发明名称 镀覆浴及在基板上沈积金属层的方法
摘要 一种金属镀覆浴及在基板上镀覆金属的方法。该金属镀覆浴含有抑制镀覆浴之添加剂成分消耗的羟胺,以改善金属镀覆制程的效率。将镀覆浴之添加剂成分添加至金属镀覆浴,以改善被镀金属的光泽和镀覆浴中的微观电镀能力(micro-throwing power)及巨观电镀能力(macro-throwing power)。除光泽剂以外,镀覆浴之添加剂成分可包含平整剂、抑制剂、硬化剂等。能抑制添加剂消耗之羟胺可使用在镀覆铜、金、银、铂、钯、钴、镉、镍、铋、铟、锡、铑、铱、钌及其合金的金属镀覆浴。
申请公布号 TW591124 申请公布日期 2004.06.11
申请号 TW090129377 申请日期 2001.11.28
申请人 希普列公司 发明人 大卫R. 葛毕;安卓J. 可伯利;里昂R. 巴斯德;马克J. 卡帕克斯;艾瑞克.雷丁顿;卫得.索尼伯格;汤姆斯.伯克利
分类号 C25D3/56 主分类号 C25D3/56
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路八十号六楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路八十号六楼
主权项 1.一种金属镀覆浴,包括抑制添加剂消耗的化合物,该化合物包括该镀覆浴之0.001g/L至100g/L,且具有式:(R1-NHR2-OH)nX其中R1及R2各独立为氢、C1至C6烷基,n为1或2,当n为1时,X为HSO4-、H2PO4-、NO3-、F-、Cl-、Br-或I-,当n为2时,X为SO42-;及铜、金、银、钯、铂、钴、镉、铬、镍、铋、铟、锡、铑、铅、钌、铱或其合金的金属盐类。2.如申请专利范围第1项之金属镀覆浴,其中该C1至C6烷基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、异戊基、新戊基、第三成基、己基、异己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基,或2,3-二甲基丁基。3.如申请专利范围第1项之金属镀覆浴,其中抑制添加剂消耗物化合物包括硫酸羟胺、硝酸羟胺、氯化羟胺或其混合物。4.如申请专利范围第1项之金属镀覆浴,其中该抑制添加剂消耗的化合物包括该镀覆浴之0.01g/L至20.0g/L。5.如申请专利范围第1项之金属镀覆浴,复包括含有光泽剂、平整剂、硬化剂、湿润剂、展性改质剂、延性改质剂、沉积改质剂或抑制剂的添加剂。6.如申请专利范围第5项之金属镀覆浴,其中该光泽剂包括具有下式的化合物:HO3-S-R11-SH;HO3S-R11-S-S-R11-SO3H(其中R11为C1至C6烷基或芳基);或HO3-Ar-S-S-Ar-SO3H(其中Ar为苯基或基,该烷基及芳基可为未经取代或经烷基、卤素或烷氧基取代)。7.如申请专利范围第6项之金属镀覆浴,其中该光泽剂包括3-巯基-丙基磺酸钠盐、2-巯基-乙烷磺酸钠盐、二硫化双磺酸丙基、N,N-二甲基二硫代胺基甲酸(3-磺酸丙基)酯钠盐、(O-乙基二硫代碳酸根)-S-(3-磺酸丙基)-酯钾盐、3-[(胺基-亚胺甲基)-硫代]-1-丙烷磺酸、3-(2-苯并唑基硫代)-1-丙烷磺酸钠盐或其混合物。8.如申请专利范围第5项之镀覆浴,其中该平整剂包括经烷基化之聚烯亚胺、有机磺酸基磺酸盐、吩类染料、吩偶氮染料或其混合物。9.如申请专利范围第5项之镀覆浴,其中该光泽剂包括3-(苯并唑基-2-硫代)-丙基磺酸钠盐、3-巯基丙烷-1-磺酸钠盐、伸乙基二硫代二丙基磺酸钠盐、双-(对-磺酸苯基)-二硫化二钠盐、双-(-磺酸丁基)-二硫化二钠盐、双-(-磺酸羟丙基)-二硫化二钠盐、双-(-磺酸丙基)-二硫化二钠盐、双-(-磺酸丙基)-硫化二钠盐、甲基-(-磺酸丙基)钠盐、甲基-(-磺酸丙基)-三硫化二钠盐、O-乙基-二硫代碳酸-S-(-磺酸丙基)-酯、硫代羟乙酸钾盐、硫代磷酸-O-乙基-双-(-磺酸丙基)-酯二钠盐、硫代磷酸-三(-磺酸丙基)-酯三钠盐或其混合物。10.如申请专利范围第5项之镀覆浴,其中该抑制剂包括羧甲基纤维素、壬基苯酚聚乙二醇醚、辛二醇双-(聚烷二醇醚)、辛醇聚烷二醇醚、油酸聚乙二醇酯、聚乙烯丙二醇、聚乙二醇、聚乙二醇二甲醚、聚环氧丙二醇、聚丙二醇、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、硬脂酸聚乙二醇酯、硬脂醇聚乙二醇醚,或其混合物。11.如申请专利范围第1项之金属镀覆浴,其中该镀覆浴具有从0至14.0的pH値。12.如申请专利范围第11项之金属镀覆浴,其中该镀覆浴具有从0至8.0的pH値。13.一种铜金属电镀浴,包括铜盐及抑制添加剂消耗的化合物,该化含物包括该镀覆浴之0.001g/L至100/L,且具有式:(R1-NHR2-OH)nX其中R1及R2各独立为氢、C1至C6烷基,n为1或2,当n为1时,X为HSO4-、H2PO4-、NO3-、F-、Cl-、Br-或I-,当n为2时,X为SO42-。14.如申请专利范围第13项之铜金属电镀浴,其中该C1至C6烷基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、异戊基、新戊基、第三戊基、己基、异己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基,或2,3-二甲基丁基。15.如申请专利范围第13项之铜金属电镀浴,其中该抑制添加剂消耗的化合物包括硫酸羟胺、硝酸羟胺、氯化羟胺或其混合物。16.如申请专利范围第13项之铜金属电镀浴,其中该抑制添加剂消耗的化合物包括该镀覆浴之0.01g/L至20.0 g/L。17.如申请专利范围第13项之铜金属电镀浴,复包括含有光泽剂、平整剂、硬化剂、湿润剂、展性改质剂、延性改质剂、沉积改质剂或抑制剂的添加剂。18.如申请专利范围第17项之铜金属电镀浴,其中该光泽剂包括具有下列结构式的化合物:HO3S-R11-SH;HO3S-R11-S-S-R11-SO3H(其中R11为C1至C6烷基或芳基);或HO3S-Ar-S-S-Ar-SO3H(其中Ar为苯基或基,该烷基及芳基可为未经取代或经烷基、卤素或烷氧基取代)。19.如申请专利范围第17项之铜金属电镀浴,其中该平整剂包括经烷基化之聚烯亚胺、有机磺酸基磺酸盐、吩类染料、吩偶氮染料或其混合物。20.如申请专利范围第17项之铜金属电镀浴,其中该铜金属盐包括铜卤化物、铜硫酸盐类、烷磺酸铜、醇磺酸铜,或其混合物。21.如申请专利范围第13项之铜金属电镀浴,其中该镀覆浴具有从0至8.0的pH値。22.一种在基板上镀覆金属的方法,包括:使该基板与金属镀覆浴接触;并施加1ASF至1000ASF的电流密度至该镀覆浴使基板上沉积金属;该镀覆浴包含金属铜、金、银、钯、铂、钴、镉、铬、镍、铋、铟、锡、铑、铱、钌、铅或其合金的金属盐,及抑制添加剂消耗的化合物,该化合物包括该镀覆浴之0.001g/L至100g/L,且具有式:(R1-NHR2-OH)nX其中R1及R2各独立为氢、C1至C6烷基,n为1或2,当n为1时,X为HSO4-、H2PO4-、NO3-、F-、Cl-、Br-或I-,当n为2时,X为SO42-。23.如申请专利范围第22项的方法,其中该C1至C6烷基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、异戊基、新戊基、第三戊基、己基、异己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基,或2,3-二甲基丁基。24.如申请专利范围第22项的方法,其中该抑制添加剂消耗的化合物包括硫酸羟胺、硝酸羟胺、氯化羟胺或其混合物。25.如申请专利范围第22项的方法,复包括光泽剂、平整剂、硬化剂、湿润剂、展性改质剂、延性改质剂、沉积改质剂、抑制剂或其混合物。26.如申请专利范围第22项的方法,其中该光泽剂包括具有下式的化合物:HO3S-R11-SH;HO3S-R11-S-S-R11-SO3H(其中R11为C1至C6烷基或芳基);或HO3-Ar-S-S-Ar-SO3H(其中Ar为苯基或基,该烷基及芳基可为未经取代或经烷基、卤素或烷氧基取代)。27.如申请专利范围第22项的方法,其中该基板包括印刷线路板与积体电路、电性接触表面、连接器、电解薄片、矽晶圆、半导体、导线架、光电元件、晶圆上之焊锡凸块、装饰品、卫生设备等。28.一种在基板上电镀铜金属的方法,包括:使该基板与铜金属镀覆浴接触;并施加1ASF至1000ASF的电流密度至该镀覆浴使基板上沉积金属;该铜金属镀覆浴包含铜盐及抑制添加剂消耗的化合物,该化合物包括该镀覆浴之0.001g/L至100g/L,且具有式:(R1-NHR2-OH)nX其中R1及R2各独立为氢、或C1至C6烷基,n为1或2,当n为1时,X为HSO4-、H2PO4-、NO3-、F-、Cl-、Br-或I-,当n为2时,X为SO42-。29.如申请专利范围第28项的方法,其中该C1至C6烷基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、第二丁基、第三丁基、戊基、异戊基、新戊基、第三戊基、己基、异己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基,或2,3-二甲基丁基。30.如申请专利范围第28项的方法,其中该抑制添加剂消耗的化合物包括硫酸羟胺、硝酸羟胺、氯化羟胺或其混合物。31.如申请专利范围第28项的方法,复包括光泽剂、平整剂、硬化剂、湿润剂、展性改质剂、延性改质剂、沉积改质剂、抑制剂或其混合物。32.如申请专利范围第31项的方法,其中该光泽剂包括具有下式的化合物:HO3S-R11-SH;HO3S-R11-S-S-R11-SO3H(其中R11为C1至C6烷基或芳基);或HO3-Ar-S-S-Ar-SO3H(其中Ar为苯基或基,该C1至C6烷基及芳基可为未经取代或经烷基、卤素或烷氧基取代)。33.如申请专利范围第28项的方法,其中该基板包括印刷线路板、积体电路、电性接触表面、连接器、电解薄片、矽晶圆、半导体、导线架、光电元件、晶圆上之焊锡凸块、装饰品、卫生设备等。34.一种用于金属镀覆浴的装置,包括电性连接至阳极与阴极之电源,使电流能通过该阳极与该阴极,该阳极与该阴极系与金属镀覆浴接触,以致当操作该电源时,金属由镀覆浴镀覆到阴极上,该金属镀覆浴包含金属铜、金、银、钯、铂、钴、镉、铬、镍、铋、铟、锡、铑、铅、钌、铱或其合金的盐,及抑制添加剂消耗的化合物,该化合物包括该镀覆浴之0.01g/L至20.0g/L,且具有式:(R1-NHR2-OH)nX其中R1及R2各独立为氢、或C1至C6烷基,n为1或2,当n为1时,X为HSO4-、H2PO4-、NO3-、F-、Cl-、Br-或I-,当n为2时,X为SO42-。35.如申请专利范围第34项之装置,其中该金属镀覆浴复包括光泽剂、平整剂、硬化剂、湿润剂、展性改质剂、延性改质剂、沉积改质剂、抑制剂或其混合物。36.如申请专利范围第34项之装置,其中该阳极为不溶性或可溶性阳极。37.如申请专利范围第36项之装置,其中该不溶性阳极包括金属钴、镍、钌、铑、钯、铱或铂。38.如申请专利范围第37项之装置,其中该不溶性阳极复包括金属钛、锆、铪、钒、铌或钽。39.如申请专利范围第38项之装置,其中该不溶性阳极复包括铍、钙、锶、钡、钪、钇、镧或稀土元素。40.如申请专利范围第36项之装置,其中该不溶性阳极包括具有二氧化铱外层的钽。41.如申请专利范围第34项之装置,其中该阴极包括线路板、积体电路、电性接触表面、连接器、电解薄片、矽晶圆、半导体、导线架、光电元件、焊锡凸块、装饰品、卫生设备等。图式简单说明:第1图系根据本发明利用垂直法处理工作部件之装置概略图。第2图系根据本发明利用水平法处理工作部件之装置概略图。
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