[發(fā)明專利]用于金－錫共晶合金的電鍍液

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200580014864.8
• 申請(qǐng)日: 2005-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101151401A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·赫拉迪爾;G·赫拉迪爾;E·赫拉迪爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 技術(shù)公司
• 主分類號(hào): C25D3/62
• 分類號(hào): C25D3/62
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 陳季壯

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明描述了一種用于沉積共晶金-錫合金的電解液，其可用于多種微電子應(yīng)用，包括芯片接合和晶片沖擊電鍍。用80-20wt％(70-30原子％)的共晶金-錫合金焊料是特別理想的。目前真空鍍膜或80-20wt％的AuSn合金共晶金-錫合金預(yù)成是用于制造電子器件的現(xiàn)行方法。但是，電沉積，由于其低成本和通用性，是應(yīng)用的優(yōu)選方法。

發(fā)明背景

本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于金-錫合金沉積的電鍍液不能在整個(gè)可用電流密度范圍內(nèi)沉積共晶合金。這在Djurfors和Ivey(GaAs?MANTECH，2001)的“脈沖電沉積的Au/Sn錫膜的膜生長(zhǎng)特性”一文中已經(jīng)證實(shí)，文中他們示出了在大約1.5mA/cm²的電流密度下由16at％Sn到50at％的階梯躍變。根據(jù)作者的理解，這是兩個(gè)截然不同的階段的沉積產(chǎn)生的結(jié)果；處于低電流密度的Au5Sn(16at％Sn)和處于高電流密度的AuSn(50at％Sn)。這已經(jīng)通過(guò)我們的工作進(jìn)一步證實(shí)，其中顯示現(xiàn)有技術(shù)中的電解液通常不會(huì)出產(chǎn)預(yù)期的共晶合金。

使用諸如檸檬酸、焦磷酸鹽、葡糖酸、乙二胺四醋酸(“EDTA”)等的配位劑的現(xiàn)有技術(shù)中的電解液，通常出產(chǎn)富錫的(＜50％Au)或富金的(95％Au)的合金，或者是在不同電流密度下具有富錫或富金區(qū)域的合金。80/20wt％的共晶金-錫合金不能在整個(gè)可用的電流密度范圍內(nèi)沉積。并且，很多現(xiàn)有技術(shù)中的溶液具有很差的穩(wěn)定性從而使其沒(méi)什么應(yīng)用價(jià)值。

Kuhn等的美國(guó)專利4,634,505描述了使用三價(jià)金氰化物配位物和錫IV草酸鹽配位物的電解液，其在pH值小于3時(shí)進(jìn)行操作。該配方也使用草酸作為導(dǎo)電鹽。但是，這種溶液產(chǎn)生具有小于1％的Sn的沉積，并且因此其對(duì)于沉積共晶合金是不可用的。

Stevens等的美國(guó)專利4,013,523描述了使用三價(jià)金氰化物配位物和錫作為四價(jià)錫鹵化物配位物的溶液。其pH值小于3并且聲稱所述槽能夠沉積80-20wt％的金合金。

Uchida等人的美國(guó)專利申請(qǐng)2002063063-A1描述了一種非氰化物配方，其中金配位物包括氯化金、亞硫酸金和硫代硫酸金。所述電解液包括四價(jià)錫和二價(jià)錫的磺酸鹽、磺基丁二酸鹽、氯化物、氧化物、草酸鹽。其中，錫與EDTA、DTPA、NTA、IDA、IDP、HEDTA、檸檬酸、酒石酸、葡糖酸、葡庚糖酸(glucoheptonicacid)配位。沉降物由陽(yáng)離子高分子表面活性劑增亮。草酸鹽是可能的緩沖化合物之一。

日本專利申請(qǐng)56136994描述了一種溶液，其使用在pH值為7到13時(shí)與二價(jià)錫焦磷酸鹽配位物結(jié)合的亞硫酸金配位物。

德國(guó)專利DE4406434使用與四價(jià)錫配位物結(jié)合的三價(jià)金氰化物。其pH值是3-14，并且報(bào)道了80-20共晶合金。

Ivey等人的美國(guó)專利6,245,208公開(kāi)了一種非氰化物配方，其中使用與亞硫酸鈉、二價(jià)錫、配位劑(檸檬酸銨)結(jié)合的氯化物，并使用抗壞血酸用于防止二價(jià)錫的氧化。其申請(qǐng)保護(hù)共晶合金沉降物并報(bào)道了長(zhǎng)達(dá)數(shù)周的溶液穩(wěn)定性(bath?stability)。

如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的電解液并不總是穩(wěn)定的并且也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，尤其是對(duì)于用于電子元件或復(fù)合襯底的小件模制品的電鍍來(lái)說(shuō)，其對(duì)于提供共晶金錫合金是無(wú)效的。

因此，需要一種穩(wěn)定的電鍍液用于在各種基片上沉積共晶金-錫合金，并且這正是目前本發(fā)明所要提供的。

發(fā)明概述

本發(fā)明涉及一種在可電鍍基片上沉積金-錫合金用的含水電解液。這種電解液通常包括一種含水、配位金離子、錫離子、使錫離子溶于所述溶液的配位物以及以足以穩(wěn)定沉積的合金組合物的量存在的合金穩(wěn)定劑的溶液。有利地，所述溶液具有處于2到10之間的pH值，并且金離子和錫離子以足以提供一種金含量按重量計(jì)少于大約90％而錫含量按重量計(jì)大于大約10％的沉積物的相對(duì)量存在。優(yōu)選地，金離子和錫離子以足以提供金含量按重量計(jì)在75％到85％之間而錫含量按重量計(jì)在15％到25％之間的沉積物的相對(duì)量存在。

合金穩(wěn)定劑以足以穩(wěn)定沉積的合金的量存在并能在整個(gè)可用的電流密度范圍內(nèi)提供共晶金-錫沉積物。本發(fā)明的合金穩(wěn)定劑包括基于通式如下的磷酸鹽的陰離子表面活性劑：

其中，R是烷基或烷基芳基，n是7至10摩爾的氧化乙烯和/或氧化丙烯，M是氫、鈉、鉀、銨或其它抗衡離子，并且R′是乙基和/或丙基。

本發(fā)明的電解液還可以包含增亮劑，它可以單獨(dú)使用或與合金穩(wěn)定劑一起使用以獲得協(xié)同效果。增亮劑包括但是不限于兩性咪唑啉衍生物，其具有以下結(jié)構(gòu)通式：