CN117684223A - 一种金属电镀组合物及其使用方法 - Google Patents
一种金属电镀组合物及其使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117684223A CN117684223A CN202211070654.2A CN202211070654A CN117684223A CN 117684223 A CN117684223 A CN 117684223A CN 202211070654 A CN202211070654 A CN 202211070654A CN 117684223 A CN117684223 A CN 117684223A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- metal plating
- plating composition
- acid
- sulfonic acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 title claims description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims abstract description 45
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims abstract description 7
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- -1 halide ions Chemical class 0.000 claims description 24
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 18
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 10
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 claims description 8
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 7
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N Methanesulfonic acid Chemical compound CS(O)(=O)=O AFVFQIVMOAPDHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 4
- GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N octadecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCO GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001521 polyalkylene glycol ether Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 3
- CCIVGXIOQKPBKL-UHFFFAOYSA-M ethanesulfonate Chemical compound CCS([O-])(=O)=O CCIVGXIOQKPBKL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- KCXFHTAICRTXLI-UHFFFAOYSA-N propane-1-sulfonic acid Chemical compound CCCS(O)(=O)=O KCXFHTAICRTXLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WHOZNOZYMBRCBL-OUKQBFOZSA-N (2E)-2-Tetradecenal Chemical compound CCCCCCCCCCC\C=C\C=O WHOZNOZYMBRCBL-OUKQBFOZSA-N 0.000 claims description 2
- PSBDWGZCVUAZQS-UHFFFAOYSA-N (dimethylsulfonio)acetate Chemical compound C[S+](C)CC([O-])=O PSBDWGZCVUAZQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MHGUSQPDQPUNQD-UHFFFAOYSA-N 2-(2,2-disulfoethyldisulfanyl)ethane-1,1-disulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(S(O)(=O)=O)CSSCC(S(O)(=O)=O)S(O)(=O)=O MHGUSQPDQPUNQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 2-Methylbenzenesulfonic acid Chemical compound CC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YXEXMVJHQLWNGG-UHFFFAOYSA-N 3-(3,3-disulfopropyldisulfanyl)propane-1,1-disulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(S(O)(=O)=O)CCSSCCC(S(O)(=O)=O)S(O)(=O)=O YXEXMVJHQLWNGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WRBSVISDQAINGQ-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylcarbamothioylsulfanyl)propane-1-sulfonic acid Chemical compound CN(C)C(=S)SCCCS(O)(=O)=O WRBSVISDQAINGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- REEBJQTUIJTGAL-UHFFFAOYSA-N 3-pyridin-1-ium-1-ylpropane-1-sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)CCC[N+]1=CC=CC=C1 REEBJQTUIJTGAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OBDVFOBWBHMJDG-UHFFFAOYSA-M 3-sulfanylpropane-1-sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)CCCS OBDVFOBWBHMJDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- OCUCCJIRFHNWBP-IYEMJOQQSA-L Copper gluconate Chemical compound [Cu+2].OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O OCUCCJIRFHNWBP-IYEMJOQQSA-L 0.000 claims description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 2
- IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N Nonylphenol Natural products CCCCCCCCCC1=CC=C(O)C=C1 IGFHQQFPSIBGKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000464 Poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol) Polymers 0.000 claims description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N benzenesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 SRSXLGNVWSONIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- 229940108925 copper gluconate Drugs 0.000 claims description 2
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- MRYMYQPDGZIGDM-UHFFFAOYSA-L copper;4-methylbenzenesulfonate Chemical compound [Cu+2].CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1.CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 MRYMYQPDGZIGDM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- RIOSFUBRIQHOMS-UHFFFAOYSA-L copper;benzenesulfonate Chemical compound [Cu+2].[O-]S(=O)(=O)C1=CC=CC=C1.[O-]S(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 RIOSFUBRIQHOMS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- ZQLBQWDYEGOYSW-UHFFFAOYSA-L copper;disulfamate Chemical compound [Cu+2].NS([O-])(=O)=O.NS([O-])(=O)=O ZQLBQWDYEGOYSW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- SSOVMNXYUYFJBU-UHFFFAOYSA-L copper;ethanesulfonate Chemical compound [Cu+2].CCS([O-])(=O)=O.CCS([O-])(=O)=O SSOVMNXYUYFJBU-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- BSXVKCJAIJZTAV-UHFFFAOYSA-L copper;methanesulfonate Chemical compound [Cu+2].CS([O-])(=O)=O.CS([O-])(=O)=O BSXVKCJAIJZTAV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- NPSDYIWFLLIHOT-UHFFFAOYSA-L copper;propane-1-sulfonate Chemical compound [Cu+2].CCCS([O-])(=O)=O.CCCS([O-])(=O)=O NPSDYIWFLLIHOT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229940098779 methanesulfonic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxy-2-propan-2-ylsulfonylethanimidamide Chemical compound CC(C)S(=O)(=O)CC(N)=NO LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GOQYKNQRPGWPLP-UHFFFAOYSA-N n-heptadecyl alcohol Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCO GOQYKNQRPGWPLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N nonylphenol Chemical compound CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1O SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940044652 phenolsulfonate Drugs 0.000 claims description 2
- 229940044654 phenolsulfonic acid Drugs 0.000 claims description 2
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- SOUPVZCONBCBGI-UHFFFAOYSA-M potassium;3-sulfanylpropane-1-sulfonate Chemical compound [K+].[O-]S(=O)(=O)CCCS SOUPVZCONBCBGI-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N propylene glycol Substances CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- FRTIVUOKBXDGPD-UHFFFAOYSA-M sodium;3-sulfanylpropane-1-sulfonate Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCS FRTIVUOKBXDGPD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229940117986 sulfobetaine Drugs 0.000 claims description 2
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O pyridinium Chemical compound C1=CC=[NH+]C=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims 1
- KQFAFFYKLIBKDE-UHFFFAOYSA-M sodium;ethanesulfonate Chemical compound [Na+].CCS([O-])(=O)=O KQFAFFYKLIBKDE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- NPAWNPCNZAPTKA-UHFFFAOYSA-M sodium;propane-1-sulfonate Chemical compound [Na+].CCCS([O-])(=O)=O NPAWNPCNZAPTKA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 abstract description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- RILZRCJGXSFXNE-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(trifluoromethoxy)phenyl]ethanol Chemical compound OCCC1=CC=C(OC(F)(F)F)C=C1 RILZRCJGXSFXNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SFHYNDMGZXWXBU-LIMNOBDPSA-N 6-amino-2-[[(e)-(3-formylphenyl)methylideneamino]carbamoylamino]-1,3-dioxobenzo[de]isoquinoline-5,8-disulfonic acid Chemical compound O=C1C(C2=3)=CC(S(O)(=O)=O)=CC=3C(N)=C(S(O)(=O)=O)C=C2C(=O)N1NC(=O)N\N=C\C1=CC=CC(C=O)=C1 SFHYNDMGZXWXBU-LIMNOBDPSA-N 0.000 description 1
- 244000099147 Ananas comosus Species 0.000 description 1
- 235000007119 Ananas comosus Nutrition 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- QMFYDAZWMAZXKO-UHFFFAOYSA-N sodium;pyridine Chemical compound [Na+].C1=CC=NC=C1 QMFYDAZWMAZXKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/38—Electroplating: Baths therefor from solutions of copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
- C25D7/12—Semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
本发明提供了一种金属电镀组合物,包括整平剂,所述整平剂为式(I)的化合物:
Description
技术领域
本发明涉及金属电镀技术领域,尤其涉及一种金属电镀组合物及其使用方法。
背景技术
随着超大规模集成电路(VLSI)和特大规模集成电路(ULSI)的发展,集成度不断提高,电路元件越来越密集,芯片互连成为影响芯片性能的关键因素。这些互连结构的可靠性对VLSI和ULSI的成功和电路密度的提高起着非常重要的作用。然而,由于电路系统的尺寸限制,VLSI和ULSI技术中互连线的尺寸缩小对加工能力提出了额外的要求。这种要求包括多层面、高深宽比结构特征的精确加工等。
随着电路密度增加,互连线的线宽、接触通孔大小及其他特征尺寸都将随之减小,而介电层的厚度却不能随之等比例的缩小,结果就是特征深宽比增大。其次,在集成电路后道工艺中,铜已经逐渐取代铝成为超大规模集成电路互连中的主流互连技术所用材料。在目前的芯片制造中,芯片的布线和互连几乎全部是采用铜镀层。如今逻辑芯片技术节点已发展到28nm及以下的技术水平,而市场上针对此技术水平铜互连电镀添加剂的产品却凤毛麟角,关于此类产品的国产化之路异常艰辛。
然而随着集成电路技术节点不断往前推进,对纳米级空洞的填充要求越来越严格。各国研发人员争相研究可实现无孔洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小的电镀方法、电镀液及添加剂。
一般来说,用于芯片铜互连电镀添加剂提供跨越衬底表面的沉积物的更好的调平,但往往会损害电镀浴的均镀能力。均镀能力被定义为孔中心铜沉积物厚度与其表面处厚度的比率。
因此,亟需一种能够保证电镀后衬底表面无孔洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小的金属电镀组合物。
发明内容
为了克服现有技术中金属电镀组合物进行电镀时存在的产生孔洞和缺陷、镀层杂质高、均镀性差、结构稀疏、表面粗糙度等技术问题,本发明提供一种用于电解铜涂层的金属电镀组合物。
具体的,本发明提供一种金属电镀组合物,包括整平剂,所述整平剂为式(I)的化合物:
其中,R1选自氢、烷基和芳烷基;
R2选自烷基和芳烷基;
R3选自氢或C1~C4烷基;
n为选自1~20任意的整数。
优选的,R1选自下述基团:
-H,-CH3,-CH2CH3,-CH2CH2CH3
优选的,R2选自下述基团:
优选的,R3选自氢、甲基、乙基、丙基或者丁基。
优选的,n为选自3~6的任意整数。
优选的,所述整平剂为
或者/>
优选的,所述整平剂的浓度为1~140ppm。
优选的,还包括铜盐、酸性电解质、卤离子源、加速剂、抑制剂和水。
优选的,所述铜盐选自硫酸铜、卤化铜、乙酸铜、硝酸铜、氟硼酸铜、烷基磺酸铜、芳基磺酸铜、氨基磺酸铜和葡糖酸铜中的一种或多种;
所述铜盐中铜离子的质量浓度为10-110g/L。
优选的,所述烷基磺酸铜为甲烷磺酸铜、乙烷磺酸铜和丙烷磺酸铜中的一种或多种;所述芳基磺酸铜为苯基磺酸铜、苯酚磺酸铜和对甲苯磺酸铜中的一种或多种。
优选的,所述酸性电解质为硫酸、磷酸、乙酸、氟硼酸、氨基磺酸、烷基磺酸、芳基磺酸和氢氯酸中的一种或多种;
所述酸性电解质的质量浓度为1-220g/L。
优选的,所述烷基磺酸为甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸和三氟甲烷磺酸中的一种或多种;所述芳基磺酸为苯基磺酸、苯酚磺酸和甲苯磺酸中的一种或多种。
优选的,所述卤离子源为氯离子源;所述卤离子源的卤离子的浓度为1-75ppm。
优选的,所述氯离子源为氯化铜、氯化锡和氢氯酸中的一种或多种。
优选的,还包括加速剂和抑制剂,所述加速剂选自N,N-二甲基-二硫基氨基甲酸-(3-磺丙基)酯、3-巯基-1-丙烷磺酸钾盐、3-巯基-丙基磺酸钠盐、聚二硫二丙烷磺酸钠、碳酸二硫基-o-乙酯-s-酯与3-巯基-1-丙烷磺酸钾盐、双磺丙基二硫化物、3-(苯并噻唑基-s-硫基)丙基磺酸钠盐、吡啶鎓丙基磺基甜菜碱、1-钠-3-巯基丙烷-1-磺酸酯、N,N-二甲基-二硫基氨基甲酸-(3-磺乙基)酯、3-巯基-乙基丙基磺酸-(3-磺乙基)酯、3-巯基乙基磺酸钠盐、碳酸-二硫基-o-乙酯-s-酯与3-巯基-1-乙烷磺酸钾盐、双磺乙基二硫化物、3-(苯噻唑基-s-硫基)乙基磺酸钠盐、吡啶鎓乙基磺基甜菜碱和1-钠-3-巯基乙烷-1-磺酸酯中的一种或多种;
所述抑制剂选自聚丙二醇共聚物、聚乙二醇共聚物、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、十八烷醇聚乙二醇醚、壬基酚聚乙二醇醚、辛醇聚亚烃基乙二醇醚、辛烷二醇-双-(聚亚烃基乙二醇醚)、聚(乙二醇-ran-丙二醇)、聚(乙二醇)-嵌段(block)-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)、聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)和丁醇环氧乙烷-环氧丙烷共聚物中的一种或多种。
优选的,所述加速剂的浓度为1~85ppm;所述抑制剂的浓度为1~290ppm。
本发明的另一方面,提供一种将如上任一所述的金属电镀组合物用于电镀印刷电路板、晶圆级封装和集成电路的晶片或芯片的使用方法,包括:
使所述金属电镀组合物与待电镀衬底接触,所述的衬底可为印刷电路板、晶圆级封装和集成电路的晶片或芯片;施加电流进行电镀。
优选的,所述电流的密度为0.3-110ASD,电镀过程的温度为10-70℃。
优选的,所述电流的密度为0.3-90ASD,电镀过程的温度为25~35℃。
采用了上述技术方案后,与现有技术相比,具有以下有益效果:
1.可实现无孔洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小等技术效果;
2.所述金属电镀组合物可具有良好的热可靠性和均镀能力,能够解决孔口封口的问题,“孔口”是指包括通孔和盲通道的凹陷特征。具有较好的工业应用价值。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐述本发明的优点。
依照表1中所述的各个组分及含量配制实施例1-16和对比例1-7的金属电镀组合物。将各个组分均匀混合即可,均匀混合后的电镀组合物的体积为1L(用水定容1L),水为余量,表中并未示出。
其中,化合物A1为
化合物A2为:
化合物B1为:
表1实施例1-16和对比例1-7的组分及其含量
为了进一步测试上述金属电镀组合物的性质,在相应的电镀条件下对电镀基材为有PVD种子层的图形化晶片材料进行电镀,电镀后的晶片切片用SEM观察切片的填充率、孔洞情况、结构致密性、表面粗糙度,结果见表2所示。
表2实施例1-16和对比例1-7的电镀条件及测试结果
同时,提高电流密度和电镀温度能够提高电镀效率,若温度过高电镀液容易蒸发,添加剂浓度发生变化,若温度过低,则会降低电镀效率。
因此,本发明中的金属电镀组合物通过选用特定结构的整平剂,能够提供较为优异的电镀效果:电镀后的材料表面光滑,且填充物无孔洞,结构致密;且可操作的窗口较大,可以满足实际的生产需求,具有较好的应用前景。
本发明中,A=安培;A/dm2=安培每平方分米=ASD;℃=摄氏度;ppm=百万分率。除非另外指出,否则所有量都是质量百分比。
应当注意的是,本发明的实施例有较佳的实施性,且并非对本发明作任何形式的限制,任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例,但凡未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (19)
1.一种金属电镀组合物,其特征在于,包括整平剂,所述整平剂为式(I)的化合物:
其中,R1选自氢、烷基和芳烷基;
R2选自烷基和芳烷基;
R3选自氢或C1~C4烷基;
n为选自1~20任意的整数。
2.如权利要求1所述的金属电镀组合物,其特征在于,R1选自下述基团:
-H,-CH3,-CH2CH3,-CH2CH2CH3,
3.如权利要求1所述的金属电镀组合物,其特征在于,R2选自下述基团:
4.如权利要求1所述的金属电镀组合物,其特征在于,R3选自氢、甲基、乙基、丙基或者丁基。
5.如权利要求1所述的金属电镀组合物,其特征在于,
n为选自3~6的任意整数。
6.如权利要求1所述的金属电镀组合物,其特征在于,
所述整平剂为
或者/>
7.如权利要求1所述的金属电镀组合物,其特征在于,
所述整平剂的浓度为1~140ppm。
8.如权利要求1所述的金属电镀组合物,其特征在于,包括铜盐、酸性电解质、卤离子源、加速剂、抑制剂和水。
9.如权利要求8所述的金属电镀组合物,其特征在于,
所述铜盐选自硫酸铜、卤化铜、乙酸铜、硝酸铜、氟硼酸铜、烷基磺酸铜、芳基磺酸铜、氨基磺酸铜和葡糖酸铜中的一种或多种;
所述铜盐中铜离子的质量浓度为10-110g/L。
10.如权利要求9所述的金属电镀组合物,其特征在于,
所述烷基磺酸铜为甲烷磺酸铜、乙烷磺酸铜和丙烷磺酸铜中的一种或多种;所述芳基磺酸铜为苯基磺酸铜、苯酚磺酸铜和对甲苯磺酸铜中的一种或多种。
11.如权利要求8所述的金属电镀组合物,其特征在于,
所述酸性电解质为硫酸、磷酸、乙酸、氟硼酸、氨基磺酸、烷基磺酸、芳基磺酸和氢氯酸中的一种或多种;
所述酸性电解质的质量浓度为1-220g/L。
12.如权利要求11所述的金属电镀组合物,其特征在于,
所述烷基磺酸为甲烷磺酸、乙烷磺酸、丙烷磺酸和三氟甲烷磺酸中的一种或多种;所述芳基磺酸为苯基磺酸、苯酚磺酸和甲苯磺酸中的一种或多种。
13.如权利要求8所述的金属电镀组合物,其特征在于,
所述卤离子源为氯离子源;所述卤离子源的卤离子的浓度为1-75ppm。
14.如权利要求13所述的金属电镀组合物,其特征在于,
所述氯离子源为氯化铜、氯化锡和氢氯酸中的一种或多种。
15.如权利要求8所述的金属电镀组合物,其特征在于,还包括加速剂和抑制剂,
所述加速剂选自N,N-二甲基-二硫基氨基甲酸-(3-磺丙基)酯、3-巯基-1-丙烷磺酸钾盐、3-巯基-丙基磺酸钠盐、聚二硫二丙烷磺酸钠、碳酸二硫基-o-乙酯-s-酯与3-巯基-1-丙烷磺酸钾盐、双磺丙基二硫化物、3-(苯并噻唑基-s-硫基)丙基磺酸钠盐、吡啶鎓丙基磺基甜菜碱、1-钠-3-巯基丙烷-1-磺酸酯、N,N-二甲基-二硫基氨基甲酸-(3-磺乙基)酯、3-巯基-乙基丙基磺酸-(3-磺乙基)酯、3-巯基乙基磺酸钠盐、碳酸-二硫基-o-乙酯-s-酯与3-巯基-1-乙烷磺酸钾盐、双磺乙基二硫化物、3-(苯噻唑基-s-硫基)乙基磺酸钠盐、吡啶鎓乙基磺基甜菜碱和1-钠-3-巯基乙烷-1-磺酸酯中的一种或多种;
所述抑制剂选自聚丙二醇共聚物、聚乙二醇共聚物、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、十八烷醇聚乙二醇醚、壬基酚聚乙二醇醚、辛醇聚亚烃基乙二醇醚、辛烷二醇-双-(聚亚烃基乙二醇醚)、聚(乙二醇-ran-丙二醇)、聚(乙二醇)-嵌段(block)-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)、聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)和丁醇环氧乙烷-环氧丙烷共聚物中的一种或多种。
16.如权利要求15所述的金属电镀组合物,其特征在于,
所述加速剂的浓度为1~85ppm;
所述抑制剂的浓度为1~290ppm。
17.一种将如权利要求1-16中任一所述的金属电镀组合物用于电镀印刷电路板、晶圆级封装和集成电路的晶片或芯片的使用方法,其特征在于,包括:
使所述金属电镀组合物与待电镀衬底接触,所述的衬底可为印刷电路板、晶圆级封装和集成电路的晶片或芯片;
施加电流进行电镀。
18.如权利要求17所述的使用方法,其特征在于,
所述电流的密度为0.3-110ASD,电镀过程的温度为10-70℃。
19.如权利要求18所述的使用方法,其特征在于,
所述电流的密度为0.3-90ASD,电镀过程的温度为25~35℃。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211070654.2A CN117684223A (zh) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | 一种金属电镀组合物及其使用方法 |
TW112133044A TW202411475A (zh) | 2022-09-02 | 2023-08-31 | 金屬電鍍組合物及其使用方法 |
PCT/CN2023/116399 WO2024046450A1 (zh) | 2022-09-02 | 2023-09-01 | 一种金属电镀组合物及其使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211070654.2A CN117684223A (zh) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | 一种金属电镀组合物及其使用方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117684223A true CN117684223A (zh) | 2024-03-12 |
Family
ID=90100440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211070654.2A Pending CN117684223A (zh) | 2022-09-02 | 2022-09-02 | 一种金属电镀组合物及其使用方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117684223A (zh) |
TW (1) | TW202411475A (zh) |
WO (1) | WO2024046450A1 (zh) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE322956B (zh) * | 1966-08-20 | 1970-04-20 | Schering Ag | |
KR100366631B1 (ko) * | 2000-09-27 | 2003-01-09 | 삼성전자 주식회사 | 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 구리도금 전해액 및 이를이용한 반도체 소자의 구리배선용 전기도금방법 |
US7232513B1 (en) * | 2004-06-29 | 2007-06-19 | Novellus Systems, Inc. | Electroplating bath containing wetting agent for defect reduction |
JP4973829B2 (ja) * | 2004-07-23 | 2012-07-11 | 上村工業株式会社 | 電気銅めっき浴及び電気銅めっき方法 |
TWI537432B (zh) * | 2011-07-29 | 2016-06-11 | Nat Univ Chung Hsing | Microporous filled electroplating copper system |
KR20140135007A (ko) * | 2013-05-15 | 2014-11-25 | 삼성전기주식회사 | 인쇄회로기판용 동 도금액 조성물 및 이를 이용한 비아 홀 충전방법 |
JP6539811B2 (ja) * | 2014-10-09 | 2019-07-10 | 石原ケミカル株式会社 | 低応力皮膜形成用の電気銅メッキ浴及び電気銅メッキ方法 |
CN112760683B (zh) * | 2020-12-21 | 2023-03-28 | 上海新阳半导体材料股份有限公司 | 一种芯片铜互连电镀添加剂、其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-09-02 CN CN202211070654.2A patent/CN117684223A/zh active Pending
-
2023
- 2023-08-31 TW TW112133044A patent/TW202411475A/zh unknown
- 2023-09-01 WO PCT/CN2023/116399 patent/WO2024046450A1/zh unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202411475A (zh) | 2024-03-16 |
WO2024046450A1 (zh) | 2024-03-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6054595B2 (ja) | めっき浴および方法 | |
JP6054594B2 (ja) | めっき浴および方法 | |
EP3839103B1 (en) | Cobalt filling of interconnects in microelectronics | |
WO2019019532A1 (zh) | 整平剂、含其的金属电镀组合物、制备方法及应用 | |
CN112760683B (zh) | 一种芯片铜互连电镀添加剂、其制备方法和应用 | |
KR20040073974A (ko) | 전기도금 조성물 | |
US20120175744A1 (en) | Copper electroplating composition | |
CN108441898B (zh) | 一种电镀溶液及方法 | |
CN117684223A (zh) | 一种金属电镀组合物及其使用方法 | |
CN112725851B (zh) | 一种芯片铜互连电镀添加剂、其制备方法和应用 | |
CN112746292B (zh) | 一种芯片铜互连电镀添加剂、其制备方法和应用 | |
CN112725850B (zh) | 一种芯片铜互连电镀添加剂、其制备方法和应用 | |
US20160281251A1 (en) | Electrodeposition of Copper | |
CN117684222A (zh) | 一种用于电解铜涂层的金属电镀组合物及其应用方法 | |
CN118241266A (zh) | 一种金属电镀组合物及其使用方法 | |
CN112795960B (zh) | 一种芯片铜互连电镀添加剂、其制备方法和应用 | |
CN118241267A (zh) | 一种金属电镀组合物及其使用方法 | |
KR102036001B1 (ko) | 전기도금 욕을 위한 첨가제로서의 비스언하이드라이드와 디아민의 반응 생성물 | |
CN107326407B (zh) | 整平剂、含其的金属电镀组合物及制备方法、应用 | |
EP3359550A1 (en) | Copper electroplating baths containing compounds of reaction products of amines and quinones | |
CN107236976B (zh) | 整平剂、含其的金属电镀组合物及制备方法、应用 | |
JP2019039077A (ja) | 電気めっき浴用の添加剤としてのビス無水物及びジアミンの反応生成物 | |
TW201619445A (zh) | 銅之電沉積 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication |