用于电沉积的添加剂制造技术

描述了整平添加剂、其在电沉积中的用途和再生。在一个实施方案中，电沉积浴可包含非水性液体和任选经取代的芳香烃。所述任选经取代的芳香烃可以是质子化的。制备具有整平添加剂的电沉积浴的方法可包括：向非水性液体中添加任选经取代的碱性芳香烃；以及在所述非水性液体中使所述碱性芳香烃质子化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电沉积的添加剂
所公开的实施方案涉及用于电沉积的整平添加剂。
技术介绍
为了在电沉积期间获得平滑且致密的金属沉积物，常见的做法是利用充当整平添加剂(levelingadditive)的添加剂。所述添加剂通常具有表面活性并且吸附到具有最高电荷密度的表面区域上。这导致高能量位点处的沉积受到抑制，同时使得较低能量位点处的沉积更为有利，从而在整个表面上提供更均匀的沉积。
技术实现思路
在一个实施方案中，一种电沉积浴可包含非水性液体和任选经取代的芳香烃。在另一个实施方案中，一种方法可包括：在包含非水性液体和任选经取代的芳香烃的电沉积浴中使材料电沉积。在又一个实施方案中，一种用于制备具有整平添加剂的电沉积浴的方法可包括：向非水性液体中添加任选经取代的碱性芳香烃；以及在所述非水性液体中使所述碱性芳香烃质子化。在另一个实施方案中，一种方法可包括：向包含非水性液体和任选经取代的碱性芳香烃的电沉积浴中添加质子。所述质子可与所述任选经取代的碱性芳香烃反应以形成任选经取代的质子化芳香烃。在又一个实施方案中，一种用于降低电沉积浴的酸度的方法可包括：向非水性液体中添加任选经取代的碱性芳香烃，其中所述任选经取代的碱性芳香烃与所述电沉积浴中的一种或更多种质子反应形成任选经取代的质子化芳香烃。在另一个实施方案中，一种电沉积系统可包括具有非水性液体和任选经取代的质子化芳香烃的电沉积浴。所述电沉积系统还可包括至少部分浸没在所述电沉积浴中的阳极和至少部分浸没在所述电沉积浴中的阴极。在又一个实施方案中，一种方法包括：向包含离子液体的电沉积浴中添加质子。在另一个实施方案中，一种方法包括：降低包含离子液体的电沉积浴的酸度。在又一个实施方案中，一种方法包括：控制具有呈第一氧化态的金属离子和第一酸度的电沉积浴以具有第二酸度，使得改变酸度使所述金属离子改变为不同于所述第一氧化态的第二氧化态。所述电沉积浴包含非水性液体。应理解，上述概念和以下讨论的另外的概念可以以任何合适的组合布置，因为本公开内容在该方面不受限制。此外，当结合附图考虑时，本公开内容的其他优点和新特征通过以下多个非限制性实施方案的详细描述将变得明显。附图说明附图不旨在按比例绘制。在附图中，多幅附图中示出的各个相同或大致相同的构件可由同样的附图标记表示。为了清楚起见，在每幅附图中可以不对每个构件都进行标记。在附图中：图1为电沉积系统的示意图；图2为蒽(C14H10)与质子(H+)经历反应形成质子化蒽(C14H11)+的示意图；图3为质子化蒽(C14H11)+被还原形成蒽(C14H10)和质子(H+)的示意图；图4为增加电沉积浴中质子化整平添加剂的浓度的紫外/可见吸收光谱的图；图5A至5C描述了电沉积在铜样品上的铝锰合金，其中在电沉积循环之间使电沉积浴再生；以及图6描述了电沉积在铜样品上的铝锰合金，其中在电沉积期间连续地使电沉积浴再生。具体实施方式在基础材料上可以施加多种类型的涂层。电沉积是用于沉积这样的涂层的常见技术。电沉积通常包括向放置在电沉积浴中的基础材料施加电压以还原浴中的金属离子物类，所述金属离子物类以金属、金属合金或涂层的形式沉积在基础材料上。电压可使用电源施加在阳极与阴极之间。阳极或阴极可用作待涂覆的基础材料。在一些电沉积过程中，电压可以在例如脉冲沉积、交流沉积或反向脉冲沉积中以复合波形施加。经常使用整平添加剂以通过抑制枝晶形成而在电沉积期间获得平滑和/或致密的沉积物。不希望受理论束缚，整平添加剂通常具有表面活性，并且吸附到具有最高电荷密度的表面区域上。虽然多种类型的整平添加剂功能可以产生该行为，但是在一些情况下，包含带正电化合物的整平添加剂在电沉积期间被吸引至带负电的阴极上的高能量位点。通过吸附到高能量位点上，整平添加剂可使得较低能量位点处的电沉积更为有利，从而在整个表面上产生更均匀的沉积。本专利技术人认识到，对于非水性液体(包括离子液体)，缺少抑制枝晶生长并且使得能够形成平滑致密的沉积物的有效的表面整平添加剂妨碍了高速沉积法的发展。此外，考虑到这些非水性电沉积浴与之前的水基电沉积浴之间的差异，尚不清楚用于水基电解质浴的添加剂和方法能够在基于离子液体的电沉积系统中工作。不希望受理论束缚，应理解，非水性液体、溶液、浴或类似术语包括不包含水的流体或流体组合。然而，这不应被解释成不包括其中具有痕量水的流体。鉴于上述内容，本专利技术人认识到与芳香烃有关的益处：其碱性足以成为能够在非水性液体中形成稳定的质子化物类并且起整平添加剂作用的稳定的质子加成络合物。这是与在其中质子化物类不稳定且仅使用非质子化化合物作为表面活性剂的水性电沉积浴中使用芳香烃相比而言的。在一些实施方案中，本文所述的芳香烃可以是任选经取代的，如在下文更详细描述的。例如，可能的取代基包括但不限于烷基、芳基和聚烷氧基链。出于本申请的目的，芳香烃应理解成包括聚芳香烃。在一些实施方案中，能够在非水性电沉积浴中质子化的芳香烃可为聚合物。合适的聚合物包括但不限于聚苯乙烯。鉴于上述内容，在一个实施方案中，本专利技术人认识到与在包含非水性液体的电沉积浴中使用的包含质子化芳香烃的整平添加剂有关的益处。不希望受理论束缚，质子化添加剂是被吸引至带负电阴极的带电阳离子。因此，质子化添加剂在高电流密度区域中形成可以抑制电沉积的表面活性层，从而帮助获得平坦的沉积物。在使用期间，质子化添加剂可经历还原反应，如在下文更详细描述的。在被还原之后，添加剂可能不再起整平添加剂的作用。因此，在一些实施方案中，可期望通过引入质子或质子源(例如，酸)以与整平添加剂反应形成前述的质子化芳香烃而使电沉积浴再生。出于本申请的目的，术语“质子化”、“质子化分子”、“与质子反应”及类似短语是指已与质子(H+)反应形成正阳离子的分子。应理解，质子可对应于任何带正电的氢同位素，包括但不限于1H+、2H+和3H+。应理解，质子化芳香烃可以以任意多种方式提供。例如，在一个实施方案中，质子化芳香烃可以在被引入电沉积浴中之前形成。或者，在另一个实施方案中，可以向包含非水性液体的电沉积浴中添加碱性芳香烃，其中碱性芳香烃与电沉积浴中已有的或可添加至电沉积浴中的质子反应形成质子化化合物。类似地，已被还原的之前质子化的添加剂可以通过与电沉积浴中已有的或可添加至电沉积浴中的质子反应形成质子化化合物而再生。不希望受理论束缚，对于质子是否在非水性电沉积浴内完全解离的了解尚不充分。例如，在氯铝酸离子液体中，氯阴离子可部分地与铝阴离子和/或来自部分解离的酸(例如HCl)的质子结合。然而，无论哪种情况，一旦引入碱性足够大的芳香烃，芳香烃都可以与质子反应变成质子化芳香烃。不希望受理论束缚，芳香烃的碱度的度量可以由碱度常数K给出，更一般地作为log(K)给出。芳香烃的log(K)范围通常为-9.4至6.5。log(K)的值越负，碱性越小；而log(K)的值越正，碱性越大。因此，具有强负值的芳香烃更难以质子化。然而，具有大的正log(K)值的化合物可具有太大的反应性而不能用作整平添加剂。因此，在一些实施方案中，在非水性电沉积浴中用作整平添加剂的芳香烃的log(K)值可介于或等于-3至5、-1至3，或者大于和小于上述范围的任何其他适当的范围。在期望向电沉积浴中添加质子以初始制备整平添加剂或使其再生的实施方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电沉积浴，包含：非水性液体；和任选经取代的芳香烃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.17 US 14/489,1071.一种电沉积浴，包含：非水性液体；和任选经取代的芳香烃。2.根据权利要求1所述的电沉积浴，其中所述任选经取代的芳香烃是质子化的。3.根据权利要求1所述的电沉积浴，其中所述任选经取代的芳香烃包括以下中的至少一种：4-叔丁基甲苯、4-异丙基甲苯、1,4-二异丙基苯、均三甲苯、1,2,4,5-四甲基苯、1,2,3,5-四甲基苯、五甲基苯、六甲基苯、叔丁基苯、1,3,5-三叔丁基苯、3,5-二叔丁基甲苯、氯化苄乙氧铵、蒽、9,10-二甲基蒽、2-甲基蒽、9-乙基蒽、1,2-苯并蒽、苊、并四苯、芘、3,4-苯并芘、聚苯乙烯、4-叔丁基聚苯乙烯、聚乙氧基化烷基酚和氯化苄乙氧铵。4.根据权利要求1所述的电沉积浴，其中所述非水性液体为离子液体。5.根据权利要求4所述的电沉积浴，其中所述离子液体为氯铝酸离子液体。6.根据权利要求1所述的电沉积浴，其中相对于所述非水性液体，所述任选经取代的芳香烃在所述电沉积浴中的浓度介于或等于约0.5重量％和10重量％。7.根据权利要求1所述的电沉积浴，其中所述任选经取代的芳香烃为聚合物。8.根据权利要求1所述的电沉积浴，其中所述任选经取代的芳香烃的取代基包括烷基、芳基和聚烷氧基链中的至少一种。9.根据权利要求1所述的电沉积浴，还包含至少一种金属离子物类。10.一种方法，包括：在电沉积浴中使材料电沉积，其中所述电沉积浴包含非水性液体和任选经取代的芳香烃。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述任选经取代的芳香烃是质子化的。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述任选经取代的芳香烃包括以下中的至少一种：4-叔丁基甲苯、4-异丙基甲苯、1,4-二异丙基苯、均三甲苯、1,2,4,5-四甲基苯、1,2,3,5-四甲基苯、五甲基苯、六甲基苯、叔丁基苯、1,3,5-三叔丁基苯、3,5-二叔丁基甲苯、氯化苄乙氧铵、蒽、9,10-二甲基蒽、2-甲基蒽、9-乙基蒽、1,2-苯并蒽、苊、并四苯、芘、3,4-苯并芘、聚苯乙烯、4-叔丁基聚苯乙烯、聚乙氧基化烷基酚和氯化苄乙氧铵。13.根据权利要求10所述的方法，其中所述非水性液体为离子液体。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述离子液体为氯铝酸离子液体。15.根据权利要求10所述的方法，其中相对于所述非水性液体，所述任选经取代的芳香烃在所述电沉积浴中的浓度介于或等于约0.5重量％和10重量％。16.根据权利要求10所述的方法，其中所述任选经取代的质子化芳香烃为聚合物。17.根据权利要求10所述的方法，其中所述任选经取代的质子化芳香烃的取代基包括烷基、芳基和聚烷氧基链中的至少一种。18.根据权利要求10所述的方法，其中使材料电沉积还包括使金属电沉积。19.一种用于制备具有整平添加剂的电沉积浴的方法，所述方法包括：向非水性液体中添加任选经取代的碱性芳香烃；以及在所述非水性液体中使所述碱性芳香烃质子化。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述任选经取代的碱性芳香烃包括以下中的至少一种：4-叔丁基甲苯、4-异丙基甲苯、1,4-二异丙基苯、均三甲苯、1,2,4,5-四甲基苯、1,2,3,5-四甲基苯、五甲基苯、六甲基苯、叔丁基苯、1,3,5-三叔丁基苯、3,5-二叔丁基甲苯、氯化苄乙氧铵、蒽、9,10-二甲基蒽、2-甲基蒽、9-乙基蒽、1,2-苯并蒽、苊、并四苯、芘、3,4-苯并芘、聚苯乙烯、4-叔丁基聚苯乙烯、聚乙氧基化烷基酚和氯化苄乙氧铵。21.根据权利要求19所述的方法，其中所述非水性液体为离子液体。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述离子液体为氯铝酸离子液体。23.根据权利要求19所述的方法，其中相对于所述非水性液体，所述任选经取代的碱性芳香烃在所述电沉积浴中的浓度介于或等于约0.5重量％和10重量％。24.根据权利要求19所述的方法，其中所述任选经取代的碱性芳香烃为聚合物。25.根据权利要求19所述的方法，其中所述任选经取代的碱性芳香烃的取代基包括烷基、芳基和聚烷氧基链中的至少一种。26.根据权利要求19所述的方法，还包括使金属电沉积。27.一种方法，包括：向包含非水性液体和任选经取代的碱性芳香烃的电沉积浴中添加质子，其中所述质子与所述任选经取代的碱性芳香烃反应形成任选经取代的质子化芳香烃。28.根据权利要求27所述的方法，其中向所述电沉积浴中添加质子包括向所述电沉积浴中添加酸。29.根据权利要求28所述的方法，其中所述酸包括氯化氢、溴化氢和碘化氢中的至少一种。30.根据权利要求29所述的方法，其中向所述电沉积浴中添加质子包括向所述浴中添加羟基。31.根据权利要求30所述的方法，其中向所述浴中添加羟基包括添加水、水...

【专利技术属性】
技术研发人员：约舒亚·加思·阿博特，叶夫根尼娅·弗雷迪纳，
申请(专利权)人：思力柯集团，
类型：发明
国别省市：美国,US