无氰电镀金镀液及其应用和电镀制金凸块的方法以及金凸块和电子部件技术

本发明专利技术涉及半导体金凸块制备领域，公开了无氰电镀金镀液及其应用和电镀制金凸块的方法以及金凸块和电子部件。镀液包含：金源、导电盐、缓冲剂、稳定剂、含砷化合物和聚烷撑二醇。能够实现在半导体上制备高硬度金凸块，得到的金凸块热处理后硬度可达约100HV，并且制得的金凸块形状规则，镀层厚度均匀，镀金表面高度差低。差低。差低。

【技术实现步骤摘要】
无氰电镀金镀液及其应用和电镀制金凸块的方法以及金凸块和电子部件


[0001]本专利技术涉及半导体金凸块制备领域，具体涉及一种无氰电镀金镀液及其应用和电镀制金凸块的方法以及该方法制得的金凸块和具有该金凸块的电子部件。

技术介绍

[0002]作为半导体的金属互连材料，最常用的金属是铝、铜和金。金是导电导热方面仅次于银和铜的金属，金具有极佳化学稳定性，常温或加热条件下不会被氧化，且与大部分化学物质都不发生反应，可焊性好，可热压键合，接触电阻低。因此，电镀金被广泛用于电子线路板、电子连接器、半导体制造等领域。
[0003]为了增加镀金的延展性，金在电镀后要经过热处理。由于金是低熔点金属，在热处理过程中发生重结晶导致晶粒变大，硬度降低。根据热处理后电镀金的硬度，可分为低硬度(40
‑
60HV)、中硬度(70
‑
90HV)、高硬度(90
‑
120HV)电镀金。随着液晶显示技术的发展，对于显示分辨率、刷新频率、亮度和对比度等要求越来越高，要求作为控制单元的液晶驱动芯片发挥更大性能。对于主流的COG、COF和COP技术，液晶驱动芯片通过金凸块连接到液晶显示器。因此，为了充分发挥液晶驱动芯片的性能，保证能够更多的输入输出单元，需要减少金凸块的尺寸以及金凸块之间的间距，目前报道金凸块最小宽度6μm，凸块间距为4μm。随着金凸块尺寸及相邻间距的减少，在热压键合的过程中，金凸块容易变形，造成相邻凸块连接，从而线路短接失效。解决这个问题的方法，是要提高金凸块的硬度，防止金凸块在热压键合过程中变形，因此研究高硬度(90
‑
120HV)的金凸块对于液晶显示技术是很重要的。需要注意的是，电镀金的键合性能和电镀金的硬度有关，硬度越高键合过程中需要的压力和温度越高，考虑到可能对器件性能的影响，一般控制电镀金热处理后的硬度在120HV以下。
[0004]目前无氰镀金替代氰化物镀金已成为发展趋势。无氰镀金首当其冲需要解决的问题是镀液的稳定性问题，目前这个问题已得到很好的解决，如有报道添加联吡啶、乙二胺、芳香族硝基化合物能够提高镀液的稳定性。此外，相比氰化物镀金，无氰镀金在热处理后硬度容易降低，难于制备高硬度的电镀金材料。
[0005]为了制备热处理后仍能保持高硬度的无氰电镀金，CN104540983B公开了无氰电镀金浴含有亚硫酸金盐、导电盐亚硫酸盐及硫酸盐、结晶调整剂铊化合物，在此基础上，进一步添加铱、钌、铑化合物的任何一种或一种以上，其浓度在1
‑
3000mg/L。使用该电镀液可制备热处理后仍保持高硬度的镀金层。但是无氰镀金体系使用含铊化合物往往得到的镀层比较粗糙，热压键合时有效接触面积降低。
[0006]因此，对于无氰电镀金亟需获得能够使金凸块保持规则形状，均匀厚度，又在热处理后具有高硬度的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服使用无氰镀金技术制得的金凸块在热处理后硬度低，难
以满足半导体加工要求的问题，提供无氰电镀金镀液及其应用和电镀制金凸块的方法以及金凸块和电子部件。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种无氰电镀金镀液，其中，所述镀液包含：金源、导电盐、缓冲剂、稳定剂、含砷化合物和聚烷撑二醇。
[0009]优选地，所述聚烷撑二醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、乙二醇
‑
丙二醇共聚物中的至少一种，优选为聚乙二醇。
[0010]优选地，所述聚烷撑二醇的重均分子量为400
‑
20000g/mol，优选为600
‑
8000g/mol。
[0011]优选地，所述镀液中，所述聚烷撑二醇的浓度为1
‑
300mg/L，优选为10
‑
100mg/L。
[0012]优选地，所述含砷化合物选自砷的氧化物、砷酸盐、亚砷酸盐、含砷有机物中的至少一种，优选选自亚砷酸钠和/或三氧化二砷。
[0013]优选地，所述含砷化合物以砷计，所述镀液中，所述含砷化合物的浓度为1
‑
100mg/L，优选为3
‑
30mg/L。
[0014]本专利技术第二方面提供一种本专利技术提供的无氰电镀金镀液在半导体制造中的应用。
[0015]本专利技术第三方面提供一种电镀制金凸块的方法，其中，该方法包括：将半导体在本专利技术提供的无氰电镀金镀液存在下进行电镀，在半导体表面形成金凸块。
[0016]本专利技术第四方面提供一种本专利技术提供的方法制得的金凸块。
[0017]本专利技术第五方面提供一种具有本专利技术提供的金凸块的电子部件。
[0018]通过上述技术方案，本专利技术使用提供的无氰电镀金镀液能够实现在半导体上制备高硬度金凸块，得到的金凸块热处理后硬度可达约100HV，并且制得的金凸块形状规则，镀层厚度均匀，镀金表面高度差低。
附图说明
[0019]图1是用于评估镀液填平能力，说明本专利技术获得的镀液制备金凸块的形状结果的测试样品的断面示意图；其中，在基底上两个光刻胶之间形成凸块开口尺寸为80μm(长)
×
20μm(宽)
×
15μm(深)，用于填充镀液。在基底上设置1.2μm高的钝化层用于评估镀液的填充能力。图1a显示开口全开，即形成的金凸块的宽度为20μm，中间无台阶；图1b中钝化层形成的台阶宽度为12μm、图1c中钝化层形成的台阶宽度为8μm、图1d中钝化层形成的台阶宽度为4μm；
[0020]图2是实施例5制备得到的对应图1的多种开口宽度的金凸块的轮廓的100倍放大图片；
[0021]图3是实施例5制备得到的对应图1a、1b开口的金凸块的轮廓的500倍放大图片；
[0022]图4是实施例5制备得到的对应图1c、1d开口的金凸块的轮廓的500倍放大图片；
[0023]图5是测定制得的金凸块中金柱和台阶尺寸的取样的示意图，从图3和图4中对应4种开口宽度分别选相邻的两个金凸块设置检测区，分A区和B区，并显示检测点，检测结果见表2。
[0024]附图标记说明
[0025]1‑
对应图1a的开口制得的金凸块的俯视图
[0026]2‑
对应图1a的开口制得的金凸块的侧视轮廓图
[0027]3‑
对应图1b的开口制得的金凸块的俯视图
[0028]4‑
对应图1b的开口制得的金凸块的侧视轮廓图
[0029]5‑
对应图1c的开口制得的金凸块的俯视图
[0030]6‑
对应图1c的开口制得的金凸块的侧视轮廓图
[0031]7‑
对应图1d的开口制得的金凸块的俯视图
[0032]8‑
对应图1d的开口制得的金凸块的侧视轮廓图
具体实施方式
[0033]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无氰电镀金镀液，其特征在于，所述镀液包含：金源、导电盐、缓冲剂、稳定剂、含砷化合物和聚烷撑二醇。2.根据权利要求1所述的镀液，其特征在于，所述聚烷撑二醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、乙二醇
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丙二醇共聚物中的至少一种；和/或，所述聚烷撑二醇的重均分子量为400
‑
20000g/mol；和/或，所述镀液中，所述聚烷撑二醇的浓度为1
‑
300mg/L。3.根据权利要求1或2所述的镀液，其特征在于，所述含砷化合物选自砷的氧化物、亚砷酸盐和含砷有机物中的至少一种；和/或，所述含砷化合物以砷计，所述镀液中，所述含砷化合物的浓度为1
‑
100mg/L。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的镀液，其中，所述金源选自金的硫酸盐和/或亚硫酸盐；和/或，所述金源的用量使得所述镀液中金离子的浓度为1
‑
20g/L。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的镀液，其中，所述导电盐选自亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫酸盐、硫酸氢盐中的至少一种；和/或，所述镀液中，亚硫酸钠的浓度为10
‑
120g/L；硫酸钠的浓度为1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：任长友，王彤，邓川，刘鹏，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：