[发明专利]使用聚羧酸化物醚抑制剂的电镀

说明书

本发明涉及一种在基材上沉积金属层的方法，包括使基材与包含金属离子源和抑制剂的金属镀敷浴接触，并向基材施加电流密度，其中抑制剂是如下所述的聚羧酸化物醚。本发明进一步涉及一种包含金属离子源和抑制剂的金属镀敷浴，该抑制剂是聚羧酸化物醚；以及聚羧酸化物醚在用于在基材上沉积金属层的金属镀敷浴中的用途。

本发明涉及一种在基材上沉积金属层的方法，包括使基材与包含金属离子源和抑制剂的金属镀敷浴接触，并向基材施加电流密度，其中抑制剂是如下所述的聚羧酸化物醚。本发明进一步涉及一种包含金属离子源和抑制剂的金属镀敷浴，该抑制剂是聚羧酸化物醚；以及聚羧酸化物醚在用于在基材上沉积金属层的金属镀敷浴中的用途。

电镀具有数个需要解决的问题：镀敷浴应具有高电化学稳定性，因为添加剂往往会随着时间的推移而降解。这对于具有成本效益的电镀方法是重要的。在基材上沉积的金属层应具有光滑和均匀的层厚度，并应具有高光泽度。电镀应具有良好的流平性能，特别是提供基本上平坦的金属层和填充纳米和微米尺度的特征，而基本上不形成缺陷。

该目的通过一种在基材上沉积金属层的方法解决，该方法包括：

a)使基材与包含金属离子源和抑制剂的金属镀敷浴接触，和

b)向基材施加电流密度，

其中抑制剂是可通过聚合包含以下单体的单体混合物而获得的聚羧酸化物醚：

(I)至少一种烯键式不饱和单体(I)，其包含至少一个来自系列(series)羧酸、羧酸盐、羧酸酯、羧酸酰胺、羧酸酐和羧酰亚胺的基团；和

(II)至少一种具有聚氧化烯基团的烯键式不饱和单体(II)。

该目的还通过一种包含金属离子源和作为聚羧酸化物醚的抑制剂的金属镀敷浴解决。

该目的还通过抑制剂在用于在基材上沉积金属层的金属镀敷浴中的用途解决，该抑制剂是聚羧酸化物醚。

在基材上沉积金属层的方法通常是电镀。通常基材通过将基材浸于金属电镀浴中并使基材作为电循环的阴极接触而电镀。金属镀敷浴含有对电极，阳极，其可为可溶的或不溶的。任选地，阴极和阳极可以用膜分开。

施加足够的电流密度且镀敷进行足够的时间以在基材上沉积具有所需厚度的金属层如铜层。合适的电流密度包括但不限于0.1-25A/dm²。

具体的电流密度取决于要镀敷的基材和所选择的流平剂等。该电流密度的选择在本领域技术人员的能力范围内。所施加的电流可以是直流(DC)、脉冲电流(PC)、脉冲反向电流(PRC)或其他合适的电流。

通常当使用电镀以在基材上沉积金属时，在使用过程中搅动金属镀敷浴。在本发明中可以使用任何合适的搅动方法且该类方法在本领域是熟知的。合适的搅动方法包括但不限于惰性气体或空气喷射、工件搅动和碰撞等。

镀敷设备是熟知的。镀敷设备通常包括容纳铜电解质且由合适的材料如塑料或其他对电解镀敷溶液惰性的材料制成的电镀槽。阳极通常是可溶性阳极。

阴极基材和阳极通过布线电气连接并分别与整流器(电源)连接。用于直流或脉冲电流的阴极基材具有净负电荷，使得使溶液中的铜离子在阴极基材上还原，在阴极表面上形成经镀敷的铜金属。氧化反应在阳极发生。阴极和阳极可以水平或垂直地设置在槽内。

合适的基材是任何用于制造装饰或电子器件的基材。因此，金属镀敷浴可以广泛用于装饰性用途至功能性目的。

合适的电子器件通常含有大量特征，特别是具有各种尺寸的孔口。特别合适的基材是具有纳米和微米尺度的孔口的那些基材。例如，该方法特别适用于在具有小直径的通孔、沟槽或其他孔口的集成电路基材如半导体器件上沉积铜。在一个实施方案中，根据该方法镀敷半导体器件(例如用于制造集成电路的晶片)。本文所用“特征”是指基材上的几何形状，例如但不限于沟槽和通孔。“孔口”是指凹陷的特征如通孔和沟槽。