[发明专利]铜电镀浴

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜电镀浴，其使形成于基板上的盲孔的镀铜填充性可配合盲孔的尺寸达到最优化。 

背景技术

伴随着电子部件小型化的发展，需要更高的集成度，封装亦由周边端子实装、区域端子实装转向三维实装。因此，对于半导体晶片和中介层(interposer)，利用TSV(穿透硅过孔)的导通或接合朝向实用化进行研究。TSV(穿透硅通孔)需要通过电镀铜用铜镀膜填充过孔，例如铜镶嵌或印刷电路板的过孔填充。在印刷电路板中也必须同时进行过孔填充及通孔镀敷。 

过孔填充镀敷法所使用的硫酸铜镀浴中，作为添加剂使用作为含硫有机物的称为光泽剂的促进剂，作为聚醚化合物的载运剂，和作为含氮化合物的称为平整剂的镀敷抑制剂。通常，光泽剂的扩散速度较快，与其相比，载运剂、平整剂的扩散速度则较慢。传统上，过孔填充用的硫酸铜镀浴，采用选自平整剂中扩散速度特别慢的平整剂，抑制了在过孔基板表面侧(过孔侧面上端部)的镀敷析出，从而，采用以镀铜填充过孔内部的方法。 

藉此方法，以镀铜填充其口径小的过孔或深的过孔的场合，过孔的基板表面侧与底部的电位差变大，因此，过孔内部的电流分布变差。因此，如果没有添加剂的效果时，表面附近的析出比底部析出多，因而引起空隙产生。因此，无法以镀铜填充。另外，因镀浴的扩散引起浓度梯度的差异，即，扩散层的厚度在过孔的口径小或深的场合，过孔表面附近与底部之间的差异变大，过孔底部变厚。 

过孔填充镀敷是利用平整剂及光泽剂的扩散速度的差异，对过孔进行镀铜填充。平整剂的扩散速度与光泽剂的扩散速度相比慢，藉此向扩散层较薄表面和过孔表面侧供应平整剂产生抑制作用。由于扩散层厚的过孔底面侧平整剂跟不上光泽剂的供给，其促进作用占主导地位，此时从过孔底面侧膜优先成长， 过孔被镀铜填充。 

利用此平整剂作用的方法中，平整剂所要求的过孔表面侧及底面侧的扩散速度差的最适当值因过孔的尺寸，即开口部的直径和深度以及高宽比而异，因此，必须对不同过孔试验许多平整剂之后，找出显示良好填充镀敷性的平整剂。 

这样，在填充镀铜时，为了使不产生空隙等不良镀敷，需要优化平整剂的扩散速度，然而，对于不同基板因存在多种不同尺寸的过孔，因此需要与在基板上形成的过孔直径、高宽比对应的、可以容易控制扩散速度的铜电镀浴。 

以下为与本发明相关的现有技术文献信息。 

专利文献1：特开2003-253490号公报 

专利文献2：特开2004-43957号公报 

专利文献3：美国专利第6024857号说明书 

专利文献4：特公昭51-18894号公报 

专利文献5：特公昭57-27190号公报 

专利文献6：特公昭58-21035号公报 

专利文献7：特开平5-230687号公报 

专利文献8：特开2001-73182号公报 

专利文献9：特开2005-29818号公报 

非专利文献1：Hideki Hagiwara和另外两人，“Practical Application ofa Copper Sulfate Plating Solution for Via Filling of Buildup Substrates”，日本表面技术协会，第101届日本表面科学年会摘要集，21D-5，第232-233页 

非专利文献2：Takuji Matsunami和另外三人，“Copper Sulfate PlatingAdditives for Via Filling”，MES2000(第10次微电子学研讨会)论文集，2000年11月，第39-42页 

非专利文献3：Norihiro Yamakawa和另外三人，“Shape Control for ViaConduction Plating”，MES1999(第9次微电子学研讨会)论文集，1999年10月，第209-212页 

非专利文献4：Ken Kobayashi和另外四人，“Study on a Bath CompositionInfluencing Via Filling Capability by Electrolytic Copper Plating”，Journal of Japan Institute of Electronic Packaging，2000年，第3卷， 第4号，第324-329页