一种大马士革互联的电镀添加剂及电镀方法与流程

本发明涉及铜电镀，尤其涉及一种大马士革互联的电镀添加剂及电镀方法。

背景技术：

1、镶嵌技术即大马士革技术，是先在介电层上蚀刻金属导线用的图膜，然后再填充金属。镶嵌技术最主要的特点是不需要进行金属层的蚀刻。当金属导线的材料由铝转换成电阻率更低的铜的时候，由于铜的干蚀刻较为困难，因此镶嵌技术对铜制程来说便极为重要，采用cu-cmp的大马士革镶嵌工艺是目前唯一成熟和已经成功用于ic制造中的铜图形化工艺。

2、在专利cn113388869a中提出电镀铜的配方中采用的组分乙醛酸会与铜在70摄氏度条件下可能会发生氧化还原导致铜不稳定，目前在电镀铜方面，由于线路窄，且孔内小，孔内填充以及折镀现象易发生，深镀能力不够，也存在类似于折镀问题，是目前存在的主要难题。

技术实现思路

1、针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种大马士革互联的电镀添加剂及电镀方法。通过本发明申请的电镀添加剂得到的电镀铜溶液进行电镀得到电镀层不仅镀层均匀，可承受高电流密度，且无折镀现象，深镀能力达到95%以上，不会对基材造成损伤。

2、为实现上述目的，本发明提供一种大马士革互联的电镀添加剂，包括以下质量浓度的组分：

3、铜盐40-80g/l、浓硫酸150-250g/l、氯离子40-70mg/l、加速剂15-45mg/l、复合整平剂20-60mg/l、复合光亮剂60-150mg/l、阳极阻泥剂30-90mg/l。

4、所述铜盐为硫酸铜；所述氯离子为盐酸提供；所述复合整平剂为咪唑啉季铵盐和季戊四醇四(巯基乙酸)酯组成的组合物；所述加速剂为5-甲基吲哚-2-甲基酸酯；所述复合光亮剂为1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐和1,1-二甲基胍硫酸盐组成的组合物；所述阳极阻泥剂为3,5-二硝基水杨酸。复合光亮剂可以极大提高电流密度的承受能力，提高电流密度分布效率，不会发生烧焦现象，使用时间长，而传统的光亮剂主要sps及ups为主，但是当电流密度超过4a/dm2时高电流区域会有烧焦现象产生，与之相比，本申请使用的复合光亮剂可以解决这一问题。复合整平剂可以极大提高深镀能力，达到95%以上，而传统的整平剂为健那绿之类的季铵盐及其衍生物物质无法达到此效果，并且不会导致折镀现象产生。阳极阻泥剂是解决阳极泥在电镀过程中会掉落至槽液而影响电镀效果问题，目前，市场上在这一方面研究比较少。

5、其中，所述复合整平剂为咪唑啉季铵盐和季戊四醇四(巯基乙酸)酯组成的组合物，其在使用时的质量浓度比为1:1。

6、其中，该电镀铜过程中的操作温度为25-35℃，电流密度适用范围为0.5-7.5a/dm2。

7、其中，所述复合光亮剂为1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐和1,1-二甲基胍硫酸盐组成的组合物其在使用时的质量浓度比为1:2。

8、其中，所述阳极阻泥剂与整平剂在使用时的质量浓度比为3:2，整平剂不能过低，研究发现，阳极阻泥剂吸附性比较强，整平剂浓度过低（如低于阳极阻泥剂的一半），会导致阳极护剂过多吸附至镀层表面，引起折镀现象。

9、为实现本发明目的，本发明还提供一种大马士革互联的电镀方法，包括步骤如下：

10、s1：抽真空，将包含以上电镀添加剂得到的电镀铜溶液中的氧气抽干，以确保体系在无氧条件下进行；

11、s2：电镀铜，在电镀过程中通过冲入氮气，保证镀层均匀性和抗氧化性；

12、s3：退火，通过缓慢热处理后缓慢冷却提高晶体细化度。

13、其中，步骤s3中的条件为：加温速度12-15℃/min，保持温度300℃并恒温90min，降温速度22-25℃/min。

14、本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的一种大马士革互联的电镀添加剂及电镀方法，存在以下优势：

15、1）复合光亮剂可以极大提高电流密度的承受能力，提高电流密度分布效率，不会发生烧焦现象，使用时间长，而传统的光亮剂主要sps及ups为主，但是当电流密度超过4a/dm2时高电流区域会有烧焦现象产生，与之相比，本申请使用的复合光亮剂可以解决这一问题。

16、2）复合整平剂可以极大提高深镀能力，达到95%以上，而传统的整平剂为健那绿之类的季铵盐及其衍生物物质无法达到此效果，并且不会导致折镀现象产生。

17、3) 阳极阻泥剂是解决阳极泥在电镀过程中会掉落至槽液而影响电镀效果问题，目前，市场上在这一方面研究比较少。加速剂可以提高电流利用效率，同时提高镀层的均匀性。

18、4）本发明工艺中提供的退火工艺操作简单，晶粒细化能够有效提高，不会基材造成损伤。

技术特征：

1.一种大马士革互联的电镀添加剂，包括以下质量浓度的组分：铜盐40-80g/l、浓硫酸150-250g/l、氯离子40-70mg/l、加速剂15-45mg/l、复合整平剂20-60mg/l、复合光亮剂60-150mg/l、阳极阻泥剂30-90mg/l；

2.根据权利要求1所述的一种大马士革互联的电镀添加剂，其特征在于，电镀铜过程中的操作温度为25-35℃，电流密度适用范围为0.5-7.5a/dm2。

3.根据权利要求1所述的一种大马士革互联的电镀添加剂，其特征在于，所述1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐和1,1-二甲基胍硫酸盐两者在使用时的质量浓度比为1:2。

4.根据权利要求1所述的一种大马士革互联的电镀添加剂，其特征在于，所述阳极阻泥剂与整平剂在使用时的质量浓度比为3:2。

5.一种大马士革互联的电镀方法，其特征在于，包括步骤如下：

6.根据权利要求5所述的一种大马士革互联的电镀方法，其特征在于，步骤s1中的条件为：加温速度12-15℃/min，保持温度300℃并恒温90min，降温速度22-25℃/min。

技术总结本发明公开了一种大马士革互联的电镀添加剂及电镀方法，包括以下质量浓度的组分：铜盐40‑80g/L、浓硫酸150‑250g/L、氯离子40‑70mg/L、加速剂15‑45mg/L、复合整平剂20‑60mg/L、复合光亮剂60‑150mg/L、阳极阻泥剂30‑90mg/L。通过本发明申请的电镀添加剂得到的电镀铜溶液进行电镀得到电镀层不仅镀层均匀，可承受高电流密度，且无折镀现象，深镀能力达到95%以上，且使用无氯加速剂，不会对基材造成损伤。技术研发人员：姚玉,王江锋,邱雁强受保护的技术使用者：深圳创智芯联科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4