[发明专利]用于获得对印刷电路板和IC基板上的铜线键合的钯表面修饰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将铜线键合到基板，尤其是印刷电路板和IC基板的方法，所述基板具有包含铜键合部分和钯或钯合金层的层组合件以及具有键合到上述层组合件上的铜线的基板。

背景技术

在印刷电路板(PCB)和集成电路(IC)基板制造中，需要将电子元件键合到在基板的一面或双面上生成的铜结构的选定键合区域(焊盘(bond pad)作为键合部分)。这种互连在键合强度方面必须是可靠的，也就是，施加到键合互连的热应力绝不会引起该互连的断裂。

引线键合是IC封装中连接芯片与IC基板的优选工艺之一并且它占据了工业IC制造的超过70％。当前用于IC基板的主要的引线键合工艺是金线键合，其中金线键合到电镀沉积镍和金的层。可选择地，金线键合到镍、钯和金(ENEPIG)的表面上。所有情况下，铜线键合到最终的金层。近年来，铜线键合技术作为金线键合的替代已经引入到IC基板产业。当前铜线键合的标准是使用键合到由沉积在基板的铜线键合部分上的第一电镀镍和第二金层组成的层序列上的铜线键合。

在微电子封装中引线键合的机械可靠性很大程度上取决于键合楔块(bondwedge)和基板(印刷电路板、PCB或者IC基板)上的焊盘之间的界面处的金属间化合物的形成和发展，这对于成功的键合是必需的。

键合金或铜线到铜焊盘表面是困难的，主要是由于铜金属涂敷有很高的氧化趋向。

引线键合部分典型地由铜构成。如果它们保持裸露或者外部暴露于大气以及湿气，由于表面的氧化或腐蚀，铜层的焊接和引线键合性能退化。为了保持焊接或引线键合性能，为此，裸露的或暴露的铜层通常电镀镍或者化学镀镍。镀镍层保护铜相当长的一段时间内免受腐蚀性大气的作用。并且，在焊接组装步骤期间镍层作为扩散阻挡层保护铜层免于被焊料溶解。另外，镀镍层起到了界面膜的作用防止铜层和后面要镀的金层相互扩散。其后，引线键合金以电镀或化学(electroless)镀方式镀敷到约0.5μm的厚度，从而赋予便于引线键合工艺的特性。这类工艺例如描述在US5235139和US6733823中。

US2007/0104929涉及一种电镀印刷电路板的方法，包括步骤：(a)提供具有预定电路图案的印刷电路板，具有用于在其上表面安装半导体的引线键合部分以及连接外部部件与印刷电路板的焊接部分；(b)形成光防焊层到除印刷电路板中的引线键合部分和焊接部分之外的剩余部分；(c)形成化学镀钯或钯合金镀层到引线键合部分和焊接部分上；以及(d)将钯或钯合金镀层用含有水溶性金化合物的置换型浸金镀液浸渍以在钯或钯合金镀层上形成化学镀金或金合金镀层。

US2006/055023涉及包含层合层和氧化保护层的芯片载体。氧化保护层是通过使用简单、快速的膜涂布技术形成在指形焊盘或其它接触的表面上的非电镀金属涂层或者有机氧化保护薄膜。

US5175609涉及用于抗腐蚀和应力的互连多层冶金焊盘的新结构和方法，包括顺序沉积的铬、镍和贵金属或相对贵金属(relatively noble metal)的层作为互连冶金，或者多层冶金焊盘包含顺序沉积的铬、可溶贵金属、镍和贵金属或者相对贵金属的层作为互连冶金。

EP0697805A1涉及一种制造印刷电路板的方法，通过提供具有铜电路图案，铜孔和铜焊区的电路板；用焊接掩膜覆盖电路图案；以及使该板与化学镀钯溶液接触足够的时间以提供足够厚度的最终钯修饰层(finish layer)，从而保护沉积在孔里和焊区上的铜免于形成氧化物并且相对平滑和平整以提供良好的可焊性和良好的引线键合能力。铜电路图案，铜孔和铜焊区通常通过在板上镀铜来提供。然后，钯层可直接提供到铜上或者初始沉积到铜上的化学镀镍层上。

发明内容

因此，本发明的一个目标是提供待沉积到带有由铜构成的引线键合部分的基板上的层，其确保待形成的引线键合的良好可靠性并且不含金层。本文使用的金属层意指形成在引线键合部分上的至少一个由钯或钯合金构成的金属层，其适合作为铜线键合的表面。

本发明的另一个目标是提供一种形成上述层的方法，同时使得能够在这类金属层上形成稳定的引线键合，更具体地形成铜线键合。

本发明的另一个目标是提供一种IC基板，所述IC基板具有铜结构，其中所述铜结构覆盖有所述金属层。

本发明的另一个目标是提供一种印刷电路板，所述印刷电路板具有铜结构，其中所述铜结构覆盖有所述金属层。

为了达到这些目标，本发明提供一种金属层组合件，其包括：

(i)至少一个由铜或铜合金构成的引线键合部分的层；以及沉积于其上的