[发明专利]铜镀浴组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于电沉积铜或铜合金的添加剂和镀浴组合物。镀浴组合物适于制造印刷电路板、IC衬底等且适用于半导体和玻璃衬底的金属化。

背景技术

使用电解沉积铜的酸性镀浴水溶液来制造印刷电路板和IC衬底，其中如沟槽、通孔(TH)、盲微孔(BMV)和柱形凸块等精细结构需要用铜来填充或构建。铜的所述电解沉积的另一应用是在半导体衬底中和其上填充例如硅通孔(TSV)等凹入式结构和双镶嵌电镀或形成重分布层(RDL)和柱形凸块。需求日益增加的又一应用是填充玻璃通孔，即，使用铜或铜合金通过电镀填充玻璃衬底中的孔洞和相关凹入式结构。

专利申请案EP 1 069 211 A2揭示酸性铜镀浴水溶液，其包括铜离子来源、酸、载剂添加剂、增亮添加剂和整平添加剂，所述整平添加剂可为至少一个末端上含有机结合的卤原子(例如，C-Cl共价键)的聚[双(2-氯乙基)醚-alt-1,3-双[3-(二甲基氨基)丙基]脲(CAS编号68555-36-2)(参见比较制备实例1)。

酸性铜镀浴中的所述整平添加剂并不适于满足在制造高级印刷电路板、IC衬底以及半导体和玻璃衬底的金属化中的当前和将来要求。根据电路布局，印刷电路板和IC衬底中的BMV需要用铜以完全且不仅保角的方式填充。对BMV填充的典型要求在于例如：获得完全填充的BMV同时将不大于10μm到15μm的铜沉积到相邻平面衬底区域上且同时在所填充BMV的外表面上产生不大于0μm到10μm的凹坑。

在半导体晶片的金属化中，TSV填充必须获得完全且无孔洞的铜填充，同时在相邻平面区域上产生不大于1/5孔径的过电镀铜。类似要求需要用铜填充玻璃通孔。

本发明的目标

因此，本发明的目标是提供用于电解沉积铜或铜合金的酸性铜镀浴水溶液，所述酸性铜镀浴水溶液满足对以下领域中上文所提和应用的要求：印刷电路板和IC衬底制造以及半导体衬底的金属化，如TSV填充、双镶嵌电镀、重分布层或柱形凸块的沉积和玻璃通孔的填充。

发明内容

本目标是利用包括以下各项的水性酸性镀浴组合物来解决：铜离子来源、酸和至少一种在聚合物链的两端(末端)上皆具有末端氨基的亚脲基聚合物，其中所述酸性铜电镀浴水溶液不含有意添加的锌离子。

可使用从本发明的酸性铜镀浴水溶液沉积的铜来填充例如沟槽、盲微孔(BMV)、硅通孔(TSV)和玻璃通孔等凹入式结构。经铜填充的凹入式结构无孔洞且具有可接受的凹坑，即平面或几乎平面的表面。此外，可构建柱形凸块结构。

附图说明

图1显示在制备实例1a中获得的亚脲基聚合物的¹H-NMR光谱。

图2显示亚脲基聚合物聚[双(2-氯乙基)-醚-alt-1,3-双[3-(二甲基氨基)丙基]脲(比较制备实例1)的¹H-NMR光谱。

图3显示在应用实例1中获得的经铜填充的盲微孔。

图4显示在比较应用实例1中获得的经铜填充的硅通孔。

图5显示在应用实例23中获得的经铜填充的硅通孔。

具体实施方式

本发明的酸性铜镀浴水溶液包括至少一种下式(I)、(III)和(III)的亚脲基聚合物

其中A独立地代表源自下式(IV)和(V)中的一者的二氨基化合物的单元

R1、R2、R5和R6独立地选自由以下组成的群组：氢、具有1到10个碳原子的经取代或未经取代的烃残基，优选地甲基、乙基、羟基乙基或-CH₂CH₂(OCH₂CH₂)_a-OH，其中a是0到4的整数，且

R3和R4独立地选自由以下组成的群组：(CH₂)_p(其中p是2到12的整数)，优选地亚乙基或亚丙基或-[CH₂CH₂O]_m-CH₂CH₂-(其中m是1到40的整数)，优选地-(CH₂)₂-O-(CH₂)₂-或-(CH₂)₂-O-(CH₂)₂-O-(CH₂)₂-基团，