[发明专利]锡或锡合金电镀液

说明书

技术领域

本发明涉及适用于在通孔中选择性地沉积锡或锡合金进行通孔填充的锡或锡合金电镀液，以及使用该镀液进行通孔填充的方法。

另外，本发明涉及锡或锡合金电镀液，其适用于在电子元件焊接中形成凸块的方法并且包含通孔填充步骤，以及还涉及通过电镀液形成的包括锡或锡合金的凸块。特别是，涉及当将半导体集成电路(LSI)芯片焊接到电路基材上时用于在芯片和电路基材之间形成电路连接的包括锡或锡合金的凸块。

背景技术

近来，对于在半导体集成电路层间通道的形成，所谓的在内凹部分或待镀材料上的通孔选择性地进行电镀的通孔填充，正变得越来越重要。然而，当对具有内凹部分的材料进行电镀时，镀膜倾向于在外表面上形成，而不是在内凹部分中，并且在内凹部分中仅形成非常薄的镀膜，或者即使在内凹部分中的电镀沉积是不充分的，内凹部分的表面变得闭合从而导致倾向于产生具有空洞空间的镀膜，这是个问题。

通孔填充还被用于在LSI芯片的电极端子上形成焊料凸块的情形中，并且通孔填充的上述问题也发生在凸块的形成中。

近来，随着用于电子设备的半导体集成电路(LSI)的密度大幅增加和高度集成，在LSI芯片上制备多个针结以及较窄节距的电极端子正在快速发展。为了将这些LSI芯片焊接到电路基材上，为了使小尺寸的电子部件成为可能，以及为了使布线延迟降得更低，倒装焊芯片焊接得到广泛应用。在这种倒装焊芯片焊接中，常见的方式是焊料凸块在LSI的电极端子上形成，并且通过焊料凸块，与在电路基材上形成的连接端连成一个整体。随着电极节距变得越来越窄，必须形成对应于这种窄节距的凸块。

到今天为止，已经发展出焊球放置在电极上的方法，或者通过丝网印刷或旋涂方法施加焊料浆液的方法，作为形成凸块的方法。然而，使用焊球法时，焊球必须精准地放置在单个电极上，这是件麻烦事。另外，当电极节距变得越来越窄时，这在技术上变得更加困难。而当使用丝网印刷法时，焊料浆液使用掩膜进行印刷，因此，在具有上述窄节距的单个垫上精准地形成凸块同样是非常困难的。特开(Kokai)专利No.2000-094179描述了一种方法，其中包括焊料粉末的焊料浆液旋涂在具有电极的基材上，并且通过加热基材使焊料熔化，因而焊料凸块选择性地在电极上形成。然而，由于浆液状的组合物旋涂到基材上，导致厚度或浓度局部不均，从而导致在每个电极上沉积的焊料量存在差异，或者不可能得到均匀高度的凸块，这是个问题。

另一方面，美国专利No.7,098,126描述了一种方法，其中研磨层放置在包括至少一个连接区域的电路板上，并且进行图案化，以及将垫曝光，并且通过物理气相沉积，化学气相沉积，化学镀或电镀在基材的整个表面上沉积上金属籽晶层，并且在金属籽晶层上形成阻层，以及在连接垫上的位置处形成开口，从而完成通孔填充。移除阻层和直接位于阻层之下的金属籽晶层，从而在基材上形成焊料凸块。然而，美国专利No.7,098,126的说明书中记载通过电镀在开口处形成的焊料材料是含有铅、锡、银、铜、铋，等等的合金，但是根本没有公开解决上述通孔填充问题的方法以及电镀液的组成。

另外，特开专利No.2012-506628描述了一种方法，其中形成了具有一个含有至少一个制备的连接区域的表面，以及焊料掩膜层，并且使用该焊料掩膜层进行图案化的基材并且曝光连接区域，并且包括焊料掩膜层和连接区域的整个基材区域与适合提供导电层的溶液相接触。在导电层上进行锡或锡合金的电镀，并且连接区域是通孔填充的。移除焊料掩膜区域的锡或锡合金镀层以及导电层，在基材上形成焊料凸块。此外，特开专利No.2012-506628公开了锡或锡合金电镀液的组成，包括锡离子源，酸，抗氧化剂，以及可选自芳香醛，芳香酮和α/β不饱和羧酸的整平剂。然而，根据发明人进行的研究，使用α/β不饱和羧酸，α/β不饱和酯或α/β不饱和酸酐的锡电镀液不能获得充分的通孔填充效应(从此处开始，将称为整平效应)，其中镀层选择性地沉积在内凹部分中。另外，使用芳香醛或芳香酮的锡电镀液具有很多问题，在形成的镀膜表面上的灼伤，枝晶和粉末导致不能得到实用和良好的外观，并且膜性质例如焊接性能或抗色变性能很差。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种锡或锡合金电镀液，该电镀液可以在开口中形成充分电镀沉积，而不导致镀膜表面上的灼伤或引起异常沉积，并且可以在开口上形成充分沉积，并且具有良好的通孔填充效应。本发明还提供了一种包含锡或锡合金的凸块的形成方法，包括使用上述本发明的锡或锡合金电镀液进行通孔填充的过程，并且还涉及使用该方法形成的凸块。