專(zhuān)利名稱(chēng)：用于在襯底上形成焊料沉積物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)電鍍形成焊料沉積物，特別涉及倒裝芯片封裝，更特別涉及通過(guò)電鍍錫和錫合金的焊料形成的倒裝芯片接縫和板對(duì)板焊接接縫。
背景技術(shù)：
自從二十世紀(jì)60年代早期由IBM引入倒裝芯片技術(shù)開(kāi)始，倒裝芯片裝置已經(jīng)安裝在昂貴的陶瓷襯底上，在該硅芯片和陶瓷襯底之間的熱膨脹失配較不嚴(yán)重處。與引線鍵合技術(shù)相比，倒裝芯片技術(shù)更能夠提供更高的封裝密度(較小的裝置輪廓)和較高的電學(xué)性能(較短的可能引線和較低的感應(yīng)系數(shù))。在此基礎(chǔ)上，該倒裝芯片技術(shù)已經(jīng)使用高溫焊料 (可控坍塌芯片連接，C4)在陶瓷襯底上在工業(yè)上實(shí)踐了過(guò)去的40年。然而，近年來(lái)，受到現(xiàn)代電子產(chǎn)品的小型化趨勢(shì)所需要的高密度、高速度和低成本的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)使，該倒裝芯片裝置安裝在具有環(huán)氧樹(shù)脂底層填料的低成本有機(jī)電路板上(例如印刷電路板或襯底) 以降低由該硅芯片與板結(jié)構(gòu)之間的熱膨脹失配引發(fā)的熱應(yīng)力，該倒裝芯片裝置經(jīng)歷了顯著的爆炸性生長(zhǎng)。這種低溫倒裝芯片接縫和有機(jī)基電路板的顯著出現(xiàn)能使現(xiàn)有工業(yè)得到用于制備倒裝芯片裝置的廉價(jià)方案。
在現(xiàn)有的低成本倒裝芯片技術(shù)中，該半導(dǎo)體集成電路(IC)芯片的上表面具有電接觸焊盤(pán)的陣列。該有機(jī)電路板也具有相應(yīng)的接觸格柵。該低溫焊料塊或其它導(dǎo)電粘合材料放置并適當(dāng)排列在該芯片和該電路板之間。將該芯片上端朝下翻轉(zhuǎn)并安裝在該電路板上，在其中該焊料塊或?qū)щ娬澈喜牧咸峁╇娸斎?輸出(I/O)以及該芯片和該電路板之間的機(jī)械互連。對(duì)于焊料塊接縫，可以將有機(jī)底層填料密封劑進(jìn)一步分配到該芯片和電路板之間的縫隙中以抑制該熱失配并降低在該焊料接縫上的應(yīng)力。
通常，為了通過(guò)焊料接縫實(shí)現(xiàn)倒裝芯片組件，通常將金屬塊(例如焊料塊、金塊或銅塊)預(yù)形成在該芯片的焊盤(pán)電極表面上，其中該塊可以是任意形狀，例如螺柱塊、球塊、 柱塊或其它。相應(yīng)的焊料塊(或稱(chēng)為預(yù)焊接塊)通常使用低溫焊料，其也形成在該電路板的接觸區(qū)域上。在回流溫度，通過(guò)該焊料接縫將該芯片結(jié)合到該電路板上。在分配底層填料密封劑之后，由此構(gòu)造了該倒裝芯片裝置。這種方法也是本領(lǐng)域已知的，使用焊料接縫的倒裝芯片裝置的典型實(shí)例例如描述于美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7，098，126 (H. -K. Hsieh等)中。
目前，用于在電路板上形成預(yù)焊接塊的最常用方法是雕版印花方法。與該雕版印花方法相關(guān)的一些現(xiàn)有的提議可參考美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，203，075 (C. G. Angulas等)、美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 5，492，266 (K. G. Hoebener 等)和美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 5，828，128 (Y. Higashiguchi 等)。用于倒裝芯片組件的焊料塊技術(shù)需要在凸塊間距和尺寸小型化方面的設(shè)計(jì)考慮。依照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 該凸塊間距降低到0. 15毫米以下時(shí)，該雕版印花將變得不可行。相反，通過(guò)電鍍沉積的焊料塊提供了進(jìn)一步將凸塊間距降低到低于0. 15毫米的能力。關(guān)于在用于倒裝芯片結(jié)合的電路板上電鍍塊的現(xiàn)有提議能夠見(jiàn)于美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，391，514(T. P. Gall等)和美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 5，480，835 (K. G. Hoebener等)中。盡管在電路板上電鍍焊料塊提供了比雕版印花更小的凸塊間距，但其最初實(shí)施提出幾個(gè)挑戰(zhàn)。
美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7，098，126 (H. -K. Hsieh等)中描述了在有機(jī)襯底上形成焊料的多步工藝。在該方法中，首先提供包括具有電路的表面的有機(jī)電路板，其包括至少一個(gè)接觸區(qū)域。阻焊層設(shè)置在該板表面上并將其圖案化以暴露出該焊盤(pán)。然后，通過(guò)物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、使用催化銅的無(wú)電鍍或使用催化銅的電鍍?cè)谠摪灞砻嫔铣练e金屬種子層。在該金屬種子層上形成具有至少一個(gè)位于該焊盤(pán)上的開(kāi)孔的抗蝕層。然后通過(guò)電鍍?cè)谠撻_(kāi)孔內(nèi)形成焊料。最后，將該抗蝕劑和在該抗蝕劑下面的金屬種子層除去。為了實(shí)施該方法，需要多個(gè)圖案化步驟，從工藝效率的整體角度來(lái)講這是不希望的。此外，如果由于電子裝置的小型化使得相鄰接觸區(qū)域之間的距離(間距)非常小，那么該方法具有其限制。
在US 2006/0219567 Al中公開(kāi)了電路板的導(dǎo)電塊結(jié)構(gòu)的制備方法。將焊料電鍍?cè)诓糠质艿阶韬副Ｗo(hù)的襯底上，然后在該焊料層上沉積抗蝕刻劑，然后以使在隨后的蝕刻步驟過(guò)程中對(duì)該涂覆有焊料的連接焊盤(pán)進(jìn)行保護(hù)的方式將其圖案化。然后將焊料沉積物不需要的焊料蝕刻掉，只留下有抗蝕刻劑保護(hù)的焊料沉積物在該連接焊盤(pán)上。
因此，本發(fā)明的目的是提供用于在襯底，例如電路板上形成焊料沉積物的方法，其包括減少數(shù)量的工藝步驟。此外，其目的還在于提供產(chǎn)生具有高均勻性的焊料的電鍍方法， 其適于在非常微小的結(jié)構(gòu)上形成焊料沉積物。
發(fā)明概述 因此本發(fā)明的目的是采用錫和錫合金的電鍍方法在襯底上制備均勻的焊料沉積物層。這種浴應(yīng)當(dāng)適于填充具有高縱橫比的凹槽結(jié)構(gòu)而不會(huì)留下空隙或凹痕。
本發(fā)明的另一目的是提供用于焊料沉積的方法，其具有減少的電鍍步驟數(shù)量，且即使當(dāng)該阻焊劑開(kāi)孔具有不同尺寸時(shí)其也是普遍適用的。
本發(fā)明的另一目的是提供用于在非導(dǎo)電襯底，例如電路板上形成金屬種子層的方法，其用于制備用于形成倒裝芯片接縫和板對(duì)板焊接接縫的電鍍焊料。
總體說(shuō)來(lái)，公開(kāi)了在襯底上制備電鍍焊料沉積物用于形成倒裝芯片接縫和板對(duì)板焊接接縫的方法。依照本發(fā)明，提供了非導(dǎo)電襯底，例如電路板，其包括具有電路的表面，其包括至少一個(gè)接觸區(qū)域。這種接觸區(qū)域可以是任何導(dǎo)電表面區(qū)域，例如接觸焊盤(pán)或朝向襯底外的電路的頂部區(qū)域。
在該襯底的部分表面上施加阻焊之后，在整個(gè)表面區(qū)域上形成導(dǎo)電種子層。任選地，在沉積該種子層之前，能夠通過(guò)另外的非導(dǎo)電層，例如抗蝕劑，提高該阻焊層的高度。這導(dǎo)致隨后電鍍的焊料沉積物的體積的增加。然后在該襯底的導(dǎo)電區(qū)域上電鍍?cè)谠搶?dǎo)電層上的包含錫和錫合金的焊料層以形成焊料沉積物。然后，將過(guò)量的焊料以足以從該阻焊層上除去該焊料并在該至少一個(gè)接觸區(qū)域上留下焊料沉積物以形成焊料沉積物的量蝕刻掉。優(yōu)選在同一工藝步驟中，還從該阻焊層區(qū)域上除去該導(dǎo)電種子層。
本發(fā)明的另一目的是提供在襯底上制備電鍍焊料沉積物用于形成倒裝芯片焊料接縫和板對(duì)板焊接接縫的方法，在其上任選地通過(guò)印刷和蝕刻方法形成電路。
任選地，在將過(guò)量的焊料蝕刻掉之后在該焊料沉積物上沉積另一層金屬或金屬合金。所述另一層金屬在回流焊接過(guò)程中與該電鍍的焊料沉積物層形成焊料合金。


圖1顯示了用于得到具有平坦化電鍍焊料層的阻焊限定的焊盤(pán)的方法。
圖2顯示了用于得到具有平坦化電鍍焊料層的非阻焊限定的焊盤(pán)的方法。
圖3顯示了用于得到具有微盲孔(BMV)的阻焊限定的焊盤(pán)的方法，該焊盤(pán)具有平坦化的電鍍焊料層。
圖4顯示了用于得到具有微盲孔(BMV)的非阻焊限定的焊盤(pán)的方法，該焊盤(pán)具有平坦化的電鍍焊料層。
圖5顯示了用于得到具有個(gè)體高度的經(jīng)受回流焊接工藝的電鍍焊料層的阻焊限定的焊盤(pán)的方法。
圖6顯示了用于得到具有個(gè)體高度的經(jīng)受回流焊接工藝的電鍍焊料層的非阻焊限定的焊盤(pán)的方法。
圖7顯示了用于得到具有個(gè)體高度的經(jīng)受回流焊接工藝的電鍍焊料層的微盲孔 (BMV)的阻焊限定的焊盤(pán)的方法。
圖8顯示了用于得到具有個(gè)體高度的經(jīng)受回流焊接工藝的電鍍焊料層的微盲孔 (BMV)的非阻焊限定的焊盤(pán)的方法。
圖9顯示了用于得到具有施加另外的抗蝕劑以增大該焊料沉積物的體積的個(gè)體高度的電鍍焊料層的非阻焊限定的焊盤(pán)的方法。
圖10顯示了依照?qǐng)D1實(shí)施方式的平面結(jié)構(gòu)與包含另外的焊料體積(焊料塊)的圖7的實(shí)施方式的結(jié)合。
圖11顯示了依照?qǐng)D1實(shí)施方式的平面結(jié)構(gòu)與包含另外的具有通過(guò)該焊料的回流焊接得到的預(yù)球形化結(jié)構(gòu)的焊料體積(焊料塊)的圖4的實(shí)施方式的結(jié)合。
圖12顯示了用于得到具有微盲孔(BMV)的阻焊限定的焊盤(pán)的方法，該焊盤(pán)具有平坦化的電鍍焊料沉積物。
圖13顯示了用于得到具有微盲孔(BMV)的阻焊限定的焊盤(pán)的方法，該焊盤(pán)具有平坦化的電鍍焊料沉積物和阻擋層。
圖14顯示了用于得到具有堆疊的微盲孔(BMV)的阻焊限定的焊盤(pán)的方法，該焊盤(pán)具有平坦化的電鍍焊料沉積物。
100焊料沉積物層 101導(dǎo)電種子層 102任選的阻擋層 103阻焊層 104外層接觸焊盤(pán) 105非導(dǎo)電襯底 106抗蝕刻劑 107阻焊開(kāi)孔(SRO) 108銅層 109光致抗蝕劑層 110內(nèi)層接觸焊盤(pán) 111開(kāi)孔，形成的微盲孔(BMV) 112共形的涂層BMV 113堆疊的BMV 114具有用于BMV的開(kāi)孔的內(nèi)層 發(fā)明詳述 本發(fā)明提供了通過(guò)電鍍錫或錫合金層在襯底上形成焊料沉積物的方法。該工藝特別適于在電路板上制備焊料塊，其能夠形成具有良好電鍍均勻性的焊料快。下面更詳細(xì)地描述該方法。此處所示的附圖簡(jiǎn)要描述了該工藝。該附圖并不按比例繪制，即其不反映該芯片封裝結(jié)構(gòu)中各層的實(shí)際尺寸或特征。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中類(lèi)似的編號(hào)表示類(lèi)似的元件。
現(xiàn)在參照?qǐng)Dla，依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，提供了非導(dǎo)電襯底105，在其表面上具有接觸焊盤(pán)104作為接觸區(qū)域?qū)嵤┓绞健Ｔ摲菍?dǎo)電襯底105能夠是電路板，其可以由有機(jī)材料或纖維增強(qiáng)的有機(jī)材料或顆粒增強(qiáng)的有機(jī)材料等制成，例如環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺、雙馬來(lái)酰亞胺三嗪、氰酸酯、聚苯并環(huán)丁烯或其玻璃纖維復(fù)合物等。
所述接觸焊盤(pán)104通常是由金屬材料，例如銅，制成。任選地，在該接觸焊盤(pán)104上形成阻擋層102，其能夠例如是鎳粘合層或金保護(hù)層。所述阻擋層102也可以由鎳、鈀、銀、 錫、鎳/鈀、鉻/鈦、鈀/金或鎳/鈀/金等制成，其能夠通過(guò)電鍍、無(wú)電鍍或物理氣相沉積等制成。最終在所述非導(dǎo)電襯底105的表面上沉積阻焊層103以保護(hù)電路并提供絕緣。
為了通過(guò)電鍍?cè)诜菍?dǎo)電表面上制備包含錫或錫合金的焊料沉積物，需要在該非導(dǎo)電表面上形成導(dǎo)電種子層以引發(fā)電鍍。這種種子層101示于圖Ib中。通常，該種子層例如是通過(guò)非導(dǎo)電表面的常規(guī)制造工業(yè)中的并為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的無(wú)電沉積而形成。
依照本發(fā)明，將該導(dǎo)電種子層沉積在包括接觸焊盤(pán)區(qū)域104和阻焊區(qū)域103的該非導(dǎo)電襯底105的整個(gè)表面上。
該種金屬層是電導(dǎo)性的，提供粘合，使其上表面的暴露部分可以電鍍，且能夠防止隨后的焊料沉積物金屬遷移到下面的接觸區(qū)域的金屬中?？蛇x地，該種金屬層可以由兩個(gè)金屬層構(gòu)成。第二金屬的實(shí)例是銅，因?yàn)槠涮峁┝诉m于隨后電鍍的表面。
該非導(dǎo)電的襯底能夠被在例如Handbuch der Leiterplattentechnik，第4卷， 2003，第292至300頁(yè)中描述的各種方法激活。這些工藝包括形成包含碳顆粒、Pd膠體或?qū)щ娋酆衔锏膶?dǎo)電層?！癊lectrochemicals”公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了包括使用碳顆粒的工藝并以例如商標(biāo)“Shadow”市場(chǎng)化。現(xiàn)有技術(shù)中已知的另一種工藝是已經(jīng)由MacDermid公司開(kāi)發(fā)的 “黑孔”工藝。Shipley Ronal和Atotech公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了包括使用鈀膠體的工藝且例如分別以商標(biāo)“Crimson”、“Conductron” 和 “Neopact” 已知。
OMI Enthone和Atotech公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了包括使用導(dǎo)電聚合物的工藝且例如分別以商標(biāo)“DMSE，，、‘SeIeo CP，，禾口 "Compact CP” 已知。
專(zhuān)利文獻(xiàn)中描述了這些工藝中的一些，并在下面給出實(shí)例 歐洲專(zhuān)利EP O 616 053描述了在非導(dǎo)電襯底上施加金屬涂層的工藝(不使用無(wú)電涂覆)，其包括 a.將所述襯底與包括貴金屬/第IVA族金屬溶膠的活化劑接觸以得到經(jīng)處理的襯底； b.將所述經(jīng)處理的襯底與pH值高于11至13的自加速和補(bǔ)充的浸沒(méi)金屬組合物接觸，該浸沒(méi)金屬組合物包括如下的溶液 (i) Cu (II)、Ag、Au或Ni的可溶金屬鹽或其混合物， (ii)第IA族金屬的氫氧化物， (iii)包括對(duì)于所述金屬鹽的金屬具有0.73至21. 95的累計(jì)形成常數(shù)log K的有機(jī)材料的絡(luò)合劑。
該工藝得到能夠用于隨后電涂覆的薄導(dǎo)電層。該工藝在現(xiàn)有技術(shù)中已知為 "Connect” 工藝。
美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，503，877描述了包括使用絡(luò)合物在非金屬襯底上產(chǎn)生金屬種的非導(dǎo)電襯底的金屬化。該金屬種為隨后的電鍍提供了足夠的電導(dǎo)性。該工藝在現(xiàn)有技術(shù)中已知為所謂的“Neoganth”工藝。
美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，693，209涉及包括使用導(dǎo)電吡咯聚合物的非導(dǎo)電襯底的金屬化工藝。該工藝在現(xiàn)有技術(shù)中已知為“Compact CP”工藝。
歐洲專(zhuān)利1 390 568 Bl也涉及非導(dǎo)電襯底的直接電解金屬化。其包括使用導(dǎo)電聚合物得到用于隨后電涂覆的導(dǎo)電層。該導(dǎo)電聚合物具有噻吩單元。該工藝在現(xiàn)有技術(shù)中已知為“Seleo CP”工藝。
最后，該非導(dǎo)電襯底也能夠用含膠體或無(wú)機(jī)鈀離子的溶液激活，其方法描述于例如 Handbuch der Leiterplattentechnik，第 4 卷，2003，第 307 至 311 頁(yè)中。
隨后可以任選地進(jìn)行薄中間金屬涂層的無(wú)電鍍以增強(qiáng)該導(dǎo)電種子層。借助于該種子層，然后能夠進(jìn)行依照本發(fā)明的焊料沉積物的電鍍。
依照本發(fā)明，所述導(dǎo)電種子層101可以由金屬或合金制成或由金屬多層制成，例如銅、錫、鈷、錫-鉛合金、鉻-銅合金、鈦/鎳(雙金屬)、錫/銅、鉻/鉻-銅合金/銅或鎳 /錫/銅多層。優(yōu)選銅作為種子層。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述種子層101也能夠通過(guò)無(wú)電鍍方法形成，其中該催化金屬不使用貴金屬而是使用銅作為催化金屬。在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)3，993，491和 3，993，848中能夠找到用于在非導(dǎo)電表面上形成這種催化銅的典型實(shí)例。
所述種子層101的厚度優(yōu)選小于0. 1毫米，更優(yōu)選為0. 0001毫米至0. 005毫米。 根據(jù)所述種子層101在該焊料中的溶解度，所述種子層101也能夠完全溶解在該焊料沉積物中或在回流焊接工藝之后仍至少部分存在。
優(yōu)選較薄的所述種子層101，因?yàn)檩^薄的種子層能夠較快地在蝕刻溶液中除去，所述非導(dǎo)電襯底105在蝕刻溶液中浸沒(méi)所需的時(shí)間能夠縮短。在這種情況中，所述蝕刻溶液對(duì)所述阻焊層103的損害將會(huì)降低到可接受的低水平。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是在該焊料沉積物的電鍍之前不需要在該襯底表面的選定區(qū)域上施加抗蝕層。
現(xiàn)在參照?qǐng)Dlc，然后在該導(dǎo)電種子層101上形成包含錫或錫合金的焊料層100。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述焊料100是錫或由錫與選自鉛、銀、銅、鉍、銻、 鋅、鎳、鋁、鎂、銦、碲、鎳和鎵的元素的混合物制成的錫合金。
錫和錫合金電鍍?cè)∈潜绢I(lǐng)域已知的。下面描述了通常使用的錫或錫合金電鍍?cè)〗M成和電鍍的工藝參數(shù)。
在該浴的其它組分中，可以添加Sn2+離子源、抗氧化劑和表面活性劑。
該Sn2+離子源可以是含錫的可溶陽(yáng)極，或在使用不溶陽(yáng)極的情況下，可以是可溶 Sn2+離子源。甲磺酸錫Sn(MSA)2是優(yōu)選的Sn2+離子源，因?yàn)槠渚哂懈呷芙舛?。一般該Sn2+ 離子源的濃度足以在該浴中提供約10g/L至約100g/L的Sn2+離子，優(yōu)選約15g/L至約95g/L，更優(yōu)選約40g/L至約60g/L。例如可以加入Sn(MSA)2以在該電鍍?cè)≈刑峁┘s30g/L至約 60g/L 的 Sn2+離子。
優(yōu)選的合金是錫銀合金。在這種情況中，該電鍍?cè)∵€包含可溶銀鹽，通常使用的是硝酸鹽、乙酸鹽和優(yōu)選的甲磺酸鹽。一般Ag+離子源的濃度足以在該浴中提供約0. lg/L至約1. 5g/L的Ag+離子，優(yōu)選約0. 3/L至約0. 7g/L，更優(yōu)選約0. 4g/L至約0. 6g/L。例如可以加入Ag(MSA)以在該電鍍?cè)≈刑峁┘s0. 2g/L至約1. Og/L的Ag+離子。
可以在本發(fā)明的浴中添加抗氧化劑以穩(wěn)定該浴使得溶液中的Sn2+離子不會(huì)被氧化。能夠加入約0. lg/L至約10g/L，優(yōu)選約0. 5g/L至約3g/L濃度的例如以下的優(yōu)選的抗氧化劑對(duì)苯二酚、鄰苯二酚和任何羥基、二羥基或三羥基苯甲酸和選自以下化合物的一取代、二取代或三取代吡啶衍生物2-氨基-3-羥基吡啶、3-氨基-2-羥基吡啶、2，3- 二羥基吡啶>3,4- 二羥基吡啶>2,5- 二羥基吡啶>2,3,4-三羥基吡啶>3,4,5-三羥基吡啶、2，3- 二氨基吡啶、3，4- 二氨基吡啶、2，5- 二氨基吡啶、3-氨基-4，5- 二羥基吡啶、4-氨基-3，5- 二羥基吡啶、4-氨基-2，5- 二羥基吡啶、4-氨基-2，3- 二羥基吡啶、3，4- 二氨基-2-羥基吡啶、3，4- 二氨基-5-羥基吡啶、2，3- 二氨基-4-羥基吡啶、2，3- 二氨基-5-羥基吡啶、3， 4- 二氨基-2-羥基-5，6- 二甲基吡啶、3，4- 二氨基-5-羥基-2，6- 二甲基吡啶、2，3- 二氨基-4-羥基-5，6- 二甲基吡啶、4-氨基-2，3- 二羥基-5，6- 二甲基吡啶、3-氨基-4，5- 二羥基-2，6- 二甲基吡啶、2，5- 二氨基-3，4，6-三甲基吡啶、3，4- 二氨基-2，5，6-三甲基吡啶、2，3-二氨基-4，5，6-三甲基吡啶、3，4，5-三羥基-2，6-二甲基吡啶、2，3，4-三羥基-5， 6-二甲基吡啶、2，5-二羥基-3，4，6-三甲基吡啶、3，4-二羥基-2，5，6-三甲基吡啶、2，3-二羥基-4，5,6-三甲基吡啶、3-氨基-2-羥基-4，5,6-三甲基吡啶、2-氨基-3-羥基-4，5， 6-三甲基吡啶和相應(yīng)的乙基、丙基和烷氧基衍生物。例如，可以在該浴中加入約2g/L濃度的對(duì)苯二酚。
可以加入表面活性劑以促進(jìn)該襯底的潤(rùn)濕。該表面活性劑似乎用作溫和的沉積抑制劑，其能夠在一定程度上抑制三維生長(zhǎng)，從而改進(jìn)該膜的形態(tài)和形貌。其也能夠有助于精制粒度，產(chǎn)生更均勻的塊。示例性的陰離子表面活性劑包括烷基磷酸鹽、烷基醚磷酸鹽、烷基硫酸鹽、烷基醚硫酸鹽、烷基磺酸鹽、烷基醚磺酸鹽、羧酸醚、羧酸酯、烷基芳基磺酸鹽、芳基烷基醚磺酸鹽、芳基磺酸鹽和磺基丁二酸鹽。
本發(fā)明的電鍍?cè)?yōu)選具有酸性PH值以抑制陽(yáng)極鈍化，實(shí)現(xiàn)更好的陰極效率，并實(shí)現(xiàn)更具延展性的沉積物。因此，該浴PH值優(yōu)選為約0至約3。在優(yōu)選實(shí)施方式中，該浴的pH 值是0。因此，可使用硝酸、乙酸和烷基磺酸，例如甲磺酸(MSA)，實(shí)現(xiàn)該優(yōu)選的酸性pH值。 在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，該酸是甲磺酸。該酸的濃度優(yōu)選為約50g/L至約200g/L，更優(yōu)選為約70g/L至約120g/L。例如，可以在該電鍍?cè)≈屑尤爰s50g/L至約160g/L的甲磺酸以實(shí)現(xiàn) PH值為0的浴并用作導(dǎo)電電解液。
本發(fā)明的電解浴還包含至少一種流平劑，其包括但不局限于芳香醛和酮，選自如下化合物苯丁烯酮、苯甲醛、3-氯苯甲醛、4-氯苯甲醛、2，4_ 二氯苯甲醛、2，6_ 二氯苯甲醛、2，4，6_三氯苯甲醛、1-萘甲醛、2-萘甲醛、2-羥基苯甲醛、3-羥基苯甲醛、4-羥基苯甲醛、2-甲基苯甲醛、3-甲基苯甲醛、4-甲基苯甲醛、間茴香醛、鄰茴香醛、對(duì)茴香醛、2-氯苯乙酮、3-氯苯乙酮、4-氯苯乙酮、2，4_ 二氯苯乙酮、2，4，6_三氯苯乙酮。該術(shù)語(yǔ)“芳香羰基化合物”此處用作芳香醛和芳香酮化合物的同義詞，且不包括“α/β-不飽和羧酸”。所述芳香羰基化合物流平劑以0. 001g/l至0. 5g/l，更優(yōu)選0. 005g/l至0. lg/Ι的量加入到該電解液中。
在另一實(shí)施方式中，除了該芳香羰基化合物的該至少一種流平劑之外，該電解液還包含至少一種其它類(lèi)型的流平劑，其是α/β-不飽和羧酸或其衍生物。優(yōu)選地，該α/ β -不飽和羧酸選自以下化合物丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、3-氯丙烯酸、3，3- 二甲基丙烯酸、2，3_ 二甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸 2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、甲基丙烯酸2- 二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸酐和甲基丙烯酸甲酯。該0/0-不飽和羧酸的該至少一種流平劑以在0.058/1至38/1，更優(yōu)選0.^/1 至0. 5g/l的范圍內(nèi)的濃度存在于該電解液中。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，該增白劑是苯丁烯酮、1-萘甲醛和甲基丙烯酸的混合物，其中該苯丁烯酮的濃度在0. Olg/Ι至0. 3g/l，更優(yōu)選0. 005g/l至0. 02g/l的范圍內(nèi)， 其中該1-萘甲醛的濃度在0. 001g/l至0. 2g/l，更優(yōu)選0. 005g/l至0. 02g/l的范圍內(nèi)，以及其中該甲基丙烯酸的濃度在0. 05g/l至3g/l，更優(yōu)選0. lg/Ι至0. 5g/l的范圍內(nèi)。
例如在以下中公開(kāi)了典型的浴組成The Electrodeposition of Tin and its Alloys, 1995,71-84 頁(yè)。
用于焊料沉積物電鍍的錫和錫合金的電鍍能夠通過(guò)直流(DC)或脈沖電鍍進(jìn)行。 脈沖電鍍技術(shù)特別適用于填充在圖1-15中所示的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。脈沖電鍍的優(yōu)點(diǎn)是更好的表面分布均勻性和改進(jìn)的晶體結(jié)構(gòu)，其具有具有更細(xì)的粒度和因此更好的可焊接性質(zhì)的錫沉積物。而且，與DC電鍍相比，脈沖電鍍能夠得到更高的可施加電流密度和因此更高的生產(chǎn)量。
通常，能夠使用有效電流密度為l_20A/dm2的電流脈沖?？蛇x地，也能夠用電流密度為l-3A/dm2的DC操作該浴。
例如，用3A/dm2的電流密度實(shí)施錫脈沖電鍍?cè)?0min電鍍時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生40 μ m的錫沉積物平均厚度。表面上的厚度變化僅為+/_15%。實(shí)施DC電鍍能夠得到僅ΙΑ/dm2的最大電流密度。獲得40 μ m的錫沉淀物厚度的電鍍時(shí)間為86min。表面上的變化為+/-33%， 因此比脈沖電鍍要高得多。
優(yōu)選的脈沖參數(shù)如下 調(diào)節(jié)至少一個(gè)正向電流脈沖的持續(xù)時(shí)間與至少一個(gè)反向電流脈沖的持續(xù)時(shí)間之比為至少1 0-1 7，優(yōu)選至少1 0.5-1 4，更優(yōu)選至少1 1-1 2.5。
可將該至少一個(gè)正向電流脈沖的持續(xù)時(shí)間調(diào)節(jié)為優(yōu)選至少5ms至1000ms。
可將該至少一個(gè)反向電流脈沖的持續(xù)時(shí)間優(yōu)選調(diào)節(jié)為0.2-至多5ms，更優(yōu)選 0. 5-1. 5ms0 該至少一個(gè)正向電流脈沖在該工件處的最大電流密度優(yōu)選調(diào)節(jié)為1-最大30A/dm2 的值。特別優(yōu)選地，在水平工藝中，該至少一個(gè)正向電流脈沖在該工件處的最大電流密度為約2-8A/dm2。在垂直工藝中，該至少一個(gè)正向電流脈沖在該工件處的最優(yōu)選的最大電流密度為1-最大5A/dm2。
該至少一個(gè)反向電流脈沖在該工件處的最大電流密度將優(yōu)選調(diào)節(jié)為0-60A/dm2的值。特別優(yōu)選地，在水平工藝中，該至少一個(gè)反向電流脈沖在該工件處的最大電流密度為約0-20A/dm2。在垂直工藝中，該至少一個(gè)正向電流脈沖在該工件處的最優(yōu)選的最大電流密度為 0-最大 12A/dm2。
依照?qǐng)D1-8的結(jié)構(gòu)中的開(kāi)孔表示SRO (阻焊開(kāi)孔)，優(yōu)選尺寸為約5-1000 μ m，優(yōu)選約10-500 μ m,甚至更優(yōu)選20-100 μ m。
SRO的高度為5-250 μ m，優(yōu)選約10-50 μ m。相鄰接觸區(qū)域的中心點(diǎn)的距離表示為間距，對(duì)于IC襯底在90-300 μ m范圍內(nèi)，對(duì)于印刷電路在150-1000 μ m范圍內(nèi)。
因?yàn)樵撟韬?04也被導(dǎo)電種子層101覆蓋，因此也在該層上電鍍?cè)摵噶铣练e物 100。該層100的厚度應(yīng)當(dāng)優(yōu)選不超過(guò)1-10 μ m,更優(yōu)選不超過(guò)3_6 μ m。
參照?qǐng)Dld，從該阻焊層103上除去該焊料沉積物100以及該導(dǎo)電種子層101。該除去優(yōu)選是通過(guò)化學(xué)蝕刻一定量的包含錫或錫合金的焊料層足以從該阻焊層區(qū)域103上除去該焊料沉積物層100和該導(dǎo)電種子層101并在該至少一個(gè)接觸區(qū)域上留下焊料層而進(jìn)行的。該錫和錫合金的蝕刻，也稱(chēng)作脫模，能夠電解或化學(xué)進(jìn)行。而且，可以?xún)H使用機(jī)械拋光， 或者可以將其與電解或化學(xué)脫模結(jié)合使用以除去該焊料沉積物層100和導(dǎo)電種子層101。
通常能夠在單一蝕刻步驟中用相同的蝕刻溶液除去該錫或錫合金焊料沉積物100 和該導(dǎo)電種子層101。然而，在一些情況中，使用不同的蝕刻溶液以首先除去該阻焊區(qū)域 103上的焊料沉積物層并然后除去該導(dǎo)電種子層101可能是有利的。能夠使用常規(guī)實(shí)驗(yàn)選擇適合的蝕刻溶液。
典型的蝕刻或脫模組合物例如公開(kāi)于Jordan :The Electrodeposition of Tin and its Alloys, 1995，373-377 頁(yè)中。
在電解脫模方法過(guò)程中，將錫或其合金在70-90°C陽(yáng)極溶解在10wt%的NaOH溶液中。
化學(xué)脫模通常是在包含強(qiáng)堿，例如NaOH，的溶液(約10wt% )中在70_90°C的高溫下進(jìn)行的?？梢栽谠撊芤褐刑砑佑袡C(jī)添加劑，特別是硝基芳香化合物，例如對(duì)硝基苯酚。
可選地，化學(xué)脫?？稍谝韵氯芤褐羞M(jìn)行 -過(guò)氧化氫，通常添加氟化物， -基于硝酸和硝酸鹽的體系，5-40Wt%硝酸鹽， -基于HCl/氯化銅的體系，包含5_20wt%HC1，氯化銅的初始濃度為2. 5mg/L。
盡管對(duì)依照?qǐng)D1的襯底詳細(xì)描述了該工藝步驟，但其并不限定于此，且可以被應(yīng)用于所有類(lèi)型的襯底。圖2-9中顯示了能夠由此處理的本發(fā)明的一些其它優(yōu)選實(shí)施方式。
依照本發(fā)明，所述阻焊層103并不限于覆蓋所述接觸焊盤(pán)104表面的一部分。如圖2中所示，所述阻焊層103沉積在所述非導(dǎo)電表面105的表面上，而不覆蓋所述接觸焊盤(pán) 104表面的任何部分。按順序形成所述導(dǎo)電種子層101。然后，在覆蓋該接觸焊盤(pán)104的所述開(kāi)孔中以及非導(dǎo)電表面105的區(qū)域上形成該焊料沉積物層100。這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)作非阻焊限定的焊盤(pán)結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明，所述接觸焊盤(pán)104并不限定于平坦結(jié)構(gòu)。如圖3中所示，所述接觸焊盤(pán)104能夠是填充有焊料沉積物100的過(guò)孔或溝槽的一部分。過(guò)孔和溝槽優(yōu)選具有 5-250 μ m的深度和5-200 μ m的寬度。
這種結(jié)構(gòu)也可以是如圖4中所示的非阻焊限定的焊盤(pán)襯底。
依照本發(fā)明，該焊料沉積物層100并不限定于該開(kāi)孔，而是也能夠延伸到如圖5中所示的開(kāi)孔之上。對(duì)于該實(shí)施方式，將抗蝕刻劑106施加到位于至少該至少一個(gè)接觸焊盤(pán) 104之上的表面積上的該焊料沉積物層100上，如圖5d所示。該焊料沉積物層100以及該導(dǎo)電層101以足以從該阻焊層103上除去該焊料沉積物層和該導(dǎo)電層并在該至少一個(gè)接觸焊盤(pán)區(qū)域上留下焊料沉積物層的量蝕刻掉。然后，除去該抗蝕刻劑。圖5f是在回流焊接步驟之后為焊料塊的焊料沉積物100的實(shí)例。
圖6是類(lèi)似于圖5中所示的具有非阻焊限定接觸焊盤(pán)104的焊料塊的實(shí)施例。
圖7是焊料塊實(shí)施方式的實(shí)施例，其中該接觸焊盤(pán)104是過(guò)孔或溝槽的一部分。
圖8是焊料塊實(shí)施方式的實(shí)施例，其中該接觸焊盤(pán)104是過(guò)孔或溝槽的一部分，且該接觸焊盤(pán)104是非阻焊限定的。
圖9是施加有另外的抗蝕劑的具有個(gè)體高度的電鍍焊料層的非阻焊限定的焊盤(pán)。 在該實(shí)施方式中，將另外的抗蝕劑106施加在該阻焊103的水平表面區(qū)域上。這種抗蝕劑優(yōu)選不施加在該襯底表面105上。添加另外的抗蝕劑的目的是提高該襯底上焊料沉積物的量。從圖9中顯而易見(jiàn)可知，在該阻焊層103頂部施加另外的抗蝕劑層106不會(huì)改變總的電鍍步驟，且特別不會(huì)影響本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，由依照?qǐng)D5-9的焊料沉積物100形成的所述焊料塊 100能夠用于形成倒裝芯片接縫。在回流焊接溫度能夠形成倒裝芯片接縫。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述電鍍焊料塊能夠用于形成在IC芯片上具有金屬塊的倒裝芯片接縫。在回流焊接溫度能夠形成倒裝芯片接縫。
圖10是依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的兩個(gè)襯底之間的結(jié)合工藝，例如具有印刷電路板(下部)的IC襯底(上部)。在回流焊接溫度能夠形成倒裝芯片接縫。
圖11是依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的兩個(gè)襯底之間的結(jié)合工藝，例如具有印刷電路板(下部)的IC襯底(上部)。在該結(jié)合工藝之前，該焊料塊已經(jīng)通過(guò)回流焊接工藝預(yù)球體化。
在回流焊接溫度能夠形成倒裝芯片接縫。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述電鍍焊料塊能夠用于形成倒裝芯片接縫和板對(duì)板焊接接縫。
該焊料塊可以是任何形狀，例如螺柱塊、球塊、柱塊或其它。
在另一實(shí)施方式中，依照本發(fā)明的方法能夠用于形成倒裝芯片接縫和板對(duì)板焊接接縫，在其上通過(guò)印刷和蝕刻工藝形成電路。
參照?qǐng)D12，其中在在其表面的一側(cè)上具有銅層108的非導(dǎo)電襯底105上形成具有微盲孔111的阻焊限定的焊盤(pán)。該銅層108的典型厚度為15 μ m,盡管厚度在3至35 μ m范圍內(nèi)的銅層108都可適用本發(fā)明的方法。尤其適用于制備高密度互連的是厚度為3-7 μ m 的銅層108。所述銅層108通常能夠以3μπι、5μπι或7μπι的厚度使用。
通過(guò)該印刷和蝕刻方法將該附著到該非導(dǎo)電襯底105的至少一個(gè)表面上的至少一個(gè)銅層108構(gòu)造(即轉(zhuǎn)化)為電路。因此，將光致抗蝕劑層109沉積在所述銅層108上并使用現(xiàn)有技術(shù)已知的方法圖案化。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，該銅層108的表面用微蝕刻工藝處理以提高該銅層108的表面與該光致抗蝕劑層109之間的粘附力。這種用于銅表面的微蝕刻工藝描述于例如 W. Jillek,G. Keller"Handbuch der Leiterplattentechnik Band 4”，E.G. Leuze Verlag Bad Saulgau，第一版 2003，132 頁(yè)中。典型的微蝕刻工藝包括用過(guò)硫酸鹽和硫酸或用包含過(guò)氧化氫和硫酸的組合物處理銅表面。
任選地，在沉積光致抗蝕劑之前將該銅層108的表面經(jīng)過(guò)機(jī)械處理以提高隨后在該銅層108上沉積的光致抗蝕劑的粘附力。這種機(jī)械處理是現(xiàn)有技術(shù)中已知的并包括刷新和浮石磨光。
也可以將用于提高銅層108的表面和光致抗蝕劑層之間的粘附力的所述化學(xué)和機(jī)械工序相結(jié)合。
能夠施加液體和干膜光致抗蝕劑以將銅層108轉(zhuǎn)化為構(gòu)造化的銅層108。典型的光致抗蝕劑材料和沉積工序、其說(shuō)明和開(kāi)發(fā)都是現(xiàn)有技術(shù)中已知的。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，使用干膜光致抗蝕劑以在該銅層108上提供電路圖案。在另一實(shí)施方式中，使用液體光致抗蝕劑用于與干膜光致抗蝕劑相同的目的。
涂有圖案化的光致抗蝕劑的該銅層108與蝕刻組合物接觸以從不涂有該光致抗蝕劑的該銅層108的那些部分上除去所有銅，得到構(gòu)造化的銅層108。為此目的，可使用不同的蝕刻組合物。在一種實(shí)施方式中，使用包括酸、過(guò)氧化物和CuCl2的酸性蝕刻組合物。 在另一實(shí)施方式中，使用包括氨和CuCl2的堿性蝕刻組合物。
通過(guò)常規(guī)抗蝕劑脫模方法從該非導(dǎo)電襯底105上除去該光致抗蝕劑層109，其中將該涂有抗蝕劑的襯底與堿性水溶液接觸。所述脫模處理的溫度通常保持在50°C至55°C。 通常將所述水溶液噴在具有光致抗蝕劑層的該非導(dǎo)電襯底105上。
在形成開(kāi)孔111之后，將阻焊層103沉積在該構(gòu)造化的銅層108和該非導(dǎo)電襯底 105的相鄰表面上。為此目的能夠使用機(jī)械和激光鉆孔。激光鉆孔是用于形成開(kāi)孔111、堆疊的微盲孔113和直徑彡150 μ m的阻焊開(kāi)孔107的優(yōu)選方法。UV型或CO2型激光鉆孔方法都適用于本發(fā)明。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，該阻焊層103是永久阻焊，且在制備印刷電路板之后保持附著在該構(gòu)造化的銅層108和該非導(dǎo)電襯底105的表面上。
通過(guò)已知技術(shù)將該阻焊層103沉積在該非導(dǎo)電的襯底105的表面和該構(gòu)造化的銅層108上。適用于本發(fā)明的實(shí)施例是絲網(wǎng)印刷和/或光刻工藝。依照本發(fā)明能夠使用各種類(lèi)型的阻焊UV硬化阻焊、熱固化雙組分阻焊和可光成像的阻焊。
在圖14中所示的本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，與如圖12和13中所示相反，在沉積該阻焊層103之后，鉆出開(kāi)孔111，即在沉積和構(gòu)造該阻焊層103之后，通過(guò)激光鉆孔除去該非導(dǎo)電襯底105的材料。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，如圖15中所示，將堆疊的微盲孔113鉆孔通過(guò)在鉆孔之前沉積的該阻焊層103和非導(dǎo)電襯底105。
在下一步中，必須將該鉆出的堆疊的微盲孔114和暴露出該內(nèi)層接觸焊盤(pán)110的阻焊開(kāi)孔107清潔并調(diào)節(jié)其用于隨后的工藝步驟。本領(lǐng)域中已知的方法，例如去鉆污工藝， 可用于本發(fā)明的方法中。
涂污與來(lái)自非導(dǎo)電襯底材料、阻焊和光致抗蝕劑的聚合物材料殘余物有關(guān)，且是由鉆孔和在鉆孔過(guò)程中的熱作用造成的。在對(duì)所述孔進(jìn)行金屬化之前必須將該涂污除去以在第一金屬化層和該介電材料之間實(shí)現(xiàn)可靠的附著和/或保證可靠的銅/銅互連。
能夠通過(guò)例如在高電源場(chǎng)中使用四氟甲烷或氮?dú)?氧氣混合物的等離子體技術(shù)除去所述涂污。等離子體技術(shù)在批量生產(chǎn)工藝模式中特別適用于例如Teflon 和聚酰亞胺的基底材料。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方案中，該去鉆污工藝是堿性高錳酸鹽處理，其中從該激光鉆孔111中除去該塑性材料，用包括以下的三步工藝除去堆疊的微盲孔113和阻焊開(kāi)口 107 :a)將該塑性材料在例如基于丁二醇的溶脹劑中膨脹，b)高錳酸鹽蝕刻，其導(dǎo)致從塑性材料上除去涂污和其它殘余物，和c)還原工藝，其中除去在高錳酸鹽蝕刻過(guò)程中產(chǎn)生的分解產(chǎn)物并進(jìn)一步清洗和調(diào)節(jié)孔內(nèi)的襯底表面。所述還原步驟c)通常是用基于H2O2的組合物進(jìn)行的。任選地增加另一處理步驟以清理在一些類(lèi)型的襯底材料中存在的玻璃顆粒和/ 或玻璃絲。
任選地，在沉積導(dǎo)電種子層101之前在該內(nèi)層接觸焊盤(pán)110上形成阻擋層102(圖 13)。
接下來(lái)然后在該導(dǎo)電種子層101上形成包含錫或錫合金的焊料層100。
從該阻焊層103上除去該焊料沉積物層100以及該導(dǎo)電種子層101。
任選地，在蝕刻掉過(guò)量的焊料之后在該焊料沉積物層100上沉積另一金屬層。該金屬是通過(guò)無(wú)電金屬鍍工藝沉積的，且選自如下物質(zhì)鉛、銀、銅、鉍、銻、鋅、鎳、鋁、鎂、銦、 碲、金和鎵。所述無(wú)電金屬鍍工藝包括浸鍍和自催化鍍。用于無(wú)電沉積鉛、銀、銅、鉍、銻、 鋅、鎳、鋁、鎂、銦、碲、金和鎵的工藝和組合物是本領(lǐng)域已知的，且能夠在不進(jìn)行任何進(jìn)一步改進(jìn)的情況下適用于本發(fā)明。用于無(wú)電金屬鍍?cè)谠摵噶铣练e物層100上的優(yōu)選金屬是銀、 銅、鎳、金和鈀。沉積在該焊料沉積物層100上的所述另一金屬層在進(jìn)行回流焊接工藝時(shí)形成金屬間合金焊料。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。
實(shí)施例 實(shí)施例1 使用具有依照?qǐng)DIa的接觸焊盤(pán)結(jié)構(gòu)的IC襯底。該SRO是120 μ m,阻焊高度是 25 μ m0 電鍍步驟依照?qǐng)D1。首先在整個(gè)襯底表面上形成銅的導(dǎo)電種子層101。為此，首先將該表面與包含無(wú)機(jī)鈀的酸性溶液接觸，然后與用于化學(xué)銅沉積的溶液接觸。
然后，將錫焊料沉積物100從包含45g/L Sn2+作為Sn (MSA) 2、60mL/L MSA (70%溶液)、2g/L對(duì)苯二酚、7. Og/Lugalvan BNO12和100mg/L苯丁烯酮的浴中鍍?cè)谠搶?dǎo)電層上。
該浴的pH值為0，溫度為25°C。鍍7分鐘。使用脈沖電鍍，使用以下參數(shù) 正向電流脈沖的平均電流密度2A/dm2 ； 正向電流脈沖的持續(xù)時(shí)間20ms ； 反向電流脈沖的平均電流密度0A/dm2(無(wú)反向脈沖，僅暫停脈沖)； 反向電流脈沖的持續(xù)時(shí)間4ms。
將依照?qǐng)D1的開(kāi)孔(SRO)完全充滿錫焊料沉積物，不形成任何孔隙。此外，在該阻焊區(qū)域103上沉積了錫，其厚度為3 μ m(圖Ic)。
然后通過(guò)在包含30VOl%硝酸的溶液中在40°C的溫度處理Imin除去在該阻焊區(qū)域上的該錫焊料沉積物100以及該導(dǎo)電種子層101。
在該蝕刻工藝之后，錫焊料沉積物100僅剩余在該開(kāi)孔中，而在該阻焊區(qū)域103上的該錫焊料沉積物100以及該銅的導(dǎo)電種子層101已經(jīng)完全除去(圖Id)。該錫焊料沉積物顯示出非常均勻的表面分布且沒(méi)有須狀物。其適于焊接到芯片或電路上。
實(shí)施例2 重復(fù)實(shí)施例1，現(xiàn)在使用包含45g/l Sn2+作為Sn(MSA)2、60ml/lMSA(70%溶液)、 0. 5g/l 2-氨基-3-羥基-吡啶、7. Og/1 Lugalvan BN012 (BASF SE 的產(chǎn)品)和由 0. 5g/ 1甲基丙烯酸和O. 05g/l ι-萘甲醛構(gòu)成的流平劑的錫浴。
該錫焊料沉積物顯示出非常均勻的表面分布且沒(méi)有須狀物。其適于焊接到芯片或電路上。
權(quán)利要求
1.一種在襯底上形成焊料沉積物的方法，其包括如下步驟i)提供包括具有電路的表面的襯底，所述的表面包括至少一個(gè)接觸區(qū)域， )形成置于所述襯底表面上的阻焊層，并將其圖案化以暴露出所述至少一個(gè)接觸區(qū)域，iii)使包括所述阻焊層和所述至少一個(gè)接觸區(qū)域的整個(gè)襯底區(qū)域與適于在所述襯底表面上提供導(dǎo)電層的溶液接觸，iv)在所述導(dǎo)電層上電鍍包含錫或錫合金的焊料沉積物層，ν)將如下量的包含錫或錫合金的所述焊料沉積物層和所述導(dǎo)電層蝕刻掉，所蝕刻掉的如下的量使得足以從所述阻焊層區(qū)域除去所述焊料沉積物層和所述導(dǎo)電層，在所述至少一個(gè)接觸區(qū)域上留下焊料沉積物層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在步驟i)和步驟ii)之間包括如下步驟a)形成置于所述襯底的至少一個(gè)銅表面108上的光致抗蝕劑層，并將所述光致抗蝕劑層構(gòu)造成電路的負(fù)像，b)將所述至少一個(gè)銅表面108經(jīng)由所述圖案化的光致抗蝕劑暴露出的部分蝕刻掉，c)除去所述光致抗蝕劑。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中形成至少一個(gè)開(kāi)孔以暴露出至少一個(gè)內(nèi)層焊盤(pán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述至少一個(gè)開(kāi)孔是在步驟ii)之后形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述至少一個(gè)開(kāi)孔是在步驟ii)之前形成的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其包括如下步驟i)提供包括具有電路的表面的襯底，所述表面包括至少一個(gè)接觸區(qū)域，ii)形成置于所述襯底表面上的阻焊層，并將其圖案化以暴露出所述至少一個(gè)接觸區(qū)域，iii)使包括所述阻焊層和所述至少一個(gè)接觸區(qū)域的整個(gè)襯底區(qū)域與適于在所述襯底表面上提供導(dǎo)電層的溶液接觸，iv)在所述導(dǎo)電層上電鍍包含錫或錫合金的焊料沉積物層，iv a)至少在與所述至少一個(gè)接觸區(qū)域重疊的表面區(qū)域上，在所述焊料沉積物層上提供抗蝕劑，ν)將如下量的包含錫或錫合金的所述焊料沉積物層和所述導(dǎo)電層蝕刻掉，所蝕刻掉的如下的量使得足以從所述阻焊層區(qū)域除去所述焊料沉積物層和所述導(dǎo)電層，在所述至少一個(gè)接觸區(qū)域上留下焊料沉積物層， vi)除去所述抗蝕劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其包括如下步驟i)提供包括具有電路的表面的襯底，所述的表面包括至少一個(gè)接觸區(qū)域，ii)形成置于所述襯底表面上的阻焊層，并將其圖案化以暴露出所述至少一個(gè)接觸區(qū)域，ii a)在所述阻焊層上形成另外的抗蝕劑層，iii)使包括所述抗蝕劑和阻焊層和所述至少一個(gè)接觸區(qū)域的整個(gè)襯底區(qū)域與適于在所述襯底表面上提供導(dǎo)電層的溶液接觸，iv)在所述導(dǎo)電層上電鍍包含錫或錫合金的焊料沉積物層，ν)將如下量的包含錫或錫合金的所述焊料沉積物層和所述導(dǎo)電層蝕刻掉，所蝕刻掉的如下的量使得足以從所述抗蝕劑層區(qū)域除去所述焊料沉積物層和所述導(dǎo)電層，在所述至少一個(gè)接觸區(qū)域上留下焊料層，V)除去所述抗蝕劑層。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述錫或錫合金是從如下組合物沉積的， 所述組合物包括 至少一種錫離子的源， 至少一種酸， 至少一種流平劑，其選自芳香醛、芳香酮和不飽和羧酸，以及 至少一種抗氧化劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述至少一種芳香醛或酮選自亞芐基丙酮、苯甲醛、 3-氯苯甲醛、4-氯苯甲醛、2，4_ 二氯苯甲醛、2，6_ 二氯苯甲醛、2，4，6_三氯苯甲醛、1-萘甲醛、2-萘甲醛、2-羥基苯甲醛、3-羥基苯甲醛、4-羥基苯甲醛、2-甲基苯甲醛、3-甲基苯甲醛、4-甲基苯甲醛、間茴香醛、鄰茴香醛、對(duì)茴香醛、2-氯苯乙酮、3-氯苯乙酮、4-氯苯乙酮、 2，4-二氯苯乙酮、2，4，6-三氯苯乙酮。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述至少一種α不飽和羧酸選自丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、3-氯丙烯酸、3，3_ 二甲基丙烯酸、2，3_ 二甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、甲基丙烯酸 2-二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸酐和甲基丙烯酸甲酯。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至6的方法，其中使用至少一種芳香醛或芳香酮和至少一種α-/ β-不飽和羧酸的混合物作為流平劑。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中將阻擋層鍍?cè)谒鲋辽僖粋€(gè)接觸區(qū)域上。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述阻擋層由如下金屬構(gòu)成，所述金屬選自銅、錫、鎳、鉻、鈦、金、銅-鉻合金、錫-鉛合金及其任意合金。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在所述焊料沉積物層上有另外的金屬層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述另外層的金屬選自鉛、銀、銅、鉍、銻、鋅、鎳、 鋁、鎂、銦、碲、金和鎵。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述接觸區(qū)域包括通孔或溝槽。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中使所述襯底經(jīng)回流焊接工藝處理，以回流焊接所述包含錫或錫合金的焊料沉積物層。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述導(dǎo)電種子層是由銅的無(wú)電沉積形成的。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述焊料沉積物層是錫合金，所述錫合金由錫和選自鉛、銀、銅、鉍、銻、鋅、鎳、鋁、鎂、銦、碲、鎳和鎵的元素的混合物制成。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述襯底是印刷電路板、IC襯底或內(nèi)插器。
全文摘要
本發(fā)明描述了在襯底上形成焊料沉積物的方法，其包括如下步驟i)提供包括具有電路的表面的襯底，其包括至少一個(gè)接觸區(qū)域，ii)形成置于所述襯底表面上的阻焊層，并將其圖案化以暴露出所述至少一個(gè)接觸區(qū)域，iii)使包括所述阻焊層和所述至少一個(gè)接觸區(qū)域的所述整個(gè)襯底區(qū)域與適于在所述襯底表面上提供導(dǎo)電層的溶液接觸，iv)在所述導(dǎo)電層上電鍍包含錫或錫合金的焊料沉積物層，和v)將一定量的包含錫或錫合金的該焊料沉積物層蝕刻掉，所蝕刻掉的量使得足以從所述阻焊層區(qū)域除去所述焊料沉積物層，在所述至少一個(gè)接觸區(qū)域上留下焊料材料層。
文檔編號(hào)C25D3/32GK102187749SQ200980140708
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者英戈·埃韋特, 斯文·蘭普雷希特, 凱-延斯·馬特亞, 托馬斯·普利特 申請(qǐng)人:埃托特克德國(guó)有限公司