【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种酸性离子液体、制备方法和用途，更特别地涉及一种巯基磺酸离子液体、制备方法和用途，以及包含其的用于半导体晶圆加工的铜蚀刻液，属于新型蚀刻液领域和半导体晶圆加工。
技术介绍
1、在后摩尔时代，随着消费电子品在轻便化、微型化、高性能等多个方面的要求的不断提高，传统的封装已无法满足市场需要和技术需求，因此先进封装技术的应用成为提升芯片整体性能的主流趋势。
2、目前而言，先进封装主要是指通过采取凸块方式实现电气连接，例如包括倒装、晶圆级封装、系统级封装、2.5d/3d封装等多种先进的封装工艺。
3、其中，在晶圆级封装中多数选择铜作为种子层，然后经过多道工序处理完成布线后需去除铜种子层，从而露出已完成的结构或线路，该去除铜种子层主要是通过铜的蚀刻而完成。
4、其中，过氧化氢体系的铜蚀刻液较其他铜蚀刻液体系(如三氯化铁体系、过硫酸铵体系等)具有多个优点，例如：不会引入金属离子杂质、刻蚀效率高、使用寿命长等。所述过氧化氢体系铜蚀刻液的蚀刻过程需要经过以及几个阶段：1、氧化：过氧化氢与铜发生氧化还原反应生成氧化铜与水；2、溶解：氧化铜与蚀刻液中氢离子发生反应由氧化态转变到离子态；3、络(螯)合：离子态的铜再与蚀刻液中的络(螯)合剂发生反应生成稳定的铜络(螯)合物。过氧化氢其自身为带有弱酸性的强氧化剂，其氧化反应的速度在酸性溶液中较慢，在碱性溶液中较快，所以目前商业化过氧化氢体系铜蚀刻液主要以酸性居多，该酸性主要是强酸性的硫酸予以提供。
5、但随着封装技术的精细化、多级封装的层叠化，
6、有鉴于此，技术和实际生产的需求端对铜刻蚀液的要求越来越高，尤其是对于蚀刻液的金属保护性能、铜侧蚀控制等技术方面的要求更为显著。
7、离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴离子和阳离子所组成的盐，有时也称为低温熔融盐。离子液体作为离子化合物，其熔点较低的主要原因是其结构中某些取代基的不对称性而使得离子不能规则地堆积成晶体。离子液体几乎没有蒸汽压，具有不可燃性、非挥发性、良好的化学稳定性和热稳定性、可循环利用及对环境友等诸多优异特点和性能，且其分子结构具有可设计性，可以通过选用不同的阴离子和阳离子和/或侧链取代基的种类等而加以控制和改变。
8、但迄今为止，尚未有将离子液体用于半导体加工领域中的铜蚀刻液的报道，更没有涉及离子液体铜蚀刻液可显著降低侧蚀的报道。
9、因此，如何能够克服上述的过氧化氢蚀刻液的缺点，尤其是显著改善铜侧蚀显得尤为重要和迫切，这也正是目前蚀刻液领域的研发方向所在。
10、基于此，本专利技术的出发点在于提供一种新型的巯基磺酸离子液体及其制备方法和用途，还提供了包含该离子液体的新型铜蚀刻液，通过使用该新型巯基磺酸离子液体，使得所述铜蚀刻液具有优异的金属保护性能，在有效去除晶圆上的铜种子层的同时，还显著降低了铜侧蚀，可为晶圆级封装窄间距凸点、精细线路的形成和制备提供了有效的技术支持，在晶圆封装
中具有极大的应用前景和推广价值。
技术实现思路
1、出于解决上述的现有过氧化氢铜蚀刻液以及多种现有铜蚀刻液所存在的诸多问题，满足有效去除铜种子层尤其是显著降低铜侧蚀等目前半导体封装领域的技术发展之要求和趋势，以及为了开发新型的离子液体及其制备方法和用途等目的，本专利技术的专利技术人进行了大量的深入研究和探索，从而提供了一种新型的巯基磺酸离子液体、其制备方法、其用途和包含该离子液体的铜蚀刻液，进而完成了本专利技术。
2、需要注意的是，在本专利技术中，除非另有规定，涉及组成限定和描述的“包括”的具体含义，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由…组成”、“由…构成”等及其类似含义。
3、具体而言，本专利技术具体包括如下数个技术方案。
4、[第一个技术方案]
5、第一个方面，本专利技术的一个技术方案在于提供一种巯基磺酸离子液体化合物(以下有时也简称为“巯基磺酸离子液体”或“离子液体”)。
6、在本专利技术中，所述巯基磺酸离子液体为下式i或式ii化合物：
7、
8、其中，r选自c1-c6支链或直链烷基，c2-c6烯基、c3-c6环烷基或c6-c10芳基；
9、n为2-8的整数。
10、其中，所述结构式中的“+”表示n上的正电荷，而“-”表示与正电荷配对的相应负电荷(以hso4-的形式体现)。
11、其中，所述c1-c6支链或直链烷基是指具有1-6个碳原子的直链或支链烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基。
12、所述c2-c6烯基是指具有2-6个碳原子的烯基，例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-正丁烯基、1-正戊烯基、1-正己烯基。
13、所述c3-c6环烷基是指具有3-6个碳原子的环烷基，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基。
14、所述c6-c10芳基是指具有6-10个碳原子的芳基，例如苯基、萘基。
15、其中，所述hso4-为与式i-ii中的n阳离子(n+)相配对的阴离子。
16、其中，n表示亚甲基-ch2-的重复单元个数，其为2-8的整数，例如可为2、3、4、5、6、7或8。
17、本专利技术人发现，所述式i-ii的离子液体可用于晶圆封装技术中的铜蚀刻液中，通过包含该离子液体，使得所述铜蚀刻液具有优异的铜种子层去除能力，尤其是具有优异的降低铜侧蚀性能。
18、[第二个技术方案]
19、第二个方面，本专利技术的一个技术方案在于提供所述式i或ii巯基磺酸离子液体的制备方法，其中，所述式i巯基磺酸离子液体的制备反应式如下：
20、
21、所述式ii巯基磺酸离子液体的制备反应式如下：
22、
23、更进一步地，所述制备方法包括如下步骤：
24、s1、前驱体的制备；
25、s2、前驱体的纯化与干燥；
26、s3、离子液体的制备；
27、s4、离子液体的纯化与干燥。
28、在本专利技术的所述巯基磺酸离子液体的制备方法中，所述步骤s1具体如下：
29、将下式iii或iv化合物加入到溶剂中，搅拌预热至40-70℃，然后滴加加入下式v的磺内酯化合物，搅拌反应，然后降温静置，旋转蒸发，得到式vi或vii化合物的前驱体；
30、其中，式iii或iv化合物中的r、n的定义如上所述，在此不再进行一一赘述。
31、在所述步骤s1中，所述溶剂为酯类化合物、醇类化合物、卤代烷烃、卤代芳烃等，例如可为乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、氯仿、四氯甲烷、氯苯、二氯苯等中的任意一种。
32、其中，所述溶剂的用量并无特别的严格限定，本领域技术人本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种下式I或II的巯基磺酸离子液体，
2.权利要求1所述巯基磺酸离子液体的制备方法，其特征在于：所述式I巯基磺酸离子液体的制备反应式如下：
3.权利要求1所述巯基磺酸离子液体用于晶圆级封装中的用途。
4.一种用于晶圆级封装的铜蚀刻液，所述铜蚀刻液包括权利要求1的所述离子液体、有机碱、有机酸、络合剂、过氧化氢和超纯水。
5.根据权利要求4所述的铜蚀刻液，其特征在于：所述有机碱选自二甲胺、三乙醇胺、吡啶、三乙胺、二乙醇胺、异丙胺、异丁醇胺、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯、1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯、四甲基胍、四丁基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵或四甲基氢氧化铵中的任意一种或任意多种的混合物。
6.根据权利要求4或5所述的铜蚀刻液，其特征在于：所述有机酸选自腐殖酸、丙酮酸、水杨酸、甲酸、乙酸、柠檬酸、草酸、酒石酸、乙二酸、丙二酸(即1,3-丙二酸)、丁二酸(即1,4-丁二酸)、辛二酸(即1,8-辛二酸)、戊二酸(即1,5-戊二酸)或己二酸(即1,6
7.根据权利要求4-6任一项所述的铜蚀刻液，其特征在于：所述络合剂选自乙二胺四乙酸二钠、甘氨酸、丙氨酸、柠檬酸三钠、酒石酸钠、羧甲基纤维素钠或六偏磷酸钠中的任意一种多任意多种的混合物。
8.根据权利要求4-7任一项所述的铜蚀刻液，其特征在于：所述超纯水为电阻≥18MΩ的去离子水。
9.权利要求4-8任一项所述的铜蚀刻液的制备方法，所述制备方法具体为：分别称取各自用量的各个组分，然后将超纯水、过氧化氢、离子液体、有机酸、有机碱和络合剂依次加入容器内，充分搅拌溶解，最后过滤，即得所述铜蚀刻液。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述过滤采用0.2μm滤芯过滤。
...【技术特征摘要】
1.一种下式i或ii的巯基磺酸离子液体，
2.权利要求1所述巯基磺酸离子液体的制备方法，其特征在于：所述式i巯基磺酸离子液体的制备反应式如下：
3.权利要求1所述巯基磺酸离子液体用于晶圆级封装中的用途。
4.一种用于晶圆级封装的铜蚀刻液，所述铜蚀刻液包括权利要求1的所述离子液体、有机碱、有机酸、络合剂、过氧化氢和超纯水。
5.根据权利要求4所述的铜蚀刻液，其特征在于：所述有机碱选自二甲胺、三乙醇胺、吡啶、三乙胺、二乙醇胺、异丙胺、异丁醇胺、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]-5-壬烯、1,5,7-三氮杂二环[4.4.0]癸-5-烯、四甲基胍、四丁基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵或四甲基氢氧化铵中的任意一种或任意多种的混合物。
6.根据权利要求4或5所述的铜蚀刻液，其特征在于：所述有机酸选自腐殖酸、丙酮酸、水杨酸、甲酸、乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯军，武文东，赵晓莹，高运胜，王凯旋，孙昊然，
申请(专利权)人：浙江奥首材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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