一种硅通孔铜电镀液及其电镀方法技术

本申请涉及一种硅通孔铜电镀液及其电镀方法，属于芯片封装领域；本申请提供一种硅通孔铜电镀液，所述铜电镀液的组分包括：铜离子、氯离子、氨羧络合剂、酯类化合物、葡萄糖、磷酸根离子、pH调节物质，其中，所述pH调节物质用以调节所述铜电镀液的pH呈碱性，且不参与化学反应。应。应。

【技术实现步骤摘要】
一种硅通孔铜电镀液及其电镀方法


[0001]本申请涉及芯片封装领域，尤其涉及一种硅通孔铜电镀液及其电镀方法。

技术介绍

[0002]硅通孔技术，属于穿透硅通孔技术的简称，英文缩写为TSV(through silicon via)。它是三维集成电路中堆叠芯片实现互连的一种新的技术解决方案。由于硅通孔技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大、芯片之间的互连线最短、外形尺寸最小，可以有效地实现这种3D芯片层叠，制造出结构更复杂、性能更强大、更具成本效率的芯片，成为了目前电子封装技术中最引人注目的一种技术。电镀铜是根据电化学原理使金属铜在种子层上不断生长，将通孔填充。
[0003]目前，TSV铜电镀工艺存在极限深宽比不足的技术问题，无法满足更高的半导体封装要求，为此，亟需研发出一种能提升TSV铜电镀工艺的极限深宽比的硅通孔铜电镀液。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种硅通孔铜电镀液及其电镀方法，以解决现有技术中硅通孔铜电镀工艺的极限深宽比较低的技术问题。
[0005]第一方面，本申请提供一种硅通孔铜电镀液，所述铜电镀液的组分包括：
[0006]铜离子、氯离子、氨羧络合剂、酯类化合物、葡萄糖、磷酸根离子、pH调节物质，
[0007]其中，所述pH调节物质用以调节所述铜电镀液的pH呈碱性，且不参与化学反应。
[0008]可选的，所述铜电镀液的pH值为9
‑
10.5。
[0009]可选的，提供所述铜离子的物质包括如下至少一种：焦磷酸铜。
>[0010]可选的，提供所述氯离子的物质包括如下至少一种：氯化钠、氯化钠。
[0011]可选的，所述氨羧络合剂为EDTA络合剂。
[0012]可选的，所述酯类化合物包括如下至少一种：甘油酯、不饱和脂肪酸甘油酯、饱和脂肪酸甘油酯、油酸甘油酯。
[0013]可选的，所述铜离子的质量浓度为5
‑
14g/L，所述氯离子的ppm浓度为100ppm，所述氨羧络合剂的质量浓度为15
‑
18g//L，所述酯类化合物的质量浓度0.5
‑
1.5g/L，所述葡萄糖的质量浓度为0.5
‑
1.5g/L，所述磷酸根离子的质量浓度为1
‑
3g/L。
[0014]第二方面，本申请还提供一种第一方面所述硅通孔铜电镀液的电镀方法，所述方法包括如下工艺参数：
[0015]电镀温度为38
‑
45℃，
[0016]阴极电流密度为1.0
‑
3.0Adm
‑2，
[0017]阳极材料和阴极材料的质量比为2.8
‑
3.2∶1.8
‑
2.2；
[0018]所述阳极材料为可溶性铜。
[0019]可选的，所述阳极材料和所述阴极材料的质量比为3∶2。
[0020]可选的，所述可溶性铜包括OFHC铜合金或EFT 110铜合金。
[0021]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0022]本申请实施例提供提供一种硅通孔铜电镀液，所述铜电镀液的组分包括：铜离子、氯离子、氨羧络合剂、酯类化合物、葡萄糖、磷酸根离子、pH调节物质，其中，所述pH调节物质用以调节所述铜电镀液的pH呈碱性，且不参与化学反应。本申请通过将常规的硫酸铜酸性电镀液体系改性为碱性，牺牲一定量的沉积速率，达到应力更小，强度更强，高深宽比时电镀层仍能保持稳定。若条件允许，可以采用周期性反沉积的电流模式，两种波形对最终效果影响不大。
附图说明
[0023]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为使用本申请实施例1提供的硅通孔铜电镀液对硅通孔电镀填充的切片电镜图；
[0026]图2为本申请实施例2中周期正负脉冲电流图；
[0027]图3为本申请实施例3中周期正负脉冲电流图。
具体实施方式
[0028]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]第一方面，本申请提供一种硅通孔铜电镀液，所述铜电镀液的组分包括：
[0030]铜离子、氯离子、氨羧络合剂、酯类化合物、葡萄糖、磷酸根离子、pH调节物质，
[0031]其中，所述pH调节物质用以调节所述铜电镀液的pH呈碱性，且不参与化学反应。
[0032]本申请中，铜离子的积极作用为：作为电镀液的主盐金属离子，为电镀提供材料。
[0033]氯离子的积极作用为：降低电镀层内的应力。
[0034]氨羧络合剂的积极作用为：减少电镀层内孔洞，增加其硬度和导电性。
[0035]酯类化合物的积极作用为：表面活性剂，降低孔口处的表面张力。
[0036]磷酸根离子的积极作用为：使电镀液的throwing power达到常规酸铜溶液的五倍以上。
[0037]调节铜电镀液的pH呈碱性的积极作用为：达到15∶1以上的深宽比效果。
[0038]作为本申请一个可选的实施方式，所述铜电镀液的pH值为9
‑
10.5。
[0039]本申请中，铜电镀液的pH值为9
‑
10.5的积极作用为：在电镀速率和深宽比效果之间取得平衡，该取值过大的不利影响为将导致阳极溶解速率过慢，该取值过小的不利影响为深宽比较小。
[0040]作为本申请一个可选的实施方式，提供所述铜离子的物质包括如下至少一种：焦
磷酸铜、铜金属阳极。
[0041]作为本申请一个可选的实施方式，提供所述氯离子的物质包括如下至少一种：氯化钠、氯化钾。
[0042]作为本申请一个可选的实施方式，所述氨羧络合剂包括如下至少一种：EDTA络合剂。
[0043]本申请中，EDTA中文名称为乙二胺四乙酸(Ethylene Diamine Tetraacetic Acid)，俗名：依地酸，分子式：C
10
H
16
N2O8，一般可用乙二胺四乙酸的盐(如钠盐)代替EDTA。
[0044]作为本申请一个可选的实施方式，所述酯类化合物包括如下至少一种：甘油酯、不饱和脂肪酸甘油酯、饱和脂肪酸甘油酯、油酸甘油酯。
[0045]本申请中，甘油酯通常是指由甘油和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅通孔铜电镀液，其特征在于，所述铜电镀液的组分包括：铜离子、氯离子、氨羧络合剂、酯类化合物、葡萄糖、磷酸根离子、pH调节物质，其中，所述pH调节物质用以调节所述铜电镀液的pH呈碱性，且不参与化学反应。2.根据权利要求1所述的硅通孔铜电镀液，其特征在于，所述铜电镀液的pH值为9
‑
10.5。3.根据权利要求1所述的硅通孔铜电镀液，其特征在于，提供所述铜离子的物质包括如下至少一种：焦磷酸铜。4.根据权利要求1所述的硅通孔铜电镀液，其特征在于，提供所述氯离子的物质包括如下至少一种：氯化钠、氯化钠。5.根据权利要求1所述的硅通孔铜电镀液，其特征在于，所述氨羧络合剂为EDTA络合剂。6.根据权利要求1所述的硅通孔铜电镀液，其特征在于，所述酯类化合物包括如下至少一种：甘油酯、不饱和脂肪酸甘油酯、饱和脂肪酸甘油酯、油酸甘油酯。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的硅通孔铜电镀液，其特征在于，所述铜离子的质量浓度为5
‑
14g/L，所述氯离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维嘉，杨云春，郭鹏飞，
申请(专利权)人：赛莱克斯微系统科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：