本发明专利技术涉及铜电镀组合物。使用该组合物的方法和由该组合物形成的制品。本发明专利技术的电镀组合物含有高光亮剂浓度，这样可以保证在难以镀覆的小孔壁上进行有效的铜电镀，其中包括高纵横比、小直径的微孔。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解铜电镀液本专利技术涉及镀铜液、使用该溶液的方法以及采用这样的方法和溶液所形成的产品。更具体地，本专利技术涉及提供提高了光亮剂含量的电解铜电镀液和用它有效地电镀高纵横比孔，例如具有纵横比至少为4∶1和直径为200纳米或更小的微孔的用途。带有铜覆层的电镀制品在工业界已被熟知。电镀方法包括给电镀液中的两电极之间通过电流，其中一个电极是待镀制品。普通电镀液往往是酸性镀铜液，其中含有(1)可溶性铜盐(如硫酸铜)，(2)酸性电解质(如硫酸)，其用量足以使镀液有足够的导电性，和(3)添加剂(如表面活性剂、光亮剂、流平剂和抑制剂)，以提高电镀效率和质量。对于讨论镀铜液问题，一般可参见美国专利5,068,013；5,174,886；5,051,154；3,876,513；和5,068,013。一段时间以来，由于电镀待镀制品的难度和标准提高，对于电镀技术方面已经作出了许多改进。然而，尽管电镀技术有许多改进，导致电镀缺陷的情况依然存在。镀铜技术对于制造计算机电路板尤其重要。特别是，在制造电路板过程中，通过电镀板的通孔实现各个板的层之间的电连接，因此，首先采用薄导电铜导电材料，典型的是采用化学镀铜技术，紧接着采用通过酸性镀铜液电镀铜。镀铜工艺于电路板制造业中也用于电镀外层，在该外层上确定最终电路。对于这类应用，通常采用电镀平板材料，即对整个电路板表面电镀铜，接着使用光刻胶进行光降解电路，然后在除去工艺中刻蚀。此外，可以采用另外一种方法，通过对光刻胶释放出图形所确定的线条之间进行电镀产生铜电路。最近，铜电镀已经用于半导体芯片制造中以提供芯片之间相互连接。通常，半导体通过铝导体相互连接。然而，工业中一直要求提高-->性能，其中包括超大规模集成化和更快速电路。因此，芯片连接要求在200纳米和更低的尺寸范围。在这样的几何图形下，铝电阻(理论上于室温是2.65×10-8欧姆/米)被认为太高以致于不允许电信号以规定的速度通过。铜的理论电阻是1.678×10-8欧姆/米，被认为是一种满足下一代半导体微芯片需要的更适合的材料。固定半导体芯片相互连接(尤其是铝相互连接)的典型方法包括反应性离子侵蚀金属层，例如，这样一种方法包括金属沉积、光刻蚀图形、通过反应性离子侵蚀和电介质沉积(dielectric deposition)固定线路。然而，在铜基体系中，反应性离子刻蚀是不实用的，因为蒸气压力足以去除所需要的铜，结果仅有极少量的铜化合物存在。因此，已经研究出另一种策略，比如镶嵌方法。这种方法起始通过化学气相沉积硅材料或有机电介质来沉积电介质，接着固化或旋涂硅材料或有机电介质。通过光刻蚀工艺或反应性离子侵蚀形成图形的方法固定在电介质中的小孔和沟渠(相互连接)。通过化学气相沉积或其他方法形成阻挡层以将铜线与电介质分离。然后沉积铜，通过化学或机械抛光工艺去除多余材料。尽管常规镀铜体系适合电镀具有小到300纳米、纵横比至少为4∶1的通孔和沟渠，但是，采用常规方法试图电镀更小或更高纵横比的零件时，诸如裂纹、空洞和夹杂物类的缺陷会出现。这样的缺陷当进行敷形镀铜时会出现，也就是说，所有对阴极的表面都以相同速度电镀，结果通孔或沟渠的侧壁连同板一起形成断开的缝或分界线，于此铜颗粒被分开，并且不能热处理形成连续的铜线。缺陷也会出现在通孔的顶部边缘，于此电流密度集中，并产生铜快速生长，结果在通孔充分充满金属之前，已经将通孔封闭。这种不充分的金属填充产生夹杂物和空洞，干扰镀覆金属输送连贯信号的能力。半导体芯片一般用过量铜镀覆。不过，如上所讨论，由传统的镀铜产生问题。如上所述，在镀铜中出现典型缺陷，例如空洞、夹杂物和接缝。在生产集成电路的方法中，经常将半导体芯片抛光以除去芯片表面-->上过多不需要的物质。抛光一般是采用化学-机械极化(“CMP”)，其中使用化学活性料浆连同抛光垫。在典型设置中，抛光垫装在旋转台上，料浆加到抛光垫表面上，芯片装在载体上，它使芯片极立反抗上面有料浆的移动的抛光垫表面。从芯片上除去不需要的或过量的铜。因此希望有新的电镀组合物。特别希望有新的铜电镀组合物，它能够有效地(如没有空洞、夹杂物和裂缝)电镀高纵横比孔，包括上述讨论的高纵横比微孔和/或凹沟。我们已经发现了能够有效地电镀各类制品(包括印刷线路板和电子包装设备)的电镀铜组合物。本专利技术的组合物和方法通过可靠电镀铜沉积层方式特别适合填充目前的和预期的半导体制造所要求的微孔和沟渠，其中包括具有纵横比至少为4∶1和直径为200纳米或更小的微孔，而铜沉积层基本上或完全没有空洞、夹杂物或其他电镀缺陷。本专利技术的电镀液的主要特征在于提高了光亮剂的浓度。不受任何理论的束缚，可以认为比较高的光亮剂浓度能够加速凹处和微孔的电镀速度，因为载体分子嵌入镀层中。这与传统的观点相悖，但却产生完全没有预料的结果。特别是，本专利技术的优选电镀组合物具有的光亮剂浓度至少在每升电镀液约1.5毫克(1.5mg/L)，更优选的光亮剂浓度至少在每升电镀液约1.75mg，更进一步优选的光亮剂浓度至少在每升电镀液约2.0，2.5，3，3.5或4mg。采用甚至更高光亮剂浓度，例如镀铜液的光亮剂浓度至少每升约5mg，或至少约6，7，8，9，10，12，14，16，18，20或25mg/L，或甚至更高光亮剂浓度如每升电镀液至少约30，35，40，45，50，55或60mg光亮剂，也能够取得良好的结果。优选地，光亮剂浓度在整个电镀过程或至少在电镀周期的主要阶段保持这样高的浓度范围。由于光亮剂组分在电镀过程消耗，要在整个电镀周期期间保持光亮剂浓度必须定期添加光亮剂。在整个电镀周期期间光亮剂浓度和补充速率根据已知方法很容易确定，例如公开于美国专利5,252,196和5,223,118(两者都授权于Shipley公司)中的CPVS方法，或者循环伏安剥离法(CVS)。-->除了如此提高光亮剂浓度之外，优选的电镀液也含有表面活性剂型的抑制剂。已经惊异地发现结合提高光亮剂浓度使用这样一种抑制剂能够产生电镀铜有效的“底部填充”微孔或其他小孔而不存在诸如夹杂物和空洞类缺陷。抑制剂特别能够提高在微孔底部的电镀速率，使得铜以基本上为“底部填充”方式电镀整个小孔空间，不会过早的封闭小孔顶部，过早的封闭小孔顶部会产生夹杂物和空洞。本专利技术的另一目的是在半导体的微孔中镀铜和避免具有孔隙、在微孔中的夹杂物和接缝。本专利技术的又一目的是使用化学机械极化法从半导体芯片除去过量物质的方法，该方法包括使半导体芯片与旋转抛光垫接触，从而从半导体芯片上除去过量物质；其中半导体芯片以前用铜电镀组合物电镀过，所述铜电镀组合物包括至少一种可溶铜盐、电解质和一种或多种光亮剂化合物，后者含量为每升电镀组合物至少约1.5毫克。本专利技术还包括制造含有采用本专利技术电镀液产生的铜沉积层的制品，其中包括电子插件设施，例如印刷线路板、微芯片模块、半导体集成电路等等。本专利技术的其他方面在下文介绍。图1示出了部分被省略掉的不完全的侧示图，表明芯片载体中的芯片按照本专利技术被抛光。图2示出了按照本专利技术一个变通的凹沟抛光垫的底部平面图。图3A-F示出了具有高纵横比的微孔和沟槽的壁斜面的截面示意图。本专利技术的组合物宜含有一种铜盐、一种电解质，优选如含有氯化物或其他卤素离子源的硫酸溶液的酸性水溶液，和一种或多种上述的提高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铜电镀组合物，其包括： 至少一种可溶性铜盐， 一种电解质，和 一种或多种光亮剂化合物，它们在电镀组合物中的浓度为每升电镀组合物至少含有约１．５ｍｇ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1999-5-17 09/313,0451.一种铜电镀组合物，其包括：至少一种可溶性铜盐，一种电解质，和一种或多种光亮剂化合物，它们在电镀组合物中的浓度为每升电镀组合物至少含有约1.5mg。2.权利要求1的组合物，其中光亮剂的浓度为每升电镀组合物至少含有约2mg。3.权利要求1的组合物，其中光亮剂的浓度为每升电镀组合物至少含有约4mg。4.权利要求1的组合物，其中光亮剂的浓度为每升电镀组合物至少含有约10mg。5.权利要求1的组合物，其中光亮剂的浓度为每升电镀溶液至少含有约25mg。6.权利要求1的组合物，其中一种或多种光亮剂化合物含有一个或多个硫原子。7.权利要求1的组合物，其中一种或多种光亮剂化合物含有一个或多个硫化物或磺酸基团。8.权利要求1的组合物，其中一种或多种光亮剂化合物含有结构式为R′-S-RSO3基团，其中R是一个任选的取代烷基、任选的取代杂烷基、任选的取代芳基，任选的取代杂芳基，或任选的取代杂脂环族的基团；R′是氢或化学键。9.权利要求1的组合物，其中该组合物还含有一种抑制剂。10.权利要求9的组合物，其中抑制剂是一种聚醚。11.权利要求1的组合物，其中该组合物还含有一种流平剂。12.权利要求1的组合物，其中该电镀组合物是酸性的。13.一种电镀带有一个或多个小孔的电子设备基体的方法，该方法包括：采用一种电镀组合物向该基体上电沉积铜，该电镀组合物包括至少一种可溶性铜盐、一种电解质和一种或多种光亮剂化合物，光亮剂在电镀组合物中的浓度为每升电镀组合物至少含有约1.5mg。14.权利要求13的方法，其中该光亮剂的浓度为每升电镀液至少含有约2mg。15.权利要求13的方法，其中该光亮剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：LR巴尔斯塔德，JE瑞克瓦尔斯基，M莱费布夫瑞，S麦纳尔德，JL马丁，RA舍提三世，M托本，
申请(专利权)人：希普雷公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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