JPH0749793Y2 - 半導体装置のめっき用接続体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は半導体装置ないし集積回路装置用ウエハに対し
て、例えばバンプ電極を成長させるために選択性の電解
めっきを施す際に、ウエハにめっき用電源を接続するた
めの接続体に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置への金属の膜や層のめっきは、もちろんまだ
ウエハの状態にある間になされ、無電解めっきの場合は
別として、電解めっきの場合はウエハを陰極としてめっ
き液に浸漬した状態でなされ、このためにはウエハをめ
っき電源に接続する必要がある。ウエハの全面に電解め
っきを施す場合は、この接続はウエハの周縁部を例えば
めっき電源からのリードの先端クリップで挟む等の手段
で簡単にできるが、ウエハ面内の限られた場所にだけ電
解めっきを選択的に施す場合は、ウエハ面のめっきを施
さない部分がフォトレジスト膜等の絶縁膜で覆われてい
るので、接続にはそれなりの工夫を要する。第３図にか
かる場合に適する従来技術を示す。

第３図（ａ）において、選択性の電解めっきを施すべき
ウエハは符号１で示されている。このウエハ１は、同図
（ｂ）に示すように集積回路等が組み込まれた半導体基
体２の全面をまずめっき用の薄い下地膜５で覆い、その
表面をフォトレジスト膜６で覆った上で、電解めっきを
施すべき場所に窓6aが明けたものであり、この窓部に例
えば金，銅，はんだ等の突出電極であるバンプ電極７が
厚く電解めっきされる。

同図（ａ）の電解めっき用治具60は、絶縁物からなるカ
ップ61にその上部開口から突出する複数個の針状の接続
体62と、その底部に位置する網状の陽極63とを設けて、
底部にめっき液Ｅの導入孔61aを抜いたものである。ウ
エハ１を接続体62の先端上に乗せて上方から錨状のばね
64によって力を加えることにより、接続体62の鋭い先端
を同図（ｂ）に示すようにウエハ１のフォトレジスト膜
６を貫いて金属膜である下地膜５と導電的に接触させ
る。接続体62には、その針状の先端部を除いてテフロン
等の絶縁性の被覆62aが被せられる。電解めっきは、接
続体62および陽極63をめっき電源40の負側および正側端
子にそれぞれ接続し、めっき液Ｅを図の矢印のようにカ
ップ61の導入孔61aから導入して、ウエハ１の下面に接
触させた後にカップ61の上縁から流出させながら行な
う。

この例において電解めっきで成長されるバンプ電極７
は、ふつうその大きが100μｍ以下，厚みが数十μｍ程
度の小さなもので、ウエハ１内に作り込まれた数十から
数百個の集積回路装置用チップごとに数十から数百個程
度設けられる。前述の下地膜５は、これら多数個のバン
プ電極７を電解めっきで成長させるためのいわば共通電
極の役目を果たし、めっき完了後にフォトエッチングに
よってバンプ電極７の下側部分を除いて除去される。し
かし、この下地膜５はその厚みがふつう１μｍ以下の薄
膜なので、ウエハ１の全面でバンプ電極７をできるだけ
均一な厚みで成長させるため、接続体62をウエハ１の周
縁部の複数個所ふつう３個所以上で下地膜５と導電接触
させる。

〔考案が解決しようとする課題〕

電解めっきに当たってウエハをめっき電源に接続するた
めの接続体62は、前述のようにその先端部を除いてめっ
き液Ｅ内に浸漬される部分がすべて被覆62aで覆われて
いるが、先端の針状部の表面がめっき液と接触するの
で、ごく小さな面積であるが第３図（ｂ）にＤで示すよ
うにこの部分にめっき金属が若干でも析出するのは不可
避で、この析出Ｄの量が多いと肝心のバンプ電極７の成
長が不充分になって、ウエハ面内でその厚みが不均一に
なる問題がある。

すなわち、前述のようにウエハ１と接続体62とは複数個
所で接続されているから、この内のある接続体62の先端
部への析出Ｄの量がたまたま多いと、その付近のバンプ
電極７の厚みが薄くなってしまうのである。この析出量
は接続体62の針状先端の表面条件などのごく些細な不測
の要因によって変わりやすいので作業上の管理が困難で
あり、また析出量がある限界を越すと接続体62とウエハ
１との間の接触抵抗が増して析出が一層加速される傾向
があって、極端な場合にはバンプ電極７がほとんど成長
しなくなってしまう。

本考案はかかる問題点を解決して、ウエハとの接触部に
無用な析出が起こらず、電解めっきを均一にすることが
できるように、半導体装置のめっき用接続体を改良する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本考案によれば、電解めっきすべき半導体装
置用ウエハにめっき用電源を接続するための接続体を、
ウエハの上面に対向する先端面に凹所が設けられた絶縁
物からなる本体と、本体の凹所内からその先端面よりも
突出するように設けられた接触子と、本体の凹所内に設
けられた陰陽１対の電解用電極と、本体の凹所内に開口
されたガス導入手段とにより構成し、接触子の先端をウ
エハに導電接触させた状態で電解用電極により本体の凹
所内の液体を電解しかつガス導入手段から凹所にガスを
供給しながら電解めっきを行なうことによって達成され
る。

〔作用〕

従来技術の説明からもわかるように、接続体はウエハと
その電解めっきをすべき面側で接続されるので、接続体
の先端の被覆を被っていない露出面は必然的にめっき液
中に浸されるが、本考案はこの接続体の先端露出面に触
れるめっき液から金属イオンを除いてしまうことによっ
て金属の析出を防止するものである。

このため、上記構成にいう絶縁物からなる本体にはその
ウエハの上面に対向する先端面に凹所を設けて置き、こ
の凹所内から本体の先端面よりも突出するように接触子
を設けるとともに、凹所内に陰陽１対の電解用電極を設
けて、凹所内にあるめっき液中の金属イオンを陰極側の
電解用電極に析出させることによって取り除く。

しかし、このままでは本体の先端面から突出している接
触子の先端の露出面はまだ金属イオンを含むめっき液中
にあるから、本考案ではさらに上記構成にいうように凹
所内にガス導入手段を開口させて、ごく僅かずつでよい
が窒素ガス等を気泡の形で凹所に注入し、凹所内の液体
の実効体積を増加させて凹所から洩れ勝手にすることに
より、接触子の先端露出面が金属イオンを含まないめっ
き液で取り囲まれるようにする。本考案のかかる構成に
よって、接触子の先端露出面への金属析出をほぼ完全に
防止することができる。

ただし、実際面では導入されたガスが充分細かな気泡に
ならないと、接触子の先端露出面のまわりや凹所内のめ
っき液に外側のめっき液から金属イオンが侵入して来る
ことがある。この防止のためには、凹所内の金属イオン
を含まないめっき液をさらに電解用電極により電気分解
することにより、ガスを発生させて非常に細かな気泡を
作り、かつ凹所内のめっき液の体積を若干ずつ増加させ
ながら、この分解ガスの気泡を導入ガスの気泡とともに
凹所から少しずつ洩れるようにすることにより、接触子
の先端露出面への金属析出をより完全に防止することが
できる。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本考案の実施例を説明する。第
１図は本考案による半導体装置のめっき用接続体を半導
体装置用ウエハとともに例示するもので、第２図にこの
接続体を用いる電解めっきの要領が例示されている。な
お、これらの図中の前に説明した第３図と対応する部分
には同じ符号が付けられている。

第１図の一部が断面で示された接続体10の本体11はテフ
ロン等の絶縁材料からなるこの例では数mm程度の径の棒
状体であって、そのウエハ１の上面に対向する先端面10
b側に例えば図のような半球状の凹所10aが設けられる。
接触子12は例えば図のように本体11に縦に挿通され、そ
の先端12aが凹所10aの範囲内で本体の先端面10bから例
えば1mm前後突出するように設けられる。この接触子12
には、テフロン等で被覆された0.5〜1mm程度の径のチタ
ン等の剛性の高い金属細線を用いるのがよく、その針状
の先端12aの被覆されていない面には、白金等の貴金属
のめっきを施すのが望ましい。陰陽１対の電解用電極13
および14は、例えば不銹鋼の0.5mm程度の径の細線で構
成され、下端部が凹所10a内に位置するように本体10を
挿通して設けられ、陰極側の電解用電極13は例えばその
上端部13aで接触子12と接続される。ガス導入手段15は
例えば本体11を縦に貫通する0.5mm程度の径の凹所10aに
開口する細孔であって、上部でガス供給管16と連通され
る。

この接続体10の接触子11の先端11aが接触するウエハ１
の下地膜５は、集積回路装置等が組み込まれた半導体基
体２の表面を覆うふつう酸化膜と保護膜とからなる絶縁
膜３内の接続膜４とそれぞれ導電接触するように設けら
れ、その上をフォトレジスト膜６で覆われている。下地
膜５が接続膜４と導電接触する個所の上のフォトレジス
ト膜６に窓が抜かれ、そこにバンプ電極６が電解めっき
によって成長される。前述のように接触子11の針状の先
端11aは、フォトレジスト膜６を貫いて下地膜５と導電
接触される。

第２図（ａ）は本考案による接続体10を用いる電解めっ
き中の状態を断面で示し、同図（ｂ）にはその上面図が
示されている。この例では、接続体10は同図（ｂ）から
わかるように３個用いられ、板状の支持体30にそれらの
上部が固定され、その中間部で陽極20を担持している。
この陽極20は例えば白金めっきされたチタン等の金属か
らなり、図示のような環状のほか網状や板状に形成さ
れ、その大きさはウエハ10と同程度にされる。

この例でのめっき用治具50は、テフロン等の絶縁物で形
成された筒状ないしは枠状の治具本体51と蓋52とからな
り、その下部にウエハ10を図の上方ないし前後方向から
装入した上で、ヒンジ51bで図の右側が支えられた開閉
自在な蓋52をスナップ52aで治具本体51に止めれば、蓋5
2の下面に取り付けられたばね53により支持体30が押さ
れて、接続体10の接触子の先端がウエハ10と接続される
ようになっている。治具本体51の側壁には窓51aを設
け、ここを介してめっき液Ｅが治具50の内外を自由に流
通させる。なお、第２図（ｂ）は図示の都合上同図
（ａ）から蓋52を除いた状態で示した。

第２図（ａ）に示すように、各接続体10の接触子12から
のリードおよび陽極20からのリードが治具50外に導出さ
れ、めっき電源40およびスイッチ41と図のように接続さ
れる。また、各接続体10の陽極側の電解用電極14からも
リードが同様に治具50外に導出され、前述のように陰極
側の電解用電極13が接続あれている接触子12用のリード
との間に別の電解電源42が接続されている。

なお、この電解電源42はめっき電源40と共用が可能であ
るが、この実施例では１対の電解用電極13および14の間
でめっき液の電気分解を行なわせるため、めっき電源よ
りは若干供給電力の高い電池等の簡単な電解電源42を別
設したものである。めっき電源40としては、通常のよう
に低電圧の大電流容量のものが用いられる。また、各接
続体10から導出されたガス供給間16には窒素等の小流量
がガスＮが供給される。

電解めっきに当たっては、ウエハ10が前述のように装入
された治具50をめっき液Ｅ中に、図のように陽極20が浸
漬されるまで下ろして固定する。これにより、第１図の
接続体10の凹所10a内のめっき液Ｅ中の金属が電解電源4
2からの電圧下で陽極側の電解用電極13に析出して、ふ
つう１分以内の短時間内にこのめっき液中の金属イオン
がなくなり、ついでめっき液の電気分解が始まって、両
電解用電極13および14からガスが数十μｍ程度のごく小
さな気泡の形で発生して、凹所10aの外に出て来るよう
になる。

ここで、ガス供給管16からガス導入手段へのガスの供給
を開始し、ついでその短時間後に第２図（ａ）のスイッ
チ41を閉じて電解めっきを開始する。この電解めっき
中、凹所10a内および接続体10の先端面10bとウエハ１と
の間は、金属イオンを含まないめっき液Ｅに電気分解に
よって発生した数十μｍの径の小さな気泡とガス導入手
段15から供給されたガスＮの1mm程度の径の気泡が分散
したふん囲気で満たされ、接触子12の先端12aの露出面
がこれによって囲まれる。

ガスＮの供給量と電気分解によって発生したガス量に相
当する気泡は、接続体10の先端面10b付近から少しずつ
洩れて上方に逸出する。先端面10bの周縁からのこの気
泡の逸出を均一にすることが望ましく、このため先端面
10bを図示のように僅かに波形に形成するのがよい。経
験的ではあるが、この波形の深さとピッチは数百μｍ程
度とするのが望ましい。なお、めっき厚みの制御は通例
のようにめっき電源40からの供給電流とめっき時間とに
よって行なうことでよい。

本考案による接続体10を用いる電解めっき試験を行なっ
た結果、その接触子12の先端12aの露出面への金属の析
出はほとんど認められなかった。従来この先端露出面へ
の金属の析出にめっき電流のふつうは２〜５％，多い場
合は10〜20％が消費されていたが、本考案によりかかる
むだでかつ有害な消費電流を皆無にすることができる。
また、この接続体10を用いる電解めっきにより30〜50μ
ｍ角のいわゆるマイクロバンプ電極７を５〜10μｍの厚
みで各集積回路装置のチップあたり300〜400個成長させ
て抜取試験した結果、厚みのウエハ内分布が±５％以内
の好成績が得られた。

〔考案の効果〕

以上説明したとおり本考案では、選択性の電解めっきす
べき半導体装置用ウエハにめっき用電源を接続するため
の接続体を、ウエハの上面に対向する先端面に凹所が設
けられた絶縁物からなる本体と、本体の凹所内からその
先端面よりも突出するように設けられた接触子と、本体
の凹所内に設けられた陰陽１対の電解用電極と、本体の
凹所内に開口されたガス導入手段とで構成し、接触子の
先端をウエハに導電接触させた状態で電解用電極により
本体の凹所内の液体を電解しかつガス導入手段から凹所
にガスを供給しながら電解めっきを行なうようにしたの
で、本体の凹所内のめっき液中の金属イオンを電解用電
極による電解によって除去し、かつ凹所内にガス導入手
段から供給されたガスの気泡を接続体の先端面付近から
逸出させながら、接続体の接触子の先端露出面を金属イ
オンを含まないめっき液で取り囲んでそれへの金属の析
出を防止し、ウエハへの電解めっきを均一にすることが
できる。

本考案による半導体装置のめっき用接続体は、とくに大
きさが50μｍ以下のマイクロバンプ電極を半導体装置あ
たり多数個電解めっきによって成長させるのに有利で、
本考案の実施により従来からとかく難点とされて来たか
かる小さなバンプ電極の厚みの管理を容易にして、集積
回路装置の品質の一層の向上と、歩留まりの改善による
その経済性の向上に貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図が本考案に関し、第１図は本考案に
よる半導体装置のめっき用接続体をウエハとともに例示
する一部断面図、第２図はこの接続体を用いる電解めっ
きの要領を例示する断面図および上面図である。第３図
は従来技術による電解めっきの要領を示す断面図および
その一部の拡大断面図である。図において、 1:ウエハ、2:基体、3:絶縁膜、４接続膜、5:下地膜、6:
フォトレジスト膜、7:電解めっきの対象例としてのバン
プ電極、10:めっき用接続体、10a:凹所、10b:先端面、1
1:接続体の本体、12:接触子、12a:接触子の先端、12b:
絶縁被覆、13:陰極側電解用電極、13a:上端部、14:陽極
側電解用電極、15:ガス導入手段ないし貫通孔、16:ガス
供給管、20:電解めっき用陽極、30:支持体、40:めっき
電源、41:スイッチ、42:電解電源、50:めっき用治具、5
1:治具本体、51a:めっき液用窓、51b:ヒンジ、52:治具
の蓋、52a:スナップ、60:従来のめっき用治具、61:カッ
プ、61a:めっき液導入孔、62:従来の接続体、62a:絶縁
被覆、63:電解めっき用陽極、64:ばね、D:金属の析出、
E:めっき液、である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】選択性の電解めっきをすべき半導体装置用
   ウエハにめっき用電源を接続するための接続体であっ
   て、ウエハの上面に対向する先端面に凹所が設けられた
   絶縁物からなる本体と、本体の凹所内からその先端面よ
   りも突出するように設けられた接触子と、本体の凹所内
   に設けられた陰陽１対の電解用電極と、本体の凹所内に
   開口されたガス導入手段とを備えてなり、接触子の先端
   をウエハに導電接触させた状態で電解用電極により本体
   の凹所内の液体を電解しかつガス導入手段から凹所にガ
   スを供給しながら電解めっきを行なうようにした半導体
   装置のめっき用接続体。