[發明專利]用于適合超大電流密度的電鍍銅柱溶液及電鍍方法

有效

• 申請號: 202010003329.9
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111074306B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 孫道豫;姚吉豪;黃雷
• 申請（專利權）人: 江蘇矽智半導體科技有限公司
• 主分類號: C25D3/38
• 分類號: C25D3/38;C25D7/12;C25D21/10
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本發明公開了一種用于適合超大電流密度的電鍍銅柱溶液及電鍍方法，按照濃度包括以下組分：甲基磺酸銅：150?240g/L、甲基磺酸：40?70g/L、氯離子：30?50mg/L、聚二硫二丙烷磺酸鈉:2?5mg/L、聚乙二醇：40?100mg/L、煙魯綠：40?80mg/L；DI純水：余量。上述組分均勻混合后形成該適合超大電流密度的電鍍銅柱溶液；晶圓片進行電鍍之前，需由前處理溶液進行真空處理；所述前處理溶液為DI純水，將晶圓片采用電鍍掛具安裝好后在真空設備中用DI純水抽真空5?10min；抽真空后在該電鍍銅柱溶液中進行電鍍。本發明提供的電鍍銅柱溶液完全解決了這個問題，尤其是煙魯綠的加入，令添加劑吸附在種子層表面，使銅柱均勻的電鍍在基材表面，并可以滿足無燒焦，拱形率小于等于5％等性能指標。

技術領域

本發明涉及材料領域，尤其涉及一種用于適合超大電流密度的電鍍銅柱溶液及電鍍方法。

背景技術

隨著目前IC芯片封裝的對外引線數和銅互連導線密度越來越高，推動了倒裝芯片(Flip-Chip)和晶圓級封裝(WLP)等高密度先進封裝技術的快速發展。銅柱凸塊(Cupillar)技術是新一代芯片互連技術，用于集成電路封裝工藝過程芯片和基板的連接。銅柱凸塊得益于銅材料的特性，擁有優越的導電性能、熱性能和可靠性，并可滿足RoHS要求。同時，采用銅柱凸塊技術在基板設計時可以減少基板層數的使用，實現整體封裝成本的降低。

晶圓級封裝正在朝著3D方向發展，其中銅柱是3D封裝的重要組成工藝。銅柱是用來代替傳統的打線工藝，使電路的集成度更高，目前的銅柱高度大部分在30μm以上，針對于不同需求，高度為80μm以及100μm的銅柱也很常見。銅柱都是通過電鍍的方式進行，如果采用目前市面常用的電鍍銅柱技術，利用10ASD的電流密度電鍍80μm的銅柱，大約需要36分鐘，生產效率較低，為了加快生產效率，一般會采用高電流密度作業，目前中國的銅柱采用10ASD作業，但是根據臺灣半導體的市場了解，目前30ASD已經進入到量產階段，同樣鍍80μm的銅柱，時間僅需要12min，大幅的提高了生產效率。

電鍍銅柱是完成倒裝芯片封裝的關鍵工藝。由于電鍍銅柱要求晶圓銅柱高度均勻以及拱形率小于等于5％，并且沒有空洞，因此電鍍銅柱的填充效果和鍍層質量很大程度上取決于電鍍液的化學性能。有機添加劑是改善電鍍液性能非常關鍵的因素，填充性能與添加劑的成份和濃度密切相關，關于添加劑的研究一直是電鍍銅工藝的重點之一。

目前適合超大電流密度(30ASD)的電鍍銅柱溶液的研發技術難點電流密度過大，沒有選擇合適的添加劑，則造成電鍍銅柱出現燒焦等狀況，進而導致銅柱內出現空洞，夾縫等缺陷。由于導電性及導熱性不良，嚴重影響高頻信號傳輸性能，解決這個問題的最佳方法是選擇合適的添加劑，在超大電流密度(30ASD)下，通過調控時間以及溶液組分參數，最終達到電鍍效率極高的電鍍銅柱。而本發明最大的改進就是解決了這個技術缺陷。

發明內容

針對上述技術中存在的不足之處，本發明提供一種用于適合超大電流密度的電鍍銅柱溶液及電鍍方法，該溶液解決現有電鍍銅柱工藝消耗時間長，采用高電流密度填充會出現空洞、燒焦等問題，可以有效防止因為空洞以及燒焦導致信號傳輸不穩定、電阻大、功率損耗過多等缺點，進一步提高電子產品的可靠性。

為實現上述目的，本發明提供一種用于適合超大電流密度的電鍍銅柱溶液，按照濃度包括以下組分：

甲基磺酸銅：150-240g/L

甲基磺酸：40-70g/L

氯離子：30-50mg/L

聚二硫二丙烷磺酸鈉:2-5mg/L

聚乙二醇：40-100mg/L

煙魯綠：40-80mg/L

DI純水：余量；