[发明专利]一种高温高速条件下电镀铜的添加剂配方及电镀方法

说明书

本发明公开了一种高温高速条件下电镀铜的添加剂配方及电镀方法，属于电子元器件制造技术领域。本发明使用大电流高速电镀，缩短了电镀时间，大大提高了生产效率；本发明克服了在高温大电流情况下电镀铜面不光亮、不平整、镀层粗糙、镀层与基底结合力差、通孔和盲孔均镀能力差等的缺点，提高了电镀铜的空时效率。

技术领域

本发明属于电子元器件制造技术领域，涉及印制电路板、封装基板、集成电路中的电沉积过程，更具体的，本发明涉及一种高温高速条件下电镀铜的添加剂配方及电镀方法。

背景技术

金属铜作为应用最广泛的互连材料在印制电路板、封装基板、集成电路中皆发挥着关键的作用。电镀铜是电子产品中实现电气互连最主要的方法，通常使用有机添加剂来实现均匀制作导电图形以及获得性质优良的镀层。目前用于印制电路板制作的电镀铜添加剂主要含有：加速剂、抑制剂和整平剂三种最重要的组分。加速剂可以加速铜的沉积，而抑制剂和整平剂主要作用是提高铜的沉积过电位、细化晶粒和提高镀液的均镀能力，通过三种添加剂的协同作用可以获得均匀光亮的镀层。

目前所制作导电图形通常根据实际需要面铜的厚度达到10～30微米，而对通孔和盲孔而言则要求其均镀能力越高越好，这是由于高的均镀能力可以大大提高电子产品的可靠性。现有技术中，制作导电图形多是使用室温电镀，电流密度从1～3ASD不等，一般而言随着电沉积电流密度的升高，通孔、盲孔的均镀能力会有明显的下降，3ASD是常温下电镀铜能够达到的最大的电流密度。当电流密度高于3ASD后，电镀后通孔、盲孔的均镀能力难以满足如今电子产品的要求。通常，为了匹配高速大电流密度过程中的物质传递的变化和镀液分散能力变差的问题，通常需要升高镀液温度。

实际生产中电镀铜过程是耗时的过程，而使用高温高速电镀能大幅度的提高电镀过程的生产效率。从环保、对设备的投资、经济效益上等考虑，提高工厂的生产效率最好的简便的方法是提高电流密度。如在实际生产中，30μm的镀层若使用2ASD需要连续电镀80分钟，但使用4ASD电镀则可以将生产效率提高一倍。这在实际应用中具有非常大的应用潜力。

高温高速电镀在提高生产效率上具有巨大的优势，但也存在一些问题，如在高温高速电镀中，镀液温度的提高会导致镀液中添加剂失效，除此之外，电流密度的提高也会改变电沉积过程中的电子转移和电结晶过程，最终导致镀层粗糙，而粗糙的镀层会导致高频信号传输时的信号损失，且在高速电镀中，镀液的分散能力差。因此，亟需开发应用于高温高速电镀的电镀添加剂体系。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中高温高速电镀铜层粗糙、结晶颗粒大、镀层与基底结合力差以及镀液分散能力差等技术难点，提供一种高温高速条件下电镀铜的添加剂配方及电镀方法。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：

一种高温高速条件下电镀铜的添加剂配方，包括卤素离子、加速剂(也称光亮剂、促进剂)、抑制剂和对苯二酚；卤素离子的用量为5～500mg/L，加速剂的用量为0.1～20mg/L，抑制剂的用量为50～2000mg/L，对苯二酚的用量为1～1000mg/L；

卤素离子为Cl^-,Br^-或I^-等；

优选的，加速剂为聚硫有机磺酸盐，进一步优选为聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)；

抑制剂为聚醚类化合物或表面活性剂，优选的，聚乙二醇(PEG)作为抑制剂，优选其分子量为200～15000。

本发明所述添加剂配方中各个组分的作用机理为：