一种大电流密度下超声电镀Sn-Ag凸点的方法与流程

本发明涉及一种制备sn-ag共晶合金凸点的方法，属于高密度微电子封装。

背景技术：

1、随着先进5g通信模块、汽车电子和可穿戴消费电子的高速发展，对芯片集成封装提出更高的要求。倒装芯片(flip-chip)封装作为一种新型技术来,能够满足芯片封装高密度化、三维化、高可靠性的要求。

2、倒转芯片封装主要采用焊料凸点方法形成互连。常用的制备凸点的技术有蒸发/溅射沉积法，丝网印刷法，转移法和电镀法，其中电镀法成本低、操作简单，而且能够适用于更微细间距和尺度凸点的制作。目前，电子产品中传统锡铅焊料已被无铅焊料合金所取代，其中sn-ag具有延展性好，强度高，可焊性好，耐疲劳等优点，是应用最为广泛的焊料合金。同样，在倒转芯片封装中，snag共晶成分凸点最为常见。在snag凸点电镀过程中，主要的技术难点是凸点的均匀性，即包括形貌与尺寸的一致性，同时也包括凸点成分的均匀性。例如中国公开专利cn 102222630 a]提出采用分布法电镀提高凸点的一致性。大电流密度电镀可以提高凸点的电沉积速率，从而提高生产效率。但大电流密度电镀会导致sn-ag凸点成分的不均匀，与共晶合金成分比例严重偏离。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种大电流密度下超声电镀sn-ag凸点的方法，以提高凸点成分的均匀性。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种大电流密度下超声电镀sn-ag凸点的方法，方法如下：

4、s1.制备含有光刻胶盲孔阵列的图形化晶圆基板，方法如下：

5、s1.1.晶圆基板以硅晶圆为基底，沉积二氧化硅钝化层后正面溅射钛铜金属种子层，涂覆光刻胶并光刻图案作为电镀窗口；

6、s1.2.将晶圆基板浸于酸液中进行酸洗活化，溶解其铜种子层表面的氧化层；

7、s1.3.将晶圆基板用去离子水进行超声清洗；

8、s2.制备阳极，采用纯度大于99.9wt.％的锡银板作阳极，方法如下：

9、s2.1.制备锡银阳极板：将银板压在锡板上，并用绝缘胶带使铜导线与银板相连，导通铜导线与锡银阳极板；

10、s2.2.对锡银阳极板进行除油处理，然后用去离子水清洗；

11、s3.在晶圆基板上电镀凸点，方法如下：

12、s3.1.将锡银阳极板置于电镀液中；

13、s3.2.晶圆基板表面刮开一个导线连接区域，用丙酮溶液擦拭，露出光亮的铜种子层后将连接锡银阳极板的铜导线与晶圆基板连并连通电源，使用绝缘胶带封好，之后将制作好的晶圆基板粘在玻璃板上；

14、s3.3.将超声波发生器放入电镀槽中或者固定在电镀槽外壁上，超声波发生器的超声波频率设置在18～33khz；

15、s3.4.电镀：电镀在超声震动环境下进行，电镀的电流密度为3～12asd；

16、s3.5.电镀结束后将晶圆基板取出，去除光刻胶，制备出锡银凸点阵列。

17、进一步地，步骤s1.2.所述酸液为1-10wt％的稀盐酸，晶圆基板浸于酸液中酸洗活时间为5-30s。

18、进一步地，所述电镀的电镀液体系为甲基磺酸体系、硫酸体系、柠檬酸体系、焦磷酸盐碘化物体系中的一种，电镀液中组分有络合剂、表面活性剂、光亮剂和稳定剂。

19、进一步地，所述络合剂包括但不限于硫脲、碘化钾、焦磷酸钾、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸，所述表面活性剂包括但不限于农乳600、op-10、apg、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚，所述光亮剂包括但不限于香草醛、苄叉丙酮、肉桂醛、聚乙二醇-2000、苯甲醛、甲醛、丙醛、福尔马林、向日葵素、海洛托品，所述稳定剂包括但不限于对苯二酚、间苯二酚、抗坏血酸、β-萘酚、钨酸钠。

20、进一步地，上述s3.4.电镀开始前，将晶圆基板在超声震动条件下浸泡于电镀液中至少5～50min，保证晶圆基板微孔内的空气排出。

21、进一步地，上述s3.5.将晶圆基板取出后去除光刻胶，是将晶圆基板浸泡在丙酮溶液中超声清洗1-10min，然后用去离子水冲洗干净，将光刻胶去除后冷风吹干，在晶圆基板上制备出锡银凸点阵列，之后干燥真空保存。

22、本发明采用包括钝化层和金属种子层的晶圆基板，通过控制光刻胶图案的直径和高度，从而控制凸点尺寸，在大电流密度和超声条件下高速电镀sn-ag凸点，得到凸点高度均匀、表面平整、成分稳定、凸点内各区域组分相差小的sn-ag凸点。克服了大电流密度条件下电镀锡银凸点时电镀形貌差，成分不均等问题，适用于于晶圆级sn-ag共晶合金凸点的高速化电镀。

23、本发明方法与ic制作工艺兼容，所制备的凸点高度均匀，表面平整，合金成分满足sn-ag共晶要求。同时由于采用超声电镀工艺，避开了电镀时孔内溶质由于对流差无法充分交换所导致sn-ag凸点成分不均匀的问题，可适用于大电流密度下凸点的电镀，大大提高生产效率。

技术特征：

1.一种大电流密度下超声电镀sn-ag凸点的方法，其特征在于，方法如下：

2.根据权利要求1所述的一种大电流密度下超声电镀sn-ag凸点的方法，其特征在于，步骤s1.2.所述酸液为1-10wt％的稀盐酸，晶圆基板浸于酸液中酸洗活时间为5-30s。

3.根据权利要求1所述的一种大电流密度下超声电镀sn-ag凸点的方法，其特征在于，所述电镀的电镀液体系为甲基磺酸体系、硫酸体系、柠檬酸体系、焦磷酸盐碘化物体系中的一种，电镀液中组分有络合剂、表面活性剂、光亮剂和稳定剂。

4.根据权利要求3所述的一种大电流密度下超声电镀sn-ag凸点的方法，其特征在于，所述络合剂包括但不限于硫脲、碘化钾、焦磷酸钾、柠檬酸钠、乙二胺四乙酸，所述表面活性剂包括但不限于农乳600、op-10、apg、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚，所述光亮剂包括但不限于香草醛、苄叉丙酮、肉桂醛、聚乙二醇-2000、苯甲醛、甲醛、丙醛、福尔马林、向日葵素、海洛托品，所述稳定剂包括但不限于对苯二酚、间苯二酚、抗坏血酸、β-萘酚、钨酸钠。

5.根据权利要求1所述的一种大电流密度下超声电镀sn-ag凸点的方法，其特征在于，上述s3.4.电镀开始前，将晶圆基板在超声震动条件下浸泡于电镀液中至少5～50min，保证晶圆基板微孔内的空气排出。

6.根据权利要求1所述的一种大电流密度下超声电镀sn-ag凸点的方法，其特征在于，上述s3.5.将晶圆基板取出后去除光刻胶，是将晶圆基板浸泡在丙酮溶液中超声清洗1-10min，然后用去离子水冲洗干净，将光刻胶去除后冷风吹干，在晶圆基板上制备出锡银凸点阵列，之后干燥真空保存。

技术总结
一种大电流密度下超声电镀Sn‑Ag凸点的方法，先制备含有光刻胶盲孔阵列的图形化晶圆基板并采用锡银板作阳极，然后在晶圆基板上电镀凸点，方法是将锡银阳极板置于电镀液中；晶圆基板表面刮开一个导线连接区域，用丙酮溶液擦拭，露出光亮的铜种子层后将连接锡银阳极板的铜导线与晶圆基板连并连通电源；将超声波发生器放入电镀槽中或者固定在电镀槽外壁上，在超声震动环境下进行电镀，电镀结束后将晶圆基板取出，去除光刻胶，制备出锡银凸点阵列。本发明制备的凸点高度均匀，表面平整，合金成分满足Sn‑Ag共晶要求，可适用于大电流密度下凸点的电镀，大大提高生产效率。

技术研发人员：蔡珊珊,许永姿,彭巨擘,王加俊
受保护的技术使用者：云南锡业集团（控股）有限责任公司研发中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11