[发明专利]铜电解镀覆浴和电解镀覆铜的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种铜电解镀覆浴和方法，其允许在要镀覆的制品上，特别是具有通孔、盲孔(blind via hole)或柱体(post)的颗粒上实现高速镀覆。

背景技术

在平表面例如基材上的层压铜箔的平表面上电解镀覆铜方面，迄今的高速镀覆是通过提高镀覆浴温度和阴极电流密度进行的(见日本专利No.3756852)。然而，在具有通孔(TH)或盲孔(过孔)的基材上电解镀覆铜的情形中，由于电积能力(TP：电解溶液以均匀厚度沉积金属的能力)和沉积物的物理性能(例如，外观、拉伸强度和延伸率等)的需要，镀覆的提速是不容易的。

当基材具有小纵横比(AR)的通孔或盲孔时，通过加强镀覆搅拌和升高镀覆温度，高速镀覆是可能的。然而，如果纵横比变大，由于电积能力(throwing power)随同沉积物的物理性能劣化而出现问题。因此，对于要镀覆的基材类型是有限制的，通过加强搅拌和升高镀覆温度对该基材进行高速镀覆。

在常规的铜电解镀覆浴中，如果镀覆温度低于30℃且阴极电流密度小于5A/dm²，则通过增加搅拌来实施镀覆同时确保电积能力和沉积物的物理性能在允许的范围内。然而，为了进一步通过施加至少为5A/dm²的阴极电流密度来提速，必须升高镀覆温度，这是由于对提高搅拌具有限制。温度升高带来的问题是用于具有通孔和盲孔的基材镀覆的常规有机添加剂失去其效力。

至于其中在由抗蚀剂膜(resist film)形成的凹入部分上进行镀覆的柱体镀覆，如果抗蚀剂膜具有低高度和大尺寸的单独开口(即小的纵横比)，像盲孔的情况下，则用常规的电解镀覆浴就能够确保电积能力和沉积物的物理性能，只要加强搅拌。然而，如果纵横比变大，即使进行强搅拌也无望良好的镀覆。即使通过加强搅拌和升高镀覆温度以高速进行镜覆，还涉及了沉积物不能平化的问题。在任何情况下，在具有大纵横比的柱体(凸起)上以高速进行镀覆，必须升高镀覆温度。在镀覆具有通孔或盲孔的基材和在柱体(凸起)上镀覆的任何情况中，应该需要适于高温镀覆的添加剂。

发明概述

本发明是在现有技术的这些情况下做出的，并且本发明的一个目的是提供一种铜电解镀覆浴，其允许在具有通孔、盲孔、柱体等的基材上进行高速镀覆，同时保持好的电积能力和确保沉积物的物理性能。

本发明的另一个目的是提供一种包含有机添加剂的铜电解镀覆浴，该添加剂对于造成高速镀覆的高温情形有效地发挥作用。

本发明的进一步目的是提供一种使用上述铜电解镀覆浴的铜电解镀覆方法。

高速镀覆的优势包括缩短镀覆时间以及增加单位时间产出量的可能性。如果生产节拍(takt time)能够缩短，则产出量增加。而且，对于相同的产出量，镀覆设备能够节省空间并且镀覆设备的尺寸可以做得更小(例如，能够减少生产线和镀覆设备的数量)。例如，如果阴极电流密度能够翻倍，则任何生产线的长度、镀覆槽的数量、镀覆液的量和镀覆时间基本上能减少到一半。因此从镀覆成本降低的角度看，镀覆的提速是重要的。

首先，我们以为不能以常规方式对具有通孔、盲孔等的基材进行高速镀覆(即归因于高速镀覆的问题)的原因在于下列方面。

(1)通孔或盲孔的电积能力劣化，因此不能满足高速镀覆的需要。柱体的几何形状被不良地改变，因此不满足需要。

(2)沉积物的物理性能劣化。特别是光泽不令人满意。

(3)当使用可溶性阳极时，该阳极变得不导电。如果在25℃下电流密度增加，在阳极附近的铜浓度变高，在此浓度下具有五水硫酸铜晶体沉积到阳极上的趋势，因此使阳极不导电。

(4)没有在高温下能够使用的有机添加剂，特别是整平剂(leveler)。

另一方面，如果镀覆温度变高，则五水硫酸铜的溶解度增加，使得结晶不太可能出现，则伴随的优势是也不太可能发生不导电。

作为适用作高速铜电解镀覆浴的整平剂的可用化合物，已经进行研究以获得作为有效添加剂的化合物(i)：其能够在搅拌加强和镀覆温度升高时保持作为整平剂的效果，即相对于通孔和盲孔表现出高电积能力的且能够形成物理性能好的镀覆膜的化合物，或能够进行平坦柱体(凸起)镀覆的化合物。

此外，如果在温度升高的条件下用于有机添加剂的促进剂或抑制剂中任一者的效果过度，则沉积物的物理性能将劣化并且电积能力将降低。为避免这种情况，已经进行研究以得到作为有效添加剂的化合物，该化合物在镀覆温度升高的条件下能够平衡归于包含在镀覆浴中的有机添加剂的促进剂作用和抑制剂作用。