一种新型电镀铜添加剂及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种新型电镀铜添加剂及其应用。该新型电镀铜添加剂为苄索氯铵，其作为整平剂用于电镀铜过程。该电镀铜过程为：配置五水硫酸铜水溶液，加入硫酸，加入氯离子、SPS、PEG

【技术实现步骤摘要】
一种新型电镀铜添加剂及其应用


[0001]本专利技术属于电镀
，具体涉及一种新型电镀铜添加剂及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，小型轻便的电子设备已经成为主流的消费电子产品，小型化多功能微电子器件的生产和互连依赖于印制电路板(printed circuit boards，PCB)的高密度互连技术(HDI)来实现，而电镀铜是制造多层印制电路板的一项重要技术，广泛应用于集成电路高密度互连的金属化和印刷电路板的微孔填充。为了更好的稳定性和可靠性，微孔电镀铜填充要求无缝隙、空洞。但是采用直流电镀填孔时，由于孔口的电流密度以及对流强度要远远高于孔内，在电镀时，铜在孔口的沉积速率远高于孔内，会造成封孔现象。所以需要在基础电镀液中加入各种添加剂，降低孔口的电流密度，使得铜优先沉积在孔内部完成孔的填充。
[0003]采用电镀铜的微孔填充技术是利用一种特定的电镀配方实现的，加速剂、抑制剂和整平剂是电镀过程中重要的添加剂，配方中添加剂之间的相互作用对“超等厚”填充和“自底向上”微孔填充起着非常重要的作用。整平剂是在加速剂和抑制剂结合的基础上引入的，整平剂吸附在微孔口附近的铜表面上，在加速剂取代抑制剂时，与加速剂在微孔口竞争吸附，从而抑制孔口铜的沉积。
[0004]整平剂容易受电流分布以及对流强度的影响，吸附在高电流区域如电极凸出的位置并减小铜沉积的速率。据报道，整平剂对电沉积铜的抑制作用归因于在阴极表面吸附形成阻挡层，从而限制铜离子进入铜电极。在电镀过程中，整平剂分子强烈吸附在孔口边缘和表面不规则处，从而在这些位置引起最大的极化和电镀抑制效果，一般都能实现优良的填孔效果。整平剂对于实现无缺陷的微孔填充十分重要，可分为染料型和非染料型，大多数为四级铵盐或含氮杂环化合物。最常用的染料型整平剂为含氮有机杂环化合物健那绿(JGB)、它被大量且详细地研究，此类整平剂还有二嗪黑(DB)和阿尔辛蓝(ABPV)等，该类整平剂易在高温下分解，不仅增加了电镀过程控制的复杂性和成本，而且分解产物会与铜镀层混合，造成质量问题。非染料型整平剂种类繁多，如小分子的四唑衍生物和2
‑
巯基吡啶，大分子的VIBDGE(1
‑
乙烯基咪唑和1,4
‑
丁二醇缩水甘油醚的共聚物)和FAQAS(基于可再生的脂肪酸合成了脂肪酸季铵盐表面活性剂)等，这类整平剂大多为合成的有机物或多种有机物的混合物，成本较高，合成工艺复杂且产率低，毒性和污染较大。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种新型电镀铜添加剂及其应用。。
[0006]本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]本专利技术提供了一种新型电镀铜添加剂在电镀铜过程中的应用，其特征在于，电镀铜过程包括如下步骤：步骤S1，配置五水硫酸铜水溶液，加入硫酸，加入氯离子、SPS、PEG
‑
6000和新型电镀铜添加剂，得到电镀液；步骤S2，乙醇预处理含有盲孔的测试板，得到乙醇预处理测试板；步骤S3，稀硫酸溶液预处理乙醇预处理测试板，得到预处理测试板；步骤S4，
将预处理测试板作为阴极，含磷铜板作为阳极，在电镀液中完成电镀，其中，新型电镀铜添加剂为苄索氯铵。
[0008]本专利技术提供的新型电镀铜添加剂在电镀铜过程中的应用，还具有这样的技术特征，其中，新型电镀铜添加剂作为整平剂用于电镀铜过程。
[0009]本专利技术提供的新型电镀铜添加剂在电镀铜过程中的应用，还具有这样的技术特征，其中，步骤S1中电镀液中五水硫酸铜的浓度为100
‑
300g/L，硫酸的浓度为40
‑
70g/L，氯离子的浓度为30
‑
80mg/L，SPS的浓度为1
‑
10ppm，PEG
‑
6000的浓度为100
‑
300ppm，新型电镀铜添加剂的浓度为1
‑
15ppm。
[0010]本专利技术提供的新型电镀铜添加剂在电镀铜过程中的应用，还具有这样的技术特征，其中，步骤S2中测试板的盲孔的孔径为100
‑
150μm，孔深为50
‑
100μm。
[0011]本专利技术提供的新型电镀铜添加剂在电镀铜过程中的应用，还具有这样的技术特征，其中，步骤S4中含磷铜板中磷的质量分数为0.04
‑
0.065％。
[0012]专利技术的作用与效果
[0013]本专利技术将苄索氯铵作为新型电镀铜添加剂(整平剂)用于电镀铜过程，具体为：配置五水硫酸铜水溶液，加入硫酸，加入氯离子、SPS、PEG
‑
6000和新型电镀铜添加剂苄索氯铵，得到电镀液；依次用乙醇和稀硫酸溶液预处理含有盲孔的测试板，得到预处理测试板；将预处理测试板作为阴极，含磷铜板作为阳极，在电镀液中完成电镀。
[0014]本专利技术提供的新型电镀铜添加剂价格低廉，容易获得，污染小，在电镀液中稳定且不易分解。将本专利技术提供的新型电镀铜添加剂应用于电镀铜过程，可以获得无缝隙、空洞的盲孔电镀铜填充，且镀层表面光亮平整，因而可以广泛应用于集成电路高密度互连的金属化和印刷电路板的微孔填充，具有优良的稳定性和可靠性。
附图说明
[0015]图1是本专利技术提供的新型电镀铜添加剂苄索氯铵的结构式。
[0016]图2是本专利技术提供的新型电镀铜添加剂苄索氯铵的前沿分子轨道图。其中，图2中的(a)为LUMO图；图2中的(b)为HOMO图。
[0017]图3是本专利技术实施例1
‑
3电镀的测试板盲孔金相图。
[0018]图4是本专利技术实施例1
‑
3电镀的测试板表面沉积铜的FE
‑
SEM形貌图。
[0019]图5是本专利技术对比例电镀的测试板的盲孔金相图和表面沉积铜的FE
‑
SEM形貌图。
具体实施方式
[0020]在本专利技术中使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
[0021]在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。
[0022]下述实施例中所采用的试剂为普通商业途径购得，未注明的实验操作及实验条件参考本领域的常规操作及常规条件。
[0023]下述实施例中均采用苄索氯铵作为新型电镀铜添加剂(整平剂)用于电镀铜过程。图1是本专利技术提供的新型电镀铜添加剂苄索氯铵的结构式。苄索氯铵的量子化学计算结果列于表1。
[0024]表1
[0025][0026]研究表明高E
HOMO
和低E
LUMO
分别表示分子容易给予和接受电子的能力，有机物在金属表面的吸附能力会随着E
HOMO
的增加和E
LUMO
的减少而增加。因此，能隙(ΔE)可以用来表征有机物的吸附能力，ΔE值越小，添加剂在金属表面的吸附性能越好。
[0027]图2是本专利技术提供的新型电镀铜添加剂苄索本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型电镀铜添加剂在电镀铜过程中的应用，其特征在于，所述电镀铜过程包括如下步骤：步骤S1，配置五水硫酸铜水溶液，加入硫酸，加入氯离子、SPS、PEG
‑
6000和所述新型电镀铜添加剂，得到电镀液；步骤S2，乙醇预处理含有盲孔的测试板，得到乙醇预处理测试板；步骤S3，稀硫酸溶液预处理所述乙醇预处理测试板，得到预处理测试板；步骤S4，将所述预处理测试板作为阴极，含磷铜板作为阳极，在所述电镀液中完成电镀，其中，所述新型电镀铜添加剂为苄索氯铵。2.根据权利要求1所述的新型电镀铜添加剂在电镀铜过程中的应用，其特征在于，其中，所述新型电镀铜添加剂作为整平剂用于电镀铜过程。3.根据权利要求1所述的新型电镀铜添加剂在电镀铜过程中的应用，其特征在于，其中，步骤S1中所述电镀液中所述五水硫酸铜的浓度为100
‑
300g/...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐群杰，孟雅超，周苗淼，沈喜训，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：