用于电解沉积铜的水性酸浴及方法技术

为了产生非常均一的铜沉积物，尤其是在盲微孔（ＢＭＶ）及沟渠中，提供一种用于电解沉积铜的水性酸浴，该酸浴含有至少一种铜离子源、至少一种酸离子源、至少一种亮光剂化合物及至少一种调平剂化合物，其中该至少一种调平剂化合物选自合成制造的非功能化肽、合成制造的功能化氨基酸及合成制造的功能化肽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，尤其是用于充填印刷电路板、芯 片载体及半导体晶片上的微盲孔(BMV)、通孔、沟渠及类似结构的方法。
技术介绍
添加许多不同的有机添加剂至酸电解镀铜浴中是已知的，以便得以控制铜涂层的 装饰及功能特性。最重要的，将亮光剂及载体添加入镀浴中，以便获得光亮的沉积物。此外， 在印刷电路板、芯片载体及半导体晶片制造期间，有机化合物用于作为镀铜浴的添加剂，且 这些化合物作为调平剂，且使例如沟渠或BMV等印刷电路板表面或印刷电路板结构的不同 区域之内或之上的铜沉积尽可能均一。有鉴于个别区域的几何排列及发展，铜的均一沉积通常是困难的，尤其是在沟渠、 BMV或通孔内，因为这些区域呈现易变的电沉积行为。尤其，在此种甚小结构形式(在中至 低微米范围内)，金属离子扩散及添加剂朝向沉积位置的影响是最主要的。铜的均一沉积 是复杂导体结构之发展的先决条件。要不然，结果可能是例如在通孔之壁上的不足或过度 沉积，导致它们无用且因此导致整个印刷电路板或芯片载体的剔除。因印刷电路板、芯片载 体及晶片上之沟渠及BMV的金属化不足或不均一而产生的结果，与待利用金属完全充填之 甚小结构者相同，在镀铜过程之后，因为不均一性的缘故，在铜沉积物或结构中的中空空间 (孔洞)形式可能再现。此使得建立后续层需要额外的操作步骤及材料成本，且可能因无法 再容忍阻抗波动而产生问题。美国专利第2，876，178号描述了碱性氰化物镀铜浴，其中含有氨基酸或例如蛋白 胨及肽的二级氨基酸衍生物。这些添加剂据称对铜沉积过程具有有利的效果。美国专利第5，215，645号描述用于电解形成待使用在印刷电路板建构的铜箔的 镀铜浴。此镀铜浴含有明胶化合物连同其它添加剂。这些形式的化合物被描述为分子量 10，000至300，000的氨基酸的高聚合物蛋白质。根据此专利文献中之引言至说明，明胶添 加剂用于控制沉积的铜层的粗糙度。此外，含有活性硫化合物，优选为硫脲，以便限制沉积 铜的粗糙度。美国专利公开第2004/0188263A1号也描述用于通过镀铜浴产生印刷电路板的铜 箔。用于此目的的镀浴，除了其它成分，还含有胶液、明胶及胶原肽。形成的铜箔使得例如 当在未要求辅助镍金属层之下制造印刷电路板时，较容易利用激光钻出穿通铜箔的孔。用于IC芯片的更有效率的集成电路的制造，亦要求使用具有对应镀浴添加剂的 更有效率的铜沉积浴，部分上述要求甚至更重要。P. M. Vereecken等人，“The chemistry of additives in damascene copper plating",IBM J. Res. &Dev. ,49 φ (Jan. 2005), 1> 3-18号，描述含有例如聚醚、基于硫的有机化合物，及例如硫脲、苯并三唑(BTA)及耶奴斯 绿B (Janus Green B) (JGB)的调平剂的组合物，利用此组合物可产生似镜的铜表面，且此组 合物使得最微细的沟渠中能加速铜沉积。美国专利公开案第2002/0195351A1号公开了用于集成电路上电解沉积铜的组合物，例如在用于导体通路或导体通路连接(通孔)的窄沟渠中。除其它添加物外，此组合物 含有例如半胱氨酸、全胱氨酸(percysteine)、谷胱甘肽及其衍生物及盐类的含硫氨基酸作 为抛光手段，。美国专利第5，972，192号揭露电镀Cu以可靠地充填介电层中的开口的方法，尤 其是用于触点、通孔和/或沟渠之高纵横比的开口。采用的电镀溶液包含调平剂及任选的 亮光剂。调平剂可选自于聚乙烯亚胺、聚甘氨酸、2-氨基-1-萘磺酸、3-氨基-1-丙磺酸、 4-氨基甲苯-2-磺酸及其它化合物。适当的亮光剂可为2，5- 二巯基-1，3，4-噻二唑。美国专利第6，261，433B1号公开了电化学沉积方法，其用于半导体基板上铜电沉 积。使用的电镀溶液可包括例如二肽二氨基酸、二甘氨酸及三甘氨酸。随着印刷电路板的逐步小型化或印刷电路板及晶片的设计变得更复杂，在不断缩 减的空间中，除了其它目标以外，还有提供更大的计算容量和/或功能的目标，此工业总是 面对新挑战。同时，例如在印刷电路板、芯片载体及半导体晶片上的印刷电路板、个别导体 通路结构及导体结构的几何学，变得愈来愈复杂。举例而言，因为孔洞直径愈来愈小且导体 通路愈来愈窄，铜厚度相对于导体通路的比例或个别孔洞深度相对于孔洞直径的比例(纵 横比)不断地变得更大。尤其，已显示出使用已知方法的印刷电路板、芯片载体及半导体晶片上金属沉积 的均一性不足以保证沟渠及通孔中导体结构的可靠产生。由于结构变得愈来愈小，当铜正 沉积时，形成具有不均一表面的铜层。在用于产生导体结构的金属镶嵌方法中，结果是在未 做更多之下，不再能达到化学/机械抛光的可靠结果。此方法步骤的先决条件是在电解沉 积过程期间，产生的铜表面广泛地平滑且平坦，使得金属可以可靠的方式去除，达到所希望 的深度。此外，清楚的是所希望的效果未伴随必须的再现性而发生。为了符合这些要求，需要一种用于铜的精确均一沉积的镀浴溶液，其中效果以可 再现的方式提供。尤其，对镀浴溶液的要求是适于充填沟渠及BMV，使得所形成的导体结构 呈现层厚度的均一分布及良好的导电性，因此所形成的导体通路不具有所谓的滑雪坡道形 状(对应使成圆形之滑雪板前端的铜表面截面之凹形)或任何凹形结构，且BMV不具有所 谓的波纹形(在通孔点之铜表面的下沉)。同时，必须未损害镀浴溶液的充填特性，尤其例 如微分布。先前已知的镀浴溶液无法满足上述要求。尤其，不可能达到含沉积铜的层厚度的 均一分布，尤其在沟渠及BMV中，且无论如何，无法以可再现的方式达到。因此，本专利技术所基于的问题为已知的镀浴溶液不适于以具有充分的精细度均一的 方式、即具有尽可能均一的铜表面来充填通孔、沟渠及BMV的微结构。因此，本专利技术的目的 为解决此问题，且除此之外，保证上述要求即使在大量生产的条件下仍可经常地达到。尤其，印刷电路板、芯片载体及半导体晶片上的微结构，例如通孔、沟渠及BMV，是 以无例如滑雪坡道及波纹的不利影响的方式来充填，且整体产生具有均一层厚度的平坦表
技术实现思路
此目的是透过用于电解沉积铜的水性酸浴来达成，该酸浴含有至少一种铜离子 源、至少一种酸离子源、至少一种亮光剂化合物及至少一种调平剂化合物，其中该至少一种调平剂化合物选自包含合成制造的非功能化肽、合成制造的功能化氨基酸及合成制造的功 能化肽。优选地，该至少一种调平剂化合物不包含二甘氨酸、三甘氨酸、聚甘氨酸及肌肽 (β-丙氨酰-L-组氨酸)。此目的另外是通过在工作件上电解沉积铜的方法来达成，该方法包含下述的方法 步骤(i)提供根据本专利技术的用于电解沉积铜的水性酸浴，以及至少一阳极；( )使该工作 件与该至少一阳极接触本专利技术的水性酸浴；以及(iii)在该工作件及该至少一阳极之间产 生电流流动，使得铜沉积在该工作件上。因为该工作件及该至少一阳极是连接至一电流或 各电压源，故此方法可达成。根据本专利技术的水性酸浴及根据本专利技术的方法优选地用于印刷电路板、芯片载体及 半导体晶片的电解涂覆，亦用于任何其它电路载体的电解涂覆，且尤其用于半导体晶片，但 亦使用于印刷电路板及芯片载体，以供利用铜充填沟渠、微盲孔、通孔(穿孔)及类似结构。术语“氨基酸”一词在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电解沉积铜的水性酸浴，所述浴含有至少一种铜离子源、至少一种酸离子源、至少一种亮光剂化合物及至少一种调平剂化合物，其中至少一种调平剂化合物选自合成制造的非功能化肽、合成制造的功能化氨基酸及合成制造的功能化肽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H布伦纳，B罗尔福斯，D罗德，T普利特，
申请(专利权)人：埃托特克德国有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]