[发明专利]电镀液及电镀方法

说明书

本发明一般涉及电镀金属领域。本发明特别是涉及电镀铜领域。

通常，用金属涂层电镀制品的方法包括在镀液中的两个电极之间施加电流，其中一个电极是待镀的制品。典型的酸性铜电镀液包括溶解的铜(通常是硫酸铜)、酸性电解质例如硫酸，其量足以给予镀液电导率和适当的用以改善电镀均匀性和沉积金属质量的添加剂。这种添加剂包括促进剂、流平剂和抑制剂等等。

铜电镀液用于各种各样的工业应用中，例如装饰性和防腐蚀性的涂层以及电子工业，特别是用于印刷电路板和半导体的制造。对于线路板制造，在印刷电路板表面的已选的部分上、盲孔中和贯通线路板基体材料表面的通孔的壁上电镀铜。在该通孔的壁上电镀铜之前，首先对该通孔的壁进行导电处理，例如通过化学金属沉积。被镀的通孔提供了从线路板的一侧到另一侧导电路径。对于半导体制造，在具有各种各样的特征例如通孔、沟槽及其组合等等的晶片的表面电镀铜。通孔和沟槽的金属化用以提供半导体装置不同层之间的导电性。

在电镀的某些领域，如印刷电路板(“PCBs”)的电镀，已知在电镀液中使用促进剂和/或流平剂对于在基板表面形成均匀的金属层是至关重要的。具有不规则表面的基板的电镀是特别困难的。在电镀中电压降的变化通常沿着不规则的表面出现，这会导致出现不平整的金属沉积层。在电压降的变化相对较大的地方镀层不平整的现象加剧，也就是说在该处会出现大量不平整的表面。结果在这种不平整的表面观察到较厚的金属层，被称为爬镀。因此，在电子设备的制造中，金属层的厚度基本上均匀常常是具有挑战性的步骤。流平剂常常用于铜电镀液中以在电子设备中提供基本上均匀的或者平的铜层。

增强的电子设备的功能性与便携性相结合的趋势带动了PCBs的小型化。传统的具有孔内部相连通的通孔的多层PCBs并不总是实际的解决办法。已经开发了利用盲孔的高密度互连的方法，例如顺序内建技术。在加工过程中，使用盲孔的目标之一是使孔填充最大化而在基板表面的铜层厚度的变化最小化。当PCB同时包括盲孔和通孔的时候是特别具有挑战性的。

通常，用于铜电镀液的流平剂使得基板表面的沉积物具有更好的平整性，但是会使电镀液的电镀本领(throwing power)变差。电镀本领是指铜镀层在孔中心的厚度与其在表面的厚度的比值。制造出的较新型的PCBs，其既具有通孔也具有肓孔。通用的镀液添加剂，特别是通用的流平剂，不能使基板表面获得平整的铜镀层并且有效地填充通孔和/或填充盲孔。

例如，美国专利US7,374,652(Hayashi等)公开了一种从含有流平剂的铜镀液中通过电镀铜制备平整的铜沉积物的方法，该流平剂是某些未取代的杂环胺与含有亚烷基氧基键的聚环氧化合物的反应产物。即使使用这种流平剂，并不总能在基板上制备出平整光滑的铜沉积物并且填充通孔或盲孔。本领域需要在PCBs制造过程中用于铜电镀液中的既能够获得平整的铜沉积物又不会明显影响镀液电镀本领的流平剂，即镀液有效地填充盲孔和通孔。

本发明提供了一种或多种咪唑化合物与一种或多种含环氧基的化合物的反应产物，其中至少一种咪唑化合物具有结构式

其中，R¹、R²和R³独立地选自H、(C₁-C₁₂)烷基、(C₂-C₁₂)烯基和芳基，前提条件是R¹和R²不同时为H。这种反应产物作为流平剂特别用于铜镀液。

本发明也提供了一种铜电镀液，包括铜离子源、电解质和流平剂，其中该流平剂是一种或多种咪唑化合物与一种或多种含环氧基的化合物的反应产物，其中至少一种咪唑化合物具有结构式

其中，R¹、R²和R³是分别选自H、(C₁-C₁₂)烷基、(C₂-C₁₂)烯基和芳基，前提条件是R¹和R²不同时为H。

本发明进一步提供了一种在基板上沉积铜的方法，包括：待镀铜的基板浸入铜电镀液中，该铜电镀液包括铜离子源、电解质和流平剂，其中该流平剂是一种或多种咪唑化合物与一种或多种含环氧基的化合物的反应产物，其中至少一种咪唑化合物具有结构式