自含有咪唑和双环氧化物化合物的反应产物的铜电镀浴电镀光致抗蚀剂限定的特征的方法技术

电镀方法能够镀覆具有基本上均匀形态的光致抗蚀剂限定的特征。所述电镀方法包括具有咪唑和双环氧化物的反应产物的铜电镀浴以电镀所述光致抗蚀剂限定的特征。此类特征包括柱、接合垫和线空间特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自包括咪唑和双环氧化物化合物的反应产物的铜电镀浴电镀光致抗蚀剂限定的特征的方法。更确切地说，本专利技术涉及一种自包括咪唑和双环氧化物化合物的反应产物的铜电镀浴电镀光致抗蚀剂限定的特征的方法，其中特征具有大体上均一的表面形态。
技术介绍
光致抗蚀剂限定的特征包括铜柱和再分布层布线，如集成电路芯片和印刷电路板的接合垫和线空间特征。所述特征由光刻方法形成，其中将光致抗蚀剂施加到衬底(如半导体晶片芯片，通常在封装技术中称为晶粒，或环氧树脂/玻璃印刷电路板。一般来说，将光致抗蚀剂施加到衬底的表面且将具有图案的掩模施加到光致抗蚀剂上。将具有掩模的衬底暴露于如UV光的辐射。通常，将暴露于辐射的光致抗蚀剂部分显影掉或去除，使衬底的表面暴露。视掩模的特定图案而定，电路线或孔的轮廓可用留在衬底上的未暴露的光致抗蚀剂形成，形成电路线图案或孔的壁。衬底的表面包括使得衬底表面能够导电的金属晶种层或其它导电金属或金属合金材料。具有图案化光致抗蚀剂的衬底接着浸没在金属电镀浴(通常为铜电镀浴)中，且将金属电镀在电路线图案或孔中，以形成特征，如柱、接合垫或电路线，即线空间特征。当电镀完成时，用剥离溶液将光致抗蚀剂的其余部分自衬底剥离，且进一步处理具有光致抗蚀剂限定的特征的衬底。柱(如铜柱)通常用焊料盖住以实现镀覆柱的半导体芯片与衬底之间的粘合以及电导。此类布置见于先进封装技术中。归因于改进的输入/输出(I/O)密度，与单独焊料凸起相比，焊料覆盖的铜柱架构在先进封装应用中为快速生长段。具有不可回焊铜柱和可回焊焊料帽的铜柱凸块具有以下优点：(1)铜具有低电阻和高电流密度能力；(2)铜的导热率提供超过三倍的焊接凸点导热率；(3)可改进可能引起可靠性问题的传统BGACTE(球栅阵列热膨胀系数)错配问题；以及(4)铜柱在回焊期间不塌陷，允许极细节距而不损害托脚高度。在所有铜柱凸块制造方法中，电镀到目前为止为商业上最可行的方法。在实际工业生产中，考虑到成本和方法条件，电镀提供大规模生产率，且在形成铜柱之后不存在用以改变铜柱表面形态的抛光或腐蚀方法。因此，尤其重要的是通过电镀获得平滑表面形态。用于电镀铜柱的理想铜电镀化学方法在用焊料回焊之后产生具有优异均匀性的沉积物、平坦柱形状和无空隙金属间界面，且能够以高沉积速率镀覆以实现高晶片产量。然而，此类镀覆化学方法的开发为行业的难题，因为一种属性的改进通常会以另一种属性为代价。基于铜柱的结构已被各种制造商用于消费品，如智能电话和PC。随着晶片级加工(WLP)持续演变且采用铜柱技术，对于可生产可靠铜柱结构的具有先进能力的铜镀浴的需求将不断增加。类似形态问题还在金属电镀再分布层布线的情况下遇到。接合垫和线空间特征的形态缺陷还损害先进封装物件的性能。因此，需要提供铜光致抗蚀剂限定的特征的铜电镀方法，其中特征具有大体上均一的表面形态。
技术实现思路
一种电镀光致抗蚀剂限定的特征的方法，其包括：a)提供包含光致抗蚀剂层的衬底，其中光致抗蚀剂层包括多个孔；b)提供铜电镀浴，所述铜电镀浴包括一或多种咪唑化合物和一或多种双环氧化物的一或多种反应产物；电解质；一或多种加速剂；和一或多种抑制剂；c)将包括具有多个孔的光致抗蚀剂层的衬底浸没于铜电镀浴中；和d)在多个孔中电镀多个铜光致抗蚀剂限定的特征，多个光致抗蚀剂限定的特征包括5％到8％的平均TIR％。铜电镀浴包括一或多种咪唑化合物和一或多种双环氧化物的反应产物、电解质、一或多种铜离子源、一或多种加速剂和一或多种抑制剂，其量足以电镀具有5％到8％的平均TIR％的铜光致抗蚀剂限定的特征。本专利技术还涉及一种光致抗蚀剂限定的特征在衬底上的阵列，其包含5％到8％的平均TIR％和5％到12％的WID％。所述铜电镀方法和浴液提供具有基本上均匀形态且基本上不含结节的铜光致抗蚀剂限定的特征。所述铜柱和接合垫具有基本上平坦的轮廓。所述铜电镀浴和方法能够实现平均TIR％以实现所期望的形态。附图说明图1为自含有1H-咪唑和甘油二缩水甘油醚的反应产物的铜电镀浴电镀的在300×下的铜柱的SEM。图2为自含有作为2-甲基喹啉-4-胺、2-(2-氨基乙基)吡啶和1，4-丁二醇二缩水甘油醚的反应产物的常规调平剂化合物的铜电镀浴电镀的在300×下的铜柱的SEM。具体实施方式除非上下文另作明确指示，否则如在整个本说明书中所使用的以下缩写应具有以下含义：A＝安培；A/dm2＝安培/平方分米＝ASD；℃＝摄氏度；UV＝紫外辐射；g＝克；ppm＝百万分率＝mg/L；L＝升，μm＝微米(micron)＝微米(micrometer)；mm＝毫米；cm＝厘米；DI＝去离子；mL＝毫升；mmol＝毫摩尔；Mw＝重量平均分子量；Mn＝数目平均分子量；SEM＝扫描电子显微镜；FIB＝聚焦离子束；WID＝晶粒内；TIR＝总指示偏差量＝总指示器读数＝全指示器移动＝FIM；且RDL＝再分布层。如本说明书通篇所用，术语“镀覆”是指金属电镀。“沉积”和“镀覆”在整个本说明书中可互换使用。“加速剂”是指增加电镀浴的镀覆速率的有机添加剂。“抑制剂”是指在电镀期间抑制金属镀覆速率的有机添加剂。术语“阵列”意指有序的布置。术语“部分”意指可包括整个官能团或官能团的一部分作为子结构的分子或聚合物的一部分。术语“部分”和“基团”在本说明书通篇可互换使用。术语“孔”意指开口、孔洞或间隙。术语“形态”意指物件的形式、形状和结构。术语“总指示器偏差量”或“总指示器读数”为零件的平面、圆柱形或波状表面的最大与最小测量值(即，指示器的读数)之间的差值，展示其与其它圆柱形特征或类似条件的来自平坦度、圆度(圆形度)、圆柱度、同心度的偏差量。术语“轮廓测定法”意指技术在测量和剖析物体中的用途或激光或白光计算机产生的投影执行三维目标的表面测量的用途。术语“间距”意指衬底上的彼此间的特征位置的频率。术语“标准化”意指用以获得相对于尺寸变量的值的重新按比例调整，如呈TIR％形式的比率。术语“平均值”意指表示参数的中心或典型值的数值。术语“参数”意指形成定义系统或设定其操作条件的组中的一个的数值或其它可测量因数。冠词“一(a/an)”是指单数和复数。所有数值范围都是包括性的并且可按任何顺序组合，但显然这类数值范围限制于总计100％。本专利技术的用于电镀铜光致抗蚀剂限定的特征的方法和浴液能够实现具有平均TIR％的光致抗蚀剂限定的特征的阵列，使得所述特征具有基本上平滑、不含结节且在柱、接合垫和线空间特征方面具有基本上平坦轮廓的形态。本专利技术的光致抗蚀剂限定的特征用剩余在衬底上的光致抗蚀剂电镀且延伸超出衬底的平面。这与通常不使用光致抗蚀剂来限定延伸超出衬底平面但嵌花到衬底中的特征的双重镶嵌和印刷电路板镀覆形成对比。光致抗蚀剂限定的特征与镶嵌和印刷电路板特征之间的重要差异在于：就镶嵌和印刷电路板来说，包括侧壁的镀覆表面均导电。双重镶嵌和印刷电路板镀覆浴具有提供自下向上或超保形填充的调配物，且特征的底部与特征的顶部相比镀覆较快。在光致抗蚀剂限定的特征中，侧壁为不导电的光致抗蚀剂，且镀覆仅在具有导电晶种层的特征底部处进行，且以保形或相同镀覆速度各处沉积形式进行。虽然本专利技术基本上关于电镀具有圆形形态的铜柱的方法进行描述，但本专利技术还应用于其它光致抗蚀剂限定的特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电镀光致抗蚀剂限定的特征的方法，其包含：a)提供包含光致抗蚀剂层的衬底，其中所述光致抗蚀剂层包含多个孔；b)提供铜电镀浴，所述铜电镀浴包含一或多种咪唑化合物和一或多种双环氧化物的一或多种反应产物；电解质；一或多种加速剂；以及一或多种抑制剂；c)将包含具有所述多个孔的所述光致抗蚀剂层的所述衬底浸没在所述铜电镀浴中；以及d)在所述多个孔中电镀多个铜光致抗蚀剂限定的特征，所述多个光致抗蚀剂限定的特征包含5％到8％的平均TIR％。

【技术特征摘要】
2015.08.06 US 62/2018811.一种电镀光致抗蚀剂限定的特征的方法，其包含：a)提供包含光致抗蚀剂层的衬底，其中所述光致抗蚀剂层包含多个孔；b)提供铜电镀浴，所述铜电镀浴包含一或多种咪唑化合物和一或多种双环氧化物的一或多种反应产物；电解质；一或多种加速剂；以及一或多种抑制剂；c)将包含具有所述多个孔的所述光致抗蚀剂层的所述衬底浸没在所述铜电镀浴中；以及d)在所述多个孔中电镀多个铜光致抗蚀剂限定的特征，所述多个光致抗蚀剂限定的特征包含5％到8％的平均TIR％。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个光致抗蚀剂限定的特征的WID％为5％到12％。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一或多种咪唑化合物具有下式：其中R1、R2和R3独立地选自氢、直链或分支链(C1-C10)烷基、羟基、直链或分支链烷氧基、直链或分支链羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·托尔塞斯，Z·尼亚齐姆贝托瓦，Y·秦，J·沃尔特英克，J·狄茨维斯泽柯，E·爱丁顿，M·列斐伏尔，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限责任公司，陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US