无电极铜电镀组合物的制作方法_3

文档序号:9519731阅读:来源:国知局
[0049] 无电极铜组合物提供替代性还原剂,其使得能够排除许多常规还原剂且在储存期 间以及在铜沉积期间稳定。未观测到铜氧化物形成是组合物稳定性的一个指标。另外,可 通过检查在空载若干小时之后和之后,组合物的电镀速率来评估还原剂稳定性。对于稳定 的组合物,在空载之前和之后观测到实质上相同的电镀速率。无电极铜组合物提供均匀铜 沉积物,其具有实质上均匀的粉红色和光滑外观,且通常符合商业上可接受的无电极铜浴 液所需的工业标准。无电极铜组合物也按商业上可接受的速率电镀铜。排除常规的对环境 有害的还原剂能够产生环保的无电极铜电镀组合物。
[0050] 以下实例并不意欲限制本发明的范围,而是进一步说明本发明。
[0051] 实例 1
[0052] 电镀测试中使用由盛宜公司(ShengYi)提供的尺寸是5cmX5cm的非包覆环氧树 脂/玻璃层合物(S1141)进行沉积速率量测和覆盖度检查。每种层合物按如下处理:
[0053] 1.将每种层合物的表面在40 °C下浸没于含有3 %CIRCUPOSIT?CONDITIONER 3323A配方的水性浴液中5分钟。
[0054] 2.接着在22 °C下用冷水冲洗每种层合物4分钟。
[0055] 3.接着在室温下对每种层合物施用CATAP0SIT? 404预浸渍剂1分钟。
[0056] 4.接着层合物在40°C下通过用于无电极铜金属化的2%CATAP0SIT? 44和 CATAP0SIT? 404钯/锡催化剂浴液活化5分钟。
[0057] 5.接着用冷水冲洗层合物2分钟。
[0058] 6.接着将每种层合物浸没于以下物质中:配方1的水性无电极铜电镀组合物:2g/ L来自二水合氯化铜的铜离子(5. 8g/L)、4当量酒石酸二钾(32g/L)、0. 1M2,2-二甲氧基乙 醛(60重量%水溶液)(10. 4g/L)和用于维持pH= 13的氢氧化钾,或配方2的组合物:2g/L 来自二水合氯化铜(5.8g/L)、4当量罗谢尔盐(35g/L)、0. 1M2,2-二甲氧基乙醛(60重量% 水溶液)(10. 4g/L)、用于维持pH= 13的氢氧化钾。
[0059] 7.每种层合物在40°C、45°C、或50°C下在空气搅拌下进行铜电镀5分钟。在铜沉 积期间,未在任何溶液中观测到氧化铜红色沉淀物。浴液表现为稳定的。
[0060] 8.接着用冷水冲洗每个电镀有铜的层合物2分钟。
[0061] 9.接着用去离子水冲洗每个电镀有铜的层合物1分钟。
[0062] 10.接着将每个电镀有铜的层合物放置于常用实验室对流烘箱中并且在100°C下 干燥15分钟。
[0063]11.在干燥之后,将每个电镀有铜的层合物放置于常用实验室干燥器中25分钟或 直到其冷却到室温。
[0064] 12.在干燥之后,观测每个电镀有铜的层合物中铜沉积物的质量。每种层合物具有 橙红色铜沉积物。
[0065] 13.接着通过浸没于具有pH10和3%过氧化氢溶液的氯化铵缓冲液中来从每个 层合物蚀刻铜沉积物。收集所得澄清蓝色铜(II)溶液。
[0066] 14.向铜(II)溶液中添加若干滴5% 1-(2-吡啶偶氮)-2_萘酚(PAN)指示剂,接 着用0. 05M乙二胺四乙酸溶液滴定。记录所添加的0. 05M乙二胺四乙酸溶液的体积(mL)。
[0067] 15.通过下式计算铜沉积速率:
[0068] [ (0· 05M)(V毫升)(10 3) (63. 546 克 / 摩尔)](104) (1/8. 94 克 / 立方厘米)(1/2S 平方厘米),单位是微米八电镀时间),其中V= 0. 05M乙二胺四乙酸的体积,铜的分子量 是63. 546克/摩尔,8. 94克/立方厘米是铜的密度并且S=层合物的表面积(平方厘米), 其是5cmX5cm,10 3是升到毫升的转换系数且10 4是厘米到微米的转换系数。
[0069] 表 1
[0070]

[0071] 除了配方1在40°C下以外,电镀速率皆超过每5分钟0. 3μπι的目标电镀速率,表 示其用于商业目的的可接受性。
[0072]实例 2
[0073] 提供Shengyi-1141类型的十二份预先钻孔的多层铜覆盖环氧化物/玻璃层合物。 层合物的尺寸是2cmX3. 2cm。通过下文所描述的作业流程处理板。
[0074] 1.每个通孔层合物的表面在75°C下浸没于11. 5%CUP0SIT?Z膨胀剂和12. 5% CIRCUPOSIT?HOLEPREP211配方的水浴液中5分钟。
[0075] 2.接着在22°C下用水冲洗每个层合物3分钟。
[0076] 3.接着在80°C下对每个通孔层合物施用15%CUPOSIT?Z和10%CIRCUPOSIT? 213A-1氧化剂10分钟。
[0077] 4.接着在22°C下用水冲洗每个氧化层合物3分钟。
[0078] 5.接着在40°C下用5%CIRCUPOSIT?NEUTRALIZER216-5水性中和剂冲洗氧化通 孔层合物5分钟。
[0079] 6.接着在22°C下用水冲洗层合物3分钟。
[0080] 7.接着在40°C下将层合物浸没于3%CIRCUP0SIT?C0NDITI0NER3323A水性浴液 中5分钟。
[0081] 8.接着在22°C下用水冲洗被处理的层合物4分钟。
[0082] 9.接着将每个层合物浸渍于含有2%硫酸和过硫酸钠(浓度是100g/L)的酸性微 蚀刻浴液中1分钟,并且接着在22°C下用水冲洗3分钟。
[0083] 10.接着在室温下对每个层合物施用CATAP0SIT? 404预浸渍剂1分钟。
[0084] 11.接着在40°C下用2%CATAP0SIT?和CATAPOSIT? 404锡/钯胶态催化剂预先 涂布层合物5分钟。
[0085] 12.接着在22°C下用水冲洗层合物2分钟。
[0086] 13.接着如以下表2中所示,在不同温度下用以下物质无电极电镀每个层合物5分 钟或10分钟:配方A的组合物:2g/L来自二水合氯化铜的铜离子(5. 8g/L)、4当量酒石酸 二钾(328/1)、0.说2,2-二甲氧基乙醛(60重量%水溶液)(10.4 8/1)和用于维持?!1=13 的氢氧化钾,或配方B的组合物:2g/L来自二水合氯化铜的铜离子(5. 8g/L)、4当量罗谢尔 盐(35g/L)、0. 2M2,2_二甲氧基乙醛(60重量%水溶液)(20. 8g/L)、用于维持pH= 13的 氢氧化钾。在铜电镀期间,未观测到氧化铜红色沉淀物,表明电镀浴液是稳定的。
[0087] 表 2
[0088]
[0089] 14.接着在22°C下用水冲洗每个电镀层合物2分钟,接着用去离子水冲洗1分钟。
[0090] 15.接着用冷水冲洗电镀有铜的层合物2分钟。
[0091] 16.接着用去离子水冲洗每个电镀有铜的层合物一分钟。
[0092] 17.接着将层合物放置于常用实验室对流烘箱中并且在100°C下干燥15分钟。
[0093] 18.在干燥之后,将每个电镀有铜的层合物放置于常用实验室干燥器中25分钟或 直到其冷却到室温。
[0094] 19.接着检测铜沉积物的外观并且皆具有橙红色外观。
[0095] 使用常用研磨方法研磨层合物(其被铜电镀10分钟)的样品以暴露通孔的中间 部分,并且安放在光学显微镜上以检测整个通孔的铜覆盖度。对于所收集的每个样品,检测 总共十个通孔。如表2中所指示,所有通孔皆展示完全均匀的铜覆盖度。通过与以上实例 1中所描述相同的方法测定如表2中所示的每个时间和温度下的铜沉积速率。
[0096] 实例 3
[0097] 电镀测试中使用多种尺寸是5cmX5cm的非包覆环氧树脂/玻璃S1141层合物,以 便比较含有2,2_二甲氧基乙醛作为还原剂和酒石酸二钾或罗谢尔盐作为铜螯合剂的无电 极铜电镀浴液的稳定性与甲醛替代性还原剂乙醛酸(具有酒石酸二钾)的稳定性。
[0098] 如以上实例1中所描述制备用于铜无电极电镀的层合物。包括2,2_二甲氧基乙 醛的两种无电极配方具有如实例2中的配方。比较性乙醛酸配方C包括2g/L来自二水合 氯化铜的铜离子(5. 8g/L)、4当量酒石酸二钾(32g/L)、0. 1M乙醛酸(7. 4g/L)和用于维持 pH= 13的量的氢氧化钾。对于5分钟电镀时间,通过实例1中描述的方法测定电镀速率。 在40°C下进行电镀。在电镀之前的浴液闲置时间是1到6小时。在闲置浴液时间期间不补 充配方。结果展示于以下表3中。
[0099] 表 3
[0100]

[0101] 所有配方的铜沉积物皆呈现橙红色。尽管乙醛酸配方与两种包括2, 2-二甲氧基 乙醛的电镀浴液相比最初具有较高电镀速率,观测到比较性配方C与配方A和B相比电镀 速率以及铜沉积物厚度的显著降低。配方C的电镀速率的降低可能是由乙醛酸的分解反应 (如坎尼乍若反应(Cannizzaroreaction))引起。此外,关于配方C,在4小时闲置时间之 后观测到跳镀(ski
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