镀液和镀覆方法技术

镀液和镀覆方法。本发明专利技术提供了在导电层表面上沉积铜的铜镀液，其含有整平剂，该整平剂是一种或多种特定吡啶化合物与一种与多种含环氧基团的化合物的反应产物。上述镀液在一定的电解质浓度范围内在基板表面上沉积的基本上平面的铜层。另外，本发明专利技术还提供了使用上述铜镀液镀铜层的方法。提供了一种铜电镀液，所述铜电镀液包括：铜离子源；电解质；以及整平剂，其中整平剂包含如化学式(I)的吡啶化合物与含环氧基团的化合物的反应产物。

【技术实现步骤摘要】
镀液和镀覆方法
本专利技术涉及电解金属电镀领域。特别地，本专利技术涉及电解铜电镀领域。
技术介绍
用金属涂层电镀工件的方法涉及在镀液内的两电极间流通电流，其中电极之一为待涂覆的工件。典型的铜镀覆液包括溶解的铜，浓度足以使镀液具有导电性的电解质，以及改进铜镀覆物均匀性和质量的专用添加剂，例如促进剂、整平剂和/或抑制剂等。铜电镀液用于不同的工业用途，特别是印刷电路板(“PCB”)和半导体的制造。对于PCB制造，铜电镀在PCB表面的选择部分上、盲孔之中以及从电路板表面之间穿过的通孔壁上。在铜电镀在通孔壁上之前，首先对通孔壁进行导电处理，例如通过金属化学镀沉积。镀覆后的通孔提供了从一个板表面到另一个表面的导电通路。对于半导体的制造，铜电镀在包含各种元件，如通孔、沟槽或其组合的晶片表面上。通孔和沟槽的金属化可以使半导体装置的不同层之间具有导电性。电镀具有不规则表面的基板是特别困难的。在电镀过程中沿着不规则表面电压降通常会变化，导致金属沉积不平坦，结果在这种不规则表面上观察到较厚的金属沉积。通常在铜镀液中使用整平剂使得电子装置上的铜层基本上均匀或平整。最近发展出了利用盲孔进行高密度互连的方法。期望孔填充最大化的同时在沿着基板表面上的铜沉积厚度变化最小。当PCB同时具有通孔和盲孔时，是特别具有挑战性的。美国专利US4,038,161(Eckles等)公开了一种包括表卤代醇与特定吡啶化合物的反应产物的酸性铜电镀液。表卤代醇可以是表氯醇或表溴醇。在该专利中未公开其它环氧化合物。美国专利申请公开文本No.2010/0126872(Paneccasio等)公开了一种包括二吡啶(dipyridyl)化合物与烷化剂(alkylatingagent)反应产物的酸性铜电镀液，其中所述反应产物作为整平化合物。烷化剂可以是环氧基团的α碳原子上具有离去基团的环氧化合物。合适的离去基团可以是氯，溴，碘，对甲苯磺酰基，三氟甲磺酸根，磺酸基，甲磺酸基，甲基硫酸根，氟代硫酸根，对甲苯磺酸根，对溴苯磺酸根或间硝基苯磺酸根。唯一作为例子的环氧化合物烷化剂是α-离去基团取代的环氧丙烷，例如表卤醇。通常，在铜镀覆液中使用的整平剂可以使沿基板表面的沉积物具有更好的均匀性，但是电镀液的深镀能力(throwingpower)会趋于变差。深镀能力定义为孔中心的铜沉积厚度与其在表面的厚度之比。较新型的PCB既包括通孔又包括盲孔。常规的整平剂，例如吡啶与烷化剂环氧化合物(如表卤醇)的反应产物，不能在基板表面提供足够平整的铜沉积，并且难以有效地填充通孔和/或填充盲孔。因此，仍然需要提供用于电子装置制造的铜电镀液所使用的整平剂技术，其既可以提供足够平整的铜沉积，同时保持镀液具有足够的深镀能力，使其能有效填充空隙，例如盲孔和通孔。
技术实现思路
本专利技术提供了一种铜电镀液，包括：铜离子源；电解质；以及包含如化学式(I)的吡啶化合物与含环氧基团的化合物的反应产物的整平剂(levelingagent)，其中，R1，R3和R5各自独立地选自H，(C1-C6)烷基，Cy1，R6-Cy1，NR7R8，以及R6-NR7R8；Cy1是5至6元环；R2和R4各自独立地选自H，(C1-C6)烷基，以及(C6-C12)芳基；R2可以与R1或R3连接到一起，并与和其相连接的原子一起形成稠合的5至6元环；R4可以与R3或R5连接到一起，并与和其相连接的原子一起形成稠合的5至6元环；R6为(C1-C10)烃基；R7和R8各自选自H，(C1-C6)烷基，(C6-C10)芳基，(C1-C6)烷基(C6-C10)芳基，以及(C2-C6)烯基(C6-C10)芳基；R7和R8可以接合到一起形成5或6元杂环；以及R7和R4可以连接到一起，并与和其相连接的原子一起形成稠合的5至6元含氮环，条件是当含环氧基团的化合物在环氧基团α碳原子上具有离去基团时，R1，R3和R5中的至少一个是NR7R8。本专利技术还提供了一种在基板上沉积铜的方法，所述方法包括：使用上述的铜电镀液与待电镀的基板相接触；以及施加一定时间的电流密度，该时间足以在基板上沉积铜层。本专利技术还提供了一种或多种吡啶化合物与一种或多种含环氧基团的化合物的反应产物；其中，吡啶化合物具有化学式(I)其中，R1，R3和R5各自独立地选自H，(C1-C6)烷基，Cy1，R6-Cy1，NR7R8，以及R6-NR7R8；Cy1是5至6元环；R2和R4各自独立地选自H，(C1-C6)烷基，以及(C6-C12)芳基；R2可以与R1或R3连接到一起，并与和其相连接的原子一起形成稠合的5至6元环；R4可以与R3或R5连接到一起，并与和其相连接的原子一起形成稠合的5至6元环；R6为(C1-C10)烃基；R7和R8各自选自H，(C1-C6)烷基，(C6-C10)芳基，(C1-C6)烷基(C6-C10)芳基，以及(C2-C6)烯基(C6-C10)芳基；R7和R8可以接合到一起形成5或6元杂环；以及R7和R4可以连接到一起，并与和其相连接的原子一起形成稠合的5至6元含氮环；并且，其中至少一种含环氧基团的化合物具有化学式其中，Y，Y1和Y2各自独立地选自H和(C1-C4)烷基；每个Y3各自独立地选自H，环氧基，和(C1-C6)烷基；X＝CH2X2或(C2-C6)烯基；X1＝H或(C1-C5)烷基；X2＝卤素，O(C1-C3)烷基或O(C1-C3)卤代烷基；A＝OR11或R12；R11＝((CR13R14)mO)n，(芳基-O)p，CR13R14-Z-CR13R14O或OZ1tO；R12＝(CH2)y；A1是(C5-C12)环烷基环或5至6元环砜基环；Z＝5或6元环；Z1是R15OArOR15，(R16O)aAr(OR16)a，或(R16O)aCy2(OR16)a；Z2＝SO2或Cy2＝(C5-C12)环烷基；每个R13和R14各自独立地选自H，CH3和OH；每个R15表示(C1-C8)烷基；每个R16表示(C2-C6)亚烷基氧；每个a＝1-10；m＝1-6；n＝1-20；p＝1-6；q＝1-6；r＝0-4；t＝1-4；v＝0-3；以及y＝0-6；其中Y1和Y2可以接合到一起形成(C8-C12)环状化合物；条件是当含烷氧基团的化合物具有化学式(E-I)，X＝CH2X2以及X2＝卤素时，R1，R3和R5中的至少一个是NR7R8。具体实施方式除非另有说明，在本专利技术的说明书中，下列缩写代表下述含义：A/dm2＝安培每平方分米；℃＝摄氏度；g＝克；mg＝毫克；L＝升，ppm＝百万分之一；μm＝微米；mm＝毫米；cm＝厘米；DI＝去离子的；mmol＝毫摩尔以及mL＝毫升。除非另有说明，所有含量为重量百分比，所有比值为摩尔比。所有的数值范围是包含式的，并且可以以任何顺序组合，除非很明显地该数值范围相加超出100％。在本专利技术的说明书中，“元件(feature)”指基板上的几何体。“孔”是指凹入元件，包括通孔，盲孔和沟槽。在本专利技术的说明书中，术语“镀”指电镀。“沉积”和“镀”在本说明书可以互换使用。“卤化物”指氟化物、氯化物、溴化物和碘化物。术语“烷基”包括直链的、支链的和环状的烷基。“亚烷基”包括直链的、支链的和环状的亚烷基。“促进剂”指能够提高电镀液的电镀速率的有机添加剂。“抑制剂”指能够抑制电镀速率的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜电镀液，所述铜电镀液包括：铜离子源；电解质；以及整平剂，其中整平剂包含如化学式(I)的吡啶化合物与含环氧基团的化合物的反应产物其中，R1，R3和R5各自独立地选自H，(C1‑C6)烷基，Cy1，R6‑Cy1，NR7R8，以及R6‑NR7R8；Cy1是5至6元环；R2和R4各自独立地选自H，(C1‑C6)烷基，以及(C6‑C12)芳基；R2可以与R1或R3连接到一起，并与和其相连接的原子一起形成稠合的5至6元环；R4可以与R3或R5连接到一起，并与和其相连接的原子一起形成稠合的5至6元环；R6为(C1‑C10)烃基；R7和R8各自选自H，(C1‑C6)烷基，(C6‑C10)芳基，(C1‑C6)烷基(C6‑C10)芳基，以及(C2‑C6)烯基(C6‑C10)芳基；R7和R8可以接合到一起形成5或6元杂环；以及R7和R4可以连接到一起，并与和其相连接的原子一起形成稠合的5至6元含氮环；条件是当含环氧基团的化合物在环氧基团α碳原子上具有离去基团时，R1，R3和R5中的至少一个是NR7R8。FSA00000827104700011.tif

【技术特征摘要】
2011.10.24 US 13/280,1351.一种铜电镀液，所述铜电镀液包括：铜离子源；电解质；以及整平剂，其中整平剂包含如化学式(I)的吡啶化合物与含环氧基团的化合物的反应产物其中，R1，R3和R5各自独立地选自H，(C1-C6)烷基，Cy1,R6-Cy1，NR7R8，以及R6-NR7R8；Cy1是5至6元环；R2和R4各自独立地选自H，(C1-C6)烷基，以及(C6-C12)芳基；R7和R8各自选自H，(C1-C3)烷基，苯基，苄基，以及苯乙基；其中R1，R3和R5中的至少一个是NR7R8，R6为(C1-C10)烃基，其中含环氧基团的化合物选自下列化学式的化合物其中，Y，Y1和Y2各自独立地选自H和(C1-C4)烷基；每个Y3各自独立地选自H，环氧基，和(C1-C6)烷基；X＝(C2-C6)烯基；X1＝H或(C1-C5)烷基；A＝OR11或R12；R11＝((CR13R14)mO)n，(芳基-O)p，CR13R14-Z-CR13R14O或OZ1tO；R12＝(CH2)y；A1是(C5-C12)环烷基环或5至6元环砜基环；Z＝5或6元环；Z1是R15OArOR15，(R16O)aAr(OR16)a或(R16O)aCy2(OR16)a；Z2＝SO2或Cy2＝(C5-C12)环烷基；每个R13和R14各自独立地选自H，CH3和OH；每个R15表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·I·尼亚齐比托瓦，M·A·热兹尼克，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US