通过改质铜表面和制造技术

本发明专利技术涉及用于提升铜

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过改质铜表面和/或通过使用杂芳族硅烷化合物来提升铜与有机材料间粘着强度与减少光晕和楔形孔隙的形成的方法


[0001]本专利技术涉及提升铜
、
铜合金或铜氧化物的表面与有机材料的表面间粘着强度和减少光晕和楔形孔隙的形成的方法
。

技术介绍

[0002]在用于生产集成电路
(IC)
衬底的半加性工艺堆积序列中，关键任务中的一者是在本质上没有自然粘合力的毗邻层间形成强粘合结合
。
此处的基本挑战是在铜迹线与用于堆积层或最终焊接掩模涂层的介电材料间形成强结合，而对最终产品性能没有负面影响
。
[0003]先前，最常用粘着促进剂系统提供高度粗糙的铜表面；此粗糙表面然后可作为与介电材料
(
例如，有机树脂系统
)
和铜迹线形成机械结合的关键
。
然而，此类型的基于铜表面积的最大提升用于去除最小量铜的系统现在不再可接受
。
随着导体特征变得越来越小，形成具有所需线和空间公差的可靠结构变得更具挑战性，因此完全不需要引入基于高度表面粗糙化的粘着促进剂步骤
。
[0004]此外，第二挑战是即将到来的
5G
系统，其中信号完整性与表面粗糙化之间存在强烈关系
。
随着电信号的数据传送频率和速率提升，电信号的路径移动到铜迹线的最外层
。
显而易见，如果此“层”经高度粗糙化以提升与堆积层的粘着，那么一些信号将丢失或减速的风险会高得多
。<br/>如果出现任何此类损失，那么在所需高频范围内执行的能力还受损
。
[0005]为克服这些挑战，需要开发用于处理铜表面和
/
或介电材料的方法，其中提升两种材料间粘着而无需蚀刻和
/
或粗糙化铜表面
。
[0006]杂芳族硅烷化合物经常用于电子组件的制造中，特别地表面处理溶液中，例如用于处理铜表面和有机材料的表面作为进一步处理步骤的准备
。
[0007]US2016/0368935A1
涉及唑硅烷化合物
、
和使用所述唑硅烷化合物的表面处理溶液
、
表面处理方法和其用途
。
[0008]JP 2018016865A
揭示含有硅烷化合物的三唑表面处理剂
。
[0009]JP 2014240522A
涉及铜表面处理液体
、
表面处理方法和其利用
。
[0010]JP H06279461A
涉及用于印刷电路用覆铜层压板的铜箔的表面处理剂
。
[0011]文章“铜利用基于3‑
缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的溶胶
‑
凝胶涂层借助3‑
氨基
‑5‑
巯基
‑
1,2,4
‑
三唑掺杂的腐蚀保护
(Corrosion protection of copper with 3
‑
glycidoxypropyltrimethoxysilane
‑
based sol
‑
gel coating through 3
‑
amino
‑5‑
mercapto
‑
1,2,4
‑
triazoledoping)”，化学中间体研究杂志
(Journal of Research on Chemical Intermediates)
，第
42
卷，第2期，第
1315
到
1328
页，
2015
揭示关于铜在中性介质中通过在铜表面上形成溶胶
‑
凝胶涂层进行腐蚀保护的研究
。
其揭示铜上的基于3‑
氨基
‑5‑
巯基
‑
1,2,4
‑
三唑掺杂的3‑
缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的溶胶
‑
凝胶涂层与铜形成硫醇盐键
。
[0012]WO2019/243180
揭示唑硅烷化合物
、
其合成以及相应溶液和在表面处理中的用途
。
[0013]WO2020/178146
揭示唑硅烷化合物在提升金属
、
金属合金或金属氧化物的表面与有机材料的表面间粘着强度的方法中的用途
。
[0014]WO 2019/058773 A
揭示四唑硅烷
、
合成所述四唑硅烷的方法和其在表面处理中的用途
。
[0015]JP2016169300A(JP6436819B2)
揭示
2,4
‑
二胺经取代的三嗪，其不包含硅
。
[0016]2,4,6
‑
三胺经取代的三嗪揭示于化学
‑
欧洲杂志
(Chem.Eur.J.)2009,15,6279
‑
6288
和
JP 2017002402 A(JP6370836B2)
中
。
其在环氧树脂中的用途揭示于
JP6392273
中
。
[0017]在“铜线上的氧化物结构对橡胶粘着的作用
(The role of oxide structure on copper wire to the rubber adhesion)”，应用表面科学
(Applied Surface Science)
，第
161
卷，第
355
‑
364
页，
2000
中，研究了毫米大小的铜线对橡胶的粘着
。
结合取决于铜氧化物与硫的反应
。
[0018]“使用分子模拟进行电子封装的可靠性预测
(Reliability prediction in electronic packages using molecular simulation)”，电子组件与技术会议
(Electronic Components and Technology Conference)
，第
1314
‑
1317
页，
2005
揭示环氧树脂模制化合物
(EMC)
与铜氧化物间相互作用的分子动力学
(MD)
模拟
。
[0019]粘着强度与粘着层与铜
、
铜合金或铜氧化物表面结合的物理和化学强度有关
。
[0020]与粘着强度有关的另一方面是避免楔形孔隙形成
。
此意味着在层压
、
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于提升铜
、
铜合金或铜氧化物的表面与有机材料的表面间粘着强度和
/
或改良其间的楔形孔隙行为的方法，其包含
(i)
提供衬底，在所述衬底的至少一侧上包含所述铜
、
铜合金或铜氧化物，随后是以下步骤中的至少一者
(i
‑
c)
处理所述衬底，获得在所述衬底的至少一侧上包含铜氧化物的衬底，其中所述铜氧化物包含比率为
90:10
或更高
(mol/mol)、
优选比率为
95:5
或更高
(mol/mol)、
甚至更优选比率为
98:2
或更高
(mol/mol)
的铜
(I)
和铜
(II)
，最优选所述铜氧化物基本上由铜
(I)
氧化物组成；和
/
或
(ii)
使所述衬底的至少一个区段与以下各项接触：
(a)
至少一种式
(I)
的硅烷化合物；其中环结构选自由以下组成的群组：和其混合物；
X
和
Y
独立地选自由以下组成的群组：
NH2、NH(NH2)、NH(CH2)
o
NH2、SH、SCH3和
OCH3；
E
选自由以下组成的群组：
‑
S
‑
、
‑
NH
‑
和
‑
NH
‑
(CH2)
m
‑
NH
‑
；
A
选自由以下组成的群组：
NH、N(NH2)
和
S
；
Z
选自由以下组成的群组：
m
是2到
12
范围内的整数，
n
是1到
12
范围内的整数，
o
是2到
12
范围内的整数，
R
独立地表示
(CH2‑
CH2‑
O)
p
‑
T
，其中独立地
p
是
0、1、2、3
或4，并且
T
表示
H
或
C1
到
C5
烷基；或
(b)
至少一种氨基酸；或
(a)
和
(b)
的混合物，其中，如果执行步骤
(i
‑
c)
和
(ii)
二者，那么步骤
(1
‑
c
‑
)
是在步骤
(ii)
之前执行；
(iii)
施加所述有机材料，前提条件是，如果所述式
(I)
的硅烷化合物中的所述环结构是那么执行步骤
(i
‑
c)
和
(ii)
二者
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中步骤
(i
‑
c)
包含使所述铜
、
铜合金或铜氧化物的至少一个区段与包含至少一种络合剂的碱性水溶液接触
。3.
根据权利要求2所述的方法，其中步骤
(i
‑
c)
中的所述碱性水溶液具有在
7.5
到
14.0
的范围内
、
优选在
10.0
到
14.0
范围内的
pH。4.
根据权利要求2或3所述的方法，其中步骤
(i
‑
c)
是作为浸渍应用施加且接触时间为
40s
或更长，优选步骤
(i
‑
c)
中的所述接触时间为
40s
到
900s
，更优选步骤
(i
‑
c)
中的所述接触时间为
60s
到
500s
，甚至更优选步骤
(i
‑
c)
中的所述接触时间为
90s
到
450s。5.
根据权利要求2或3所述的方法，其中步骤
(i
‑
c)
是作为喷涂应用施加且接触时间为
10s
或更长，优选步骤
(i
‑
c)
中的所述接触时间为
20s
到
200s
，更优选步骤
(i
‑
c)
中的所述接触时间为
30s
到
150s。6.
根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其包含以下步骤
(ii)
使所述衬底的至少一个区段与以下各项接触：
(a)
至少一种式
(I)
的硅烷化合物；其中所述环结构选自由以下组成的群组：和其混合物；
X
...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：德国艾托特克有限两合公司，
类型：发明
国别省市：