[發明專利]填充通孔的方法

有效

• 申請號: 201410200977.8
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104053313B
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: N·賈亞拉珠;E·H·納賈爾;L·R·巴爾斯塔德
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: H05K3/42
• 分類號: H05K3/42
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 胡嘉倩

技術領域

本發明涉及一種填充具有一閃鍍銅(flash copper)層的通孔的方法，該方法降低或抑制凹痕和孔隙的形成。更具體的，本發明涉及一種填充具有閃鍍銅層的通孔的方法，所述方法通過向具有閃鍍銅層的通孔施加含有低濃度的芳族雜環氮化合物和環氧化物化合物的反應產物的水性酸預處理溶液，然后用包含光亮劑和流平劑的酸性銅電鍍浴用銅填充通孔，以減少或者抑制凹陷和孔隙的形成。

背景技術

高密度互聯是一種在具有微孔和通孔的印刷電路板的制造中的重要設計。這些器件的小型化依靠更薄的芯材料，減少的線寬和更小的通孔和盲孔直徑的組合。通孔的直徑范圍為75μm至200μm。伴隨著孔徑比的增加，用銅鍍覆來填充通孔變得越來越困難。這導致較大的孔隙和較深的凹痕。填充通孔的另一個問題是其傾向填充的方式。不像一端是封閉的盲孔，通孔穿過基板，并且兩端都是開放的。盲孔從底部向頂部填充。相反，當用銅填充通孔時，銅傾向于開始沉積在通孔中央的壁上，在那里其塞住中央部分而形成了“蝴蝶翅膀”或兩個盲孔。兩個盲孔填充后完成了孔的沉積。因此，用于填充盲孔和用于填充通孔的的銅鍍覆浴通常并不相同。選擇鍍覆浴流平劑和其他浴添加劑以實現正確的填充類型。如果沒有選擇正確的添加劑組合，納米銅鍍覆會導致不期望的保形銅沉積。

通常銅不能完全填充通孔，兩個末端仍未填充。對于銅沉積在中心，并且端部未填充的不完全的通孔填充，有時也稱為“啞鈴式(dog-boning)”。孔的頂部和底部的開放空間被稱為凹痕。在填充通孔過程中消除全部的凹痕非常罕見并且很難預期。凹痕深度可能是最常用的通孔填充性能的定量度量。凹痕的要求取決于通孔的直徑和厚度以及制造商的不同。除了凹痕，在銅通孔填充內還會形成被稱為孔隙的間隙或孔。較大的凹痕會影響到平板的進一步加工，而較大的孔隙會影響器件的性能。一個理想的過程以高度平面度(即構建一致性)完全填充通孔，并且沒有孔隙，以提供最佳的可靠性和電性能，并且表面厚度盡可能的低，以優化電子器件中的線寬度和阻抗控制。

另一個與通孔填充相關的問題是當通孔壁上具有閃鍍銅時采用電解銅填充通孔。通常，包含通孔的基板如印刷電路板，通過在表面上和通孔的壁上包覆一層無電鍍銅層。無電鍍銅的厚度通常大于0.25μm。這樣的無電鍍銅層易被氧化。通常印刷電路板用銅進行無電鍍覆，并且儲存一段時間，之后進行再加工。延長的暴露在空氣中的時間和面板的常規處理導致了無電鍍銅層的較快速氧化。為了解決這個問題，工業上在儲存之前，在無電鍍銅表面上電鍍一層2μm至5μm的閃鍍銅層，以防止無電鍍銅氧化。另外，更厚的閃鍍銅層使得能夠通過常規蝕刻工藝去除在儲存過程中形成的任何氧化物而不會有破壞或去除無電鍍銅層的風險，而這樣的蝕刻不能在較薄的無電鍍銅上進行。不幸的是，電解閃鍍銅增加了填充通孔的難度。在工人試圖用電解酸性銅鍍浴填充通孔時，凹痕和孔隙頻繁出現。

因此，需要一種在具有閃鍍銅層的基板上改進填充通孔的方法。

發明內容

本發明的方法包括提供：具有多個通孔的基板，所述基板的表面上和所述多個通孔的壁上具有一層的閃鍍銅層；至少向所述多個通孔施加酸性水溶液，該酸性水溶液基本由一種或多種無機酸以及由一種或多種芳族雜環氮化合物和一種或多種的含環氧化物的化合物的一種或多種反應產物構成，所述一種或多種反應產物的量為1ppm至50ppm；以及用含有一種或多種光亮劑和一種或多種流平劑的酸性銅電鍍浴至少對通孔電鍍銅。

該方法減少或抑制在通孔填充過程中凹痕的形成和孔隙。凹痕通常深度小于10μm。凹痕深度和孔隙面積的減少提高了布散深鍍能力，從而在基板的表面上提供了基本上均勻的銅層和良好的通孔填充。

發明詳述

除非有另外清楚的說明，在本說明書中以下縮寫的含義如下：g＝克；ml＝毫升；L＝升；cm＝厘米；mm＝毫米；μm＝微米；ppm＝百萬分之一；ppb＝十億分之一；℃＝攝氏度；g/L＝克/升；Ａ＝安培；dm＝分米；DI＝去離子；wt％＝重量百分數；Tg＝玻璃轉變溫度；孔隙＝通孔內不含銅的空間，否則的話該空間填充有銅金屬；通孔的孔徑比＝通孔的高度/通孔的直徑；凹痕深度＝從凹痕最深的點到基板表面上鍍覆的銅的水平之間的距離；單個通孔的孔隙面積＝0.5A×0.5B×π，其中A是孔隙的高度，B是孔隙在通孔中最寬處的直徑；通孔面積＝通孔的高×通孔的直徑；孔隙面積％＝孔隙面積/通孔面積×100％。