(57)【要約】【課題】めっき槽の中のアノードと基板との間に配置することにより、基板に形成される銅ピラーに高さバラツキが発生しないようにする。【解決手段】めっき槽の中で、基板１０全体にめっき膜を形成する電解めっきにおいて、アノード１７と基板１０との間に配置する遮蔽板２０を、基板１０のチップパターンに対応した開口部２０Ｈを設けて形成し、開口部２０Ｈの大きさは、１チップの大きさよりも小さく、開口部２０Ｈの数はチップ１０Ｃの数と同数とし、開口部２０Ｈの大きさは、中央部の開口部よりも、中央部からの距離が大きいほど小さくした電気めっき用遮蔽板である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
めっき槽の中で、基板全体にめっき膜を形成する電解めっきにおいて、
アノードと基板との間に配置する遮蔽板を、基板のチップパターンに対応した開口部を設けて形成したことを特徴とする電気めっき用遮蔽板。
【請求項２】
前記開口部の大きさは、前記チップパターンの１チップの大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電気めっき用遮蔽板。
【請求項３】
前記開口部の数は、前記チップパターンにおけるチップの数と同数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気めっき用遮蔽板。
【請求項４】
前記開口部の大きさは、前記基板の、中央部の開口部よりも前記開口部から離れるほど開口部大きさが小さいことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電気めっき用遮蔽板。
【請求項５】
前記開口部は、前記チップパターンの１つのチップサイズよりも小さい複数の開口の集合体である請求項１に記載の電気めっき用遮蔽板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は電気めっき用遮蔽板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯端末の小型化や、ＨＰＣ（ハイパフォーマンスコンピューティング）やサーバーの高機能化により半導体の微細化の要求は高まっている。しかしながら、トランジスタの微細化においては微細化は物理的な限界を迎えており、更なる微細化による高性能化は期待できない。
【０００３】
そのため、図１に示すような２．５次元実装や３次元実装といった、パッケージ基板１を介さずにＬＳＩ同士を接続する高集積技術が注目されている。ここで、２．５次元実装は、Ｓｉ−インタポーザ２の上に複数の半導体チップ３を平置きで配置する実装構造を意味する。また、３次元実装は、半導体チップ３を積層し、Ｓｉ貫通ビア４やマイクロバンプ５で垂直に半導体チップ３を電気的に接続する構造を意味する。図１には、半田バンプ（半田ボール接続）６でパッケージ基板１に接続される比較技術のＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ：システムＬＳＩ）７と３次元実装ＬＳＩ８が示してある。３次元実装ＬＳＩ８には、Ｓｉ−インタポーザ２が内蔵されている。
【０００４】
図１に示した２．５次元実装や３次元実装では、ＬＳＩ同士を電気的に接続する際に、これまでのワイヤボンディングのように金属ワイヤによって接続するのではなく、配線長の短縮、高速伝送性の向上や高密度化が可能な半田バンプ６で接続している。しかし、この接続方法も半導体チップ同士の接続のように、接続する配線数の増加に伴って、半田の溶解接続時に短絡が生じるリスクが高まっている。このような背景から、銅ピラーを用いたフリップチップ実装が注目されている。
【０００５】
図２（ａ）は比較技術の半田ボール１１によるＬＳＩ９と基板１０との接続部分を拡大して示すものであり、図２（ｂ）は銅ピラー１５によるＬＳＩ９と基板１０との接続部分を拡大して示すものである。図２（ａ）に示す半田ボール１１による接続法では、基板１０に形成された銅パッド１３の上にニッケルと金のバリア１４を介して半田ボール１１が設けられ、半田ボール１１でＬＳＩ９側の端子１２と接続されていた。このため、半田ボール１１の間のピッチが狭いと、ＬＳＩ９と基板１０とを接続する際の熱で半田ボール１１が溶融した時に、隣接する半田ボール１１と半田ボール１１とが接続されて短絡する虞がある。
【０００６】
一方、図２（ｂ）に示す銅ピラー１５による接続法では、基板１０に形成された銅パッド１３の上に銅ピラー１５が形成されており、銅ピラー１５の先端部に半田めっき１６が施されているので、半田ボール１１に比べて半田の厚みが小さく、半田量も少ない。このため、銅ピラー１５の間のピッチが狭くても、ＬＳＩ９と基板１０とを接続する際の熱で銅ピラー１５の頂面に位置する半田めっき１６が溶融しても、半田の広がりによって隣接するする半田同士が短絡する虞が小さい。
【０００７】
図３（ａ）は、被めっき対象物である基板１０に、銅ピラーを電気めっきで形成する工程を示す工程図である。基板１０の片面に電気めっきを行う場合は、めっき液を満たしためっき槽（図示省略）の中に、めっき用のアノード１７と基板１０とを対向するように配置し、アノード１７から基板１０に電流を流す。電流は図３（ａ）に破線で示す電流曲線のように流れて、基板１０の片面に銅ピラーが形成される。アノード１７はリン銅板などで形成されている。
【０００８】
ところが、一般的に銅ピラーを形成する手法である電解めっきにおいては、電流曲線は基板１０の外周部に向かうほど電流密度が高くなり、図３（ｂ）に示すように、基板１０の中央部に比べて外周部のめっき厚が大きくなる傾向にある。このため、基板１０に形成されるめっき厚（銅ピラー１５の高さ）の差は、２．５次元実装や３次元実装等に要求されるパターンの微細化および高アスペクト化の程度が大きいほど、より顕著な高さバラつきとなり、接合不良の原因となる虞がある。
【０００９】
そこで、図４（ａ）に示すように、対向するアノード１７と基板１０との間に、遮蔽板１８を配置した状態で、アノード１７から基板１０に電流を流して銅ピラーを形成する方法がある。遮蔽板１８は図４（ｂ）に示すような形状であり、中央部に開口部１９が設けられている。このような形状の遮蔽板１８を、アノード１７と基板１０の間に配置して電解めっきを行うと、アノード１７から基板１０に流れる電流のうち、基板１０の外周部に向かう電流をカットすることができ、基板１０の外周部のめっき厚が大きくなる傾向を低減できる。
【００１０】
しかし、アノード１７と基板１０との間に遮蔽板１８を配置しても、遮蔽板１８のサイズや、遮蔽板１８と基板１０との距離によって電流曲線の回り込みが発生し、高さバラツキを抑えることが困難であった。また、図５に示すように、基板１０にあるチップ１０Ｃ内には、銅ピラー（バンプ）１５の密度の違いがある。これは、ポイントごとに局所的に見ると、パンプの密度が異なるという意味であり、例えば、中央部のパンプ１５は周囲にもパンプ１５があって密度が高く、角部のバンプ１５は周囲にパンプ１５の存在しない領域があって密度が低い。すると、バンプ１５の密度の違いによって電解めっき時の電流密度分布が異なり、バンプ密度が密な領域に比べてバンプ密度が疎な領域は電流が集中し易く、バンプ１５の高さが大きくなって、チップ１０Ｃ内においても高さバラツキが発生する虞がある。図５では、中央部のバンプ１５の高さをＨ１、四辺に近いバンプ１５の高さをＨ２、四隅に近いバンプ１５の高さをＨ３とすると、バンプ１５の高さはＨ１＜Ｈ２＜Ｈ３となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−５４０００号公報
【００１２】
【特許文献２】特開２００９−２１８３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
１つの側面では、上述の問題に鑑み、めっき液を満たしためっき槽の中のアノードと基板との間に配置することにより、基板に形成される銅ピラーに、高さバラツキが発生しない電気めっき用遮蔽板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】
【００１４】
１つの形態によれば、めっき槽の中で基板全体にめっき膜を形成する電解めっきにおいて、アノードと基板との間に配置する遮蔽板を、基板のチップパターンに対応した開口部を設けて形成したことを特徴とする電気めっき用遮蔽板が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
開示の電気めっき用遮蔽板によれば、めっき液を満たしためっき槽の中のアノードと基板との間に配置することにより、基板に形成される銅ピラーに、高さバラツキが発生しないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＬＳＩ同士を接続する高集積技術を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、半田ボールによるＬＳＩと基板との接続を示す比較技術を説明する説明図、の開示する〜の  図、（ｂ）は、銅ピラーによるＬＳＩと基板との接続を示す比較技術を説明する説明図である。
【図３】（ａ）は、基板に銅ピラーをめっきで形成する工程を示す工程図、（ｂ）は、（ａ）に示す工程によって基板に形成された銅ピラーの課題を説明する説明図である。
【図４】（ａ）は、遮蔽板を用いて基板に銅ピラーをめっきで形成する工程を示す工程図、（ｂ）は、（ａ）に示す工程に使用される遮蔽板の平面図である。
【図５】図４（ａ）に示す工程によって形成された銅ピラーの問題点を説明する部分拡大平面図である。
【図６】（ａ）は、開示の遮蔽板を用いて基板に銅ピラーをめっきで形成する工程を示す工程図、（ｂ）は、（ａ）に示す工程に使用される遮蔽板の平面図、（ｃ）は基板であるウエハの上にあるチップを示す図である。
【図７】（ａ）は、ウエハの平面図、（ｂ）は（ａ）に示したウエハに銅ピラーを形成する際に使用する開示の第１の実施例の遮蔽板の平面図である。
【図８】図７（ａ）に示したウエハのアノード側に、図７（ｂ）に示した第１の実施例の遮蔽板を配置して遮蔽板側からウエハを見た透視図と、透視図の一部分を拡大した部分拡大平面図である。
【図９】（ａ）は、ウエハの平面図、（ｂ）は（ａ）に示したウエハに銅ピラーを形成する際に使用する開示の第２の実施例の遮蔽板の平面図である。
【図１０】図９（ａ）に示したウエハのアノード側に、図９（ｂ）に示した第１の実施例の遮蔽板を配置して遮蔽板側からウエハを見た透視図と、透視図の一部分を拡大した部分拡大平面図である。
【図１１】（ａ）は、めっき試験に使用する比較技術の遮蔽板の平面図、（ｂ）はめっき試験に使用する開示の第１の実施例の遮蔽板の概略を示す平面図、（ｃ）はめっき試験における銅ピラーの形成状態を測定するポイントを示す説明図、（ｄ）はめっき試験の条件を示す図である。
【図１２】図９（ａ）に示した遮蔽板と図９（ｂ）に示した遮蔽板を使用したメッキ試験の結果を示す比較図である。
【図１３】（ａ）は、開示の第３の実施例の遮蔽板の平面図、（ｂ）は開示の第４の実施例の遮蔽板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、遮蔽板以外の電界めっきを行う部分については、比較技術からの変更はないので、比較技術で説明した部材と同じ部材には同じ符号を付して説明する。
【００１８】
図６（ａ）は、開示の遮蔽板２０を用いて基板１０に銅ピラーをめっきで形成する工程を示す工程図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すめっき工程に使用される基板１０が図６（ｃ）に示すようなウエハ１０Ｗであり、ウエハ１０Ｗの上に、９個のチップ１０Ｃがある場合の、開示の遮蔽板２０を示す平面図である。遮蔽板２０には、ウエハ１０Ｗにあるチップ１０Ｃのパターンに対応した複数の開口部２０Ｈがある。開口部２０Ｈは、ウエハ１０Ｗの中央部にあるチップ１０Ｃに対応する開口部２０Ｈの直径は大きく、ウエハ１０Ｗの中央部からの距離が大きいほどチップ１０Ｃに対応する開口部２０Ｈの直径は小さい。遮蔽板２０の材質はポリプロピレンやアクリルである。
【００１９】
図７（ａ）は、ウエハ１０Ｗの平面図であり、ウエハ１０Ｗの上には３２個のチップ１０Ｃが設けられている。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示したウエハ１０Ｗに銅ピラーを形成する際に使用する、開示の第１の実施例の遮蔽板２１の平面図である。ウエハ１０Ｗの上には３２個のチップ１０Ｃが設けられているので、第１の実施例の遮蔽板２１にはチップパターンに対応して３２個の開口部２１Ｈが設けられている。開口部２１Ｈは円形の貫通孔であり、ウエハ１０Ｗの中央部にあるチップ１０Ｃに対応する開口部２１Ｈの直径は大きく、ウエハ１０Ｗの中央部からの距離が大きいほどチップ１０Ｃに対応する開口部２０Ｈの直径は段階的に小さくなっている。
【００２０】
図８は、図７（ａ）に示したウエハ１０Ｗのアノード側に、図７（ｂ）に示した第１の実施例の遮蔽板２１を配置して、遮蔽板２１側からウエハ１０Ｗを見た透視図と、透視図の一部分を拡大した部分拡大平面図である。本図から分かるように、開口部２１Ｈは全てウエハ１０Ｗのチップ１０Ｃに対応している。そして、ウエハ１０Ｗの中央部にあるチップ１０Ｃに対応する開口部２１Ｈの直径は大きく、ウエハ１０Ｗの外周部にあるチップ１０Ｃに対応する開口部２１Ｈの直径は、外周部に近いほど段階的に小さくなっている。また、拡大図に示すように、各開口部２１Ｈに対応するチップ１０Ｃには、銅ピラーを形成するための銅パッド（パターン）１３が設けられている。銅ピラーはパターン１３の上に形成され、遮蔽板２１を用いることにより、パターン１３の上に形成される銅ピラーの、中央部と外周部における高さに差がなくなる。
【００２１】
図９（ａ）は、ウエハ１０Ｗの平面図であり、ウエハ１０Ｗの上には３２個のチップ１０Ｃが設けられている。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示したウエハ１０Ｗに銅ピラーを形成する際に使用する、開示の第２の実施例の遮蔽板２２の平面図である。ウエハ１０Ｗの上には３２個のチップ１０Ｃが設けられているので、第２の実施例の遮蔽板２２にはチップパターンに対応して３２箇所に、小さな開口２２ｈが集合した開口部２２Ｈが設けられている。開口２２ｈは円形の貫通孔であり、各開口部２２Ｈにおける開口２２ｈの数は、第２の実施例では同数である。しかし、ウエハ１０Ｗの中央部にあるチップ１０Ｃに対応する開口部２２Ｈにおける開口２２ｈの数を多くし、ウエハ１０Ｗの外周部にあるチップ１０Ｃに対応する開口部１０Ｈにおける開口２２ｈの数を少なくした変形実施例が可能である。
【００２２】
図１０は、図９（ａ）に示したウエハ１０Ｗのアノード側に、図９（ｂ）に示した第２の実施例の遮蔽板２２を配置して、遮蔽板２２側からウエハ１０Ｗを見た透視図と、透視図の一部分を拡大した部分拡大平面図である。本図から分かるように、開口部２２Ｈは全てウエハ１０Ｗのチップ１０Ｃに対応している。そして、各開口部２１Ｈにある開口２２ｈの数は同数である。また、拡大図に示すように、各開口部２２Ｈに対応するチップ１０Ｃには、銅ピラーを形成するための銅パッド（パターン）１３が設けられている。銅ピラーはパターン１３の上に形成され、遮蔽板２２を用いることにより、パターン１３の上に形成される銅ピラーの、中央部と外周部における高さに差がなくなる。
【００２３】
ここで、図４（ｂ）に示した比較技術の遮蔽板１８と、図６（ｂ）に示した開示の遮蔽板２０を、めっき槽の基板とアノードの間に配置して各チップに銅ピラーを形成した時の、各チップに形成された銅ピラーの大きさを図１１及び図１２を用いて説明する。図１１（ａ）は、図４（ｂ）に示した比較技術の遮蔽板１８を示しており、中央部に円形の大きな開口部１９がある。図１１（ｂ）は、図６（ｂ）に示した開示の遮蔽板２０を示しており、比較技術の遮蔽板１８に対応する二点鎖線で示す部分に、大きさの異なる複数個の開口部２１Ｈが設けられている。銅ピラーの測定ポイントは、図１１（ｃ）に示すように、ウエハ１０Ｗの中央部にあるチップ１０Ｃと、中央部のチップ１０Ｃを挟む外周部の２つのチップ１０Ｃの、それぞれの中央部Ｃとエッジ部Ｅの１箇所ずつの合計６点である。ウエハ１０Ｗの直径は６インチであり、チップ１０Ｃの一辺の長さは１０ｍｍであり、各チップ１０Ｃにおけるパターン径は３０μｍ、ピッチは５０μｍである。めっき条件は図１１（ｄ）に示すように、めっき液が光沢めっき、電流密度が４Ａ／ｃｍ2、目標高さが１０μｍ、撹拌方式が垂直方向がバブリング、水平方向がスキージ６０ｒ／分、めっき槽温度が２５°Ｃである。
【００２４】
図１１に示す条件で、ウエハ１０Ｗの上に銅ピラーを形成しためっき試験の結果を、図１２に示す。図１２から分かるように、開示の遮蔽板２０を使用した方が、ウエハ１０Ｗの上に形成される銅ピラーの中央部とエッジ部の差が小さい。この実験結果から、開示の遮蔽板２０を使用してウエハ１０Ｗの上に銅ピラーを形成すると、ほぼ均一な高さの銅ピラーが形成されることが分る。
【００２５】
すなわち、開示の遮蔽板２０は、ウエハ１０Ｗの上の１チップごとにめっき厚が大きくなり易いチップ外周部を遮蔽するような開口部２０Ｈを備えるので、チップ１０Ｃ内に形成される銅ピラーの高さバラツキを抑制する効果が得られる。このように、ウエハ１０Ｗ内において、めっき膜厚が大きくなる外周部の遮蔽板２０の開口部２０Ｈの面積を、中央部の遮蔽板の開口部より小さくすることにより、形成される銅ピラーのウエハ面内の高さバラツキを抑制することができる。また、チップ１０Ｃに対応した開口部２０Ｈは、第２の実施例のように、１つのチップ１０Ｃに対して複数の開口部を有していても構わない。
【００２６】
以上から、チップパターンに対応した遮蔽板２０を用いて電解めっきを行うことにより、ウエハ１０Ｗに銅ピラーの高さが均一な接続端子を形成することが可能となり、接続部の接続信頼性の向上を図ることができる。
【００２７】
図１３（ａ）は、開示の第３の実施例の遮蔽板２３の形状を示す平面図であり、図１３（ｂ）は、開示の第４の実施例の遮蔽板２４の形状を示す平面図である。図１３（ａ）に示す第３の実施例の遮蔽板２３のように、開口部２３Ｈは、遮蔽板２３の中央部と外周部とで開口面積比率を変化させることができれば良いので、円形以外にも楕円形状や多角形状が可能である。また、図１３（ｂ）に示す第４の実施例の遮蔽板２４のように、開口部２４Ｈの位置をめっき装置の特徴に合わせて中心に寄せたり、左右に寄せたりすることも可能である。
【００２８】
以上、本出願を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本出願の容易な理解のために、本出願の具体的な形態を以下に付記する。
【００２９】
（付記１）  めっき槽の中で、基板全体にめっき膜を形成する電解めっきにおいて、
アノードと基板との間に配置する遮蔽板を、基板のチップパターンに対応した開口部を設けて形成したことを特徴とする電気めっき用遮蔽板。
（付記２）  前記開口部の大きさは、前記チップパターンの１チップの大きさよりも小さいことを特徴とする付記１に記載の電気めっき用遮蔽板。
（付記３）  前記開口部の数は、前記チップパターンにおけるチップの数と同数であることを特徴とする付記１又は２に記載の電気めっき用遮蔽板。
（付記４）  前記開口部の大きさは、前記基板の中央部の開口部よりも、前記開口部から離れるほど開口部大きさが小さいことを特徴とする付記１から３の何れかに記載の電気めっき用遮蔽板。
（付記５）  前記開口部は、前記チップパターンの１つのチップサイズよりも小さい複数の開口の集合体である付記１に記載の電気めっき用遮蔽板。
【００３０】
（付記６）  前記複数の開口の数は、前記基板の中央部の開口部よりも、前記開口部から離れるほど数が少ないことを特徴とする付記５に記載の電気めっき用遮蔽板。
（付記７）  前記開口部の形状が円形であることを特徴とする付記１から６の何れかに記載の電気めっき用遮蔽板。
（付記８）  前記開口部の形状が楕円形であることを特徴とする付記１から６の何れかに記載の電気めっき用遮蔽板。
（付記９）  前記開口部の形状が多角形であることを特徴とする付記１から６の何れかに記載の電気めっき用遮蔽板。
【符号の説明】
【００３１】
１０    基板（ウエハ）
１０Ｃ    チップ
１０Ｗ    ウエハ
１３    銅パッド（チップパターン）
１５    銅ピラー
１６    半田めっき
１７    アノード
２０〜２４    遮蔽板
２０Ｈ、２１Ｈ、２２Ｈ、２３Ｈ、２４Ｈ    開口部
２２ｈ    開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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