电镀液制造技术

一种组合物，包括一种或多种铜离子源，电解质和含有两种或多种环氧烷单体作为聚合单元的一种或多种聚（环氧烷）无规共聚物。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
电镀液
本专利技术大体上涉及电镀领域。具体涉及在衬底上电镀铜的领域。
技术介绍
用金属涂层电镀工件的方法通常包括在电镀液里的两电极之间通过电流，其中一个电极是将要电镀的工件。典型的酸性铜电镀液包括溶解的铜(通常为硫酸铜)，酸性电解质例如其量足以使槽具有导电性的硫酸，和用于改善电镀的均匀性及金属沉积物质量的专用添加剂。这些添加剂包括光亮剂，匀平剂，表面活性剂，抑制剂等。电解铜电镀液被应用于许多工业实践中。例如在汽车工业中使用它们来沉积基体层以用于随后使用的装饰和防腐涂层。在电子工业中也使用它们，特别是用于印刷电路板和集成电路的制造。在电路板制造中，将铜电镀在印刷电路板表面的所选部分和通过电路板基材表面之间的通孔壁上。首先将通孔的壁金属化以提供板的电路层之间的导电性。在半导体制造中，将铜电镀在包含例如转接电路、沟槽或它们的结合的多种部件的晶片表面上。将转接电路和沟槽金属化以提供半导体设备多种层之间的导电性。众所周知，在电镀的某些领域。例如在电镀电子设备中，为了在衬底表面上得到均匀无缺陷的金属沉积，在电镀液中添加剂的使用是至关重要的。例如，用于高级互联的常规电化学金属化工艺工程使用含有硫酸(10-100g/L H2SO4)，二价铜离子(30-50g/L)和氯离子(50-70mg/L)的电镀液。使用有机添加剂组合来帮助由下而上填充的形成，并促进在晶片上形成均匀厚度的铜。这样的添加剂组合一般包括促进剂，抑制剂和匀平剂并可选的包括表面活性剂，消泡剂或延展剂以调节镀槽或得到的金属沉积物的性质。为了得到所需要的无空洞形成的孔隙的铜填充水平，这些促进剂、抑制剂、匀平剂和其它添加剂的使用之间必须努力达到平衡。如果没有达到这种平衡，那么在晶片上的电镀就会比在孔隙内部电镀快得多，结果导致孔隙内部空洞形成。使用这种电镀液在电镀例如集成电路中的那些具有亚微米尺度孔隙的衬底-->时遇到特殊的困难。使用含有抑制剂的电镀液，在用铜填充这种亚微米尺度的孔隙时，经常产生象凹陷或空洞这样的缺陷。例如，当使用传统的聚乙二醇作为抑制剂时，得到的铜沉积物通常含有从沉积表面向上凸出的缺陷(“凸出”)。由含有环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物的电镀液得到的铜沉积物通常在沉积物表面含有凹陷或一系列凹陷。这样的缺陷可以导致电子设备的电流短路和可靠性问题。这就需要能够提供没有缺陷的铜沉积特别是铜填充的亚微米尺度孔隙的含抑制剂铜电镀液。
技术实现思路
已经令人吃惊的发现，通过改变铜电镀液中使用的有机添加剂组合，可以去除在铜沉积物特别是在亚微米尺度孔隙内铜沉积物的缺陷。这样的有机添加剂组合的改进是通过使用某些抑制剂化合物来实现的。本专利技术提供了一种包含金属离子源，电解质和一种或多种抑制剂化合物的电镀液，其中的一种或多种抑制剂化合物能够提供铜填充的无凹陷和空洞的亚微米尺度孔隙。本专利技术也提供了一种包含有一种或多种铜离子源，电解质和一种或多种聚环氧烷无规共聚物的组合物，其无规共聚物包括两个或多个作为聚合单元的环氧烷单体。优选的，抑制剂化合物是环氧乙烷-环氧丙烷无规共聚物。本专利技术进一步提供了在衬底上沉积金属层的方法，包括的步骤是：a)使衬底与上述的电镀液接触；和b)向电镀液中通以足够的电流密度来沉积金属层。本专利技术进一步提供了在衬底上沉积铜层的方法，包括的步骤是使衬底与上述的组合物接触并施加足够长时间的电流密度以在衬底上沉积铜层。此外本专利技术提供了一种制造电子设备的方法，包括的步骤是：a)使电子设备与上述的电镀液接触；和b)向电镀液通以足够的电流密度以在电子设备上沉积金属层。本专利技术也提供了包括在电子设备衬底上沉积铜层的制造电子设备的方法，包括的步骤是使电子设备衬底与上述的组合物接触并施加足够长时间的电流密度以在电子设备衬底上沉积铜层。本专利技术也包括制造的工件，这些工件包括例如印刷电路板，多芯片组件(multichip modules)，集成电路等含有由本专利技术的电镀液产生的铜沉积物的电子设备。另外，本专利技术提供了一种包括由下述电子设备的制造的工件，这些电子设备含有一个或多个孔隙，每个孔隙含有从上述的电镀液得到的电解铜沉积物。-->本专利技术进一步提供了通过使用化学机械抛光处理从半导体晶片上去除多余物质的方法，该方法包括使半导体晶片与旋转的抛光垫接触从而从半导体晶片上去除多余物质；其中半导体晶片已事先用上述的铜电镀液电镀。本专利技术进一步提供了通过使用化学机械抛光处理从半导体晶片上去除多余物质的方法，该方法包括使半导体晶片与旋转的抛光垫接触从而从半导体晶片上去除多余物质；其中半导体晶片已事先用上述的铜电镀液电镀。专利技术详述除非上下文另外明确说明，在整个说明书中所使用的以下缩写代表如下含义：nm＝纳米；g/L＝克每升；mA/cm2＝毫安每平方厘米；M＝摩尔；μm＝微米；ppm＝百万分之一，mL＝毫升；℃＝摄氏度；g＝克；RPM＝每分钟转数；＝埃。正如在整个说明书中所使用的，“部件”指的是衬底上的几何体形状，这些几何体可以是凹口或凸出。“孔隙”指的是凹陷部件，例如转接电路和沟槽。术语“小部件”指的是尺寸为1微米或更小的部件。“更小的部件”指的是尺寸为半微米或更小的部件。同样，“小孔”指的是尺寸为1微米或更小的孔隙，以及“更小的孔”指的是尺寸为1/2微米或更小的孔隙。除非上下文另外明确说明，在整个说明书中所使用的术语“电镀”指的是铜电镀。“沉积”和“电镀”在整个说明书中互换使用。“缺陷”指的是例如凸出和凹陷的铜层表面缺陷，和例如空洞的铜层内部的缺陷。术语“烷基”包括直链，支链和环烷基。“光亮剂”指的是提高电镀过程中金属电镀速率的有机添加剂。术语“光亮剂”和“促进剂”在整个说明书中互换使用。“抑制剂”指的是抑制电镀过程中金属电镀速率的有机添加剂。“匀平剂”指的是能够提供基本上平整的金属层的有机添加剂。术语“匀平剂”和“调平剂”在整个说明书中互换使用。“卤化物”指的是氟，氯，溴和碘。除非另外说明，所有的百分数和比率都是按重量计算的。除非这些数值范围明显限制加和到100％，所有的范围都是包含式的并可以任意顺序组合。本专利技术的电镀液通常包括例如可溶性铜盐的至少一种铜离子源，电解质，和能够提供铜填充的无凹陷和空洞的亚微米尺度孔隙的抑制剂化合物。本专利技术的电镀液可选的含有一种或多种添加剂，例如卤化物，促进剂或光亮剂，其它抑制剂，匀平剂，晶粒细化剂，润湿剂，表面活性剂，消泡剂，延展剂等。本专利技术的电镀液可以使用多种铜盐，包括例如硫酸铜，磺酸铜，醋酸铜，-->葡萄糖酸铜，氟硼酸铜，硝酸铜，烷基磺酸铜和芳基磺酸铜。适合的烷基磺酸铜包括甲磺酸铜和乙磺酸铜。适合的芳基磺酸铜包括苯基磺酸铜和甲苯基磺酸铜。特别优选的铜盐是硫酸铜五水合物。也可以使用铜盐的混合物。在本专利技术的电镀液中使用的铜盐可以在一个相对宽的浓度范围内。优选的，铜盐的量足以提供电镀液中10-180g/L的铜离子，更优选的，铜盐的量提供电镀液中15-65g/L的铜离子。铜电镀液中也可以含有不限于锡，锌，铟，锑等的其它合金元素。将这些合金元素以任意适合的槽液盐形式加入到电镀液中。这样，在本专利技术中所用的铜电镀液可以沉积铜或铜合金。本专利技术所用的电镀液使用了电解质。可以使用任何适合的例如酸性或碱性的电解质，并且电解质通常是酸性的。当电解质是酸性时，酸可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合物，包括一种或多种铜离子源，电解质和含有两种或多种环氧烷单体作为聚合单元的一种或多种聚(环氧烷)无规共聚物。2.权利要求1的组合物，其中聚(环氧烷)无规共聚物是环氧乙烷/环氧丙烷无规共聚物。3.权利要求2的组合物，其中环氧乙烷/环氧丙烷无规共聚物的式为HO-(A)n-(B)m-H，其中A和B各自选自乙烯氧基和丙烯氧基，且要求A和B不同；n和m分别是共聚物中A和B重复单元的数目。4.权利要求1至3任何一项的组合物，其中聚(环氧烷)无规共聚物是线形共聚物或星形共聚物。5.权利要求1至4任何一项的组合物，其中聚(环氧烷)无规共聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·D·米科拉，D·王，C·吴，
申请(专利权)人：希普雷公司，
类型：发明
国别省市：