[發(fā)明專利]用無錫含離子銀的催化劑對(duì)襯底的通孔和過孔進(jìn)行無電金屬化

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710321816.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN107435143B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·納布
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅門哈斯電子材料有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C23C18/44
• 分類號(hào): C23C18/44;C23C18/30;H05K3/42
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒;胡嘉倩

使用無錫離子銀催化劑將具有電介質(zhì)材料的襯底的通孔和過孔的壁用銅進(jìn)行無電鍍敷。首先通過將所述襯底用含有絡(luò)合陰離子的高錳酸鹽溶液處理在所述襯底上形成導(dǎo)電聚合物，接著將單體、低聚物或?qū)щ娋酆衔锸┘拥剿鲆r底上，以在所述襯底的所述電介質(zhì)上以及所述襯底的通孔和過孔的所述壁上形成導(dǎo)電聚合物涂層。然后將無錫離子銀催化劑施加到所述處理過的襯底上。任選地，所述無錫離子銀催化劑可包括配體試劑，以與所述無錫催化劑的銀離子形成配位實(shí)體。所述無錫催化劑的所述銀離子被導(dǎo)電聚合物還原，并且隨后將無電金屬銅浴施加到所述處理過的襯底上，以對(duì)所述襯底的所述電介質(zhì)以及所述通孔和過孔的壁進(jìn)行銅鍍敷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用無錫含離子銀的催化劑對(duì)襯底的通孔和過孔進(jìn)行無電金屬化。更具體地，本發(fā)明涉及用無錫含離子銀的催化劑對(duì)襯底的通孔和過孔進(jìn)行無電金屬化，以在襯底上提供均勻的金屬沉積并抑制銀的浸鍍。

背景技術(shù)

高密度互連(HDI)印刷電路板(PCB)含有被絕緣材料分開的多層銅互連，其通過像通孔和過孔這樣的金屬化部件聯(lián)合到一起。對(duì)通孔和過孔進(jìn)行金屬化的最常見的方法是無電銅。用于無電銅的大多數(shù)催化劑基于膠態(tài)或離子鈀。在活化過程中，基于鈀的膠體被吸附到像環(huán)氧或聚酰亞胺這樣的絕緣襯底上，以活化無電銅沉積。理論上，對(duì)于無電金屬沉積，催化劑顆粒在電子從還原劑轉(zhuǎn)移到鍍?cè)≈械慕饘匐x子的路徑中起到載體的作用。盡管無電銅方法的性能會(huì)被像鍍敷溶液的成分和銅配體的選擇這樣的許多因素影響，但是活化步驟才是控制無電金屬沉積的速率和機(jī)制的關(guān)鍵因素。鈀/錫膠體已經(jīng)被商業(yè)用作無電金屬沉積的活化劑幾十年，并且它的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛研究。膠體包括被錫(II)離子穩(wěn)定層環(huán)繞的金屬鈀芯。[SnCl₃]^-絡(luò)合物的殼用作表面穩(wěn)定基團(tuán)，以避免膠體在懸浮液中的集聚。然而，它對(duì)空氣的敏感性和其高成本留下了改進(jìn)或替代的空間。

盡管膠態(tài)鈀催化劑已經(jīng)給出了良好使用，但是它具有許多缺點(diǎn)，隨著制造的印刷電路板的質(zhì)量增加它們會(huì)變得越來越嚴(yán)重。在最近幾年，除了尺寸的減小和電子裝置性能的增加以外，電子電路的封裝密度已經(jīng)變得更高并且隨后要求在無電鍍敷后是無缺陷的。作為對(duì)可靠性的更高要求的結(jié)果，需要可替代的催化劑成分。膠態(tài)鈀催化劑的穩(wěn)定性也受到關(guān)注。如上所述，鈀/錫膠體被錫(II)離子層穩(wěn)定，并且它的反離子可防止鈀集聚。錫(II)離子可容易地氧化為錫(IV)并且因此膠體不能保持它的膠態(tài)結(jié)構(gòu)。溫度和攪拌的增加會(huì)促進(jìn)該氧化。如果錫(II)濃度容許降到接近于零，那么鈀顆粒可增長尺寸、集聚并沉淀。

與目前使用的膠態(tài)催化劑相比，離子催化劑具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，由于不存在錫(II)離子并且由于催化劑離子已經(jīng)處于氧化狀態(tài)，因此離子催化劑對(duì)氧化環(huán)境更有抗性。此外，離子催化劑可深深地滲入襯底的每個(gè)凹槽，獲得粗糙部件的均勻覆蓋。最后，離子絡(luò)合物會(huì)沉積更少的催化劑物質(zhì)，并照此提供細(xì)線技術(shù)和更低催化劑消耗必需的降低的殘余導(dǎo)電性。

由于銀相對(duì)于鈀低得多的成本，因此使用離子銀催化劑會(huì)是有利的。但是與鈀相比，銀催化劑會(huì)受到低催化劑活性的損害：更長的鍍敷抑制時(shí)間和更低的無電沉積速率；并且離子銀會(huì)在銅上迅速浸鍍，導(dǎo)致互連缺陷。最常見形式的離子銀催化劑基于錫(II)/銀(I)活化。在這些系統(tǒng)中，襯底首先被強(qiáng)酸活化，接著是錫(II)然后是銀(I)。浸鍍、錫(II)吸附必需的強(qiáng)酸刻蝕以及偏愛錫(II)替代物的工業(yè)趨勢(shì)妨礙了錫(II)/銀(I)催化劑系統(tǒng)的廣泛采用。因此，對(duì)用離子銀催化劑進(jìn)行無電鍍敷金屬的改進(jìn)的方法存在需求。

發(fā)明內(nèi)容

無電金屬鍍敷方法包括：提供包括電介質(zhì)材料和多個(gè)部件的襯底；將包括高錳酸鹽和一種或多種絡(luò)合陰離子的堿性溶液施加到包括電介質(zhì)材料和多個(gè)部件的襯底上；將包括一種或多種單體、一種或多種低聚物、一種或多種導(dǎo)電聚合物或其混合物的溶液施加到包括電介質(zhì)材料和多個(gè)部件的襯底上，在電介質(zhì)上和多個(gè)部件中形成導(dǎo)電聚合物涂層；將包括銀離子的無錫離子催化劑施加到包括電介質(zhì)材料的襯底上和多個(gè)部件中，將銀離子還原為銀金屬；以及在襯底的電介質(zhì)材料上和多個(gè)部件中無電鍍敷金屬。