【技术实现步骤摘要】
无电镀铜镀液及无电镀制备奈米双晶铜金属层的方法
[0001]本专利技术是有关一种金属表面处理技术,特别是指一种无电镀铜镀液及使用该镀液的无电镀制备奈米双晶铜金属层的方法。
技术介绍
[0002]近来半导体产业快速发展,芯片尺寸往小型化发展,因此封装技术也随之提升,而芯片间的接合关键之一便是3D集成电路(3D IC)封装技术。而3D IC是指堆栈不同的芯片并将多颗芯片进行三维空间垂直整合,芯片与芯片之间以铜锡材料的微凸块作接点,对于铜锡系统的冶金反应持续被研究,在冶金反应上会形成Cu6Sn5与Cu3Sn两种介金属化合物。
[0003]研究指出使用奈米双晶铜当作金属垫层,制作銲锡为纯锡的微凸块,可使回焊温度在260℃下短时间形成Cu3Sn接点,在Cu3Sn层几近没有科肯德尔(Kirkendall)孔洞生成,而且还保留奈米双晶铜的柱状结晶。而研究也指出奈米双晶铜的电迁移寿命是一般铜的10倍以上,机械强度也很好,因此,使用奈米双晶铜在铜垫上使用无孔洞Cu3Sn当接点,在3D IC封装上具有相当的潜力。
[0004]另外,为了提高单位面积下的I/O数量,芯片尺寸将进一步缩小,接点间距与锡球直径也随之缩小。然而,在回焊过程中发现会发生桥接失效等问题使得接点失效,因此衍生不使用锡球只靠铜层对接来形成可靠接点的方式。
[0005]在铜/铜接合的制程中,由于铜在<1,1,1>方向具较快的扩散速率,因此具有优选方向的奈米双晶铜,可运用快速接合与低温接合两个方向,达到降低热预算的要求,然
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无电镀铜镀液,用以无电镀制备一奈米双晶铜金属层,其特征在于,该无电镀铜镀液的组成包括:a)0.1
‑
30重量%的错合剂;b)0.01
‑
5重量%的铜离子源;c)0.01
‑
5重量%的还原剂;d)0.00001
‑
0.1重量%的安定剂;e)0.0001
‑
0.1重量%的晶形成长剂;以及f)其余为水。2.如权利要求1所述的无电镀铜镀液,其特征在于,该错合剂选自胺基羧酸、羟基羧酸及多元羧酸的至少其中一种。3.如权利要求2所述的无电镀铜镀液,其特征在于,该胺基羧酸选自乙二胺四乙酸、N
‑
(2
‑
羟乙基)乙二胺
‑
N,N
’
,N
’‑
三乙酸、环己二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、乙二胺四丙酸、胺三乙酸、亚胺基二乙酸、羟乙基亚胺基二乙酸、亚胺基二丙酸、1,3
‑
丙二胺四乙酸、1,3
‑
二胺基
‑2‑
羟基丙烷四乙酸、乙二醇醚二胺四乙酸、间苯二胺四乙酸、二胺基丙酸、谷胺酸、二羧甲基谷胺酸、鸟胺酸、半胱胺酸、S
‑
羧甲基
‑
L
‑
半胱胺酸、N,N
‑
二(2
‑
羟乙基)谷胺酸、(S,S)
‑
乙二胺琥珀酸及其盐类的至少其中一种。4.如权利要求2所述的无电镀铜镀液,其特征在于,该羟基羧酸选自酒石酸、葡萄糖酸、柠檬酸、苹果酸、葡庚糖酸、乙醇酸、乳酸、三羟基丁酸、抗坏血酸、异柠檬酸、羟基丙二酸、甘油酸、羟基丁酸、亮胺酸、柠苹酸、水杨酸及其盐类的至少其中一种。5.如权利要求2所述的无电镀铜镀液,其特征在于,该多元羧酸选自琥珀酸、戊二酸、丙二酸、己二酸、乙二酸、马来酸、柠康酸、衣康酸、中康酸及其盐类的至少其中一种。6.如权利要求1所述的无电镀铜镀液,其特征在于,该铜离子源包括硫酸铜、卤化铜、硝酸铜、氧化铜、乙酸铜、焦磷酸铜、四氟硼酸铜、烷基磺酸铜、芳基磺酸铜、胺基磺酸铜、过氯酸铜及葡萄糖酸铜的至少其中之一。7.如权利要求1所述的无电镀铜镀液,其特征在于,该还原剂选自甲醛、二甲基胺硼烷(DMAB)、乙醛酸、乙醛酸盐、焦亚磷酸盐、次磷酸盐、连二磷酸盐、氢化硼盐、肼及糖类的至少其中之一。8.如权利要求1所述的无电镀铜镀液,其特征在于,该安定剂选自吡啶、联吡啶、菲囉啉、噻唑、噻二唑、咪唑、二唑、嘧啶、唑、异唑、三氮唑、四氮唑、硫脲、氰化物、硫氰酸盐、碘化物、乙醇胺、苯二酚、生育酚、己内酰脲、己内酰胺、聚乙二醇、聚丙二醇...
【专利技术属性】
技术研发人员:郑景宏,吴启裕,蔡嘉庆,钟秉璋,许宏裕,
申请(专利权)人:上村工业株式会社,
类型:发明
国别省市:
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