一种半导体无氰电镀金镀液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体电镀技术领域，尤其是涉及一种半导体无氰电镀金镀液及其制备方法。一种半导体无氰电镀金镀液，所述镀液包含：金的亚硫酸盐15

【技术实现步骤摘要】
一种半导体无氰电镀金镀液及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体电镀
，尤其是涉及一种半导体无氰电镀金镀液及其制备方法。

技术介绍

[0002]晶圆是制造半导体器件的基础性原材料，晶圆经过一系列半导体制造工艺形成极微小的电路结构，再经切割、封装、测试成为芯片，广泛应用到各类电子设备当中。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，在晶圆上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]目前，镀金过程中使用的电镀金镀液，在电镀金过程中镀金速率不易控制，使晶圆表面镀金层的厚度不均一，电镀后金层的厚度均一性会直接影响芯片的焊接效果和外观效果。公开号为CN111349917A提供了一种用于半导体芯片的镀金液，将镀金液的pH调为酸性，氰化亚金钾在有柠檬酸且溶液为酸性的体系中可以稳定存在，不会析出，且镀金过程中产生的氰酸会与柠檬酸产生氢键而稳定存在于溶液中，不会以有害气体的形式溢出，因此可使芯片表面镀金层厚度更均一。
[0004]氰化亚金钾属于氰化物，不环保。但环保安全的无氰镀金替代氰化物已发展成为趋势，本申请人在研究过程中发现，由于晶圆上电镀金后常需要经过热处理增加镀金的延展性，而金是低熔点金属，在热处理过程中无氰镀金层更容易发生重结晶导致晶粒变大，导致无氰镀金层在热处理后的硬度明显降低。

技术实现思路

[0005]为了提高无氰镀金层在热处理后的硬度，本申请提供一种半导体无氰电镀金镀液及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种半导体无氰电镀金镀液，采用如下技术方案实现：一种半导体无氰电镀金镀液，所述镀液包含：金的亚硫酸盐15
‑
30g/L、导电盐20
‑
40g/L、pH缓冲剂5
‑
10g/L、络合剂10
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15g/L、添加剂5
‑
10mg/L；所述添加剂包括酒石酸锑钾、亚硒酸铵、聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚；所述酒石酸锑钾、亚硒酸铵、聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚的质量比为(0.6
‑
0.8):(0.5
‑
0.7):(1.2
‑
1.6):(0.8
‑
1.2)；所述络合剂为乙二胺四亚甲基膦酸和丙二胺的复配；所述乙二胺四亚甲基膦酸和丙二胺的质量比为(2
‑
3):1。
[0007]聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚，可以提高镀液的稳定性和渗透性，提高了镀金的键合性能，从而提高了镀层厚度均一性；且聚乙二醇、异构醇聚氧乙烯醚、酒石酸锑钾和亚硒酸铵与乙二胺四亚甲基膦酸共同作用，能促进粒子结晶细化，提高了无氰镀金层在热处理后的硬度。
[0008]乙二胺四亚甲基膦酸和丙二胺复配作为络合剂，不仅可以与镀液中金(I)形成络合剂
‑
金络离子，随着镀金液中金离子的不断消耗，络合剂
‑
金络离子不断释放出游离金离子，可以控制镀金液中游离金离子的浓度，控制镀金过程的反应速率，从而使镀金过程中镀金层的厚度均一性更高，且乙二胺四亚甲基膦酸减弱了络合剂与金(I)的络合能力，能在一定程度上避免络合剂与金(I)的络合能力过强，能与镀金液中的其他离子络合，使其他金属离子不会在晶圆上沉积，提高了镀金层的质量，同时不易产生焊接不良的问题。
[0009]pH缓冲剂在镀金过程中可逐渐释放出酸或碱，以保持镀液的酸度均一，从而保持镀金速率均一，使镀金过程中镀金层的厚度均一。
[0010]优选的，所述酒石酸锑钾、亚硒酸铵、聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚的质量比为0.7:0.6:1.4:1。
[0011]通过具体选择酒石酸锑钾、亚硒酸铵、聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚的配比，当酒石酸锑钾、亚硒酸铵、聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚的质量比为0.7:0.6:1.4:1时，镀液的稳定性更好、镀液的渗透性更强，提高了镀金的键合性能，同时提高了电镀的均匀性，有利于粒子结晶细化，从而无氰镀金层在热处理后的硬度不易降低。
[0012]优选的，所述异构醇聚氧乙烯醚由异构八醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚按质量比1:(0.6
‑
0.8)混合而成。
[0013]异构八醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚复配，镀液的润湿性和渗透性更高，镀液能够均匀分散，进而得到细致均匀的镀层，镀层厚度更均一，无氰镀金层在热处理后的硬度不易降低。
[0014]优选的，所述乙二胺四亚甲基膦酸和丙二胺的质量比为2.5:1。
[0015]通过具体选择乙二胺四亚甲基膦酸和丙二胺的配比，使得络合剂与金(I)的络合效果可控，当乙二胺四亚甲基膦酸和丙二胺的质量比为2.5:1时，镀金层的厚度均一性更好、镀金层的质量更高，几乎不会产生焊接不良的问题。
[0016]优选的，所述镀液包含：金的亚硫酸盐25g/L、导电盐30g/L、pH缓冲剂7g/L、络合剂12g/L、添加剂8mg/L。
[0017]通过采用上述技术方案，进一步限定体系中金的亚硫酸盐、导电盐、pH缓冲剂、络合剂和添加剂的组分配比，有助于各组分中的物质能够更好的协同配合，控制金(I)的电沉积速率和均一性，提高了镀金过程中镀金层的厚度均一性，且镀金层在热处理后的硬度较高。
[0018]优选的，所述金的亚硫酸盐为亚硫酸金钠。
[0019]优选的，所述镀液还包含N
‑
苯甲酰基
‑
N
’‑
对位取代苯基硫脲2
‑
3mg/L。
[0020]N
‑
苯甲酰基
‑
N
’‑
对位取代苯基硫脲能与亚硫酸金钠中残留的黄绿色三价金离子形成稳定的络合物，有利于解决镀液中亚硫酸金钠不稳定有颜色的问题。
[0021]更优选的，所述N
‑
苯甲酰基
‑
N
’‑
对位取代苯基硫脲为N
‑
苯甲酰基
‑
N
’‑
对羟基苯基硫脲。
[0022]N
‑
苯甲酰基
‑
N
’‑
对羟基苯基硫脲除了能解决镀液中亚硫酸金钠不稳定有颜色的问题，N
‑
苯甲酰基
‑
N
’‑
对羟基苯基硫脲具有羟基，还能与聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚之间具有氢键作用，有利于提高镀液的稳定性和渗透性，进而提高了镀金的键合性能，得到细致均匀的镀层，热处理后镀层的硬度较高。
[0023]第二方面，本申请提供一种半导体无氰电镀金镀液的制备方法，采用如下技术方案实现：一种半导体无氰电镀金镀液的制备方法，包括如下步骤：将金的亚硫酸盐、导电盐、pH缓冲剂、络合剂和添加剂加入去离子水中，搅拌至完全溶解，得半导体无氰电镀金镀液。
[0024]综上所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体无氰电镀金镀液，其特征在于，所述镀液包含：金的亚硫酸盐15
‑
30g/L、导电盐20
‑
40g/L、pH缓冲剂5
‑
10g/L、络合剂10
‑
15g/L、添加剂5
‑
10mg/L；所述添加剂包括酒石酸锑钾、亚硒酸铵、聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚；所述酒石酸锑钾、亚硒酸铵、聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚的质量比为（0.6
‑
0.8）:（0.5
‑
0.7）:（1.2
‑
1.6）:（0.8
‑
1.2）；所述络合剂为乙二胺四亚甲基膦酸和丙二胺的复配；所述乙二胺四亚甲基膦酸和丙二胺的质量比为（2
‑
3）:1。2.根据权利要求1所述的一种半导体无氰电镀金镀液，其特征在于，所述酒石酸锑钾、亚硒酸铵、聚乙二醇和异构醇聚氧乙烯醚的质量比为0.7:0.6:1.4:1。3.根据权利要求2所述的一种半导体无氰电镀金镀液，其特征在于，所述异构醇聚氧乙烯醚由异构八醇聚氧乙烯醚和异构十三醇聚氧乙烯醚按质量比1:（0.6
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0.8）混合而成。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓麒俊，吴家麟，
申请(专利权)人：江门市优彼思半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：