一种应用于薄膜电镀铜添加剂及其电镀工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于薄膜电镀铜添加剂及其电镀工艺，该电镀铜添加剂包括以下质量浓度的组分：硫酸铜60

【技术实现步骤摘要】
一种应用于薄膜电镀铜添加剂及其电镀工艺


[0001]本专利技术涉及铜电镀
，尤其涉及一种应用于薄膜电镀铜添加剂及其电镀工艺。

技术介绍

[0002]半导体薄膜电镀铜工艺是目前市场应用最广，性价比较高的电镀技术，是在半导体阻挡层上电沉积一层铜，作为后续工序生产的基底。许多关于晶圆上的电镀铜技术被开发使用，在专利CN110541179A中提出一种高铜电镀溶液，但该溶液得到铜层均匀性比较差；另外在专利CN103290438A提出一种晶圆电镀铜溶液，但是该溶液酸性过强，废液处理成本高，与目前环保趋势不相符合。
[0003]随着环保压力日益严重，工业废水处理成本较高，给不少企业带了巨大压力，在满足市场需求情况下，开发出既性能优异，又具备可以降低废水处理成本实现环保，是目前发展的必然趋势。为此，本专利技术旨在提供一种半导体薄膜电镀铜溶液以解决目前的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种应用于薄膜电镀铜添加剂及其电镀工艺。该专利技术溶液属于中性电镀铜溶液，废水处理简单，镀液稳定性能优异，镀层均匀光亮结合力好，且使用电流密度范围广。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种应用于薄膜电镀铜添加剂，包括以下质量浓度的组分：包括以下质量浓度的组分：硫酸铜60
‑
90g/L、复合光亮剂40
‑
120mg/L、复合整平剂30
‑ꢀ
90mg/L、润湿剂10
‑
40mg/L、防折镀剂20
‑
60mg/L、电解质0.1
‑
0.5g/L、稳定剂20
‑
45mg/L，pH为5.5
‑
6.5操作温度25
‑
35℃电流密度为0.1
‑
6.5A/dm2所述复合整平剂为三环唑和2
‑
丙炔基
‑2‑
羟烷基醚两者的组合物，且二者在使用时的质量浓度比为1:1，本专利技术采用复合整平剂可以促进电流密度均匀分布，实现镀层平整提高镜面效果。
[0006]其中，所述复合光亮剂为吡啶丙烷磺酸内盐、N，N
‑
二乙基丙炔胺硫酸盐和烯丙基磺酸钠，三者在使用时的质量浓度比为1:1:2，吡啶丙烷磺酸内盐为10
‑
30mg/L，N，N
‑
二乙基丙炔胺硫酸盐为10
‑
30mg/L，烯丙基磺酸钠为20
‑
60mg/L。本专利技术采用复合光亮剂可以实现大电流密度范围内正常电镀，不出现铜瘤产生，与市面上电镀铜溶液比较具有巨大优势。
[0007]其中，所述电解质为硫酸钾。
[0008]其中，所述稳定剂为磺基水杨酸。可以提高槽液使用寿命，市面上电镀铜溶液因为使用时间延长，在生产过程中带入杂质过多，致使电镀铜溶液失衡，稳定剂可以极大锌铁等杂质离子对电镀铜液的影响。
[0009]其中，所述防折镀剂为3
‑
[[(苄硫基)硫代羰基]硫基]丙酸；所述润湿剂为1
‑
烯丙氧基
‑3‑
(4
‑
壬基苯酚)
‑2‑
丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵。
[0010]为实现上述目的，本专利技术还提供一种应用于薄膜电镀铜添加剂的电镀工艺，包括以下具体步骤：第一步骤，将基材打磨，纯水冲洗三遍，氢氟酸洗，再纯水三遍，中性除油1min，再通过25kHz超声波清洗5min、钌活化1min、纯水水洗一遍；第二步骤，化学镀锌，超声清洗后的基材进入化学镀锌槽进行化学镀锌，得到一层致密的化学锌层，再纯水清洗三遍；第三步骤，化学镀铜，基材通过化学镀锌水洗后进入化学镀铜槽，进行化学镀铜，形成铜种子层；第四步骤，电镀铜，使用前用拖缸板进行预拖2h，以防止铜瘤产生，经过化学镀铜后的基材先纯水水洗三遍后进入电镀铜槽，所使用的电镀铜液为具有上述任意一项所述铜添加剂的电镀铜液，电镀铜完毕，清洗吹干即可。
[0011]其中，所述第二步骤化学镀锌的具体操作流程是：基材经过活化后进入化学镀锌槽，通过浸泡方式在化学镀锌液中直接还原镀2min，随后纯水水洗一遍，再用退锌溶液脱锌，再纯水水洗一遍，再返回钌活化槽，纯水水洗一遍，再进入镀锌槽进行镀锌2min，可得一层致密的锌层。
[0012]其中，所述第二步骤化学镀锌液包括以下组分：氧化锌20
‑
50g/L、氢氧化钠50g/L、酒石酸钾钠15g/L、琥珀酸钠5g/L、OP
‑
10 1ml/L、乙氧基化丁炔二醇60mg/L、醋酸铅30mg/L、DMAB 0.2
‑
0.8g/L；且该化学镀锌的参数为：温度25
‑
35℃，锌镀层厚度保持在0.1
‑
0.5微米，所述退锌溶液包含30%体积浓度的硝酸及30
‑
60mg/L的烟酸，脱锌时间为30s。本专利技术在形成铜种子层时为了提高铜的沉积，实现种子层的完全覆盖，强碱性化学镀锌液可以对提高阻挡层的粗糙度，同时预先得到一层很薄的致密锌层，与传统的直接活化进行沉积铜种子层相比较，锌层可以提高阻挡层的阻挡效果，同时会弥补铜种子层空洞带来漏镀现象，对结合力没有影响，且本专利技术提供的镀锌液得到锌层致密，有利于置换后的种子层铜比较致密。
[0013]其中，所述第一步骤中钌活化的钌活化液包括硫酸钌15
‑
25mg/L、月桂酸无规聚醚LPE
‑
1200 50
‑
70mg/L、1
‑
乙烯基咪唑的三元共聚物30
‑
60mg/L及1,2,4
‑
三氮唑0.05
‑
0.15g/L，且钌活化的参数为：温度35
‑
45℃、时间0.5
‑
2min，本专利技术使用专门的研发的钌活化液可以提高锌的还原活性，促进锌的快速沉积。
[0014]其中，所述第四步骤的具体条件是：操作温度25
‑
35℃，电流密度为0.1
‑
6.5A/dm2，在氩气保护下进行电镀铜，且氩气通入压力为1.5
‑
2.5kg/cm
2，
目的是取代氮气实现完全排氧。
[0015]本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术提供的一种应用于薄膜电镀铜添加剂及其电镀工艺，存在以下优势：1）本专利技术提供复合光亮剂为吡啶丙烷磺酸内盐、N，N
‑
二乙基丙炔胺硫酸盐和烯丙基磺酸钠，三者在使用时的质量浓度比为1:1:2，吡啶丙烷磺酸内盐为10
‑
30mg/L，N，N
‑
二乙基丙炔胺硫酸盐为10
‑
30mg/L，烯丙基磺酸钠为20
‑
60mg/L，可以实现大电流密度范围内正常电镀，不出现铜瘤产生，与市面上电镀铜溶液比较具有巨大优势。
[0016]2）本专利技术采无硫酸电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于薄膜电镀铜添加剂，其特征在于，包括以下质量浓度的组分：硫酸铜60
‑
90g/L、复合光亮剂40
‑
120mg/L、复合整平剂30
‑ꢀ
90mg/L、润湿剂10
‑
40mg/L、防折镀剂20
‑
60mg/L、电解质0.1
‑
0.5g/L、稳定剂20
‑
45mg/L，pH为5.5
‑
6.5操作温度25
‑
35℃电流密度为0.1
‑
6.5A/dm2所述复合整平剂为三环唑和2
‑
丙炔基
‑2‑
羟烷基醚两者的组合物，且二者在使用时的质量浓度比为1:1。2.根据权利要求1所述的一种应用于薄膜电镀铜添加剂，其特征在于，所述复合光亮剂为吡啶丙烷磺酸内盐、N，N
‑
二乙基丙炔胺硫酸盐和烯丙基磺酸钠，三者在使用时的质量浓度比为1:1:2，吡啶丙烷磺酸内盐为10
‑
30mg/L，N，N
‑
二乙基丙炔胺硫酸盐为10
‑
30mg/L，烯丙基磺酸钠为20
‑
60mg/L。3.根据权利要求1所述的一种应用于薄膜电镀铜添加剂，其特征在于，所述电解质为硫酸钾。4.根据权利要求1所述的一种应用于薄膜电镀铜添加剂，其特征在于，所述稳定剂为磺基水杨酸。5.根据权利要求1所述的一种应用于薄膜电镀铜添加剂，其特征在于，所述防折镀剂为3
‑
[[(苄硫基)硫代羰基]硫基]丙酸；所述润湿剂为1
‑
烯丙氧基
‑3‑
(4
‑
壬基苯酚)
‑2‑
丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵。6.一种应用于薄膜电镀铜添加剂的电镀工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：第一步骤，将基材打磨，纯水冲洗三遍，氢氟酸洗，再纯水三遍，中性除油1min，再通过25kHz超声波清洗5min、钌活化1min、纯水水洗一遍；第二步骤，化学镀锌，超声清洗后的基材进入化学镀锌槽进行化学镀锌，得到一层致密的化学锌层，再纯水清洗三遍；第三步骤，化学镀铜，基材通过化学镀锌水洗后进入化学镀铜槽，进行化学镀铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚玉，洪学平，
申请(专利权)人：深圳创智芯联科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：