【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶圆电镀，尤其是一种晶圆电镀钨合金溶液、配制方法和电镀方法。
技术介绍
1、晶圆是半导体电路所用芯片的重要原材料，晶圆电镀工艺是在半导体电子元器件纳米精密制造过程中的特种制造技术。应用领域包括晶圆芯片电镀、印制板电镀、引线框架电镀、连接器电镀、微波器件等其他电子元器件制造。是唯一能够实现纳米级电子逻辑互连和微纳结构制造加工成形的关键技术。它可以为晶圆表面沉积金属镀层，金属镀层可以用于制造电极、导电线路、反射镜等电子器件。它可以提高半导体芯片的导电性和反射性能。晶圆电镀产品是现代信息社会离不开的芯片基础电子材料，广泛应用于航天航空、新能源汽车、通讯电子产业等高科技领域的各个方面。
2、半导体电子产品的微型化、多功能化不断推动晶圆芯片朝线路精细化、体积微型化的方向发展，其主流产品为hdi（高密度互连）板和ic（集成电路）基板。为满足hdi及ic基板的高密度、高集成化要求，晶圆制造产业链开创了电子电镀的纳米精密制造技术。
3、随着电子电镀的纳米精密制造技术需求的提高，电子电镀的纳米精密制造技术中电镀工艺的改进以及电镀溶液的不断更新尤为重要，高端半导体芯片产品对金属镀层的优异致密性、高均匀性、以及在各种恶劣环境下的强抗腐蚀性能具有十分严格的要求，满足所述要求是衡量晶圆沉积纳米金属镀层制造工艺的重要技术指标。
4、在非专利文献（电镀与涂饰，1998，17（3）：pp22）中归纳总结出，钨合金镀层具有表面致密光亮、硬度高、耐磨性好及耐腐蚀性能强等特征，广泛应用于新能源汽车、航天航空、通讯等电
5、目前现有技术中，钨合金电镀沉积材料所存在问题的解决方案，着重于从钨合金电镀溶液、电镀设备及电镀工艺三方面进行研究探索。专利cn 112111765 a提供一种既能够延长电镀液的使用寿命，又能在工件上形成表面致密光亮的镀层的镍钨合金镀层的形成方法；但是，其电镀液的寿命也只有2000kah/l，不能满足连续电镀生产的需求。专利cn114959812 a提供的镍钨合金电镀液涉及不溶性阳极系统，虽然提高了镀层的电流效率、能够有效降低镀层中的应力，减少热处理后裂纹的产生；但是作为不溶性阳极系统的核心内容：阳极材料，文中没有公开具体信息，因此，该专利技术的有益效果无从验证。专利cn115323448 a提供一种钨合金电镀溶液及一种电镀工艺，该钨合金电沉积溶液电沉积镍钨合金具有优异的耐腐蚀性和耐磨性；但是，所述使用不锈钢作为惰性阳极的电镀工艺，没有公开镀件30*60cm的钨合金的膜厚分布均匀性数据。
6、众说周知，电镀工件的镀层膜厚存在四周边缘高中间低的现象，该现象通常称为“水池效应”，现有技术无法解决“水池效应”。因此，在电镀钨合金
，急需寻找一种电镀溶液和电镀设备工艺解决钨合金镀层粗糙、不均匀、麻点等缺陷；尤其是当使用高频直流电源以及单脉冲电源时，依据电解产品形状的不同，产品边缘区域电流分布过多，钨合金镀层边缘过厚；而产品中部区域所占比表面大电流分布少，致使电解析出的镍钨合金镀层中部区域过薄的问题。
7、现有上述存在的问题点，尚未见有关解决方案的文献报导；这些用于晶圆电镀钨合金
的科学问题和技术难关的存在，阻碍了航天航空、新能源汽车、通讯电子产业对高端电子元器件材料不断创新增长的需求，是急需创新突破的研究课题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种晶圆电镀钨合金溶液、配制方法和电镀方法。本专利技术中晶圆电镀钨合金溶液适用于高端精密电子镀件的特种电镀加工，实现对高端精密电子镀件进行电镀制造镀钨合金产品的目标；本专利技术中电镀方法易于操作，可简单高效率地电镀制造兼具高均匀性、优异致密性能、在各种恶劣环境下的强抗腐蚀性能和解决钨镀层纯在的表面粗糙、不均匀、麻点和高耐腐蚀性能不达标等缺陷，提供各种形状复杂的高端精密电子器件，能广泛应用于晶圆芯片制造、三维集成和器件封装、传感器、微纳器件制造、微机电系统、元器件等高端电子产品电镀领域。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种晶圆电镀钨合金溶液，包括如下浓度的组分：
4、钨酸盐类120～960mmol/l
5、第一稳定剂5.6～87.5 mmol/l
6、镍盐类90～720 mmol/l
7、亚磷酸类130～2234 mmol/l
8、添加剂类0.35～1.5 mmol/l
9、溶剂为去离子水。
10、进一步地，所述钨酸盐类选自钨酸钠二水合物、偏钨酸钠水合物、钨酸钾、钨酸铵、偏钨酸铵、偏钨酸铵水合物中的一种或多种。
11、进一步地，所述第一稳定剂选自甲酸钠、乙二胺四乙酸三铵、乙二胺四乙酸钾、柠檬酸三铵、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸钠盐、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸钾盐、二乙烯三胺五乙酸五钠、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸七钠盐、二乙烯三胺五亚甲基膦酸钠、二乙烯三胺五乙酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、2,3-二羟基丁二酸、3-羧基-3-羟基戊二酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、乙二胺四乙酸、三亚乙基四胺六乙酸中的一种或多种。
12、进一步地，所述镍盐类选自硫酸镍七水合物、六水合氯化镍、六水合硝酸镍、氨基磺酸镍水合物、苯磺酸镍盐类六水合物、柠檬酸镍水合物、碳酸镍水合物、溴化镍水合物、磷酸镍水合物、硼酸镍水合物中的一种或多种。
13、进一步地，所述亚磷酸类选自亚磷酸、亚磷酸钠、亚磷酸二氢钾、亚磷酸钾和亚磷酸氢铵中的一种或多种。
14、进一步地，所述添加剂包括第二稳定剂和金属表面活性剂，所述第二稳定剂为具有取代基r的五元杂环类化合物，取代基r选自碳原子数1～4的烷基、硝基、酰胺基、氨基中的一种或多种；
15、所述金属表面活性剂选自平均分子量＜2000的聚丙烯酸、50wt%聚丙烯酸钠水溶液、40wt%聚丙烯酸铵水溶液、丙烯酸羟丙酯聚合物、分子量1000的丙烯酸马来酸共聚物、分子量300的聚马来酸、七聚乙二醇、八聚乙二醇、十聚乙二醇、分子量400的氨基聚乙二醇羟基、分子量600的聚乙二醇二羧酸、分子量1000的聚乙二醇二羧酸、氨基-七聚乙二醇-羧酸、氨基-九聚乙二醇-羧酸、分子量1000的聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。
16、进一步地，所述五元杂环类化合物选自吡咯类，吡唑类，咪唑类，三唑类和四唑类中的一种或多种；
17、所述吡咯类选自3-硝基吡咯、2-硝基吡咯、2-氨基吡咯、3-氨基吡咯中的一种或多种；
18、所述吡唑类选自3-氨基吡唑、4-吡唑甲酰胺、吡唑-3-甲酰胺、3-乙酰氨基吡唑、1h-吡唑-3,5-二胺、3-硝基吡唑、4-硝基吡唑中的一种或多种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：包括如下浓度的组分：
2.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述钨酸盐类选自钨酸钠二水合物、偏钨酸钠水合物、钨酸钾、钨酸铵、偏钨酸铵、偏钨酸铵水合物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述第一稳定剂选自甲酸钠、乙二胺四乙酸三铵、乙二胺四乙酸钾、柠檬酸三铵、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸钠盐、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸钾盐、二乙烯三胺五乙酸五钠、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸七钠盐、二乙烯三胺五亚甲基膦酸钠、二乙烯三胺五乙酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、2,3-二羟基丁二酸、3-羧基-3-羟基戊二酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、乙二胺四乙酸、三亚乙基四胺六乙酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述镍盐类选自硫酸镍七水合物、六水合氯化镍、六水合硝酸镍、氨基磺酸镍水合物、苯磺酸镍盐类六水合物、柠檬酸镍水合物、碳酸镍水合物、溴化镍水合物、磷酸镍水合物、硼酸镍水合
5.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述亚磷酸类选自亚磷酸、亚磷酸钠、亚磷酸二氢钾、亚磷酸钾和亚磷酸氢铵中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述添加剂包括第二稳定剂和金属表面活性剂，所述第二稳定剂为具有取代基R的五元杂环类化合物，取代基R选自碳原子数1～4的烷基、硝基、酰胺基、氨基中的一种或多种；
7.根据权利要求6所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述五元杂环类化合物选自吡咯类，吡唑类，咪唑类，三唑类和四唑类中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述晶圆电镀钨合金溶液电镀时电流密度为1.0～13.0A/dm2，槽液温度为80～90℃，电镀电源采用正逆向脉冲电解电源，电镀阳极采用电解纯镍。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的晶圆电镀钨合金溶液的配制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
10.一种如权利要求1～8任一项所述晶圆电镀钨合金溶液的电镀方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：包括如下浓度的组分：
2.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述钨酸盐类选自钨酸钠二水合物、偏钨酸钠水合物、钨酸钾、钨酸铵、偏钨酸铵、偏钨酸铵水合物中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述第一稳定剂选自甲酸钠、乙二胺四乙酸三铵、乙二胺四乙酸钾、柠檬酸三铵、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸钠盐、2-膦酸基丁烷-1,2,4-三羧酸四钠、2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸钾盐、二乙烯三胺五乙酸五钠、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸七钠盐、二乙烯三胺五亚甲基膦酸钠、二乙烯三胺五乙酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、2,3-二羟基丁二酸、3-羧基-3-羟基戊二酸、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、乙二胺四乙酸、三亚乙基四胺六乙酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆电镀钨合金溶液，其特征在于：所述镍盐类选自硫酸镍七水合物、六水合氯化镍、六水合硝酸镍、氨基磺酸镍水合物、苯磺酸镍盐类六水合物、柠檬酸镍水合物、碳酸镍水合物、溴化镍水合物、磷酸镍水合物、硼酸镍水合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：门松明珠，周智翰，周爱和，
申请(专利权)人：昆山一鼎工业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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