本發明涉及材料領域，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：

晶圓（Wafer）是指硅半導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構，而成為有特定電性功能的IC產品。IC產品是現代信息社會離不開的基本原器件，廣泛應用在我們生活的各個方面。

晶圓級封裝(WLP)是半導體產業鏈中一個重要部分，也是我國發展較快的行業，就是在其上已經有某些電路微結構的晶片與另一塊經腐蝕帶有空腔的晶片用化學或物理的方法鍵結合在一起。鍵合的工藝和技術反應了封裝技術的水平，其直接反應了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構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構體免受污染。這種方法使得微結構體處于真空或惰性氣體環境中，因而能夠提高器件的品質。

隨著芯片的功能與高度集成的需求越來越大，目前半導體封裝產業正向晶圓級封裝方向發展。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，降低貼裝高度等優點。

目前晶圓級先進封裝的銅涂層應用包括：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，順利向上堆疊并協同運作，第一步就是要導入先進晶圓級封裝（WLP）、覆晶封裝技術，以打造優良的錫球下層金屬（Under Bump Metallurgy， UBM）并鞏固3D IC底層結構，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封裝目前發展較快的工藝，傳統的錫凸塊（Bump）使用錫鉛工藝，后期因為環保的需要，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，于是相關的技術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。

技術實現要素：

針對上述技術中存在的不足之處，本發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的電鍍純錫溶液，解決現有純錫凸塊容易產生錫須的問題，可以有效防止純錫鍍層產生的錫須等缺點，進一步提高電子產品的可靠性。

為實現上述目的，本發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，所述甲基磺酸優先的濃度為80-300g/L。

其中，所述錫離子優先的濃度為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。

本發明的有益效果是：與現有技術相比，本發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的電鍍純錫溶液，解決現有純錫凸塊容易產生錫須的問題，可以有效防止純錫鍍層產生的錫須等缺點，且進一步提高電子產品的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明中第一實施例的鍍層外觀形貌圖；

圖2為本發明中第二實施例的圖譜示意圖；

圖3為圖2中圖譜的結果分析圖；

圖4為本發明中第三實施例的圖譜示意圖；

圖5為圖4中圖譜的結果分析圖；

圖6為本發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明，下面結合附圖對本發明作進一步地描述。

本發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，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，時間依據厚度決定。

相較于現有技術的情況，本發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的電鍍純錫溶液，解決現有純錫凸塊容易產生錫須的問題，可以有效防止純錫鍍層產生的錫須等缺點，且進一步提高電子產品的可靠性。

在本發明中，甲基磺酸提供一個酸性環境，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，與銀形成穩定的螯合物，防止銀與錫離子（二價錫）發生反應，所以本發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，甲基磺酸優先的濃度為80-300g/L。錫離子優先的濃度為35-55g/L，且錫離子由甲基磺酸錫提供。銀離子優先的濃度為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：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：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：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：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，錫銀合金鍍層結晶均勻，晶粒大小一致。

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