TWI480421B - 用於錫及錫合金之無電電鍍之方法 - Google Patents

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Description

用於錫及錫合金之無電電鍍之方法
本發明係關於一種用於錫及錫合金之無電電鍍方法，其係於印刷電路板、IC基板、半導體晶圓及其類似物製造中作為最終完工層。
在製造印刷電路板、IC基板、半導體晶圓及相關裝置中使用錫表面作為最終完工層，亦即，充當可焊或可接合表面以進行隨後之裝配步驟。錫大多數係於稱為接點襯墊之基板之銅特徵上沈積。針對該應用選擇之方法係為藉由無電電鍍步驟沈積錫，而浸鍍法係最常應用之方法。將錫或錫合金之浸鍍於銅表面上之方法--亦稱為交換反應)、黏固式或置換式鍍覆法--係遵循下式(1)
Sn2+ +2Cu→Sn+2Cu+ 　(1)。
反應(1)之結果為來自由銅構成之接點襯墊之銅係於錫沈積期間溶解(The Electrodeposition of Tin and its Alloys,M. Jordan,E. G. Leuze Publishers，第1版，1995年，第89至90頁)。
在可使極薄或極窄銅接點襯墊塗覆錫之印刷電路板(PCB)(諸如HDI PCB(高密度互聯器))、IC基板及半導體晶圓之製造技術狀態中，於錫浸鍍期間發生之銅損失可引起無法接受之故障。PCB、IC基板及半導體晶圓之接點襯墊之一般厚度或寬度值為50 μm、25 μm、15 μm或更小。特別針對低於25 μm之接點襯墊直徑而言，必須使錫浸鍍期間產生之銅損失最小並得到控制。否則，會發生電路中斷及黏附基板之銅墊喪失。
於由銅構成之接點襯墊上沈積之錫層可充當用於回焊及焊接製程以及線路接合之可焊且可接合表面。適用於該等應用之錫層一般具有1 μm之厚度。另一方面，可能期望具有1 μm或甚至5 μm之厚度之錫層。針對此點而言之一種可能應用為充當用於連續焊接製程之焊劑庫。在此種情況下，於薄接點襯墊之錫浸鍍期間產生之對應之銅損失不再係可接受的。
由於銅-錫金屬間化合物(IMC)之形成，在回焊及焊接製程期間，可構成接點襯墊之銅量更為減少。
Hynck描述一種藉由無電電鍍於由銅構成之接點襯墊上沈積厚錫-鉛合金層之方法(M. Hynck,Galvanotechnik 83,1992,第2101至2110頁)。於厚可焊層之沈積期間產生之銅損失係藉由在錫-鉛合金鍍覆之前進行銅電鍍而增加接點襯墊厚度來加以補償。
僅藉由電鍍無法於其所需之處(亦即，於接點襯墊上)選擇地沈積較厚之銅層，因為，在電路板製造階段，並非所有墊皆可進行電接觸。由於相對連續銅蝕刻步驟中可接受縱橫比之限制，在PCB製造或晶圓金屬化之早期階段，藉由電鍍沈積較厚之銅層不可行。
文獻US 2008/0036079 A1在先前技術部分之段落[0005]至[0007]中揭示一種適用於在PCB之製造中使可焊接點襯墊堆焊之方法。該方法包括使黏接層105 (例如錫層)無電電鍍至銅接點襯墊103 (圖1C)上之步驟。該製程之缺點為，由於銅之擴散，該銅接點襯墊103 縮小且於錫與銅(參見本發明之比較實例1)間之接觸部位上形成空腔。
文獻US 2008/0036079 A1在段落[0025]至[0030]中進一步揭示適用於在PCB之製造中使可焊接點襯墊堆焊之本發明之一個特定實施例。該方法包括在黏接層205 (例如錫層(圖2D))之浸鍍之前，使銅層207 無電電鍍至銅接點襯墊203 (圖2C)上之步驟。利用無電電鍍製程進行電鍍之銅層207 充當適用於在回焊及焊接操作期間形成IMC之儲集器。然而，經由無電電鍍沈積之銅層在該黏接層205 (圖2D)之浸鍍期間消耗完全並非係該製程之目標。無電鍍銅層207 應可使藉由在回焊及焊接製程期間形成銅-錫IMC引起之接點襯墊203 之銅損失降低。該製程可得到一個由經電鍍之銅203 與經無電電鍍之銅207 構成之界面，其在回焊或焊接製程之後易產生裂紋，因此使焊接點可靠性(參見本發明之比較實例2)降低。
本發明之目標係提供一種如下方法：使錫及錫合金層(特定言之具有厚度1 μm之彼者)浸鍍至銅接點襯墊上，a)同時使在錫及錫合金沈積期間之接點襯墊銅之溶解最小化且b)不會產生可使焊接可靠性降低之經電鍍之銅與經無電電鍍之銅之界面。
該目標可藉由適用於錫或錫合金之無電電鍍之方法實現，該方法包括如下步驟：(i)提供基板一表面，此表面具有銅接點襯墊及具有可使該等接點襯墊之表面暴露出來之開口的阻焊罩層表面，(ii)藉由無電電鍍於該等接點襯墊上沈積犧牲銅層，然後(iii)藉由浸鍍法於步驟(ii)中所沈積之該犧牲銅層上沈積錫或錫合金，其特徵在於在錫或錫合金之浸鍍期間，該犧牲銅層完全溶解。
用於根據本發明之錫及錫合金之無電電鍍之方法包括步驟如下：
(i)　提供基板101，此基板具有接點襯墊102及可使該等接點襯墊之表面暴露出來之阻焊罩層107，
(ii)　藉由無電電鍍於該等接點襯墊102上沈積犧牲銅層103，然後
(iii)藉由浸鍍法於步驟(ii)中所沈積之該犧牲銅層103上沈積錫或錫合金層104，
其中步驟(ii)中所沈積之該犧牲銅層103在步驟(iii)之錫或錫合金層104之沈積期間完全溶解。
現參照圖1a，根據本發明之一個較佳實施例，提供一非導體基板101 ，其具有接點襯墊102 作為於其表面上之接觸區域實施例。該非導體基板101 可為可由以下製造之電路板：有機材料或纖維增強有機材料或顆粒增強有機材料等等，例如環氧樹脂、聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺三嗪、氰酸酯、聚苯并環丁烯、或其玻璃纖維複合物等等。該非導體基板101 亦可為半導體基板。
該接點襯墊102 一般係藉由金屬材料構成，諸如銅，其為較佳且在所有本發明實施例中加以使用。
根據本發明，該接點襯墊102 並不受限於平面結構。該接點襯墊102 可為藉由錫或錫合金層104 塗佈之孔或渠溝之一部分。孔及渠溝較佳具有5至250 μm之深度及5至200 μm之寬度。
在銅之無電鍍沈積之前，清潔該等接點襯墊102 之表面。為實現此目的，在本發明之一個實施例中，使用一種包含酸及潤濕劑之酸性清潔劑。或者(或此外)，若該接點襯墊之表面為銅，則其可經過微蝕刻製程，此舉可提供具所界定微粗糙度之層102 及清潔銅表面。微蝕刻係藉由使基板101 接觸包含酸及氧化劑之組合物(例如包含硫酸及過氧化氫之組合物)實現。
在下一步步驟中，活化該銅墊表面以確使隨後之無電鍍銅製程開始為較佳。一種良好之引發劑為鈀，且在鈀籽形式中之所需量極少，其可於浸漬反應中沈積。必須注意的係，為實現此目的所使用之鈀浸漬槽僅可於銅墊上沈積鈀而非於環繞區域中，因為此點可能導致在該等銅墊之間形成連接，且因此導致電流短路。
在步驟(ii)中，該等接點襯墊102 係利用犧牲銅層103 選擇性地予以塗佈，因為阻焊罩層107 僅僅係使接點襯墊102 之表面暴露出來(圖1b)。藉由無電鍍銅電解質並利用相關技術中悉知之步驟可沈積該犧牲銅層103 。
無電鍍銅鍍覆電解質包括銅離子之來源、pH調節劑、錯合劑(諸如EDTA、烷醇胺或酒石酸鹽)、促進劑、安定劑添加劑及還原劑。在大多數情況下，使用甲醛作為還原劑，其他習知之還原劑為次亞磷酸鹽、二甲胺硼烷及硼氫化物。適用於無電鍍銅鍍覆電解質之一般之安定劑添加劑為諸如以下之化合物：巰基苯駢喃唑、硫脲、各種其他硫化合物、氰化物及/或亞鐵氰化物及/或鈷氰化物鹽、聚乙二醇衍生物、雜環含氮化合物、甲基丁炔醇、及丙腈。沈積速率可藉由參數(諸如鍍覆槽溫度及鍍覆時間)調節。
犧牲銅層103 之厚度係相對所期望之經後來浸鍍之錫或錫合金層104 之厚度進行調節，亦即，係以完整犧牲銅層103 在錫或錫合金層104 之浸鍍期間溶解之方式進行調節。發明者已發現，若沈積1μm之錫，則犧牲銅層103 之約0.8μm發生溶解。若欲沈積例如5μm之錫，則需要沈積3.5μm之銅以確保犧牲銅層103 完全溶解。
在本發明之該較佳實施例中，藉由經浸鍍之錫或錫合金層104 可使該犧牲銅層103 完全溶解。
在本發明之另一個實施例中，在浸鍍期間，等於50%之該經鍍覆之錫或錫合金層104 厚度之銅接點襯墊102 銅之一部分亦發生溶解。然而，50%之經鍍覆之錫或錫合金層104 厚度之厚度為接點襯墊102 之可發生溶解之銅厚度之最大量，40%為較佳，25%為更佳，10%為最佳。接點襯墊銅之該溶解有利，因為其使得隨後所形成之錫或錫合金層對接點襯墊102 之銅層之黏著力增加。
在本發明之一個實施例中，就銅接點襯墊表面而言，犧牲銅層103 係利用酸性清潔劑且視情況利用組合物處理以進行所述表面之微蝕刻。
在本發明之另一個實施例中，在銅之無電鍍沈積之後，犧牲銅層103 之表面僅僅係藉由水清洗。
接著，使基板接觸浸鍍用電解質以進行錫或錫合金之沈積。
相關技術中悉知適用於浸鍍之無電鍍錫及錫合金鍍覆電解質。較佳之電解質包括Sn2+ 離子之來源(諸如甲磺酸錫(II))、酸(諸如硫酸或甲磺酸)、針對銅離子之錯合劑(例如硫脲或硫脲衍生物)、咪唑、苯并咪唑、苯并***、脲、檸檬酸及其混合物。視情況，鍍覆槽可進一步包括針對至少一種其他非錫金屬離子之至少一種其他來源。可利用錫進行共沈積以形成錫合金之典型之其他金屬為銀、金、鎵、銦、鍺、銻、鉍、銅及其混合物。較佳之錫合金為錫-銀、錫-銀-銅及錫-銅合金。鍍覆速率可例如藉由調節鍍覆槽溫度及鍍覆時間控制。鍍覆槽係在50℃至98℃、更佳70℃至95℃之溫度範圍內進行操作。鍍覆時間為5 min至120 min，15 min至60 min為更佳。典型之錫沈積製程係於氮或另一種惰性氣體鼓泡通過該錫槽下在95℃之溫度下歷經30 min完成。
工件可在現存浸漬(浸入)線中予以處理。針對印刷電路板之處理而言，已發現利用所稱傳送線者尤其有利，其中該等印刷電路板係通過水平傳送路徑上之該線進行傳送，且同時係通過合適之噴嘴(諸如噴霧或流量噴嘴)與處理溶液接觸。為實現此目的，較佳可水平或垂直地定位該等印刷電路板。
在錫或錫合金沈積之後，使該等板在含有針對銅離子之硫脲或另一種強配位劑之溶液中進行沖洗以自錫或錫合金表面移除任何銅離子係為有利。
錫或錫合金鍍覆製程之使用壽命可進一步利用以引用的方式併入本文之US 5,211,831中所揭示之選擇性結晶製程經連續移除由硫脲配位之銅離子而得到提高。
如以引用方式併入本文之EP 1 427 869 B1所揭示，可在操作期間富集於浸漬鍍覆槽中之四價錫離子可連續還原成二價錫離子。
在本發明之又一實施例中，錫或錫合金表面接觸可於該表面上抑制氧化物形成之含有一或多種無機或有機磷酸或其鹽之後-處理組合物。該等組合物揭示於EP 1 716 949 B1，其係以引用的方式併入本文。該後-處理可抑制「泛黃」(亦即，經鍍覆之基板貯存期間之錫或錫合金表面之氧化)。
相對從先前技術中所悉知之該等製程而言，本發明之優點為下列：
由於自根據式(1)之該等接點襯墊之銅發生溶解，本發明製程可在不損傷銅接點襯墊下使錫或錫合金浸漬鍍覆至具有50 μm、較佳25 μm、更佳15 μm之厚度之銅接點襯墊上。本發明可進一步藉由浸漬鍍覆沈積厚錫及錫合金層。厚錫及錫合金層具有1 μm且至多20 μm(更佳1.5 μm至10 μm)之厚度。該等厚錫及錫合金塗層可用作焊劑庫。具有1 μm之厚度之薄錫層僅合適作為可焊且可接合表面，但是，無法另外提供焊劑庫。
根據本發明，於由銅構成之接點襯墊上具有厚度為1 μm之經浸漬鍍覆之錫或錫合金層之基板之自接點襯墊的銅損失係小於經浸漬鍍覆之錫或錫合金層厚度之50%，亦即，若經浸漬鍍覆之錫層具有3 μm之厚度，則自接點襯墊之銅損失為1.5 μm，係由於經無電電鍍之銅之該犧牲層位於由銅製得之該接點襯墊上之故。
犧牲銅層103 上所沈積之錫或錫合金層104 之表面粗糙度再現性地低於經直接於構成接點襯墊之經電鍍之銅層上沈積之錫或錫合金層之表面粗糙度。此點意外地與熟習此項相關技術者所預期者相反(J. G. Allen,C. Granzulea,T.B. Ring，「Solderability Evaluation of Immersion Tin-Coated 3-Dimensional Molded Circuit Boards」，Proceedings of the 3rd International SAMPE Electronics Conference,6月20日至22日，1989年，第1099至1110頁)。具有低表面粗糙度之錫或錫合金表面對於連續焊接或接合步驟係較佳。
比較藉由先前技術中悉知之方法製得之經浸漬錫或錫合金鍍覆之基板而言，於根據本發明製得之基板貯存期間產生晶須之趨勢減小。
此外，比較藉由相關技術中悉知之浸漬鍍覆製程獲得之較粗糙表面形態而言，由於藉由根據本發明之製程產生之錫或錫合金表面較光滑，該錫或錫合金表面之腐蝕亦減小。
實例
本發明現藉由引用以下非限制性實例說明。
所有實例中皆使用具有不同尺寸銅接點襯墊之基板。該等接點襯墊尺寸係自極小(具有下限30μm之寬度之150μm之長條狀物)至極大(具有約600μm之直徑之圓形接點襯墊)變化。或者，沈積係於具有非結構化銅表面之基板上進行。
所有實例中皆使用含有甲磺酸錫(II)、甲磺酸及硫脲之浸漬鍍覆槽。
由銅構成之該等接點襯墊表面首先係利用酸性清潔劑(Pro Select H，Atotech Deutschland GmbH之產品)清潔，繼而利用MicroEtch H(Atotech Deutschland GmbH之產品蝕刻。
至於比較實例1，錫或錫合金層104(圖1c)係直接於銅接點襯墊102(圖1a)上自浸漬鍍覆槽沈積，然而，在比較實例2及實例1中，錫層係在另一層銅層103(圖1b)於接點襯墊(Printoganth® P Plus，Atotech Deutschland GmbH之產品)上自無電電鍍槽沈積之後進行浸漬鍍覆。在銅之無電鍍沈積之前，該等接點襯墊係利用含有鈀離子之組合物活化(活化劑1000，獲自Atotech Deutschland GmbH之產品)。
試驗方法： 層厚度之測定
藉由無電電鍍沈積之錫層及銅層之厚度係使用商品X射線螢光(XRF)工具檢測。此外，使電路板樣本橫截面化且以上提及之層之該等厚度係利用光學光顯微鏡審查。
焊接點可靠性
焊接點之可靠性係藉由將焊球(具有450 μm之直徑之銦SAC305球)置於具有錫表面及400 μm之直徑之接點襯墊及經印刷之焊劑(Alpha WS9160-M7)上進行檢查。試樣係於氮氛圍下以典型之無鉛焊劑曲綫形式進行回焊。然後，在老化之前及之後，藉由剪切除去焊料凸塊測定該焊接點可靠性。所得之平均剪切力係以克出示。
上述焊接點可靠性試驗中獲得之失效模式定義如下：
失效模式1→焊接點界面失效小於5%且最令人滿意。
失效模式2→焊接點界面失效5至25%且不太令人滿意。
比較實例1
基板之該等接點襯墊係在清潔及蝕刻之後進行浸漬鍍錫。
錫層之厚度為4.94 μm。自接點襯墊之銅損失為3.8 μm(亦即，相對經鍍覆之錫層之厚度之77%)。
比較實例2
在清潔並蝕刻該等接點襯墊之表面之後，自無電電鍍槽沈積銅層，接著，活化經無電電鍍之銅表面且進行錫之浸漬鍍覆。
自無電電鍍槽沈積之該銅層之厚度為2.71 μm及該錫層之厚度為3.46 μm。在錫沈積之後，仍有約0.65 μm之經無電電鍍之銅層。
平均剪切力為690 g及呈現之失效模式為5%失效模式1及95%失效模式2。
實例1
在清潔並蝕刻該等接點襯墊之表面之後，自無電電鍍槽沈積銅層，接著，活化經無電電鍍之銅表面且進行錫之浸漬鍍覆。
自無電電鍍槽沈積之該銅層之厚度為1.21 μm及該錫層之厚度為3.9 μm。自該接點襯墊之銅損失為1.36 μm(亦即，相對經鍍覆之錫層之厚度之35%)。
平均剪切力為755 g及呈現之失效模式為55%失效模式1及45%失效模式2。
101．．．基板
102．．．接點襯墊
103．．．犧牲銅層
104．．．錫或錫合金層
107．．．阻焊罩層
圖1(圖1a至1c)顯示根據本發明之請求項1之製程，其中經由無電電鍍沈積之銅層在錫或錫合金之浸鍍期間完全溶解。
101．．．基板
102．．．接點襯墊
103．．．犧牲銅層
104．．．錫或錫合金層
107．．．阻焊罩層

Claims (8)

  1. 一種用於錫及錫合金之無電電鍍之方法，其包括以下步驟：(i)提供具有銅接點襯墊及可使該等銅接點襯墊暴露出來之阻焊罩層之基板；(ii)藉由無電電鍍直接於該等銅接點襯墊上沈積犧牲銅層；繼而(iii)以鍍錫組合物藉由無電電鍍於步驟(ii)中所沈積之該犧牲銅層上沈積錫或錫合金；其中步驟(ii)中所沈積之該犧牲銅層在步驟(iii)之錫或錫合金層之沈積期間完全溶解。
  2. 如請求項1之方法，其中該錫或錫合金層係藉由浸鍍法沈積。
  3. 如請求項1之方法，其中該錫或錫合金層之厚度為1μm至10μm。
  4. 如請求項1之方法，其中該犧牲銅層完全溶解，且此外，等於50%之步驟(iii)中經鍍覆之錫層厚度之該銅接點襯墊之一部分發生溶解。
  5. 如請求項1之方法，其中該錫合金選自由Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Cu、及Sn-Ni合金組成之群。
  6. 如請求項1之方法，其中該鍍錫組合物包括：Sn2+ 離子之來源，酸，有機硫化合物，及視需要之至少一種其他金屬之來源。
  7. 如請求項1之方法，其中該錫或錫合金層係在步驟(iii)之後，藉由包含選自由以下組成之群之磷化合物之組合物處理：無機磷酸、有機磷酸、無機磷酸之鹽及有機磷酸之鹽。
  8. 一種於由銅構成之接點襯墊上具有經浸鍍之錫或錫合金層之基板，其具有小於該經浸鍍之錫或錫合金層之厚度的來自50%之自該接點襯墊之銅損失。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY180268A (en) * 2014-08-15 2020-11-26 Atotech Deutschland Gmbh Method for reducing the optical reflectivity of a copper and copper alloy circuitry
WO2016107637A1 (en) * 2014-12-29 2016-07-07 Applied Materials, Inc. Masking arrangement for masking a substrate during a deposition process, deposition apparatus for layer deposition on a substrate, and method for cleaning a masking arrangement
CN108735408B (zh) * 2017-04-21 2020-02-21 李文熙 高导电卑金属电极或合金低欧姆芯片电阻器的制作方法
US10774425B2 (en) * 2017-05-30 2020-09-15 Macdermid Enthone Inc. Elimination of H2S in immersion tin plating solution
US10566267B2 (en) 2017-10-05 2020-02-18 Texas Instruments Incorporated Die attach surface copper layer with protective layer for microelectronic devices
EP3800277B1 (en) * 2019-10-02 2023-05-10 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Method for performing immersion tin process in the production of a component carrier
EP3805425B1 (en) * 2019-10-10 2022-08-10 AT & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Method and apparatus for performing immersion tin process in the production of a component carrier

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3917486A (en) * 1973-07-24 1975-11-04 Kollmorgen Photocircuits Immersion tin bath composition and process for using same
US7148569B1 (en) * 2004-09-07 2006-12-12 Altera Corporation Pad surface finish for high routing density substrate of BGA packages
US20090176366A1 (en) * 2008-01-04 2009-07-09 Varughese Mathew Micropad formation for a semiconductor

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0370083A (ja) 1989-08-08 1991-03-26 Sharp Corp Ｃａｄ／ｃａｅ一体型システム
JP2787142B2 (ja) * 1991-03-01 1998-08-13 上村工業 株式会社 無電解錫、鉛又はそれらの合金めっき方法
US5211831A (en) 1991-11-27 1993-05-18 Mcgean-Rohco, Inc. Process for extending the life of a displacement plating bath
JPH09170083A (ja) * 1995-12-20 1997-06-30 Mitsubishi Electric Corp スズまたはスズ合金の無電解めっき方法
DE19755185B4 (de) * 1997-12-11 2004-04-08 Ami Doduco Gmbh Austausch Zinnbad
JP2000309876A (ja) 1999-04-23 2000-11-07 Okuno Chem Ind Co Ltd 置換型無電解錫−銀合金めっき液
DE10132478C1 (de) 2001-07-03 2003-04-30 Atotech Deutschland Gmbh Verfahren zum Abscheiden einer Metallschicht sowie Verfahren zum Regenerieren einer Metallionen in einer hohen Oxidationsstufe enthaltenden Lösung
US6750133B2 (en) * 2002-10-24 2004-06-15 Intel Corporation Selective ball-limiting metallurgy etching processes for fabrication of electroplated tin bumps
JP2006009039A (ja) * 2004-06-21 2006-01-12 Rambo Chemicals (Hong Kong) Ltd ウィスカー成長が抑制されたスズ系めっき皮膜及びその形成方法
GB0507887D0 (en) 2005-04-20 2005-05-25 Rohm & Haas Elect Mat Immersion method
TWI330053B (en) 2006-08-14 2010-09-01 Unimicron Technology Corp Conductive connection structure formed on the surface of circuit board and manufacturing method thereof
US7572723B2 (en) * 2006-10-25 2009-08-11 Freescale Semiconductor, Inc. Micropad for bonding and a method therefor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3917486A (en) * 1973-07-24 1975-11-04 Kollmorgen Photocircuits Immersion tin bath composition and process for using same
US7148569B1 (en) * 2004-09-07 2006-12-12 Altera Corporation Pad surface finish for high routing density substrate of BGA packages
US20090176366A1 (en) * 2008-01-04 2009-07-09 Varughese Mathew Micropad formation for a semiconductor

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