[发明专利]含水铜镀浴和用于将铜或铜合金沉积到基底上的方法

说明书

本发明涉及双脲衍生物及其在印刷电路板、IC基底、用于电子应用的半导体和玻璃器件的制造中在用于铜和铜合金沉积的含水镀浴中的用途。本发明的镀浴包含至少一种铜离子源和双脲衍生物。该镀浴对于用铜填充凹陷结构和柱状凸起结构的构建特别有用。

技术领域

本发明涉及双脲衍生物及其合成方法。本发明进一步涉及这样的聚合物作为含水镀浴组合物中的添加剂，用于例如铜或铜合金的电解沉积。所述含水镀浴组合物特别适合于制造印刷电路板、IC基底等以及用于半导体和玻璃基底的金属化。

背景技术

用于铜的电解沉积的含水酸性镀浴被用来制造其中需要用铜填充或构建精细结构如槽、通孔(TH)、盲微孔(BMV)和柱状凸起的印刷电路板和IC基底。这种电解沉积铜的另一个应用是在半导体基底之中和之上填充凹陷的结构例如硅通孔(TSV)和双镶嵌镀敷或者形成再分布层(RDL)和柱状凸起。还有另一个需求日益增多的应用是通过电镀用铜或铜合金填充玻璃基底中的玻璃通孔、即孔洞和相关的凹陷结构。

常规上，在含水镀浴组合物中使用多种添加剂的组合。例如，电解铜镀浴包含许多单独的添加剂，包括整平剂(leveller)、载体(carrier)-抑制剂和加速剂-光亮剂。类似地，锌镀浴含有添加剂以改善特别是锌沉积物的视觉特性。

专利申请EP 1 069 211 A2公开了包含铜离子源、酸、载体添加剂、光亮剂添加剂和整平剂添加剂的含水酸性铜电镀浴，所述整平剂添加剂可以是聚[双(2-氯乙基)醚-交替-1,3-双[3-(二甲基氨基)丙基]脲(CAS-No.68555-36-2)，其在至少一个末端含有有机键合的卤原子(例如共价C-Cl键)。

US 2009/0205969 A1描述了由脲、N,N-二烷基氨基烷基胺和N,N-双-(氨基烷基)-烷基胺制成的交联聚合物作为用于电解金属沉积的添加剂。其中所公开的方法涉及电解锌沉积。

在US 4,157,388中也报道了类似的基于脲的聚合物，其中所有的脲部分经由含氮的亚烷基，即仲胺、叔胺等桥连。德国专利申请DE 10 2005 060 030 A1中公开了阳离子衍生物及其在电解镀浴中的应用。这些聚合物中的单独脲部分通过季铵衍生物连接。

还有，WO 2007/024606教导了脲、硫脲和胍聚合物作为化妆品应用中的添加剂，其中单独的脲、硫脲和胍部分通过季铵部分连接。

脲基(Ureyl)聚合物在本领域中从EP 2 735 627 A1已知作为用于铜的电解沉积中的整平剂。这样的聚合物可通过氨基脲衍生物和亲核试剂的逐步加成聚合获得。WO2011/029781教导了相同的聚合物用于电解沉积锌。后一文献还教导了一种通式的二脲衍生物，未公开任何具体例子。此外，与所述结构有关的例子是二酰胺(其中的示例5和18)。

然而，这样的添加剂当在酸性铜镀浴中使用时，不适合满足先进的印刷电路板、IC基底的制造以及半导体和玻璃基底的金属化中当前和未来的要求。取决于电路布置，印刷电路板和IC基底中的BMV不仅需要用铜保形填充而且需要完全填充。对BMV填充的典型要求是例如：获得完全填充的BMV，同时在相邻的平面基底区域上沉积不超过12至18μm的铜并同时在填充的BMV的外表面上产生不超过5μm的凹处。

在半导体晶片的金属化中，TSV填充必须导致用铜完全且无空隙的填充，同时在相邻的平面区域上产生不超过孔直径的1/5的过多镀敷(over-plate)的铜。对于用铜填充玻璃通孔需要类似的要求。

发明目的

因此，本发明的目的是提供一种用于电解沉积铜或铜合金的含水铜镀浴，其满足在印刷电路板和IC基底制造以及半导体基底金属化如TSV填充、双镶嵌镀敷、再分布层或柱状突起的沉积以及玻璃通孔的填充的领域中的对于上述应用的要求。

发明内容