[发明专利]一种能用于提高凸点共面性的电镀液组合物

说明书

技术领域

本发明属于半导体芯片封装领域，涉及一种3D互连封装的铜凸点电镀工艺，具体来说，涉及一种提高凸点共面性的添加剂。

背景技术

半导体芯片传统互连工艺技术为铝制程的薄膜工艺。但是，当线宽小于0.18um时，信号延迟，电子迁移等可靠性问题严重影响集成电路的可靠性。1999年，IBM率先研发damascenes芯片铜互连工艺，并于2000年实现芯片铜互连制程量产。铜金属由于其具有优良的导电性能、热传导性、较低的熔点及容易延伸等特性，被认为是优秀的芯片互连材料。随着芯片线宽特征尺寸越来越小时，芯片的I/O数越来越多，传统的封装方式已经不能满足要求，一种先进的晶圆3D互连封装技术(WLP)应运而生。它通过铜凸点和TSV电镀技术实现芯片3D互连封装，可使半导体器件制造商以较低的成本制作出封装更小、功能更强的器件和电路。凸点制作在3D互连封装中起着重要作用，出于工艺成本及可靠性的考虑，电镀方法是目前主要的凸点制作方法。晶圆凸点电镀制作工艺包括铜柱(Copper pillar)、再分布引线(RDL)、BGA金属凸点(UBM)电镀等，随着芯片特征尺寸越来越小的发展趋势，铜柱凸点电镀在3D互连封装中扮演着越来越重要的角色。

然而随着封装技术小型化、高性能化、高I/O数的发展，对镀铜速度及镀铜质量提出了更高的要求。对镀层的均匀性、共面性、可靠性都有更高的要求，电镀工艺本身会对镀层各性能有直接影响，电镀液和添加剂是影响对铜凸点电镀共面性的根本原因。一般来说，随着镀速的增加镀层的共面性会变差，当镀速大于2μm/min时，其镀铜共面性会受到严重影响；开发出一种提高高速镀铜下能提高镀层共面性的添加剂显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是解决在3D互连封装工艺中，随镀速的增加镀层的共面性会变差的缺陷，旨在开发一种在高速镀铜下提高镀层共面性的技术方案。

为了达到上述目的，本发明提供的一种能用于提高凸点共面性的电镀液组合物，其包含整平剂；所述的整平剂为带有正电性的聚合物，其聚合单体包含如下单体结构：

其中，单体结构中N上的

R₁选择C1-4的烷基，单体结构中N上的R₂选择C1-4的烷基。

本发明的上述整平剂单体为含有季铵阳离子和磺酸根阴离子的离子型表面活性剂，在电镀过程中，利用季铵和磺酸根离子所带的电荷，使整平剂分子在阴极与加速剂/铜离子产生的竞争性吸附，控制高电流密度区的铜沉积。该整平剂单体中的结构，R为烷基磺酸结构，可以通过硫与铜的配位作用控制还原沉积的过程，起到晶粒细化的作用。该整平剂单体中还含有环氧丙基结构，可以作为聚合反应的官能团，也可以通过亲核反应接入其他分子。

上述的电镀液组合物，其中，所述的R₁为甲基或乙基。

上述的电镀液组合物，其中，所述的R₂为甲基或乙基。

上述的电镀液组合物，其中，所述的整平剂的聚合单体还包含环氧乙烷，或，环氧丙烷，或，环氧乙烷与环氧丙烷的混合物，使得整平剂聚合物中具有EO、PO、EO/PO中的任意一种以上的结构。

上述的电镀液组合物，其中，该电镀液组合物中，所述的整平剂的浓度为2-10ml/L。

上述的电镀液组合物，其中，所述的电镀液组合物还包含加速剂，该加速剂是含硫化合物，其包含聚二硫二丙烷磺酸钠、醇硫基丙烷磺酸钠、苯基二硫丙烷磺酸钠、3-硫基-1-丙磺酸钠盐以及二甲基-二硫甲酰胺磺酸中的一种或几种的组合，在该电镀液组合物中，所述的加速剂的浓度为3-15ml/L。

上述的电镀液组合物，其中，所述的电镀液组合物还包含抑制剂，该抑制剂选择脂肪醇烷氧基化物、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物与分子量为400-20000的聚乙二醇中的一种或几种的组合，所述抑制剂的浓度为5-20ml/L。

上述的电镀液组合物，其中，该电镀液组合物还包含：铜盐，其在该电镀液组合物中的浓度为100-300g/L,所述的铜盐为五水硫酸铜和甲基磺酸铜的一种或者两种混合。

上述的电镀液组合物，其中，该电镀液组合物还包含：酸，其在该电镀液组合物中的浓度为50-200g/L，所述的酸选择硫酸和甲基磺酸的一种或者两种混合。

上述的电镀液组合物，其中，该电镀液组合物还包含：氯离子，其在该电镀液组合物中的浓度为10-80mg/L，所述的氯离子来源于盐酸、氯化钾或者氯化钠中的一种或者几种。