(57)【要約】【課題】Ｓｎ−Ａｇ系合金により高アスペクト比のパターンを有するはんだバンプを形成する際において、金属成分の組成を一定に保つことのできるはんだバンプの形成方法を提供する。【解決手段】ウエハ１の表面に形成された電極１１上にレジスト層１２により開口部１３を形成しておき、開口部１３に電解めっきによりＳｎ−Ａｇ合金のめっき液を供給してはんだバンプ１５を形成する方法であって、めっき液中の酸濃度の上昇に応じてＡｇ濃度を初期設定濃度よりも高くする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の表面に形成された電極上に絶縁膜により開口部を形成しておき、前記開口部に電解めっきによりＳｎ−Ａｇ系合金のめっき液を供給してはんだバンプを形成する方法であって、前記めっき液中の酸濃度の上昇に応じてＡｇ濃度を初期設定濃度よりも高くすることを特徴とするＳｎ−Ａｇ系合金はんだバンプの形成方法。
【請求項２】
電流密度が１〜２０Ａ／ｄｍ２であり、前記酸濃度が初期設定濃度に対して３０％以上上昇した場合に、前記Ａｇ濃度を初期設定濃度０．３〜２．５ｇ／Ｌに対して、酸濃度が３０％上昇する毎に５〜２０％上昇させることを特徴とする請求項１記載のＳｎ−Ａｇ系合金はんだバンプの形成方法。
【請求項３】
前記開口部は、開口径が１２０μｍ以下であり、前記開口径に対する前記絶縁膜の高さの比率が、１．０以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＳｎ−Ａｇ系合金はんだバンプの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基板にＳｎ−Ａｇ系合金のはんだバンプを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子部品の高密度実装への要求が高くなっており、狭いピッチで形成されたはんだバンプによる接合が用いられるようになってきている。はんだバンプを用いた接合では、半導体素子の表面の電極上にはんだバンプを形成するが、このはんだバンプの形成方法として、電解めっきを利用する方法が知られている（特許文献１及び特許文献２）。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２に開示の発明では、レジスト（絶縁膜）によって基板の表面の電極部分に開口部を設けておき、電解めっきにより開口部内に金属を供給することにより、はんだバンプを形成している。狭いピッチではんだバンプを形成する場合、はんだバンプの面積は小さくなるので、めっき膜の高さを高くして、はんだの量を確保することが必要となるが、この方法によれば、レジストを厚くすることで、背の高い、高アスペクト比のはんだバンプを容易に形成することができる。
【０００４】
ところで、このようなはんだバンプの形成方法においては、めっき液を連続的に使用する場合、めっき液中の金属成分の濃度を一定に維持するために、金属成分を補給することが必要となる。
特許文献１及び特許文献２に開示の発明では、共にＳｎ−Ｐｂ系合金のめっき液を用いてはんだバンプを形成しているが、これらのめっき液においては、可溶性アノードを用いることが可能などの理由により、安定した組成で形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８６１６１号公報
【特許文献２】特開平６−１３３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ｐｂフリー化に伴って、Ｓｎ−Ｐｂ系合金はんだバンプに代えてＳｎ−Ａｇ系合金はんだバンプが使用されるようになってきた。Ｓｎ−Ａｇ系合金は、Ｓｎに対してＡｇの組成比が微量であるため、Ａｇの組成比を安定して維持するのが難しい。
特に高アスペクト比のパターンにおいては、Ｓｎ−Ａｇ系合金のめっき液を連続的に使用していると、パターンの下部においてＡｇの析出が抑制される傾向にあり、めっき液中のＡｇ濃度を一定に保っても、はんだバンプの金属組成（Ａｇ組成）を一定に保つことが困難である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｓｎ−Ａｇ系合金により高アスペクト比のパターンを有するはんだバンプを形成する際において、金属成分の組成を一定に保つことのできるはんだバンプの形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＳｎ−Ａｇ系合金はんだバンプの形成方法は、被処理基板の表面に形成された電極上に絶縁膜により開口部を形成しておき、前記開口部に電解めっきによりＳｎ−Ａｇ系合金のめっき液を供給してはんだバンプを形成する方法であって、前記めっき液中の酸濃度の上昇に応じてＡｇ濃度を初期設定濃度よりも高くすることを特徴とする。
【０００９】
高アスペクト比のはんだバンプを形成する場合、めっき液の粘度上昇に伴ってＡｇの析出が抑制される傾向があるが、めっき液は使用の初期において適切な組成比で析出されるように成分調整される。このめっき液を連続的に使用していると、めっき液の補給等により液中の酸濃度（ＦＡ濃度）などが増加し、それに伴ってめっき液の粘度が上昇する。そのため、Ａｇ濃度が初期設定濃度に維持されていても、レジストパターンの開口内部へのＡｇの拡散係数が低下することが理由で、はんだバンプにおける合金内のＡｇ濃度が低下する。
【００１０】
この場合、酸濃度の上昇に対応して、酸液を調整することにより、酸濃度を低下させることも考えられるが、その分、金属成分などの補給量や廃液量も多く必要になり好ましくない。そこで、めっき液の酸濃度の上昇に応じて、めっき液中のＡｇ濃度を初期設定濃度よりも高くすることにより、連続的にめっき液を使用した場合にも、はんだバンプのＡｇ組成を一定に保っている。このように、酸濃度に基づいてめっき液中のＡｇ濃度を調整することにより、Ａｇの析出量を一定に保つことができる。
【００１１】
本発明のＳｎ−Ａｇ系合金はんだバンプの形成方法において、電流密度が１〜２０Ａ／ｄｍ２であり、前記酸濃度が初期設定濃度に対して３０ｇ／Ｌ以上上昇した場合に、前記Ａｇ濃度を初期設定濃度０．３〜２．５ｇ／Ｌに対して、酸濃度が３０％上昇する毎に５〜２０％上昇させるとよい。
また、本発明のＳｎ−Ａｇ系合金はんだバンプの形成方法において、前記開口部は、開口径が１２０μｍ以下であり、前記開口径に対する前記絶縁膜の高さの比率が、１．０以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高アスペクト比のはんだバンプを形成する際に、めっき液の酸濃度を監視し、その結果を反映してめっき液中のＡｇ濃度を調整することにより、連続的にめっき液を使用する場合でも、はんだバンプの金属組成を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のＳｎ−Ａｇ系合金はんだバンプの形成方法を説明する断面図であり、（ａ）がはんだバンプ形成前の状態、（ｂ）がめっき後の状態、（ｃ）がレジスト除去後のはんだバンプが形成された状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るはんだバンプの形成方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明のはんだバンプの形成方法を説明する図である。図１（ａ）に示すように、ウエハ１の表面には、集積回路に接続された電極１１が形成されており、電極１１を除く部分がレジスト層１２（絶縁膜）により被覆されている。このように、ウエハ１には、予め電極１１の位置に開口部１３が形成されたレジスト層１２が積層されており、その開口部１３内に電解めっきにより金属を供給することにより（図１（ｂ））、はんだバンプ１５が形成される（図１（ｃ））。
【００１５】
レジスト層１２は、ウエハ１上に所定の厚み（例えば、１２０μｍ）で一様に形成されており、ドライフィルムあるいはコート樹脂等の電気絶縁性が良好な材料が使用される。
開口部１３は、円形状等に開口して形成されており、開口部１３の穴径は６０〜１２０μｍとされ、レジスト層１２の厚みに対して穴径が小さく形成された高アスペクト比（アスペクト比１．０以上）の開口部１３となっている。なお、本発明のはんだバンプ形成方法は、それら高アスペクト比の開口部１３の中でも、アスペクト比１．５以上２．０以下の開口部に対して、より有効である。
そして、このように形成された開口部１３内に、電解めっきによりはんだバンプ１５を形成する金属を供給することによりめっき層１４が形成される（図１（ｂ））。次いで、レジスト層１２を剥離することで、はんだバンプ１５が形成される（図１（ｃ））。
【００１６】
はんだバンプ１５を形成する金属として、Ｓｎ−Ａｇ合金が使用される。Ｓｎ−Ａｇ合金のめっき液中には、酸液と、はんだバンプ１５を組成する金属（Ｓｎ，Ａｇ）の他、添加剤が配合されている。本実施形態で使用されるＳｎ−Ａｇ合金のめっき液は、例えば、酸液としてアルキルスルホン酸、添加剤として酸化防止剤と界面活性剤が用いられ、以下の配合で構成される。
アルキルスルホン酸；１００〜３００ｇ／Ｌ
Ｓｎ；３０〜１００ｇ／Ｌ
Ａｇ；０．３〜２．５ｇ／Ｌ
（添加剤）；３０〜１５０ｍＬ／Ｌ
【００１７】
なお、はんだバンプ１５を形成する金属としては、前述のＳｎ−Ａｇ合金の他、Ｓｎ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金又はＳｎ−Ａｇ−Ａｌ合金等が挙げられる。また、これらの金属に対して溶解性に優れる酸性溶液の成分としては、エタンスルホン酸やメタンスルホン酸といったアルキルスルホン酸などが挙げられる。
【００１８】
上述のように構成された高アスペクト比のはんだバンプ１５を形成する際には、Ｓｎに対してＡｇの組成比が微量であるために、めっき液中のＡｇ濃度を一定に保っていても、連続的に使用されるめっき液の粘度上昇に伴って、Ａｇの析出が抑制される傾向がある。
従来の一般的なめっき液の成分調整は、Ａｇに関しては、その濃度を監視し、濃度が低下したらＡｇを補給して初期設定濃度を維持するようにしている。これに対して、本実施形態においては、酸濃度を計測することにより、めっき液の粘度をモニタリングし、めっき液中の酸濃度の上昇に応じて、めっき液中のＡｇ濃度を初期設定濃度よりも高くするように調整している。
【００１９】
例えば、電流密度（ＡＳＤ）が１〜２０Ａ／ｄｍ２であり、前述した酸濃度が初期設定濃度に対して３０％以上上昇した場合に、Ａｇ濃度を初期設定濃度０．３〜２．５ｇ／Ｌに対して酸濃度が３０％上昇する毎に５〜２０％上昇させるとよい。すなわち、酸濃度の上昇に伴う粘度上昇により、開口部１３内の下部でＡｇが析出しにくくなることに対して、めっき液中のＡｇ濃度を初期設定濃度よりも過剰な濃度にすることにより、開口部１３に供給されるめっき液中のＡｇ濃度を高めて、連続的にめっき液を使用した場合においても、はんだバンプ１５のＡｇ組成を一定に保つことができる。このように、めっき液中のＡｇ濃度とは関係なく、酸濃度に基づいてＡｇ濃度を調整することにより、Ａｇの析出量を一定に保つことができる。
【００２０】
なお、めっき液中の成分濃度は、分析器でサンプリングして分析することができる。また、ウエハ２上にめっき層１４を形成するためのめっき装置としては、特に制約はなく、一般的なめっき装置を使用することができる。
【実施例】
【００２１】
以下、上述したはんだバンプの形成方法の実施例について説明する。
レジスト層１２の厚みが１２０μｍ、開口径が８０μｍ（アスペクト比１．５）の開口部１３が形成されたウエハ１に対して、Ａｇ濃度１．２ｇ／Ｌ、酸濃度１２０ｇ／Ｌのめっき液を用い、電流密度（ＡＳＤ）６Ａ／ｄｍ２でＳｎ−Ａｇ合金のはんだバンプ１５を形成した。その際の新液（めっき開始時のめっき液であり、初期設定濃度のめっき液である。）においては、はんだバンプ１５中に析出したＡｇ組成は約２．５質量％であった。
【００２２】
一方、電解量約２０ＡＨ／Ｌまで使用しためっき液においては、酸濃度は約１６０ｇ／Ｌまで上昇しており、このめっき液において、新液の場合と同じ条件ではんだバンプを形成した場合には、はんだバンプ中のＡｇ組成は約２．３質量％となり、新液でのＡｇ組成と比較して０．２％減少した。
さらに、電解量を約４０ＡＨ／Ｌまで使用しためっき液においては、酸濃度は約２００ｇ／Ｌまで上昇しており、このめっき液においても、新液の場合と同じ条件ではんだバンプを形成した場合に、はんだバンプ中のＡｇ組成は約２．１質量％となり、新液でのＡｇ組成と比較して０．４％減少した。
つまり、近似的には酸濃度が２０ｇ／Ｌ上昇する毎にはんだバンプ中のＡｇ組成が０．１質量％（相対比として４％）減少していることがわかる。
【００２３】
そこで、はんだバンプ中のＡｇ組成を新液の場合と同じ２．５質量％に保持するために、めっき液中のＡｇ濃度を、酸濃度が２０ｇ／Ｌ上昇する毎に約０．５ｇ／Ｌ（相対比として４％）ずつ上昇するように、Ａｇイオン補給液を添加させていく条件にてはんだバンプを形成した。この場合、電解量が約４０ＡＨ／Ｌ（酸濃度は約２００ｇ／Ｌ）の条件においては、めっき液中のＡｇ濃度は１．４ｇ／Ｌとなった。この条件ではんだバンプを形成したところ、はんだバンプ中のＡｇ組成を新液と同じ２．５質量％に保持することができた。
以上説明したように、本発明によれば、高アスペクト比に形成されたはんだバンプでありながら、その金属組成を一定に保持することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ウエハ（被処理基板）
１１  電極
１２  レジスト層
１３  開口部
１４  めっき層
１５  はんだバンプ
【図１】
2013008829.tif 000003