[发明专利]包含流平剂的锡合金电镀组合物

说明书

本发明涉及包含锡离子，任选地选自银、铜、铟和铋离子的其他合金金属离子以及至少一种包含含有式L1的结构单元的线性或支化聚咪唑化合物的添加剂的含水组合物在沉积含锡或锡合金层中的用途，以及在基板上沉积锡合金层的方法。

发明背景

本发明涉及包含流平剂的锡或锡合金电镀组合物、其用途和锡或锡合金电镀方法。

金属和金属合金具有商业重要性，尤其是在其通常用作电接触件、最终整饰面和焊料的电子工业中。

无铅焊料如锡、锡-银、锡-铜、锡-铋、锡-银-铜等为焊料中所用常见金属。这些焊料通常借助金属电镀浴沉积于半导体基板上。

典型锡电镀溶液包含足溶解锡离子、水、赋予浴以导电性的量的酸性电解质如甲烷磺酸、抗氧化剂和专用添加剂，以就表面粗糙度和空隙形成而言改进电镀的均匀性和金属沉积物的品质。该类添加剂通常尤其包括表面活性剂和晶粒细化剂。

用于无铅焊料电镀的某些应用在电子工业中面临挑战。例如，当用作铜柱上的罩盖层时，在铜柱的顶部上沉积相对少量的无铅焊料如锡-银焊料。在电镀如此少量的焊料时，在模具内和晶片上，通常难以在每一柱的顶部上电镀均匀高度的焊料组合物。使用已知焊料电镀浴还导致具有相对粗糙表面形态的沉积物。

US 3,577,328公开一种锡电镀组合物，其除锡和硫酸盐以外还包含咪唑啉衍生物作为表面活性剂，任选地与烷基苯酚与氧化烯的缩合物组合。

US 7,357,853 B2公开一种组合物和一种在具有金属部分和陶瓷部分的复合基板上选择性地电镀锡或锡合金而不损失金属部分与陶瓷部分之间的粘附的方法。该类组合物还可含有咪唑化合物如椰油取代的羧化咪唑啉。

US 8,083,922 B2涉及一种使用锡电解电镀溶液的锡电解电镀方法，该锡电解电镀溶液单独包含非离子表面活性剂，或包含非离子表面活性剂以及适当选择的阳离子表面活性剂和/或适当选择的烷基咪唑。

US 2012/0132530 A1涉及一种锡电镀溶液，其包括锡离子源、至少一种非离子表面活性剂、咪唑啉二羧酸盐和1,10-菲咯啉。

US 2013/068626 A涉及一种金属，特别是包含聚咪唑流平剂化合物的铜电镀组合物及其在互连电镀中的用途。提及具有高达约2重量百分比锡的锡和铜-锡合金。

JP 09-272995 A公开一种锡或锡-铅合金电镀组合物，其除摩尔比为1/5-5/1的络合剂和碱和/或碱土金属离子和铵和/或有机胺离子以外还可含有聚咪唑衍生物。碱浴意欲用于电镀在使用酸性组合物时经受腐蚀的部分如陶瓷组分模块。

然而，在电子工业中，对于导致焊料沉积物的粗糙度降低且高度均匀性(还称为共面性(COP))得以改进的纯锡或锡合金电镀浴仍令人关注。

本发明的目的为提供一种具有良好流平性能的锡或锡合金电镀添加剂，特别是能够提供基本平坦的锡或锡合金层且通过锡或锡合金电镀浴填充微米级特征而基本不形成缺陷(例如但不限于空隙)的流平剂。本发明的另一目的为提供一种锡或锡合金电镀浴，其提供均匀且平坦的锡或锡合金沉积物，特别是在具有1-200微米宽度的特征中。

发明概述

本发明提供一种包含锡离子，任选地选自银、铜、铟和铋离子的其他合金金属离子和至少一种包含包含式L1的结构单元的线性或支化聚咪唑化合物的添加剂的含水组合物：

其中