ皮膜表面の段差の程度〕
図２（Ａ）に示すようにノボラック系ポジ型フォトレジスト２１を用いてパターンニングしたバンプパターンのパッシベーション段差ａを触針式プロファイラを用いて測定したところ、１.５μｍであった。
【００６７】
非シアン系又はシアン系電解金めっき浴を用いて金バンプ形成した後、ノボラック系ポジ型フォトレジストを専用溶剤であるメチルエチルケトンで溶解した。めっき後のウエハの断面図を図２（Ｂ）に示す。バンプ３１のエッジ部の最大高さ値と中央の最小高さ値の差ｂをめっき後段差（μｍ）と見なし、触針式プロファイラを用いて段差を計測した。なお、通常バンプに求められる特性としての段差は１μｍ以下である。
【００６８】
〔金めっき浴の安定性〕
被めっき物へ表１〜３のめっき条件で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：めっき液が分解した。
×：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。
【００６９】
〔金めっき皮膜外観〕
被めっき物上にめっき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。
【００７０】
〔金めっき皮膜硬度（ビッカース硬度；Hv）〕
被めっき物上に形成された特定のコーナーバンプ部位を用い、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。
【００７１】
通常バンプめっき用途として求められる特性としては、アニール後の皮膜硬度が６０Hv以下である。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。
【００７２】
〔Ａｕめっきバンプのヨウ素系エッチャントによるエッチング性〕
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秒浸漬した後、アルコール系リンス液でとも洗いし、エタノール噴霧してドライヤーで乾燥を行った。
【００７３】
その後、金属顕微鏡にて５０〜１５０倍の倍率にて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。
【００７４】
〔総合評価〕
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がマージンを考えると良好であると判断できないと考えられる場合。
○：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。
【００７５】
【表１】
【００７６】
【表２】
【００７７】
【表３】
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】金バンプを形成した従来のウエハの一例を示す断面図である。
【図２】めっき前のウエハの断面図（Ａ）と、めっき後のウエハの断面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００７９】
１、２７ ウエハ
３、２９ Ａｌ電極
５、２５ パッシベーション膜
７、２３ 金スパッタ膜
９、２１ マスク材
１０ 開口部
１１、３１ 金バンプ
１３ ビーズ
１５ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、スタビライザとしての水溶性アミンと、結晶調整剤と、伝導塩としての亜硫酸塩および硫酸塩と、緩衝剤とを含有する非シアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０.１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行うことを特徴とする金バンプ又は金配線の形成方法。
【請求項２】
金源としてのシアン化金アルカリ塩またはシアン化金アンモニウムと、結晶調整剤と、伝導塩としての無機酸塩又は有機酸塩と、緩衝剤とを含有するシアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０.１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行うことを特徴とする金バンプ又は金配線の形成方法。
【請求項１】
金源としての亜硫酸金アルカリ塩または亜硫酸金アンモニウムと、スタビライザとしての水溶性アミンと、結晶調整剤と、伝導塩としての亜硫酸塩および硫酸塩と、緩衝剤とを含有する非シアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０.１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行うことを特徴とする金バンプ又は金配線の形成方法。
【請求項２】
金源としてのシアン化金アルカリ塩またはシアン化金アンモニウムと、結晶調整剤と、伝導塩としての無機酸塩又は有機酸塩と、緩衝剤とを含有するシアン系電解金めっき浴を用いてパターンニングされたウエハ上に電解金めっきを行う金バンプ又は金配線の形成方法であって、ウエハ上への電解金めっきが、０．１Ａ／ｄｍ2以下の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程１と、０．３〜１．２Ａ／ｄｍ2の電流密度で電解金めっきを少なくとも１回行う工程２とからなり、工程１の合計めっき厚が０.１〜５μｍで、工程１と工程２の合計めっき厚が所望のめっき厚となるようにウエハ上に金めっきを行うことを特徴とする金バンプ又は金配線の形成方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１００１３０（Ｐ２００７−１００１３０Ａ）
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８８４２４（Ｐ２００５−２８８４２４）
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００２２８１９８）エヌ・イーケムキャット株式会社 (87)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１９日（２００７．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月３０日（２００５．９．３０）
【出願人】（０００２２８１９８）エヌ・イーケムキャット株式会社 (87)
【Ｆターム（参考）】
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