JP2010003914A - Method for manufacturing solder bump - Google Patents
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Abstract
【課題】CuとSnとの重量比率の精度を向上することが可能な半田バンプの製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体素子20に形成されたUBM層30上に、開口部41を有するレジスト層40を設け、電気メッキ法により開口部41の内側面でその厚さが略0のCuメッキ層11を形成し、さらに開口部41にSnメッキ層12を形成後、レジスト層40を除去し、UBM層30のエッチングを行ない、Cuメッキ層11及びSnメッキ層12をリフローすることで、Sn−0.7Cuの半田バンプを形成する。
【選択図】 図1A solder bump manufacturing method capable of improving the accuracy of the weight ratio of Cu and Sn.
A resist layer having an opening is provided on a UBM layer formed on a semiconductor element, and a Cu plating layer having a thickness of approximately 0 on the inner surface of the opening is formed by electroplating. After forming the Sn plating layer 12 in the opening 41, the resist layer 40 is removed, the UBM layer 30 is etched, and the Cu plating layer 11 and the Sn plating layer 12 are reflowed to produce Sn-0. .7Cu solder bumps are formed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体素子に接続するSn−Cuの半田バンプの製造方法に関し、特に、Sn及びCuの重量比率の精度向上が可能なものに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a Sn-Cu solder bump connected to a semiconductor element, and more particularly to a method capable of improving the accuracy of the weight ratio of Sn and Cu.
現在、家庭用電子機器等には、様々な種類の半導体装置が用いられている。このような半導体装置は、例えば、インターポーザ(又はサブストレート)と呼ばれる基板上にLSI(Large Scale Integration)等のIC(以下「半導体素子」)が半田バンプ等により接続されて形成されている。 Currently, various types of semiconductor devices are used in home electronic devices and the like. Such a semiconductor device is formed, for example, on a substrate called an interposer (or substrate) by connecting an IC (hereinafter, “semiconductor element”) such as an LSI (Large Scale Integration) by solder bumps or the like.
これらの半導体装置は、インターポーザとプリント基板とを、半田ボールや端子を介して半田等により接続することで実装されることとなる。 These semiconductor devices are mounted by connecting the interposer and the printed board by solder or the like via solder balls or terminals.
なお、半導体装置のインターポーザと半導体素子との接続に用いられる半田バンプには、従来、Pb−5Sn等の鉛を主材料とした半田が用いられていた。しかし、鉛は人体に悪影響を及ぼす等の様々な問題があり、現在では鉛を使用しない鉛フリー半田が用いられている。このような、鉛フリー半田として、例えばSn−Cuを用いた半田が、半田バンプに用いられている(例えば引用文献1参照)。 Conventionally, solder mainly composed of lead such as Pb-5Sn has been used for solder bumps used to connect an interposer and a semiconductor element of a semiconductor device. However, lead has various problems such as adversely affecting the human body, and currently, lead-free solder that does not use lead is used. As such lead-free solder, for example, solder using Sn-Cu is used for solder bumps (see, for example, cited document 1).
この半田バンプの製造方法は、例えば、半導体素子上にスパッタリング等によりTi、Ni、Pdを順次積層させたUBM(Under Bump Metal)層(メタル層)を形成する。次に、UBM層上の半田バンプを設ける位置に開口部を有するレジスト層を形成する。 In this solder bump manufacturing method, for example, a UBM (Under Bump Metal) layer (metal layer) in which Ti, Ni, and Pd are sequentially stacked on a semiconductor element by sputtering or the like is formed. Next, a resist layer having openings at positions where solder bumps are provided on the UBM layer is formed.
次に、レジスト層の開口部から露出するUBM層上に所定の体積で、且つ、膜厚一定のCuメッキ層、Snメッキ層を順次形成する。これらCuメッキ層及びSnメッキ層を形成したら、レジスト層を除去(剥離)する。レジスト層除去後、エッチングにより、余分なUBM層を除去し、半導体素子をリフローすることで、UBM層上にSn−Cuの半田バンプが形成される。 Next, a Cu plating layer and a Sn plating layer having a predetermined volume and a constant film thickness are sequentially formed on the UBM layer exposed from the opening of the resist layer. When these Cu plating layer and Sn plating layer are formed, the resist layer is removed (peeled). After removing the resist layer, an unnecessary UBM layer is removed by etching, and the semiconductor element is reflowed to form Sn-Cu solder bumps on the UBM layer.
このような半田バンプは、一般に、SnとCuとの重量比率は、半田バンプの融点が一番低くなる重量比率であるSn−0.7Cu(Cuが半田バンプの総重量の0.7%)前後に調整されている。しかし、Cuの重量比率が0.7%と異なるにつれて、半田バンプの融点が高くなる問題がある。
上述した半田バンプでは次のような問題があった。即ち、エッチングによりUBM層を除去する場合、酸系のエッチング液を用いてNi層及びPd層をエッチングする。しかし、酸系のエッチング液は、Cuメッキ層に接触するとCuメッキ層もエッチングしてしまう。 The solder bumps described above have the following problems. That is, when the UBM layer is removed by etching, the Ni layer and the Pd layer are etched using an acid-based etchant. However, when the acid-based etching solution comes into contact with the Cu plating layer, the Cu plating layer is also etched.
ここで、Cuメッキ層は、レジスト層を除去すると、UBM層上に、開口部の形状で2段に積層されたCuメッキ層とSnメッキ層が設けられる構成となる。即ち、Cuメッキ層の側面が外部に露出することとなる。 Here, the Cu plating layer is configured such that when the resist layer is removed, a Cu plating layer and an Sn plating layer that are stacked in two stages in the shape of the opening are provided on the UBM layer. That is, the side surface of the Cu plating layer is exposed to the outside.
この状態で、酸系のエッチング液で、Ni層及びPd層をエッチングすると、Cuメッキ層の側面が外部に露出しているため、Cuメッキ層も、側面からのエッチング、所謂サイドエッチングされることとなる。 In this state, when the Ni layer and the Pd layer are etched with an acid-based etching solution, the side surface of the Cu plating layer is exposed to the outside, so the Cu plating layer is also etched from the side surface, so-called side etching. It becomes.
Cuメッキ層がサイドエッチングされた場合、Cuメッキ層及びSnメッキ層の重量(半田バンプの重量)に対するCuメッキ層の重量比率も異なってくる。半田バンプは、半田バンプの重量に対して、Cuの重量比率が0.7%前後より減少し、Cuの重量比率が異なる(0.7%前後から外れる)ため、Sn−Cuの半田バンプの融点が高くなる虞がある。 When the Cu plating layer is side-etched, the weight ratio of the Cu plating layer to the weight of the Cu plating layer and the Sn plating layer (the weight of the solder bump) also differs. Since the solder bump has a Cu weight ratio of less than about 0.7% and a different Cu weight ratio (out of about 0.7%) with respect to the weight of the solder bump, the Sn-Cu solder bump The melting point may be high.
特に、半導体素子とインターポーザを接続させる半田バンプであるため、半田バンプ自体の体積は極小であり、さらに、半田バンプの重量の0.7%であるCuメッキ層の体積はさらに極小である。このため、短時間であってもCuメッキ層がサイドエッチングされると、重量比率が急激に崩れることとなる。また、このように、Cuメッキ層は半田バンプに対する重量比率が小さく、その体積が極小であるため、例えば、体積を大きめ(層厚を厚め)にCuメッキ層に形成することで、Cuメッキ層のサイドエッチングの対策も考えられる。しかし、このように、Cuメッキ層を厚く形成する対策では、Cuメッキ層の割合の管理が容易ではなく、所定の重量比率から大きく外れる虞が高い。 In particular, since it is a solder bump for connecting the semiconductor element and the interposer, the volume of the solder bump itself is extremely small, and the volume of the Cu plating layer, which is 0.7% of the weight of the solder bump, is further minimal. For this reason, even if it is a short time, if a Cu plating layer is side-etched, a weight ratio will collapse | crumble rapidly. Further, since the Cu plating layer has a small weight ratio to the solder bump and its volume is extremely small, for example, the Cu plating layer is formed by increasing the volume (thickening the layer thickness) on the Cu plating layer. Countermeasures for side etching are also conceivable. However, in this way, with the measure for forming the Cu plating layer thick, it is not easy to manage the ratio of the Cu plating layer, and there is a high possibility that the Cu plating layer greatly deviates from a predetermined weight ratio.
半田バンプの融点が高くなると、インターポーザと半田バンプとの半田付け(接続)における加熱温度不足による未接続や、加熱温度の増大により半導体チップ等へ悪影響を与える虞がある。 When the melting point of the solder bump is increased, there is a possibility that the semiconductor chip or the like may be adversely affected due to unconnection due to insufficient heating temperature in the soldering (connection) between the interposer and the solder bump or an increase in the heating temperature.
そこで本発明は、CuとSnとの重量比率の精度を向上することが可能な半田バンプの製造方法を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solder bump that can improve the accuracy of the weight ratio of Cu and Sn.
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の半田バンプの製造方法は次のように構成されている。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the method for manufacturing solder bumps of the present invention is configured as follows.
本発明の一態様とし、少なくとも半導体素子に設けられた電極上に、Ti層、Ni層及びPd層を順次スパッタリングにより積層させてメタル層を形成する工程と、前記メタル層の表面に、前記メタル層を露出させた開口部を有するレジスト層を形成する工程と、硫酸銅、及び、電界により前記メタル層に吸着する抑制剤を有するCu用のメッキ液の、前記硫酸銅及び前記抑制剤の割合を調整する工程と、前記開口部から露出する前記メタル層表面に前記メッキ液を用いて電気メッキ処理を行い、前記開口部の内側面側に対して前記開口部の中央側でその厚みが厚いCuメッキ層を形成する工程と、前記開口部から露出する前記メタル層表面及び前記Cuメッキ層表面にSnメッキ層を形成する工程と、前記レジスト層を除去する工程と、前記メタル層にエッチングを行い、前記メタル層の前記Snメッキ層と前記半導体素子の間に位置する前記Ti層及び前記Ni層の一部、及び、前記Cuメッキ層と当接する前記Pd層を少なくとも残存させる工程と、前記Cuメッキ層及び前記Snメッキ層をリフローする工程と、を備えることを特徴とする半田バンプの製造方法が提供される。 In one embodiment of the present invention, a step of forming a metal layer by sequentially laminating a Ti layer, a Ni layer, and a Pd layer on at least an electrode provided in a semiconductor element, and forming the metal layer on the surface of the metal layer The ratio of the copper sulfate and the inhibitor of the plating solution for Cu having the step of forming a resist layer having an opening exposing the layer, copper sulfate, and the inhibitor adsorbed on the metal layer by an electric field And the electroplating process is performed on the surface of the metal layer exposed from the opening using the plating solution, and the thickness is thicker at the center of the opening than the inner side of the opening. A step of forming a Cu plating layer, a step of forming an Sn plating layer on the surface of the metal layer and the surface of the Cu plating layer exposed from the opening, a step of removing the resist layer, Etching is performed on the metal layer, and at least the Pd layer in contact with the Cu plating layer and the Ti layer and a part of the Ni layer located between the Sn plating layer of the metal layer and the semiconductor element remain. And a step of reflowing the Cu plating layer and the Sn plating layer. A method of manufacturing a solder bump is provided.
本発明によれば、Cuメッキ層及びSnメッキ層形成後にUBM層をエッチングするSn−Cu半田バンプの製造方法であっても、CuとSnとの重量比率の精度を向上することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of the weight ratio of Cu and Sn even in the manufacturing method of the Sn—Cu solder bump in which the UBM layer is etched after forming the Cu plating layer and the Sn plating layer. .
図1は本発明の一実施の形態に係る半田バンプ10の構成を示す断面図、図2は同半田バンプ10の形成工程を示す断面図、図3は同半田バンプ10の形成工程を示す断面図、図4は同半田バンプ10の形成工程を示す断面図、図5は同半田バンプ10の形成工程を示す断面図、図6は同半田バンプ10の形成工程を示す断面図である。
1 is a cross-sectional view showing a configuration of a
図1に示すように、半田バンプ10は、例えばLSI等の半導体素子やウェハ等(以下「半導体素子」として説明)に形成されている。即ち、半田バンプ10は、半導体素子20の電極等に形成されたUBM層(メタル層)30に形成されている。このような半導体素子20は、形成された半田バンプ10をインターポーザ等に半田付けを行なうことで半導体装置を形成することとなる。
As shown in FIG. 1, the
UBM層30は、半導体素子20側から、Ti層31、Ni層32及びPd層33が順次形成されている。なお、Ti層31、Ni層32及びPd層33は、スパッタリング等により形成されている。
In the
半田バンプ10は、Sn−Cuにより形成されている。ここで、半田バンプ10は、その融点が一番低くなる重量比率のSn−Cuとして、例えば半田バンプ10(Sn−Cu)の重量に対してCuの重量が0.7%となるSn−0.7Cuが用いられる。ここで、Cuの重量比率は、半田バンプ10を形成する上での精度等の観点から、比較的融点が低い重量比率であればよく、一例として、比較的融点が低くなる比率として、Cuの重量が半田バンプ10の重量に対して0.5%〜3%の範囲であればよい。なお、半田バンプ10の使用条件によって、Cuの重量比率は0.7%に限られるものではなく、その重量比率は適宜設定可能である。
The
このような半田バンプ10の製造方法を図1〜6を用いて説明する。
図2に示すように、先ず、第1の工程として、半導体素子20の電極を有する面の表面に、Ti(チタン)層31をスパッタリング等により形成する。次に、Ti層31上にNi(ニッケル)層32を形成し、さらにNi層32上にPd(パラジウム)層33をスパッタリング等により形成する。このように、Ti層31、Ni層32及びPd層33を順次形成して積層させることでUBM層30を形成する。
A method for manufacturing such a
As shown in FIG. 2, first, as a first step, a Ti (titanium)
なお、Ti層31及びNi層32は、半田バンプ10に溶解しにくく、且つ、半導体素子20と半田バンプ10との密着具合を向上させるために設けられる。尚、Pd層33は、Ni層32の表面の酸化防止のために設けられる。
In addition, the
図3に示すように、第2の工程として、第1の工程で形成したUBM層30上にレジスト層40を形成する。このレジスト層40は、後述する半田バンプ10を形成するためのパターンである開口部41を有する。なお、この開口部41は、UBM層30を露出させる。
As shown in FIG. 3, as a second step, a
次に、図4に示すように、第3工程として、開口部41から露出するUBM層30表面であって、且つ、開口部41の内側面よりも内側に電気メッキ法によりCuメッキ層11を形成する。このCuメッキ層11は、図4に示すように、Cuメッキ層11の端部が開口部41の内側面とUBM層30の表面とが交わる稜部に位置し、この稜部から開口部41の中央側へ向って少なくとも一定距離までその厚みが漸増して変化するように形成される。
Next, as shown in FIG. 4, as a third step, the
即ち、Cuメッキ層11は、開口部41の内側面ではその厚さ(高さ)略0μmであり、殆ど形成されない。開口部41の内側面から離間するに従い、その厚さが厚くなり、一定距離からは略平坦な断面形状となる。なお、開口部41の内側面で、Cuメッキ層11の厚さが殆ど形成されず、半田バンプ10の体積に対するCuメッキ層11の体積は、半田バンプ10に対するCuメッキ層11の重量比率が0.5%〜3%となる体積であればよく、その断面形状は、円弧状でもよい。
That is, the
このようなCuメッキ層11の形成方法の詳細を以下に述べる。
先ず、電気メッキ法に用いるメッキ液を調整する。このメッキ液は、例えば硫酸銅溶液であり、硫酸銅溶液中には、例えば、硫酸銅と、二種類の有機物(有機化合物)の抑制剤である溶質が含まれている。これら抑制剤は、レベラー(平滑用)としての抑制剤(以下「第1抑制剤」)と、界面活性剤としての抑制剤(以下「第2抑制剤」)の2つである。
Details of the method of forming the
First, the plating solution used for the electroplating method is adjusted. This plating solution is, for example, a copper sulfate solution, and the copper sulfate solution contains, for example, copper sulfate and a solute that is an inhibitor of two kinds of organic substances (organic compounds). These inhibitors are two, a suppressor (hereinafter “first inhibitor”) as a leveler (for smoothing) and an inhibitor (hereinafter “second inhibitor”) as a surfactant.
レベラーとしての第1抑制剤は、例えば、ポリアミン等の有機物を用いる。第1抑制剤は、電界の強さが強いとより引かれてメッキ表面に吸着する性質を有している。また、第1抑制剤は、レベラー、即ち、メッキ表面を平滑にする機能も有している。なお、この第1抑制剤は、有機剤であり、Cuが表面に析出されにくくする効果を有する。 For example, an organic substance such as polyamine is used as the first inhibitor as the leveler. The first inhibitor has a property of being attracted and adsorbed to the plating surface when the strength of the electric field is strong. The first inhibitor also has a leveler, that is, a function of smoothing the plating surface. In addition, this 1st inhibitor is an organic agent and has the effect which makes Cu hard to precipitate on the surface.
即ち、この第1抑制剤は、電気メッキを行なう際に、電界の強さが強いCuメッキ層11及び/又はUBM層30(Pd層33)の表面に吸着され、吸着された第1抑制剤表面にCuメッキ層11が析出されにくくなる。これにより、Cuメッキ層11の形成が抑制されることとなる。なお、この第1抑制剤は、同等の性質を有していればポリアミンでなく、他の有機物等でもよい。
That is, this first inhibitor is adsorbed on the surface of the
界面活性剤としての第2抑制剤は、例えばポリエチレングリコール等の有機物を用いる。この第2抑制剤は、Cuメッキ層11及び/又はUBM層30に接触することでその表面に吸着する。このように、この抑制剤が吸着することでCuメッキ層11が析出されにくくなる効果を有する。
For example, an organic substance such as polyethylene glycol is used as the second inhibitor as the surfactant. The second inhibitor is adsorbed on the surface of the Cu inhibitor when contacting with the
なお、このようなメッキ液中の2つの抑制剤と硫酸銅との割合の調整としては、適宜、上述したCuメッキ層11のように、開口部41の内側面でその厚さが略0となるように調整する。即ち、各抑制剤の性質や、電気メッキの電界の強さ、浸漬時間等により、Cuメッキ層11の析出、及び、抑制剤の吸着等の条件も異なる。このため、Cuメッキ層11の形成状態も異なることから、適宜メッキ液を調整する。具体的な割合の調整は、各割合の抑制剤を有するメッキ液でCuメッキ層11を形成し、形成されたCuメッキ層11の測定及び確認を行い、所定の形状、即ち、少なくとも、開口部41の内側面で厚さが略0となる割合を決定すれば良い。
For adjusting the ratio between the two inhibitors in the plating solution and copper sulfate, the thickness of the inner surface of the
次に、少なくともUBM層30、開口部41及びレジスト層40をメッキ液に浸漬させ、所定の電流を所定の時間印加する。なお、所定の電流及び所定の時間とは、Cuメッキ層11の厚さや、メッキ液の性質、及び、メッキ条件(電流、時間等)の関係により異なるため、適宜設定するものであり、ここではその詳細は省略する。
Next, at least the
メッキ液にUBM層30が接触すると、まず、メッキ液中の第2抑制剤がUBM層30に吸着し始める。次に、電流が印加されると、UBM層30表面に銅イオンが移動し、付着(還元)し始めるとともに、第1抑制剤もUBMメッキ層に吸着(付着)し始める。
When the
UBM層30に電流が印加された場合に、開口部41の内側面とUBM層30との稜部(開口部41の底内側部)の電界が強く、開口部41の中央側に向って除々に弱くなり、一定距離からは一定になる。即ち、開口部41の中央側から一定距離の点から、開口部41の内側面側に向うにつれて電界が強くなる。
When a current is applied to the
即ち、第1抑制剤は、開口部41の内側面側でより多く吸着され、開口部41の中央側に向って、吸着される第1抑制剤は減少していき、開口部41の中央側の一定の距離からは吸着される第1抑制剤は一定となる。
That is, the first inhibitor is adsorbed more on the inner surface side of the
このため、電流を印加し始めると、先ず、開口部41から露出するUBM層30全体に第2抑制剤が吸着され続けるとともに、UBM層30の露出する面全体で第1抑制剤が吸着される。特に、開口部41の内側面側に第1抑制剤が多く吸着される。
For this reason, when a current is started to be applied, first, the second inhibitor continues to be adsorbed on the
さらに開口部41から露出する第1抑制剤及び第2抑制剤を含むUBM層30表面に銅イオンが付着し、Cuメッキ層11が形成されることとなる。このとき、第1抑制剤、第2抑制剤には、銅イオンの付着(還元)が抑制される。さらに、UBM層30の上部に付着し形成されているCuメッキ層11の表面にも第1抑制剤及び第2抑制剤が吸着されることとなる。
Further, copper ions adhere to the surface of the
このように、UBM層30及び形成されつつあるCuメッキ層11の表面に、第1抑制剤及び第2抑制剤がさらに吸着し、Cuメッキ層11の形成が抑制される。特に、UBM層30の開口部41の内側面側から中央側に向って各抑制剤の吸着が少ない。このため、Cuメッキ層11は、その厚さがUBM層30の開口部41内側面側で略0となり、開口部41の中央側に向って次第にその厚さが厚くなり、開口部41の内側面から一定距離離間する中央側からはその厚さが平坦に形成されることとなる。このように電気メッキによりCuメッキ層11を所定の時間形成したら、メッキ液を洗浄することで、所定の重量比率となる体積(膜厚)にCuメッキ層11が形成される。
As described above, the first inhibitor and the second inhibitor are further adsorbed on the surface of the
次に、第3工程でCuメッキ層11を形成したら、第4工程として、Cuメッキ層11及びUBM層30表面、且つ、開口部41内にSnメッキを行ない、Snメッキ層12を形成する。なお、Snメッキ層12は、電気メッキ法を用いてもよく、この他、蒸着メッキ法であってもよい。このとき、半田バンプ10に対するCuメッキ層11の重量比率が0.7%となるように、Snメッキ層12の厚さを形成する。
Next, when the
なお、このようなSnメッキ層12の体積は、形成するCuメッキ層11を考慮して、メッキ処理の処理時間によりSnメッキ層12のメッキ膜厚の厚さを決定することで所定の体積とする。ここで、メッキ膜厚の厚さを決定するメッキ処理の処理時間は、使用するメッキ液やメッキ処理の条件等により予め調整を行ない設定する。
Note that the volume of the
Snメッキ層12を形成したら、次に、第5工程として、レジスト層40を、レジスト剥離液等を用いて除去する。この状態では、図5に示すようにUBM層30の上部にCuメッキ層11及びSnメッキ層12が積層された状態となる。
After the
次に、図6に示すように、第6工程として、UBM層30のエッチングを行なう。先ず、Ni層32及びPd層33を、酸系のエッチング液でエッチングを行う。このとき、Ni層32は、Snメッキ層12の底面形状と同等、又は、Snメッキ層12の底面積(又は形状)よりも小さな面積となるようにエッチングを行なう。
Next, as shown in FIG. 6, the
また、Pd層33は、Snメッキ層12の底面形状と略同等のエッチングを行なう。即ち、Snメッキ層12の底面形状と同等となるエッチングをPd層33に行なうことで、Pd層33とSnメッキ層12とが互いに当接する面を外部に晒すことを防止する。これにより、Cuメッキ層11が外部に露出することを防止することとなる。
In addition, the
次に、Ti層31をエッチングする。尚、Ti層31のエッチングは、異方性エッチングを用いても、他のエッチングであっても何でも良い。また、Ti層31は、例えばNi層32と略同一の形状及び面積にすればよい。
Next, the
次に、第7工程として、エッチングを行なったUBM層30、Cuメッキ層11及びSnメッキ層12をCuメッキ層11及びSnメッキ層12の溶融温度でリフローする。このリフローにより、Cuメッキ層11及びSnメッキ層12が融解し、融解したCuメッキ層11及びSnメッキ層12が混合されるとともに、表面張力により、図1に示す円形状のSn−Cuの半田バンプ10が形成される。
Next, as a seventh step, the etched
このように構成された半田バンプ10では、Cuメッキ層11とSnメッキ層12とを形成後、酸系のエッチング液でNi層32及びPd層33をメッキしても、Cuメッキ層11が露出しないため、エッチング液でエッチングされることがない。これにより、半田バンプ10に対するCuメッキ層11の重量比率がくずれることがなく、重量比率の精度を向上させることが可能となる。
In the
以下、詳しく述べる。
一般に、エッチング液は酸性であるため、Cuメッキ層11にエッチング液が触れると、Cuメッキ層11もエッチングされてしまう。
Details will be described below.
In general, since the etching solution is acidic, when the etching solution touches the
しかし本実施の形態は、上述したように、第1の抑制剤により、開口部41の内側面の位置での厚さを略0としたCuメッキ層11を形成し、Snメッキ層12及びPd層33でCuメッキ層11を覆うことで、外部にCuメッキ層11が露出することがない。また、Ni層32及びPd層33のエッチングの際にも、Pd層33のエッチングは、開口部41の開口面積と略同一とすることで、Pd層33のエッチング過多による、Cuメッキ層11のPd層33とSnメッキ層12との間からの露出をも防止することが可能となる。
However, in the present embodiment, as described above, the
このため、Ni層32及びPd層33のエッチングを行なっても、Cuメッキ層11は、エッチングされることなく、所定のCuメッキ層11の体積を維持することが可能となる。これにより、半田バンプ10とCuとの重量比率も所定の重量比率(ここでは0.5%〜3%)の範囲内に管理することが可能となり、融点温度の低い半田バンプ10とすることが可能となる。
For this reason, even if the
また、このような、開口部41の内側面の位置の厚さが略0μmとなるCuメッキ層11は、第1抑制剤を有するメッキ液で電気メッキするだけでよく、そのCuメッキ層11を容易に形成することができる。さらに、一度、所定の形状にCuメッキ層11を形成可能なメッキ液を調整すれば、以下、同様の電気メッキ条件で、Cuメッキ層11を形成することが可能となる。即ち、Cuメッキ層11の厚さ等の製造管理が容易となる。また、調整したメッキ液を用いて所定の条件で電気メッキを行えばよく、特に特別な工程を必要としないため、半導体装置の製造コストを増加させることもない。
Further, the
なお、ここで、Cuメッキ層11は、開口部41の内側面に位置する厚さが略0μmとしたが、実際には、非常に薄い厚さのCuメッキ層11が開口部41の周囲に形成される場合もある。しかし、この場合であっても、外部に露出するCuメッキ層11は、極小であり、UBM層30のエッチング時に、サイドエッチがなされても、極少量のCuメッキ層11がエッチングされるだけで済む。このため、Cuメッキ層11の体積が変わることが殆どない。
Here, the thickness of the
上述したように、電界の強さでその吸着が異なる抑制剤を含むメッキ液を用いてCuメッキ層11を形成することで、Snメッキ層12及びPd層33によりCuメッキ層11が外部に露出することがなくなる。これにより、UBM層30をエッチングしても、Cuメッキ層11のエッチングを防止することが可能となり、Cuメッキ層11の所定の体積を維持することが可能となる。
As described above, the
また、これにより、半田バンプ10の重量に対するCuの重量比率が所定の割合に維持することが可能となり、Cu(Cuメッキ層11)の重量比率の精度を向上させ、融点の低い半田バンプ10を形成することが可能となる。
This also makes it possible to maintain the weight ratio of Cu with respect to the weight of the
なお、上述した発明の形態以外の変形例について説明する。例えば、上述した例では、UBM層30として、半導体素子20側からTi層31、Ni層32及びPd層33を有する構成としたが、これらの構成に限定されるものではない。半導体素子20と半田バンプ10との密着具合を向上させることが可能であれば、他の材料を用いても良く、また、いずれかを有さない構成でもよい。
Modifications other than the above-described embodiments will be described. For example, in the above-described example, the
また、Cuメッキ層11の断面形状は、開口部41の内側面から離間するに従い、その厚さが厚くなり、一定距離からは略平坦な断面形状、としたが、上述にもあるように、円弧状の断面でもよい。また、その断面が矩形状でもよい。即ち、Cuメッキ層11が外部に露出せず、且つ、半田バンプ10との重量比率が所定の範囲内であれば、どのような形状でも適用できる。
In addition, the cross-sectional shape of the
なお、上述したCuメッキ層11は、図4では、開口部41の内側面の位置では略0μmであり、開口部41内側面から殆ど離間することなくCuメッキ層11が形成されている。しかし、Cuメッキ層11の端部が、図4に示すよりもさらに内側、即ち、内側面とある程度の距離離間した点からCuメッキ層11が形成されていてもよい。即ち、Cuメッキ層11の外端部が、開口部41と当接しない(外部に露出しない)、又は、開口部41の内側面位置で略0μmの厚さであればよい。また、例え開口部41の内側面位置である程度の厚みがあるCuメッキ層11であっても、Cuメッキ層11の一番厚い膜厚より薄く、外部に露出する厚さ(面積)が極小であり、エッチング後のCuの重量比率が所定の範囲であれば、Cuメッキ層11の一部が外部に露出してもよい。
In FIG. 4, the above-described
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10…半田バンプ、11…Cuメッキ層、12…Snメッキ層、20…半導体素子、30…UBM層、31…Ti層、32…Ni層、33…Pd層、40…レジスト層、41…開口部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記メタル層の表面に、前記メタル層を露出させた開口部を有するレジスト層を形成する工程と、
硫酸銅、及び、電界により前記メタル層に吸着する抑制剤を有するCu用のメッキ液の、前記硫酸銅及び前記抑制剤の割合を調整する工程と、
前記開口部から露出する前記メタル層表面に前記メッキ液を用いて電気メッキ処理を行い、前記開口部の内側面側に対して前記開口部の中央側でその厚みが厚いCuメッキ層を形成する工程と、
前記開口部から露出する前記メタル層表面及び前記Cuメッキ層表面にSnメッキ層を形成する工程と、
前記レジスト層を除去する工程と、
前記メタル層にエッチングを行い、前記メタル層の前記Snメッキ層と前記半導体素子の間に位置する前記Ti層及び前記Ni層の一部、及び、前記Cuメッキ層と当接する前記Pd層を少なくとも残存させる工程と、
前記Cuメッキ層及び前記Snメッキ層をリフローする工程と、を備えることを特徴とする半田バンプの製造方法。 Forming a metal layer by sequentially laminating a Ti layer, a Ni layer and a Pd layer by sputtering on at least an electrode provided in a semiconductor element;
Forming a resist layer having an opening exposing the metal layer on a surface of the metal layer;
A step of adjusting the ratio of the copper sulfate and the inhibitor in the plating solution for Cu having copper sulfate and an inhibitor adsorbed on the metal layer by an electric field;
An electroplating process is performed on the surface of the metal layer exposed from the opening using the plating solution, and a thick Cu plating layer is formed on the inner side of the opening on the center side of the opening. Process,
Forming a Sn plating layer on the surface of the metal layer and the Cu plating layer exposed from the opening;
Removing the resist layer;
Etching is performed on the metal layer, and at least the Ti layer and part of the Ni layer located between the Sn plating layer of the metal layer and the semiconductor element, and the Pd layer in contact with the Cu plating layer are at least A process of remaining;
A process of reflowing the Cu plating layer and the Sn plating layer.
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