[发明专利]铜电镀液以及电镀铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含含有硫原子的特殊化合物和茚三酮的铜电镀液以及使用这种铜电镀液电镀铜的方法。

背景技术

最近几年在基板的制造中，例如用于电子器件，特别是个人电脑的印刷线路板的制造中，使用熟知为“贯穿孔电镀”或者“电镀填孔”的电镀方法。铜电镀具有电镀薄膜的极快的沉积速度，在10-50μm/小时的范围内，并因此期望在贯穿孔和通孔电镀中得到应用。然而，如果铜沉积到通孔的整个内表面，通孔的内部充满铜而不存在间隙；因此，有必要使临近通孔的底面的沉积速度快于开口部分的速度。如果临近底部的沉积速度相同于或者慢于开口部分的速度，那么在通孔的内部铜电镀填充完成以前要么通孔未被填充，要么开口部分被堵住，并且在内部留下间隙。不管上述任一种情况，产品都将不适合于使用。而且，在贯穿孔电镀中进入贯穿孔的深镀能力必须良好。

到目前为止，为了提升临近通孔底面以及贯穿孔壁表面的沉积速度，已使用包含其中具有硫原子的特定化合物的铜电镀槽，并且通常使用的电解条件为使用例如含磷的铜阳极的可溶阳极的直流电镀。然而，通过这种方法，电解槽制成后立刻表现出良好的通孔填充能力，但是随时间的过去该铜电镀槽变得不稳定，从电镀槽制成开始过去一特定时间后在铜电镀层的形成中引起块的形成。多种问题出现，例如，电镀的形貌变差，通孔的填充变得不稳定，等等。此外，在贯穿孔电镀中，深镀能力降低以及关于热冲击的可靠性降低。

为了解决这些问题，日本未决专利申请No.2002-249891公开了一种含有包含硫原子的特定化合物和硫醇反应性化合物的铜电镀溶液。硫醇反应性化合物的实例是羧酸，包括脂肪族和脂环族化合物，芳香族化合物，以及杂环化合物，过氧酸，醛和酮，以及过氧化氢；处理实施例中表明甲醛改善填充能力。然而近些年，考虑到甲醛对环境及人体的影响以及它闪点低(66℃)的事实等，一直在努力寻找具有改进性能的通孔填充能力的其他有用的化合物以取代甲醛。

发明内容

本发明在这种情况下做出。它的目的是提供一种含有包含硫原子的特定化合物的铜电镀溶液，该铜电镀溶液适合于形成填充通孔而无需使用甲醛且不产生差的电镀形貌，以及使用该铜电镀溶液的铜电镀方法。

发明人认真研究了许多种化合物。结果他们发现使用茚三酮代替甲醛可以解决上述问题并且完善本发明。

也就是说，本发明涉及一种铜电镀液，其包含具有-X-S-Y-结构的化合物以及茚三酮，其中所述X和Y分别是选自由氢、碳、硫、氮和氧组成的组中的原子，并且只有当X和Y是碳原子时可以是相同的。此外，本发明涉及一种使用这种铜电镀液电镀铜的方法。

下面将给出解释，本发明能够降低具有-X-S^-结构的化合物的影响，该化合物是上述含有硫的化合物的分解产物，并且由此避免了镀层外观的劣化或者降低孔的填充能力。

附图说明

图1是电化学测试结果的示例。

图2是电化学测试结果的示例。

图3显示出了使用实施例1的镀液时孔的填充能力并且显示出镀覆处理之后孔横截面的状态。

图4显示出了使用实施例3的镀液时孔的填充能力并且显示出镀覆处理之后孔横截面的状态。

图5显示出了使用对比例1的镀液时孔的填充能力并且显示出镀覆处理之后孔横截面的状态。

图6显示出了使用对比例3的镀液时孔的填充能力并且显示出镀覆处理之后孔横截面的状态。

图7显示出了使用实施例5的镀液时孔的填充能力并且显示出镀覆处理之后孔横截面的状态。

具体实施方式

本发明使用的铜电镀液可以是任何能电镀铜的镀液，例如，硫酸铜、氰化铜、焦磷酸铜等等；然而，并不限于此。优选地，铜电镀液是硫酸铜电镀液。下面以硫酸铜电镀液作为铜电镀液的典型代表进行解释说明。此外，根据本说明书、公开的文献等等中关于硫酸铜电镀液的相关描述，本领域技术人员能够很容易确定出其它电镀液的组成、配比等等。

本发明的铜电镀液包含具有X-S-Y结构的化合物。优选地，上述化合物结构中的X和Y分别是选自由氢、碳、硫、氮和氧组成的组中的原子，并且在本说明书为了方便将其为“含硫化合物”。进一步优选地，X和Y分别是选自由氢、碳和硫组成的组中的原子并且只有当X和Y是碳原子时二者是相同的。进一步地，在上述结构-X-S-Y-中S的化合价是2，但是这并不意味着X和Y原子的化合价也是2，但是根据这些化合价该结构还表现出X和Y可以与其他任意的原子结合。例如，如果X是氢，化合物可以具有结构H-S-Y-。