[发明专利]一种硫酸铜电镀液、其制备方法和应用及电解槽

说明书

本发明公开了一种硫酸铜电镀液、其制备方法和应用及电解槽。所述制备方法包括以下步骤：在电解槽中进行电解反应；所述电解的电解液为硫酸水溶液，所述硫酸水溶液的浓度为1mol/L‑3mol/L；所述电解液的电流密度为9‑10ASD。所述电解槽设置有阳极、阴极、阳离子交换膜和质子交换膜。本发明的制备方法没有传统的蒸发重结晶化学工艺过程，没有废气和废水排放，对环境友好，生产工艺简单，制备的硫酸铜电镀液纯度高，质量可控可靠，可在半导体制造和封装领域中的铜互联电镀中应用。

技术领域

本发明涉及一种硫酸铜电镀液、其制备方法和应用及电解槽。

背景技术

当前在集成电路工艺中，大马士革铜互联技术被广泛应用，铜沉积技术是大马士革铜互联技术中的关键技术，微槽(孔)中沉积的铜是否致密、有没有空洞或裂纹，直接影响到铜互联线的电阻率和抗迁移性能，而实现大马士革铜互联技术的关键半导体材料就是高纯硫酸铜电镀液，该产品纯度指标要求很高，否则影响铜布线的可靠性。目前国内外生产超净高纯铜互联硫酸铜电镀液的方法大多为普通的化学法。既采用高纯的铜(纯度大于99.999％)和高纯的硫酸，硝酸和双氧水(SEMI-CI级以上)作为原料，制得稀的硫酸铜溶液，再将溶液蒸发浓缩至饱和，冷却结晶析出CuSO₄·5H₂O晶体，再用超纯水按产品的技术要求配制。此种方法工艺路线长，对原料质量要求高，而且对原料中的金属杂质含量波动无法控制，反应后需要除去H₂O₂或HNO₃，有废气和废水排放，污染环境，生产成本高，对于65nm以下的线宽设计，很难保证可靠性。因此，研究新的制备高纯硫酸铜电镀液的方法很有必要。

发明内容

本发明的目的是解决本领域缺乏一种方法简单，环境友好，质量可控的高纯硫酸铜电镀液的制备方法，进而提供了一种硫酸铜电镀液、其制备方法和应用及电解槽。所述硫酸铜电镀液纯度高、其制备方法没有传统的蒸发重结晶化学工艺过程，没有废气和废水排放，对环境友好，生产工艺简单，制备的硫酸铜电镀液纯度高，质量可控可靠，可在半导体制造和封装领域中的铜互联电镀中应用。

本发明是通过以下技术方案来解决技术问题的。

本发明提供了一种硫酸铜电镀液的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：在电解槽中进行电解反应；

所述电解槽设置有阳极、阴极、阳离子交换膜和质子交换膜；

所述阳离子交换膜设置在所述电解槽中靠近阳极一侧，所述质子交换膜设置在所述电解槽中靠近阴极一侧；

所述电解的电解液为硫酸水溶液，所述硫酸水溶液的浓度为1mol/L-3mol/L；所述电解液的电流密度为9-10ASD；

所述阳极和阳离子交换膜之间构成阳极室，所述阴极和质子交换膜之间构成阴极室，所述阳离子交换膜和质子交换膜之间构成产品室；所述阳极室、产品室和阴极室的电解液液量体积比为1：(2-3)：(1-1.5)。

所述的制备方法，其中，

所述阳离子交换膜可为本领域常规使用阳离子交换膜，较佳地为磺酸型阳离子交换膜；其中所述磺酸型阳离子交换膜较佳地有异相阳离子交换膜、均相阳离子交换膜和半均相阳离子交换膜等载体类型，本发明所述的磺酸型阳离子交换膜可为其中任意一种载体类型；所述磺酸型阳离子交换膜优选全氟磺酸型阳离子交换膜、聚苯醚磺酸型阳离子交换膜、聚乙烯磺酸型阳离子交换膜和聚丙烯磺酸型阳离子交换膜中的任意一种。

在本发明的一优选实施例中，所述阳离子交换膜为型号为F-8020SP的全氟阳离子交换膜，购自日本旭硝子公司。

在本发明的一优选实施例中，所述阳离子交换膜为型号为QQ-YLM001的聚乙烯异相阳离子交换膜，购自浙江千秋环保水处理有限公司。

所述的制备方法，其中，