一种防氧化的AuSn共晶镀层制备工艺的制作方法

本申请涉及半导体封装中的金属化工艺，具体地涉及一种防氧化的ausn共晶镀层制备工艺。

背景技术：

1、ausn共晶合金镀层具有熔点稳定、导热导电性能良好、气密性较好及耐高低温冲击等特点，广泛应用于光电器件、射频芯片、微机电系统（mems）器件及高可靠半导体封装领域。在ausn共晶镀层的制备过程中，通常在基板表面依次形成底金层、铂阻挡层及图形化干膜，并在干膜开窗区域电镀ausn共晶镀层。完成电镀后，需要采用碱性去膜液去除表面干膜，以获得所需的ausn共晶镀层图形及金属化结构。

2、现有技术中，为保证干膜彻底剥离，通常采用氢氧化钾等强碱性去膜液，并配合较高的处理温度、较长的浸泡或喷淋时间进行去膜。干膜去除后，底金的暴露区域及其邻近金属界面易与残留碱液、水汽、溶解氧及腐蚀性离子接触，导致金属表面出现黄褐色氧化或腐蚀斑点。该类表面缺陷难以通过常规清洗完全去除，可能降低ausn共晶焊层的润湿性和界面结合质量，造成焊接空洞增多、引线键合拉力下降、接触电阻增大，严重时导致器件报废。

3、上述问题并非单一的金属表面氧化问题，而是干膜去除完整性与金属表面防护之间的工艺矛盾。一方面，若缩短碱性去膜时间、降低去膜液浓度或降低处理温度，虽然能够降低金属表面受到碱液侵蚀的程度，但易造成干膜残留；残留干膜可能影响后续图形精度和电路可靠性，甚至引起短路等缺陷。另一方面，若为保证干膜完全去除而提高碱液浓度、处理温度或去膜时长，碱液则可能沿铂阻挡层的晶界、镀层孔隙或微小缺陷向底金层渗透，增加底金表面的腐蚀和氧化风险。

4、此外，去膜后通常需要通过水洗去除表面残留的碱液及离子污染物。若缩短水洗时间，残留的碱性离子和腐蚀性离子难以充分去除；若延长水洗时间或提高水洗强度，虽然能够提高表面洁净度，但也会延长金属表面与水分、溶解氧接触的时间，从而增加表面氧化或腐蚀风险。因此，现有工艺难以同时兼顾干膜完全剥离、残留离子充分去除以及金属表面防氧化保护。

5、因此，急需提供一种ausn共晶镀层制备工艺，能够在保证干膜充分去除和后续焊接、键合性能的前提下，降低去膜及清洗过程中金属表面的氧化或腐蚀风险。

技术实现思路

1、本申请的目的在于保证感光干膜充分去除的同时，降低去膜、清洗及烘干过程中金属表面的氧化和腐蚀风险。

2、为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：提供一种防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，包括以下制备步骤：s1：对基板进行预处理和活化处理，活化后的所述基板上依次形成底金层和铂阻挡层，在所述铂阻挡层的表面压合感光干膜，所述感光干膜中含有0.2~0.5wt%缓蚀填料，所述基板为陶瓷基板或高频层压基板；s2：在所述感光干膜的开窗区域电镀ausn共晶镀层，采用溶胀液对所述感光干膜进行预溶胀处理，随后向所述感光干膜喷淋剥离液进行主剥离，采用间歇式喷淋方式，去膜完成后将所述基板浸入中和钝化液中；s3：取出所述基板后进行三级纯水清洗，清洗完成后在氮气环境中烘干，制得防氧化的ausn共晶镀层产品。

3、作为一种优选，向所述感光干膜喷淋所述剥离液，喷淋8~12s后静置4~6s作为一个循环，总剥离时长为90~120s。

4、作为一种优选，所述剥离液为1.8~2.2wt%koh溶液，温度为42~48℃。

5、作为一种优选，所述溶胀液为1.0~1.5wt%koh溶液，温度为40~45℃，所述溶胀液的喷淋时间为30~60s。

6、作为一种优选，所述中和钝化液中含有柠檬酸和缓蚀剂，所述缓蚀剂为5-甲基苯并三氮唑、羧基苯并三氮唑、1,2,3-苯并三氮唑中的任意一种或者多种的组合物。

7、作为一种优选，所述三级纯水清洗的步骤为：常温下使用纯水溢流清洗50~70s，其次在30~40℃下纯水超声清洗30~60s，最后在高纯去离子水中浸泡清洗30~60s。

8、作为一种优选，所述s3步骤中，清洗完成后在氮气环境中烘干，其中氧含量不超过50ppm，环境的露点不高于-40℃，烘干温度为60~70℃，烘干时间为8~12min。

9、作为一种优选，所述缓蚀填料为巯基苯并咪唑、n,n'-二(2-巯基乙基)哌嗪、硫脲衍生物中的一种或多种的组合物。

10、作为另一种优选，采用底金层电镀液在所述基板上电镀形成所述底金层，所述底金层电镀液含有光亮剂和氰化金钾。

11、作为另一种优选，形成的所述底金层的厚度为0.5~1μm，所述铂阻挡层的厚度为0.5~1μm。

12、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

13、（1）本申请通过缓蚀填料、预溶胀处理和间歇式剥离相配合，能够在保证感光干膜充分去除的基础上，减少剥离液向金属界面渗透，降低底金层发生碱蚀和氧化的风险；

14、（2）本申请通过中和钝化、梯度纯水清洗及氮气环境烘干的连续处理，能够及时去除残留碱性离子和腐蚀性离子，并减少水汽和氧气与金属表面的接触，有利于维持镀层表面的洁净度和完整性；

15、（3）本申请形成了覆盖去膜、清洗和干燥全过程的防氧化工艺，既有利于保持ausn共晶镀层的图形质量和界面稳定性，又能够保障后续焊接、键合及器件长期使用过程中的可靠性。

1.一种防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：

2.如权利要求1所述的防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，向所述感光干膜喷淋所述剥离液，喷淋8~12s后静置4~6s作为一个循环，总剥离时长为90~120s。

3.如权利要求1所述的防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，所述剥离液为1.8~2.2wt%koh溶液，温度为42~48℃。

4.如权利要求1所述的防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，所述溶胀液为1.0~1.5wt%koh溶液，温度为40~45℃，所述溶胀液的喷淋时间为30~60s。

5.如权利要求1所述的防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，所述中和钝化液中含有柠檬酸和缓蚀剂，所述缓蚀剂为5-甲基苯并三氮唑、羧基苯并三氮唑、1,2,3-苯并三氮唑中的任意一种或者多种的组合物。

6.如权利要求1所述的防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，所述三级纯水清洗的步骤为：常温下使用纯水溢流清洗50~70s，其次在30~40℃下纯水超声清洗30~60s，最后在高纯去离子水中浸泡清洗30~60s。

7.如权利要求1所述的防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，所述s3步骤中，清洗完成后在氮气环境中烘干，其中氧含量不超过50ppm，环境的露点不高于-40℃，烘干温度为60~70℃，烘干时间为8~12min。

8.如权利要求1所述的防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，所述缓蚀填料为巯基苯并咪唑、n,n'-二(2-巯基乙基)哌嗪、硫脲衍生物中的一种或多种的组合物。

9.如权利要求1所述的防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，采用底金层电镀液在所述基板上电镀形成所述底金层，所述底金层电镀液含有光亮剂和氰化金钾。

10.如权利要求1所述的防氧化的ausn共晶镀层制备工艺，其特征在于，形成的所述底金层的厚度为0.5~1μm，所述铂阻挡层的厚度为0.5~1μm。