本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，尤其涉及一種用于晶圓級封裝的電鍍錫銀合金溶液。

背景技術(shù)：

晶圓（Wafer）是指硅半導(dǎo)體集成電路制作所用的硅芯片，由于其形狀為圓形，故稱為晶圓；在硅晶片上可加工制作成各種電路元件結(jié)構(gòu)，而成為有特定電性功能的IC產(chǎn)品。IC產(chǎn)品是現(xiàn)代信息社會離不開的基本原器件，廣泛應(yīng)用在我們生活的各個方面。

晶圓級封裝(WLP)是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中一個重要部分，也是我國發(fā)展較快的行業(yè)，就是在其上已經(jīng)有某些電路微結(jié)構(gòu)的晶片與另一塊經(jīng)腐蝕帶有空腔的晶片用化學或物理的方法鍵結(jié)合在一起。鍵合的工藝和技術(shù)反應(yīng)了封裝技術(shù)的水平，其直接反應(yīng)了IC的集成度及精密度。其他的封裝形式還起到了在這些電路微結(jié)構(gòu)體的上面形成了一個帶有密閉空腔的保護體，可以避免器件在以后的工藝步驟中遭到損壞，也保證了晶片的清潔和結(jié)構(gòu)體免受污染。這種方法使得微結(jié)構(gòu)體處于真空或惰性氣體環(huán)境中，因而能夠提高器件的品質(zhì)。

隨著芯片的功能與高度集成的需求越來越大，目前半導(dǎo)體封裝產(chǎn)業(yè)正向晶圓級封裝方向發(fā)展。它是一種常用的提高硅片集成度的方法，具有降低測試和封裝成本，降低引線電感，提高電容特性，改良散熱通道，降低貼裝高度等優(yōu)點。

目前晶圓級先進封裝的銅涂層應(yīng)用包括：3D 封裝的銅硅通孔（TSV）、銅柱（Pillar）、凸塊（Bump）。晶圓代工及封測業(yè)者為讓晶片在不影響占位空間的前提下，順利向上堆疊并協(xié)同運作，第一步就是要導(dǎo)入先進晶圓級封裝（WLP）、覆晶封裝技術(shù)，以打造優(yōu)良的錫球下層金屬（Under Bump Metallurgy， UBM）并鞏固3D IC底層結(jié)構(gòu)，讓銅柱（Pillar）、晶圓錫凸塊（Bump）在更小的晶圓開孔中接合。

銅柱（Pillar）&錫凸塊（Bump）工藝是晶圓3D封裝目前發(fā)展較快的工藝，傳統(tǒng)的錫凸塊（Bump）使用錫鉛工藝，后期因為環(huán)保的需要，使用純錫工藝，但是純錫凸塊因為容易生長錫須，會造成電子元器件，特別是精密電子元器件的短路，純錫的可靠性受到質(zhì)疑。實踐證明，錫的一些合金對錫須有一定的抑制作用，于是相關(guān)的技術(shù)人員開始尋求錫銅合金、錫銀合金、錫銦合金、錫銅銀等合金的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種用于晶圓級封裝的電鍍錫銀合金溶液，電鍍錫銀鍍液用來替代傳統(tǒng)的電鍍純錫溶液，解決現(xiàn)有純錫凸塊容易產(chǎn)生錫須的問題，可以有效防止純錫鍍層產(chǎn)生的錫須等缺點，進一步提高電子產(chǎn)品的可靠性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于晶圓級封裝的電鍍錫銀合金溶液，包括以下濃度的組份：

甲基磺酸50-450g/L

錫離子20-60g/L

銀離子0.1-1.0g/L

銀離子螯合劑10-50g/L

有機添加劑0.52-5.08 g/L；

該錫銀合金溶液電鍍時電流密度在1-10A/dm²之間，溫度在15-35℃之間。

其中，所述有機添加劑為烷基酚聚氧乙烯基醚和芐叉丙酮，且所述烷基酚聚氧乙烯基醚0.5-5g/L和芐叉丙酮20-80mg/L。

其中，所述甲基磺酸優(yōu)先的濃度為80-300g/L。

其中，所述錫離子優(yōu)先的濃度為35-55g/L，且錫離子由甲基磺酸錫提供。

其中，所述銀離子優(yōu)先的濃度為0.2-0.7g/L，銀離子由甲基磺酸銀、乙酸銀或氧化銀中的一種或多種提供。

其中，所述銀離子螯合劑為羥基乙叉二膦酸、氨基三亞甲基膦酸中的一種或者兩種。

本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的用于晶圓級封裝的電鍍錫銀合金溶液，該溶液包括甲基磺酸、錫離子、銀離子、銀離子螯合劑和有機添加劑，且電鍍時電流密度在1-10A/dm²之間，溫度在15-35℃之間；上述組份電鍍形成了錫銀合金溶液，電鍍錫銀鍍液用來替代傳統(tǒng)的電鍍純錫溶液，解決現(xiàn)有純錫凸塊容易產(chǎn)生錫須的問題，可以有效防止純錫鍍層產(chǎn)生的錫須等缺點，且進一步提高電子產(chǎn)品的可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中第一實施例的鍍層外觀形貌圖；

圖2為本發(fā)明中第二實施例的圖譜示意圖；

圖3為圖2中圖譜的結(jié)果分析圖；

圖4為本發(fā)明中第三實施例的圖譜示意圖；

圖5為圖4中圖譜的結(jié)果分析圖；

圖6為本發(fā)明中第四實施例的鍍層外觀形貌圖。

具體實施方式

為了更清楚地表述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地描述。

本發(fā)明的用于晶圓級封裝的電鍍錫銀合金溶液，包括以下濃度的組份：甲基磺酸50-450g/L，錫離子20-60g/L，銀離子0.1-1.0g/L，銀離子螯合劑10-50g/L和有機添加劑0.52-5.08 g/L；以水為溶質(zhì)，甲基磺酸、錫離子、銀離子、銀離子螯合劑和有機添加劑混合后形成錫銀合金溶液，該錫銀合金溶液電鍍時電流密度在1-10A/dm²之間，溫度在15-35℃之間，時間依據(jù)厚度決定。

相較于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明提供的用于晶圓級封裝的電鍍錫銀合金溶液，該溶液包括甲基磺酸、錫離子、銀離子、銀離子螯合劑和有機添加劑，且電鍍時電流密度在1-10A/dm²之間，溫度在15-35℃之間；上述組份電鍍形成了錫銀合金溶液，電鍍錫銀鍍液用來替代傳統(tǒng)的電鍍純錫溶液，解決現(xiàn)有純錫凸塊容易產(chǎn)生錫須的問題，可以有效防止純錫鍍層產(chǎn)生的錫須等缺點，且進一步提高電子產(chǎn)品的可靠性。

在本發(fā)明中，甲基磺酸提供一個酸性環(huán)境，是鍍液均鍍能力和分散能力不可或缺的，錫離子是鍍層錫沉積的主要來源，銀離子在溶液中同樣會被鍍在產(chǎn)品表面，如此以來，鍍層便成為錫和銀的混合鍍層。但是一般來講，銀離子會氧化二價錫，生成銀沉淀和四價錫，當銀沉淀時，銀將失去效用，所以鍍液中必須含有螯合能力較強的螯合劑，與銀形成穩(wěn)定的螯合物，防止銀與錫離子（二價錫）發(fā)生反應(yīng)，所以本發(fā)明使用了羥基乙叉二膦酸、氨基三亞甲基膦酸作為螯合劑來穩(wěn)定銀離子。再配合有機添加劑烷基酚聚氧乙烯基醚和芐叉丙酮，使錫和銀有序的沉積，得到光滑，結(jié)晶有序的錫銀鍍層。

在本實施例中，有機添加劑為烷基酚聚氧乙烯基醚和芐叉丙酮，且烷基酚聚氧乙烯基醚0.5-5g/L和芐叉丙酮20-80mg/L。

在本實施例中，甲基磺酸優(yōu)先的濃度為80-300g/L。錫離子優(yōu)先的濃度為35-55g/L，且錫離子由甲基磺酸錫提供。銀離子優(yōu)先的濃度為0.2-0.7g/L，銀離子由甲基磺酸銀、乙酸銀或氧化銀中的一種或多種提供。銀離子螯合劑為羥基乙叉二膦酸、氨基三亞甲基膦酸中的一種或者兩種。羥基乙叉二膦酸為HEDP，氨基三亞甲基膦酸為ATMP。

以下為本發(fā)明提供的四個具體實施例：

實施例1

配方組成如下：

甲基磺酸：300g/L；

甲基磺酸錫：153g/L，其中錫離子濃度為30g/L；

甲基磺酸銀：1g/L，其中銀離子0.53g/L；

HEDP：15g/L；

ATMP：35g/L；

烷基酚聚氧乙烯基醚：4.0g/L；

芐叉丙酮：35mg/L；

溶液配制過程：以1L溶液為例，取水300ml，依次加入甲基磺酸：300g；甲基磺酸錫：153g，甲基磺酸銀：1g，HEDP：15g；ATMP：35g；烷基酚聚氧乙烯基醚：4.0g；芐叉丙酮：35mg；攪拌溶解，再用水補加液位至1L。

使用本實施例所制得電鍍銅溶液進行電鍍的工藝參數(shù)：溫度：20±2℃,電流密度：3.0 A/dm²，時間45min。

即可得到54微米厚的錫銀合金鍍層，得到鍍層外觀形貌如圖1。從鍍層外觀形貌看，錫銀合金鍍層結(jié)晶均勻，晶粒大小一致。

實施例2

配方組成如下：

甲基磺酸：100g/L；

甲基磺酸錫：280g/L，其中錫離子濃度為55g/L；

乙酸銀：0.8g/L，其中銀離子0.52g/L；

HEDP：45g/L；

烷基酚聚氧乙烯基醚：2.0g/L；

芐叉丙酮：55mg/L；

溶液配制過程：以1L溶液為例，取水500ml，依次加入甲基磺酸：100g；甲基磺酸錫：280g，乙酸銀：0.8g，HEDP：45g，烷基酚聚氧乙烯基醚：2.0，芐叉丙酮：55mg，攪拌溶解，再用水補加液位至1L。

使用本實施例所制得電鍍銅溶液進行電鍍的工藝參數(shù)：溫度：33±2℃,電流密度：8.0 A/dm²，時間10min。

即可得到32微米厚的錫銀合金鍍層。EDS分析鍍層成分，圖譜如圖2，結(jié)果分析如圖3所示：從圖2和圖3可以看出，鍍層是為銀的含量為2.22%，錫含量為96.24%的錫銀合金層。

實施例3

配方組成如下：

甲基磺酸：130g/L；

甲基磺酸錫：120ml/L，其中錫離子濃度為36g/L；

乙酸銀：1.5g/L，其中銀離子1.0g/L；

HEDP：10g/L；

烷基酚聚氧乙烯基醚：5.0g/L；

芐叉丙酮：25mg/L；

溶液配制過程：以1L溶液為例，取水350ml，依次加入甲基磺酸：130g，甲基磺酸錫：120ml，乙酸銀：1.5g，HEDP：10g；烷基酚聚氧乙烯基醚：5.0g，芐叉丙酮：25mg，攪拌溶解，再用水補加液位至1L。

使用本實施例所制得電鍍銅溶液進行電鍍的工藝參數(shù)：溫度：33±2℃,電流密度：1.0 A/dm²，時間10min。

即可得到24微米厚的錫銀合金鍍層。EDS分析鍍層成分，圖譜如圖4，結(jié)果分析如圖5所示：從圖4和圖5可以看出，鍍層是銀的含量為7.47%，錫含量為89.44%的錫銀合金層。

實施例4

配方組成如下：

甲基磺酸：150g/L；

甲基磺酸錫：160ml/L，其中錫離子濃度為48g/L；

乙酸銀：1.5g/L，其中銀離子1.0g/L；

ATMP：50g/L；

烷基酚聚氧乙烯基醚：1.8g/L；

芐叉丙酮：75mg/L；

溶液配制過程：以1L溶液為例，取水400ml，依次加入甲基磺酸：150g，甲基磺酸錫：160ml，乙酸銀：1.5g，ATMP：50g，烷基酚聚氧乙烯基醚：1.8g，芐叉丙酮：75mg，攪拌溶解，再用水補加液位至1L。

使用本實施例所制得電鍍銅溶液進行電鍍的工藝參數(shù)：溫度：17±2℃，電流密度：3.0 A/dm²，時間10min。

即可得到12微米厚的錫銀合金鍍層，鍍層形貌如圖6。從形貌看，錫銀合金鍍層結(jié)晶均勻，晶粒大小一致。

以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。