用于化学镀钯的镀浴组合物和方法技术

本发明专利技术涉及用于通过化学镀将钯层沉积在衬底上的水性镀浴组合物和方法。根据本发明专利技术的水性镀浴组合物包含钯离子源、用于钯离子的还原剂和醛化合物。所述水性镀浴组合物对钯具有高的沉积速率，并同时维持镀浴稳定性。所述水性镀浴组合物还具有延长的寿命。本发明专利技术的醛化合物使得能够在镀浴寿命内将沉积速率调节到恒定范围，并使得能够在较低温度下化学沉积钯层。本发明专利技术的醛化合物活化沉积速率低的化学钯镀浴并再活化老化的化学钯镀浴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于化学镀钯的镀浴组合物和方法
本专利技术涉及在印刷电路板、IC衬底的制造和半导体晶片的金属化中用于化学镀钯的水性镀浴组合物和方法。
技术介绍
在印刷电路板、IC衬底等的制造以及半导体晶片的金属化中，钯的化学沉积是已建立的技术。所述钯层被例如用作阻挡层和/或可丝焊和可软焊的罩面层。包含钯离子源、含氮络合剂和选自甲酸及其衍生物的还原剂的化学钯镀浴组合物公开在US5,882,736中。与含有次磷酸盐作为还原剂的产生钯-磷合金层的镀浴组合物形成对照，这些化学钯镀浴组合物适合于沉积纯钯。美国专利4,424,241描述了一种包含钯、有机配体和还原剂即甲醛和甲酸的化学镀溶液。所述还原剂以高浓度使用。根据美国专利4,424,241，过低的浓度减缓沉积速率。尽管许多现有技术文献教示了钯镀浴组合物，但使用它们获得的镀敷速率不能满足当前为实现经济性制造而要求的稳步增长的镀敷速率的需求。此外，在镀浴寿命期间沉积速率不断降低，并且过低的沉积速率最终终结化学钯镀浴的寿命。这是由已经沉积的钯的催化效果和自催化沉积机制造成的。通常，改变化学钯镀浴的温度被用于调节沉积速率和镀浴寿命的持续时间。提高镀浴温度也提高沉积速率。但在较高温度下操作镀浴同时也增加了使镀浴不稳定的风险。这种镀浴的稳定性意味着所述镀浴稳定地对抗分解，即金属钯在镀浴本身中的不期望的沉淀。因此，使化学钯镀浴不稳定进而缩短了镀浴寿命。由于钯的价格高，出于经济原因，过早丢弃化学钯镀浴也是不合乎期望的。专利技术目的本专利技术的目的是提供一种用于化学镀钯的镀浴组合物和方法，其中沉积速率被进一步提高。本专利技术的另一个目的是提供一种用于化学镀钯的镀浴组合物和方法，其使得能够将沉积速率调节到所需的高值。本专利技术的另一个目的是提供一种用于化学镀钯的镀浴组合物和方法，其中沉积速率被进一步提高同时镀浴仍保持稳定。本专利技术的特别目的是提供一种用于化学镀钯的镀浴组合物和方法，其使得能够在镀浴的寿命期间维持恒定的高沉积速率。本专利技术的另一个目的是提供一种用于化学镀钯的镀浴组合物和方法，其使得能够增加镀浴的寿命。
技术实现思路
这些目的通过一种用于钯的化学沉积的水性镀浴组合物得以解决，所述组合物包含：(i)至少一种钯离子源，(ii)至少一种用于钯离子的还原剂，以及(iii)至少一种根据式(I)的醛化合物其中R选自–H、包含1至10个碳原子的取代或未取代的直链烷基、包含3至10个碳原子的取代或未取代的支链烷基以及取代或未取代的芳基；并且其中所述至少一种根据式(I)的醛化合物具有0.01至25mg/l范围内的浓度。这些目的通过一种用于化学镀钯的方法得以进一步解决，所述方法包括下列步骤：(a)提供衬底，(b)使所述衬底与如上所述的水性镀浴组合物相接触，由此在所述衬底的至少一部分上沉积钯层。根据本专利技术的水性镀浴组合物在本文中被称为组合物或根据本专利技术的组合物。术语“镀敷”和“沉积”在本文中可互换使用。根据式(I)的醛化合物为根据本专利技术的水性镀浴组合物提供了提高的钯沉积速率、特别是对于纯钯来说，并提供了延长的寿命。尽管提高了沉积速率，但根据式(I)的醛化合物不损害根据本专利技术的水性镀浴组合物对抗不期望的分解的稳定性。向化学钯镀浴添加根据式(I)的醛化合物，使得能够在镀浴寿命期间将沉积速率调节到恒定范围。本专利技术的根据式(I)的醛化合物活化沉积速率低的化学钯镀浴，即使是在其新鲜制备时沉积速率也低的化学钯镀浴，并再活化老化的化学钯镀浴。本专利技术的根据式(I)的醛化合物允许在较低温度下化学沉积钯层。附图说明图1示出了含有甲醛的水性镀浴组合物的沉积速率。图2示出了含有正丙醛的水性镀浴组合物的沉积速率。图3示出了含有浓度范围为0.25至1.25mg/l的正戊醛的水性镀浴组合物的沉积速率。图4示出了含有浓度范围为1至10mg/l的正戊醛的水性镀浴组合物的沉积速率。专利技术详述所述水性镀浴组合物包含(iii)至少一种根据式(I)的醛化合物：其中R选自–H、包含1至10个碳原子的取代或未取代的直链烷基、包含3至10个碳原子的取代或未取代的支链烷基以及取代或未取代的芳基；并且其中所述至少一种根据式(I)的醛化合物具有0.01至25mg/l范围内的浓度。在一个实施方式中，R可以是–H。在另一个实施方式中，R优选不是–H。在优选实施方式中，R选自–H、包含1至10个碳原子的取代或未取代的直链烷基和包含3至10个碳原子的取代或未取代的支链烷基。在另一个优选实施方式中，R选自包含1至10个碳原子的取代或未取代的直链烷基和包含3至10个碳原子的取代或未取代的支链烷基。在另一个优选实施方式中，所述取代或未取代的直链烷基优选地选自包含1至8个碳原子、更优选地1至5个碳原子、甚至更优选地2至5个碳原子的取代或未取代的直链烷基。此外，优选地，所述取代或未取代的直链烷基选自正戊基、正丁基、正丙基、乙基和甲基，更优选地选自正丁基、正丙基、乙基和甲基，最优选地选自正丁基、正丙基和乙基。在另一个实施方式中，所述取代或未取代的支链烷基优选地选自包含3至8个碳原子、更优选地3至5个碳原子的取代或未取代的支链烷基。甚至更优选地，所述取代或未取代的支链烷基选自2-戊基(仲戊基)、3-戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基(异戊基)、3-甲基丁-2-基、2-甲基丁-2-基、2,2-二甲基丙基(新戊基)、异丁基、仲丁基、叔丁基和异丙基，最优选地选自异丁基、仲丁基和异丙基。在另一个实施方式中，所述取代或未取代的芳基优选地选自包含6至10个碳原子的取代或未取代的芳基，更优选地选自取代或未取代的苯基和取代或未取代的萘基，最优选地选自取代或未取代的苯基。在其他实施方式中，所述直链烷基、支链烷基或芳基优选是取代的。优选地，取代基彼此独立地选自氨基、羧基、酯、巯基、羟基、甲氧基、乙氧基、甲基、乙基、卤素如氟、氯、溴、碘、烯丙基、乙烯基和芳基，优选地选自氨基、羧基、酯、羟基、甲氧基、乙氧基、甲基、乙基、卤素如氟、氯、溴、碘和芳基，甚至更优选地选自羧基、酯、羟基、甲氧基、乙氧基、甲基、乙基、卤素如氟、氯、溴、碘和芳基。在更优选实施方式中，所述至少一种根据式(I)的醛化合物选自己醛、戊醛、丁醛、丙醛、乙醛、甲醛、苯甲醛和2-苯乙醛，优选地选自正己醛、正戊醛、正丁醛、正丙醛和乙醛，更优选地选自正戊醛、正丁醛、正丙醛和乙醛，甚至更优选地选自正己醛、正戊醛、正丁醛和正丙醛。对于在本说明书和权利要求书中使用的术语“烷基”来说，它是指具有通用化学式CnH2n+1的烃基，n是1至10的整数。根据本专利技术的烷基残基可以是直链和/或支链的，并且它们优选是饱和的。例如，包含1至10个碳原子的直链烷基是指总C原子数分别在1至10范围内的直链烷基。包含3至10个碳原子的支链烷基是指其中主链中的C原子加上支链中的C原子之和导致总C原子数分别在3至10范围内的支链烷基。包含1至8个碳原子的直链烷基或包含3至8个碳原子的支链烷基包括例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或辛基。包含1至5个碳原子的直链烷基或包含3至5个碳原子的支链烷基包括例如甲基、乙基、丙基、丁基或戊基。对于在本说明书和权利要求书中使用的术语“芳基”来说，它是指环形芳族烃基，例如苯基或萘基。此外，烷基和/或芳基可以通过在每种情况下用上面为直链烷基、支链烷基和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钯的化学沉积的水性镀浴组合物，其包含(i)至少一种钯离子源，(ii)至少一种用于钯离子的还原剂，以及(iii)至少一种根据(I)的醛化合物

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.17 EP 14198656.21.一种用于钯的化学沉积的水性镀浴组合物，其包含(i)至少一种钯离子源，(ii)至少一种用于钯离子的还原剂，以及(iii)至少一种根据(I)的醛化合物其中R选自–H、包含1至10个碳原子的取代或未取代的直链烷基、包含3至10个碳原子的取代或未取代的支链烷基以及取代或未取代的芳基；并且其中所述至少一种根据式(I)的醛化合物具有0.01至25mg/l范围内的浓度。2.根据权利要求1所述的水性镀浴组合物，其中所述取代或未取代的直链烷基选自正戊基、正丁基、正丙基、乙基和甲基。3.根据权利要求1所述的水性镀浴组合物，其中所述取代或未取代的支链烷基选自2-戊基、3-戊基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、3-甲基丁-2-基、2-甲基丁-2-基、2,2-二甲基丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基和异丙基。4.根据权利要求1所述的水性镀浴组合物，其中所述取代或未取代的芳基选自取代或未取代的苯基和取代或未取代的萘基。5.根据前述权利要求中任一项所述的水性镀浴组合物，其中所述直链烷基、所述支链烷基或所述芳基是取代的，并且取代基彼此独立地选自氨基、羧基、酯、巯基、羟基、甲氧基、乙氧基、甲基、乙基、卤素、烯丙基、乙烯基和芳基。6.根据前述权利要求中任一项所述的水性镀浴组合物，其中所述至少一种根据式(I)的醛化合物选自己醛、戊醛、丁醛、丙醛、乙醛、甲醛、苯甲醛和2-苯乙醛。7.根据前述权利要求中任一项所述的水性镀浴组合物，其中所述至少一种钯离子源选自氯化钯、乙酸钯、硫酸钯、高氯酸钯、二氯乙烷-1,2-二胺钯、二乙酸根合乙烷-1,2-二胺钯、二氯N1-甲基乙烷-1,2-二胺钯、二乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·贝克，格哈德·施泰因贝格尔，安德烈亚斯·韦尔特，
申请(专利权)人：埃托特克德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE