一種能用于提高凸點共面性的電鍍液組合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于半導體芯片封裝領域，涉及一種3D互連封裝的銅凸點電鍍工藝，具體 來說，涉及一種提高凸點共面性的添加劑。
【背景技術】
[0002] 半導體芯片傳統互連工藝技術為鋁制程的薄膜工藝。但是，當線寬小于0.18um時， 信號延遲，電子迀移等可靠性問題嚴重影響集成電路的可靠性。1999年，IBM率先研發 damascenes芯片銅互連工藝，并于2000年實現芯片銅互連制程量產。銅金屬由于其具有優 良的導電性能、熱傳導性、較低的熔點及容易延伸等特性，被認為是優秀的芯片互連材料。 隨著芯片線寬特征尺寸越來越小時，芯片的I/O數越來越多，傳統的封裝方式已經不能滿足 要求，一種先進的晶圓3D互連封裝技術(WLP)應運而生。它通過銅凸點和TSV電鍍技術實現 芯片3D互連封裝，可使半導體器件制造商以較低的成本制作出封裝更小、功能更強的器件 和電路。凸點制作在3D互連封裝中起著重要作用，出于工藝成本及可靠性的考慮，電鍍方法 是目前主要的凸點制作方法。晶圓凸點電鍍制作工藝包括銅柱(Copper pillar)、再分布引 線(RDL)、BGA金屬凸點（UBM)電鍍等，隨著芯片特征尺寸越來越小的發展趨勢，銅柱凸點電 鍍在3D互連封裝中扮演著越來越重要的角色。
[0003] 然而隨著封裝技術小型化、高性能化、高I/O數的發展，對鍍銅速度及鍍銅質量提 出了更高的要求。對鍍層的均勻性、共面性、可靠性都有更高的要求，電鍍工藝本身會對鍍 層各性能有直接影響，電鍍液和添加劑是影響對銅凸點電鍍共面性的根本原因。一般來說， 隨著鍍速的增加鍍層的共面性會變差，當鍍速大于2ym/min時，其鍍銅共面性會受到嚴重影 響;開發出一種提高高速鍍銅下能提高鍍層共面性的添加劑顯得尤為重要。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是解決在3D互連封裝工藝中，隨鍍速的增加鍍層的共面性會變差的 缺陷，旨在開發一種在高速鍍銅下提高鍍層共面性的技術方案。
[0005] 為了達到上述目的，本發明提供的一種能用于提高凸點共面性的電鍍液組合物， 其包含整平劑;所述的整平劑為帶有正電性的聚合物，其聚合單體包含如下單體結構：
[0006]其中，所述的N上的Ri選擇 C1 -4的烷基，所述的N上的R2選擇C1 -4的烷基。，
[0007] 本發明的上述整平劑單體為含有季銨陽離子和磺酸根陰離子的離子型表面活性 劑，在電鍍過程中，利用季銨和磺酸根離子所帶的電荷，使整平劑分子在陰極與加速劑/銅 離子產生的競爭性吸附，控制高電流密度區的銅沉積。該整平劑單體中的 吉 ] 構，R為烷基磺酸結構，可以通過硫與銅的配位作用控制還原沉積的過程，起到晶粒細化的 作用。該整平劑單體中還含有環氧丙基結構，可以作為聚合反應的官能團，也可以通過親核 反應接入其他分子。
[0008] 上述的電鍍液組合物，其中，所述的辦為甲基或乙基。
[0009] 上述的電鍍液組合物，其中，所述的辦為甲基或乙基。
[0010] 上述的電鍍液組合物，其中，所述的整平劑的聚合單體還包含環氧乙烷，或，環氧 丙烷，或，環氧乙烷與環氧丙烷的混合物，使得整平劑聚合物中具有Ε0、Ρ0、Ε0/Ρ0中的任意 一種以上的結構。
[0011] 上述的電鍍液組合物，其中，該電鍍液組合物中，所述的整平劑的濃度為2-10ml/ L〇
[0012] 上述的電鍍液組合物，其中，所述的電鍍液組合物還包含加速劑，該加速劑是含硫 化合物，其包含聚二硫二丙烷磺酸鈉、醇硫基丙烷磺酸鈉、苯基二硫丙烷磺酸鈉、3-硫基-1-丙磺酸鈉鹽以及二甲基-二硫甲酰胺磺酸中的一種或幾種的組合，在該電鍍液組合物中，所 述的加速劑的濃度為3_15ml/L。
[0013]上述的電鍍液組合物，其中，所述的電鍍液組合物還包含抑制劑，該抑制劑選擇脂 肪醇烷氧基化物、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物與分子量為400-20000的聚乙二醇中的一 種或幾種的組合，所述抑制劑的濃度為5_20ml/L。
[0014] 上述的電鍍液組合物，其中，該電鍍液組合物還包含:銅鹽，其在該電鍍液組合物 中的濃度為100_300g/L，所述的銅鹽為五水硫酸銅和甲基磺酸銅的一種或者兩種混合。
[0015] 上述的電鍍液組合物，其中，該電鍍液組合物還包含:酸，其在該電鍍液組合物中 的濃度為50_200g/L，所述的酸選擇硫酸和甲基磺酸的一種或者兩種混合。
[0016] 上述的電鍍液組合物，其中，該電鍍液組合物還包含:氯離子，其在該電鍍液組合 物中的濃度為10_80mg/L，所述的氯離子來源于鹽酸、氯化鉀或者氯化鈉中的一種或者幾 種。
[0017] 本發明提供的電鍍液組合物用于3D互連封裝工藝的銅柱凸點電鍍，在高速電鍍 (2.5ym/min)時仍能保持較佳的鍍層共面性，遠小于行業要求值3%，鍍層形貌平整。
【附圖說明】
[0018] 圖1為對比例1提供的電鍍液組合物的電鍍測試結果示意圖，其中，a為鍍層的金相 照片，b為與該金相照片對應的便于觀察的表面輪廓示意圖。
[0019] 圖2為本發明的實施例1提供的電鍍液組合物的電鍍測試結果示意圖，其中，a為鍍 層的金相照片，b為與該金相照片對應的便于觀察的表面輪廓示意圖。
[0020] 圖3為本發明的實施例2提供的電鍍液組合物的電鍍測試結果示意圖，其中，a為鍍 層的金相照片，b為與該金相照片對應的便于觀察的表面輪廓示意圖。
[0021] 圖4為對比例2提供的電鍍液組合物的電鍍測試結果示意圖，其中，a為鍍層的金相 照片，b為與該金相照片對應的便于觀察的表面輪廓示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 以下結合附圖和實施例對本發明的【具體實施方式】作進一步地說明。
[0023] 本發明提供的一種能夠提高凸點共面性的電鍍液組合物，該電鍍液組合物體系中 包括:銅鹽、酸、氯離子、加速劑UPB3223A、抑制劑UPB3223S及單體結構包含單體I的聚合物 整平劑，其中，單體I的結構式為：
[0024]其中，所述的N上 的心、此選擇選擇C1-4的烷基;優選為甲基或乙基。
[0025] 單體I的合成反應為：
[0026]與環氧氯丙烷(CH20CHCH2C1)反應制得， 其中Μ是H，K或者Na，在堿性條件下高溫合成，四甲基氫氧化銨作為催化劑。具體制備方法如 下：
[0027] 0.1 lmo 1環氧氯丙烷與0. lmol的單體反應，加入四甲基氫氧化銨和純水，混合攪拌 加熱。待混合體系加熱到80~90°C，滴加堿液3~4小時滴完。繼續回流反應得到單體I產物。 [0028]單體I的均聚反應是以PEG引發，乙醇作為溶劑，乙醇鈉催化反應。
[0029]單體I的共聚反應是將單體I溶于乙醇溶劑中，以