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DE2204326B2 - Aqueous acid bath for the galvanic deposition of shiny and ductile copper coatings - Google Patents

Aqueous acid bath for the galvanic deposition of shiny and ductile copper coatings

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DE2204326B2
DE2204326B2 DE2204326A DE2204326A DE2204326B2 DE 2204326 B2 DE2204326 B2 DE 2204326B2 DE 2204326 A DE2204326 A DE 2204326A DE 2204326 A DE2204326 A DE 2204326A DE 2204326 B2 DE2204326 B2 DE 2204326B2
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DE
Germany
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radical
acid
liter
shiny
compounds
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Application number
DE2204326A
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German (de)
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DE2204326A1 (en
DE2204326C3 (en
Inventor
Wolfgang Dahms
Hans-Guenther Dr. Todt
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Bayer Pharma AG
Original Assignee
Schering AG
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Publication date
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Priority to US00317720A priority patent/US3778357A/en
Priority to IT33935/72A priority patent/IT973212B/en
Priority to GB319473A priority patent/GB1423530A/en
Priority to IE109/73A priority patent/IE37141B1/en
Priority to JP1020773A priority patent/JPS5625517B2/ja
Priority to FR7302563A priority patent/FR2169222B1/fr
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Publication of DE2204326B2 publication Critical patent/DE2204326B2/en
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38Electroplating: Baths therefor from solutions of copper

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  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Description

I.I.

R2-P-R4 R 2 -PR 4

ΟΗΘ ΟΗ Θ

1010

1515th

in der Ri, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sind und einen gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituierten aromatischen, aliphatischen, cycloaliphatischen oder heterocyclischen Kohlenwasserstoffrest bedeuten und Ri und R2 gemeinsam mit dem Phosphoratom einen ein- oder mehrkernigen heteroxyclischen Rest darstellen, oder deren Salz mit einer anorganischen oder organischen Säure, enthält. in which Ri, R2, R3 and R 4 are identical or different and represent an optionally mono- or polysubstituted aromatic, aliphatic, cycloaliphatic or heterocyclic hydrocarbon radical and Ri and R2 together with the phosphorus atom represent a mononuclear or polynuclear heteroxyclic radical, or their Salt with an inorganic or organic acid.

2. Wäßriges saures Bad zur galvanischen Abscheidung von glänzenden und duktilen Kupferüberzügen, das eine organische Phosphorverbindung enthält, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer «1 Verbindung der allgemeinen Formel2. Aqueous acid bath for the galvanic deposition of shiny and ductile copper coatings, which contains an organic phosphorus compound, characterized by a content of a «1 Compound of the general formula

RiRi

I.I.

P—RJP-RJ

RiRi

4(i4 (i

in der Ri', R2', R3' und R4' gleich oder verschieden sind und einen gegebenenfalls durch Halogen, eine Aminogruppe oder eine Hydroxylgruppe substituierten niedrigen Alkylrest, einen Benzylrest, einen Cyanobenzylrest, einen Cycloalkylrest mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen niederen Carboxyalkylrest, einen niederen Naphthylalkylrest, einen niederen Trialkyl-phosphoniumalkyl-diphenyl-alkylrest oder einen niederen Alkenylrest bedeuten, R' und R2' gemeinsam mit dem Phosphoratom den Phos- v) phindoliniumrest bilden und X ein Hydroxylion oder ein Säureanion, vorzugsweise ein Halogenion, ein einwertiges Sulfation-Äquivalent, ein Methylsulfation, ein Nitration oder ein Acetation darstellt.in which Ri ', R2', R3 'and R 4 ' are identical or different and a lower alkyl radical optionally substituted by halogen, an amino group or a hydroxyl group, a benzyl radical, a cyanobenzyl radical, a cycloalkyl radical having 5 to 8 carbon atoms, a lower carboxyalkyl radical , a lower naphthylalkyl radical, a lower trialkylphosphoniumalkyldiphenylalkyl radical or a lower alkenyl radical, R 'and R2' together with the phosphorus atom form the phosphorus v) phindolinium radical and X is a hydroxyl ion or an acid anion, preferably a halogen ion, a monovalent one Represents a sulfate ion equivalent, a methyl sulfate ion, a nitrate ion or an acetate ion.

3. Wäßriges saures Bad zur galvanischen Abschei- r> dung von glänzenden und duktilen Kupferüberzügen, das eine organische Phosphorverbindung enthält, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einer Verbindung der allgemeinen Formel3. Aqueous acid bath for galvanic deposition> formation of shiny and ductile copper coatings, which is an organic phosphorus compound contains, characterized by a content of a compound of the general formula

R"R "

I,. r;1—p— r;—υ "I ,. r; 1 - p - r ; —Υ "

Rj'Rj '

in der Ri". R2" und Rj" gleich oder verschieden sind und einen gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituierten aromatischen, aliphatischen, cycloaliphatischen oder heterocyclischen monovalenten Kohlenwasserstoffrest, Rs einen gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituierten aromatischen, aliphatischen oder cycloaliphatischen bivalenten Kohlenwasserstoffrest und Y ein Säureanion bedeuten.in which Ri ". R 2 " and Rj "are identical or different and an optionally monosubstituted or polysubstituted aromatic, aliphatic, cycloaliphatic or heterocyclic monovalent hydrocarbon radical, Rs an optionally monosubstituted or polysubstituted aromatic, aliphatic or cycloaliphatic divalent hydrocarbon radical and Y mean an acid anion.

4. Wäßriges saures Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ri", R2" und R3" gleich oder verschieden sind und einen gegebenenfalls durch Halogen, eine Aminogruppe oder eine Hydroxylgruppe substituierten niedrigen Alkylrest einen Benzylrest, einen Cyanobenzylrest, einen Cyc'oalkylrest mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen niederen Carboxyalkylrest, einen niederen Naphthylalkylrest, einen niederen Trialkyl-phosphoniumalkyl-diphenylalkylrest oder einen niederen Alkenylrest bedeuten; R5 einen gegebenenfalls durch O-Atome unterbrochenen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und Y den Säureesterrest der Schwefelsäure, der schwefligen Säure, der Phosphorsäure, der phosphorigen Säure oder einer Carbonsäure bedeutet.4. Aqueous acidic bath according to claim 3, characterized in that Ri ", R2" and R3 "are identical or different and have a lower alkyl radical, optionally substituted by halogen, an amino group or a hydroxyl group, a benzyl radical, a cyanobenzyl radical, a cycloalkyl radical 5 to 8 carbon atoms, a lower carboxyalkyl radical, a lower naphthylalkyl radical, a lower trialkylphosphoniumalkyldiphenylalkyl radical or a lower alkenyl radical; R 5 represents an aliphatic hydrocarbon radical with preferably 1 to 4 carbon atoms, optionally interrupted by O atoms, and Y represents the acid ester radical of sulfuric acid , sulfurous acid, phosphoric acid, phosphorous acid or a carboxylic acid.

5. Wäßriges saures Bad nach den Ansprüchen 1 bis5. Aqueous acidic bath according to claims 1 to

4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses die Phosphoniumverbindungen in Mengen von 0,01 bis 10,0 g/Liter, vorzugsweise von 0,2 bis 2,0 g/Liter, enthält.4, characterized in that this the phosphonium compounds in amounts of 0.01 to 10.0 g / liter, preferably from 0.2 to 2.0 g / liter.

6. Wäßriges saures Bad nach den Ansprüchen 1 bis6. Aqueous acidic bath according to claims 1 to

5, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zusätzlich Thio- und/oder Selenverbindungen mit wasserlöslich machenden Gruppen in Mengen von 0,0005 bis 0,2 g/Liter als Glasbildner, stickstoffhaltige Thioverbindungen oder polymere Phenazoniumverbindungen in Mengen von 0,0005 bis 0,2 g/Liter als Einebner sowie gegebenenfalls Netzmittel enthält.5, characterized in that this additionally thio and / or selenium compounds with water-soluble making groups in amounts of 0.0005 to 0.2 g / liter as glass formers, nitrogen-containing thio compounds or polymeric phenazonium compounds in amounts of 0.0005 to 0.2 g / liter as a leveler and optionally wetting agents.

Die Erfindung betrifft ein wäßriges saures Bad zur galvanischen Abscheidung von glänzenden und duktilen Kupferüberzügen unter Anwendung hoher Stromdichten, das eine organische Phosphorverbindung enthält.The invention relates to an aqueous acidic bath for the electrodeposition of shiny and ductile Copper plating using high current densities containing an organic phosphorus compound.

Es ist bekannt, daß man sauren, insbesondere den am meisten verbreiteten schwefelsauren Kupferelektrolyten bestimmte organische Substanzen in geringen Mengen zusetzen kann. Mm statt einer kristallin-matten Abscheidung glänzende Kupferüberzüge zu erhalten. Vorgeschlagen wurden für diesen Zweck vorwiegend organische Thioverbindungen, wie z. B. Abkömmlinge saurer schwefelhaltiger Phosphorderivate (DE-PS 464 und 12 01 152) und organische Sulfide mit mindestens einer Sulfonsäuregruppe im Gemisch oder in chemischer Bindung mit einem Polyäther (DE-AS 21 062). Ein wäßriges saures Bad zur galvanischen Abscheidung von Kupferüberzü^en, das eine organische Phosphorverbindung enthält, ist außerdem aus der DE-PS 11 68 208 bekannt.It is known that acidic, especially the most common sulfuric acid copper electrolytes can add small amounts of certain organic substances. Mm instead of a crystalline matt Deposition to obtain shiny copper coatings. Most of the proposals were made for this purpose organic thio compounds, such as. B. derivatives of acidic sulfur-containing phosphorus derivatives (DE-PS 464 and 12 01 152) and organic sulfides with at least one sulfonic acid group in the mixture or in chemical bond with a polyether (DE-AS 21 062). An aqueous acidic bath for galvanic Deposition of copper coatings, which is an organic Contains phosphorus compound is also known from DE-PS 11 68 208.

Als praktisch verwendbar haben sich derartige Verbindungen nur dann erwiesen, wenn sie in Kombination mit einer hochmolekularen, sauerstoffhaltigen Verbindung verwendet wurden. Als Nachteil muß man hierbei allerdings in Kauf nehmen, daß den anwendbaren Stromdichten enge Grenzen gesetzt sind, die im allgemeinen nicht mehr als 8 A/dm2 betragen. Bei höheren Stromdichten wird der Kupferüberzug infolge der Mitabscheidung von Wasserstoff meist pulvrig und daher unbrauchbar.Such compounds have only proven to be of practical use when they are used in combination with a high molecular weight, oxygen-containing compound. One disadvantage here, however, is that the applicable current densities are tight limits, which are generally not more than 8 A / dm 2 . At higher current densities, the copper coating usually becomes powdery and therefore unusable as a result of the co-deposition of hydrogen.

Bäder, welche die Anwendung hoher Stromdichten zulassen, werden aber in zunehmendem MaBe gefordert, da man auf diese Weise eine bestimmte Schichtdicke in kürzeren Expositionszeiten abscheiden kann. Dies bedeutet bei einer vorhandenen Verkupferungsanlage einen erhöhten Durchsatz an Ware oder bei Neuplanung einer Anlage eine Raumersparnis, da für einen bestimmten, vorgesehenen Warendurchsatz die Größe oder Anzahl der Badbehälter verringert werden kann.Baths that allow the use of high current densities are increasingly required, because in this way a certain layer thickness can be deposited in shorter exposure times can. This means with an existing copper plating plant an increased throughput of goods or a space saving when planning a new system, because for a specific, intended throughput of goods, the size or number of bath containers is reduced can be.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bad zu entwickeln, das die Abscheidung glänzender und duktiler Kupferüberzüge auch unter Anwendung hoher Stromdichten ermöglichtThe invention is therefore based on the object of developing a bath that makes the deposit shiny and allows ductile copper coatings even when using high current densities

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein wäßriges saures Bad gelöst, das eine organische Phosphorverbindung enthält, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß es eine quartäre Phosphoniumbase der allgemeinen FormelThis object is achieved according to the invention by an aqueous acidic bath which is an organic one Contains phosphorus compound, and this is characterized is that it is a quaternary phosphonium base of the general formula

R1 R 1

R2-P-R4 R 2 -PR 4

R3 R 3

ΟΗΘ ΟΗ Θ

(D(D

Ri-P-R4 Ri-PR 4

(ID(ID

15 einen Cycloalkylrest mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen niederen Carboxyalkylrest, einen niederen Naphthylalkylrest, einen niederen Trialkyl-phosphonium-alkyldiphenyl-alkylrest oder einen niederen Alkenylrest bedeuten, Ri' und R2' gemeinsam mit dem Phosphoratom den Phosphindoliniumrest bilden und X ein Hydroxylion oder ein Säureanion, vorzugsweise ein Halogenion, ein einwertiges Sulfation-Äquivalent, ein Methylsulfation, ein Nitration oder ein Acetation darstellt15 is a cycloalkyl radical with 5 to 8 carbon atoms, a lower carboxyalkyl radical, a lower naphthylalkyl radical, a lower trialkyl-phosphonium-alkyldiphenyl-alkyl radical or a lower alkenyl radical, Ri 'and R2' together with the phosphorus atom form the phosphindolinium radical and X is a hydroxyl ion or an acid anion, preferably a Halogen ion, a monovalent sulfate ion equivalent Represents methyl sulfate ion, a nitrate ion or an acetate ion

Zu den erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungen gehören weiterhin auch die inneren quartären Salze der gekennzeichneten Phosphoniumbasen, das sind sogenannte Betaine, welche der folgenden allgemeinen Formel entsprechen:The compounds which can be used according to the invention also include the internal quaternary salts of the marked phosphonium bases, these are so-called betaines, which of the following general ones Formula correspond to:

JIlJIl

in der Ri, R2, R3 und R4 gleich oder verschieden sind und einen gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituierten in aromatischen, aliphatischen, cycloaliphatischen oder heterocyclischen Kohlenwasserstoffrest bedeuten und Ri und R2 gemeinsam mit dem Phosphoratom einen ein- oder mehrkernigen heterocyclischen Rest darstellen, oder deren Salz mit einer anorganischen oder η organischen Säure, enthält.in which Ri, R2, R3 and R 4 are identical or different and represent an optionally mono- or polysubstituted aromatic, aliphatic, cycloaliphatic or heterocyclic hydrocarbon radical and Ri and R2 together with the phosphorus atom represent a mononuclear or polynuclear heterocyclic radical, or whose salt with an inorganic or η organic acid contains.

Als solche salzbildenden Säuren kommen z. B. in Betracht: Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Methylschwefelsäure oder Essigsäure.Such salt-forming acids come, for. B. possible: hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydriodic acid, Sulfuric acid, nitric acid, methylsulfuric acid or acetic acid.

Besonders geeignet sind als Zusätze solche Verbindungen, welche gekennzeichnet sind durch die allgemeine FormelParticularly suitable additives are those compounds which are characterized by the general formula

■ti■ ti

in der R/, R2', Rj' und R4' gleich oder verschieden sind und einen gegebenenfalls durch Halogen, eine Aminogruppe oder eine Hydroxylgruppe substituierten niedrigen Alkylrest, einen Benzylrest, einen Cyanobenzylrest, Ri' in which R /, R2 ', Rj' and R 4 'are identical or different and contain a lower alkyl radical, a benzyl radical, a cyanobenzyl radical, Ri' which is optionally substituted by halogen, an amino group or a hydroxyl group

R2'-P-R5θ
R3'
R 2 '-PR 5θ
R 3 '

(JS)(JS)

in der Ri", R2" nnd R3" gleich oder verschieden sind und einen gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituierten aromatischen, aliphatischen, cycloaliphatischen oder heterocyclischen monovalenten Kohlenwasserstoffrest, Rs einen gegebenenfalls ein- oder mehrfach substituierten aromatischen, aliphatischen oder cycloaliphatischen bivalenten Kohlfnwasserstoffrest und Y ein Säureanion bedeuten.in which Ri ", R2" and R3 "are identical or different and an optionally mono- or polysubstituted aromatic, aliphatic, cycloaliphatic or heterocyclic monovalent hydrocarbon radical, Rs an optionally mono- or polysubstituted aromatic, aliphatic or cycloaliphatic bivalent hydrocarbon radical and Y is an acid anion.

Insbesondere sind hiervon solche Verbindungen zu nennen, bei denen in der Formel (III) Ri", R2" und R3" gleich oder verschieden sind und einen gegebenenfalls durch Halogen, eine Aminogruppe oder eine Hydroxylgruppe substituierten niedrigen Alkylrest, einen Benzylrest, einen Cyanobenzylrest, einen Cycloalkylrest mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, einen niederen Carboxyalkylrest, einen niederen Naphthylrest, einen niederen Trialkylphosphoniumalkyl-diphenyl-alkylrest oder einen niederen Alkenylrest bedeuten, R5 einen gegebenenfalls durch O-Atome unterbrochenen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt und Y den Säureesterrest der Schwefelsäure—O · SO3 0, der schwefligen Säure -SO3® der Phosphorsäure -O · PO3 9, der phosphorigen Säure — Ρ03 θ oder einer Carbonsäure — COOe darstellen.Of these, particular mention should be made of those compounds in which in formula (III) Ri ", R2" and R3 "are identical or different and contain a lower alkyl radical, a benzyl radical, a cyanobenzyl radical, a lower alkyl radical, optionally substituted by halogen, an amino group or a hydroxyl group Cycloalkyl radical with 5 to 8 carbon atoms, a lower carboxyalkyl radical, a lower naphthyl radical, a lower trialkylphosphoniumalkyl-diphenyl-alkyl radical or a lower alkenyl radical, R5 is an aliphatic hydrocarbon radical optionally interrupted by O atoms and preferably 1 to 4 carbon atoms and Y represents the acid ester radical Sulfuric acid — O · SO 3 0 , sulfurous acid —SO3®, phosphoric acid —O · PO 3 9 , phosphorous acid - Ρ0 3 θ or a carboxylic acid - COO e .

Die erfindungsgemäß zu verwendende Verbindungen sind an sich bekannt oder können nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden, z. B. durch Umsetzung der entsprechenden tertiären Phosphinverbindungen mit organischen Halogeniden oder Sulfonsäureestern. The compounds to be used according to the invention are known per se or can be used per se known methods are produced, e.g. B. by reacting the corresponding tertiary phosphine compounds with organic halides or sulfonic acid esters.

In der folgenden Tabelle sind erfindungsgemäß zu verwendende Verbindungen aufgeführt.The following table lists compounds to be used according to the invention.

Tabelle ITable I.

1. Tetrabutylphosphoniumchlorid1. Tetrabutylphosphonium chloride

2. Tctruäthylphosphoniumsulfat2. Tctruäthylphosphoniumsulfat

3. Tributyl-bcnzylphosphoniumchlorid3. Tributyl-benzylphosphonium chloride

t(C4H9)4P®] CPt (C 4 H 9 ) 4 P®] CP

(C4H9)^-CH2-V-A(C 4 H 9 ) ^ - CH 2 -V - A

Fortsetzungcontinuation

4. Tricyclohexyl-benzylphosphoniurnbromid4. Tricyclohexyl-benzylphosphonium bromide

5. Tris(hydroxymethyl)-butyl-phosphoniumbromid5. Tris (hydroxymethyl) butyl phosphonium bromide

6. Methyl-diäthyl-carboxymethylphosphoniumjodid6. Methyl diethyl carboxymethylphosphonium iodide

7. Triäthyl-jS-chloräthyl-phosphoniumchlorid7. Triethyl-jS-chloroethyl-phosphonium chloride

8. Triäthyl-jß-aminoäthyl-phosphoniumchlorid8. Triethyl-β-aminoethyl-phosphonium chloride

9. Triphenyi-propylsulfophosphoniumbeatin9. Triphenyi-propylsulfophosphoniumbeatine

10. Trimethyl-acetophosphoniumbetain10. Trimethyl-acetophosphonium betaine

11. 1,1-Diäthyl-phosphindoliniumbromid11. 1,1-Diethyl-phosphindolinium bromide

12. Tributyl-^S-naphthylmethylphosphoniumbromid12. Tributyl- ^ S-naphthylmethylphosphonium bromide

13. Bis-(2,2'-tributyl-phosphonionomethyl)-diphenyl-dichlorid13. Bis- (2,2'-tributyl-phosphonionomethyl) -diphenyl-dichloride

14. Tributyl-cyanobenzylphosphoniumchlorid14. Tributyl-cyanobenzylphosphonium chloride

15. Tributyl-carbmethoxymethylphosphoniumchlorid15. Tributyl-carbmethoxymethylphosphonium chloride

16. Tributyl-propylsulfophosphoniumbetain16. Tributyl-propylsulfophosphonium betaine

17. Tetrabutyl-phosphonium-methylsulfit17. Tetrabutyl phosphonium methyl sulfite

18. Tributyl-allyl-phosphoniumchlorid18. Tributyl-allyl-phosphonium chloride

Die beste Wirkung zeigen hiervon diejenigen Verbindungen, welche am Phosphoratom keine aromatischen Gruppen enthalten.Of these, the best effect is shown by those compounds which are not aromatic on the phosphorus atom Groups included.

Als Bad zur Abscheidung von Kupferüberzügen unter Zusatz der erfindungsgemäßen Substanzen wird im allgemeinen eine schwefelsaure Kupfersulfatlösung folgender Zusammensetzung benutzt:A sulfuric acid copper sulfate solution of the following composition is generally used as a bath for the deposition of copper coatings with the addition of the substances according to the invention:

Kupfersulfat CuSO4 · 5 H2O 100-280 g/Liter Schwefelsäure H2SO4 20-100 g/LiterCopper sulfate CuSO 4 · 5 H 2 O 100-280 g / liter sulfuric acid H 2 SO 4 20-100 g / liter

Statt Kupfersulfat kennen auch andere Kupfersalze benutzt werden. Die Schwefelsäure kann teilweise oderInstead of copper sulfate, other copper salts can also be used. The sulfuric acid can be partially or

H >P*-CK,^ ^H> P * -CK, ^ ^

Bt"Bt "

[(HOC H2J3P*—C4H9] Br9 [(HOC H 2 J 3 P * - C 4 H 9 ] Br 9

CH3 CH 3

*"—COOCH3 * "- COOCH 3

(C2H5J2 (C 2 H 5 J 2

Cle
[(C2Hs)5P*-(CH2J2NH2] Cl9
Cl e
[(C 2 Hs) 5 P * - (CH 2 J 2 NH 2 ] Cl 9

<^)>= P^-(CH2J3SOf
(CH3J3P* · CH2COO6
<^)> = P ^ - (CH 2 J 3 SOf
(CH 3 J 3 P * • CH 2 COO 6

Br9 Br 9

Br9 Br 9

^f-CH2-P*(C4H,)3 '\— CH2- P^(C4H9J3 ^ f-CH 2 -P * (C 4 H,) 3 '\ - CH 2 - P ^ (C 4 H 9 J 3

2Cle 2Cl e

(C4H9J3^-CH2 (C 4 H 9 J 3 ^ -CH 2

CN | Cle CN | Cl e

b5 [(C4H9J3P* — CH2COOCH3] Cl9
(C4H9J3P* (CH2J3SO?
[(C4H9J4P*] CH3O - SO?
b5 [(C 4 H 9 J 3 P * - CH 2 COOCH 3 ] Cl 9
(C 4 H 9 J 3 P * (CH 2 J 3 SO?
[(C 4 H 9 J 4 P *] CH 3 O - SO?

[(C4H9J3P* ■ CH2CH = CH2] Cl®[(C 4 H 9 J 3 P * ■ CH 2 CH = CH 2 ] Cl®

ganz durch Fluoroborsäure, Phosphorsäure und/oder andere Säuren ersetzt werden. Der Elektrolyt kann chloridfrei sein oder — was zur Verbesserung des Glanzes und der Einebnung meist vorteilhaft ist — Chloride, z. B. Alkalichloride oder Chlorwasserstoffsäure in Mengen von 0,001 bis 0,5 g/Liler enthalten.be replaced entirely by fluoroboric acid, phosphoric acid and / or other acids. The electrolyte can be chloride-free or - which is usually beneficial for improving gloss and leveling - Chlorides, e.g. B. alkali chlorides or hydrochloric acid Contained in amounts from 0.001 to 0.5 g / liter.

Werden zu solchen Kupferbädern eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Substanzen zugegeben, so kann die kathodische Stromdichte über 8 A/dm2 erhöht werden, ohne daß es zu Fehlern kommt, wobei insbesondere eine lose haftende, pulvrige Kupferabscheidung im Bereich hoher Stromdichten vermiedenIf one or more of the substances according to the invention are added to such copper baths, the cathodic current density can be increased to over 8 A / dm 2 without causing errors, in particular avoiding a loosely adhering, powdery copper deposition in the range of high current densities

wird. Vor allem aber läßt sich die Streufähigkeit der Bäder erheblich verbessern, so daß man auch in sehr niedrigen Stromdichtebereichen, die ohne den Zusatz dieser Substanzen ungedeckt bleiben würden, eine zufriedenstellende Kupferabscheidung erhält. Dabei können auch erheblich über Raumtemperatur liegende Elektrolyttemperaturen bis etwa 45°C angewandt werden.will. Above all, however, the throwing power of the baths can be considerably improved, so that one can also use a lot low current density ranges which would remain uncovered without the addition of these substances, a satisfactory copper deposition is obtained. This can also be significantly above room temperature Electrolyte temperatures up to about 45 ° C can be used.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen werden dem Kupferbad in Mengen von 0,01 g/Liter bis 10,0 g/Liter, vorzugsweise von 0,2 bis 2,0 g/Liter, zugegeben, können jedoch von Fall zu Fall auch bei noch niedrigeren oder auch höheren Konzentrationen verwendet werden.The compounds to be used according to the invention are added to the copper bath in amounts of 0.01 g / liter to 10.0 g / liter, preferably from 0.2 to 2.0 g / liter, added, but can also be used from case to case even lower or higher concentrations can be used.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Substanzen sind aber auch besonders geeignet, in Verbindung mit anderen, üblichen Glanzbildnern und/oder Netzmitteln schleierfreie und hochglänzende Kupferüberzüge unter Anwendung sehr hoher Stromdichten abzuscheiden.However, the substances to be used according to the invention are also particularly suitable in connection with other, conventional brighteners and / or wetting agents, fog-free and high-gloss copper coatings Application of very high current densities to deposit.

Tabelle IITable II

Hl Eine besonders deutliche Erhöhung der Stromdichten erhält man z. B. dann, wenn man diese Substanzen gemeinsam mit den als Glanzbildner an sich bekannten organischen Thio- und/oder Selenverbindungen verwendet. Als weitere Zusätze eignen sich die sogenannten Phenazoniumverbindungen oder andere. Hl A particularly significant increase in the current densities obtained, for. B. when these substances are used together with the organic thio and / or selenium compounds known per se as brighteners. The so-called phenazonium compounds or others are suitable as further additives.

Die Mengen an Zusatzstoffen können etwa innerhalb folgender Grenzen liegen:The amounts of additives can be within the following limits:

Thio- und/oder Selenverbindungen mit wasserlöslich machenden Gruppen:Thio and / or selenium compounds with water-solubilizing groups:

0,0005-0,2 g/Liter,0.0005-0.2 g / liter,

vorzugsweise 0,01—0,1 g/Liter,preferably 0.01-0.1 g / liter,

stickstoffhaltige Thioverbindungen, Phenazoniumverbindungen: nitrogenous thio compounds, phenazonium compounds:

0,0005—0,2 g/Liter, vorzugsweise0.0005-0.2 g / liter, preferably

0,0005-0,02 g/Liter.0.0005-0.02 g / liter.

Tabelle II enthält Beispiele für Thio- und Selenverbindungen mit wasserlöslich machenden Gruppen.Table II contains examples of thio and selenium compounds with water-solubilizing groups.

C2H5 C 2 H 5

1. N,N-Diäthyl-diethiocarbaminsäure-(<y-sulfopropyl)-ester, Natriumsalz1. N, N-diethyl-diethiocarbamic acid (<y-sulfopropyl) ester, Sodium salt

2. Mercaptobenzthiazol-S-propylsulfonsäure, Natriumsalz2. Mercaptobenzothiazole-S-propylsulfonic acid, sodium salt

3. 3-Mercaptopropan-l-sulfonsäure, Natriumsalz3. 3-mercaptopropane-1-sulfonic acid, sodium salt

4. Thiophosphorsäure-0-äthyl-bis(<y-sulibpropyl)-ester, Dinatriumsalz4. thiophosphoric acid-0-ethyl-bis (<y-sulibpropyl) -ester, Disodium salt

C · S (CH2J3SO3NaC • S (CH 2 I 3 SO 3 Na

C2H5 C 2 H 5

S-(CH2)JSO3NaS- (CH 2 ) JSO 3 Na

HS-(CH2)JSO3NaHS- (CH 2 ) JSO 3 Na

OC2H5
S = P-OCH2CH2CH2SO3Na
OC 2 H 5
S = P-OCH 2 CH 2 CH 2 SO 3 Na

OCH2CH2CH2SO3Na
O(CH2)jSO3Na
OCH 2 CH 2 CH 2 SO 3 Na
O (CH 2 ) j SO 3 Na

/ 5. Thiophosphorsäure-tris-((ü-sulfopropyl)-ester, Trinatriumsalz S=P—0(CH2J3SO3Na / 5. Thiophosphoric acid tris - ((ε-sulfopropyl) ester, trisodium salt S = P-O (CH 2 I 3 SO 3 Na

Q(CH2)JSOjNaQ (CH 2 ) JSOjNa

6. Isothiocyanopropylsulfonsäure, Natriumsalz6. Isothiocyanopropylsulfonic acid, sodium salt

7. Thioglycolsäure, Kaliumsalz7. Thioglycolic acid, potassium salt

S= C =N(CH2)jSO3Na
HS· CH2COOK
S = C = N (CH 2 ) j SO 3 Na
HS CH 2 COOK

8. S,S-Bis(sulfophenyI)-disulfid, Dinatriumsalz8. S, S-bis (sulfophenyl) disulfide, disodium salt

NaO3SNaO 3 S

-SO3Na-SO 3 Na

9. Bis(sulfopropyl)-diselenid, Dikaliumsalz KO3S · (CH^Se—Se(CH2J3 · SO3K9. Bis (sulfopropyl) diselenide, dipotassium salt KO 3 S • (CH 1 Se-Se (CH 2 J 3 • SO 3 K

Tabelle III enthält Beispiele für stickstoffhaltige Thioverbindungen und polymere Phenazoniumverbindungen. Tabelle III
1. Thioharnstoff H2N · CS ■ NH2
Table III contains examples of nitrogen-containing thio compounds and polymeric phenazonium compounds. Table III
1. Thiourea H 2 N · CS · NH 2

2. N-Acetylthioharnstoff2. N-acetylthiourea

3. N-TrifluoroacetylthioharnstofT3. N-trifluoroacetylthiourea T.

4. N-Äthylthioharnstoff4. N-ethylthiourea

5. N-Cyanoacetylthioharnstoff5. N-cyanoacetylthiourea

CH3CO -NH-CS- NH2
CF3CO -NH-CS- NH2
C2H5NH · CS · NH2
NC — CH2 -CO-NH- CS · NH3
CH 3 CO -NH-CS-NH 2
CF 3 CO -NH-CS-NH 2
C 2 H 5 NH • CS • NH 2
NC - CH 2 -CO-NH-CS • NH 3

Fortsetzungcontinuation

6. o-Tolylthioharnstoff6. o-Tolylthiourea

7. Ν,Ν'-ButylenthioharnstolT7. Ν, Ν'-ButylenethiourtolT

CH3 CH 3

CS NH2 CS NH 2

8. Thiazolidinthion8. Thiazolidinthione

9. Thiazolthiol9. Thiazolthiol

10. Imidazolidinthion-(2)(ÄthylenthioharnstofT)10. Imidazolidinthione- (2) (ethylene thiourea)

11. 6-Methyl-2-pyrimidinthioI11. 6-methyl-2-pyrimidine thioI

12. PoIy(2-methyl-7-dimethylaminophenazoniumsulfat) -NH12. Poly (2-methyl-7-dimethylaminophenazonium sulfate) -NH

13. Poly(2-methyl-7-dimethylamino-5-phenyl-phenazoniumsulfat13. Poly (2-methyl-7-dimethylamino-5-phenyl-phenazonium sulfate

CH3 CH 3

(CHj)2N(CHj) 2 N

(CHj)2N(CHj) 2 N

CH3 CH 3

CH,CH,

Die angegebenen Verbindungen können auch in der entsprechenden tautomeren Form liegen.The specified compounds can also be in the corresponding tautomeric form.

Folgende Beispiele erläutern die erfindungsgemäße Verwendung der gekennzeichneten Verbindungen.The following examples explain the use according to the invention of the compounds identified.

■55■ 55

Beispiel 1example 1

In einem Kupferbad der ZusammensetzungIn a copper bath of the composition

g/Liter Kupfersulfat CuSO4 · 5 H2O 55 g/Liter konzentrierte Schwefelsäureg / liter of copper sulfate CuSO 4 · 5 H 2 O 55 g / liter of concentrated sulfuric acid

erhält man matte Niederschläge mit unbefriedigender Streufähigkeit Wird diesem Badif you get dull deposits with unsatisfactory throwing power this bath

1 g/Liter Tributyl-carbmethoxymethylphosphoniumchlorid 1 g / liter tributyl-carbmethoxymethylphosphonium chloride

zugesetzt, so wird die Streufähigkeit so stark verbessert.added, the throwing power is so greatly improved.

W) daß auch in Vertiefungen des zu verkupfernden Werkstückes, in denen die Stromdichte weniger als 01 A/dm2 beträgt, ein lückenloser Kupferüberzug abgeschieden wird. W) that a complete copper coating is deposited even in depressions of the workpiece to be copper-plated, in which the current density is less than 01 A / dm 2.

Beispiel 2Example 2

Glänzende, gut eingeebnete Niederschläge bis zu einer Stromdichte von 14 A/dm2 bei einer Badtemperatur von 400C liefert folgender Elektrolyt:The following electrolyte provides shiny, well-leveled precipitates up to a current density of 14 A / dm 2 at a bath temperature of 40 ° C.

220 g/Liter Kupfersulfat CuSO4 · 5 H2O 60 g/Liter konzentrierte Schwefelsäure 40 mg/Liter Natriumchlorid220 g / liter of copper sulfate CuSO 4 · 5 H 2 O 60 g / liter of concentrated sulfuric acid 40 mg / liter of sodium chloride

1 g/Liter Tributyl-benzyl-phosphoniumchlorid 10 mg/Liter Mercaptopropansulfonsäure,1 g / liter tributyl-benzyl-phosphonium chloride 10 mg / liter mercaptopropane sulfonic acid,

NatriumsalzSodium salt

6 mg/Liter polymeres 2-Methyl-7-dimethylamino-5-phenyl-phenazoniumsulfat 6 mg / liter of polymeric 2-methyl-7-dimethylamino-5-phenyl-phenazonium sulfate

Beispiel 3Example 3

Besonders hohe Stromdichten und damit eine hohe Abscheidungsgeschwindigkeit lassen sich in einem Bad folgender Zusammensetzung erzielen:Particularly high current densities and thus a high deposition rate can be achieved in a bath achieve the following composition:

220 g/Liter Kupfersulfat CuSO4 ■ 5 H2O 60 g/Liter konzentrierte Schwefelsäure 40 mg/Liter Natriumchlorid220 g / liter of copper sulfate CuSO 4 ■ 5 H 2 O 60 g / liter of concentrated sulfuric acid 40 mg / liter of sodium chloride

1 g/Liter Tetrabuiylphosphoniumchlorid 20 mg/Liter Thiopho.sphorsäure-tris(co-sulfo-1 g / liter tetrabuiylphosphonium chloride 20 mg / liter thiophosphoric acid-tris (co-sulfo-

prqpyl)-ester, Natriumsalz 0,6 mg/Liter N-Äthylthioharnstoffprqpyl) ester, sodium salt 0.6 mg / liter N-ethylthiourea

Bei einer Badtemperatur von 400C erhält man bis zu Stromdichten von 16 A/dm2 sehr gut eingeebnete Niederschläge. Hierbei wird gleichmäßig eine gute Glanztiefenstreuung erzielt.At a bath temperature of 40 ° C., very well leveled precipitates are obtained up to current densities of 16 A / dm 2. In this way, a good level of depth of shine is evenly achieved.

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Wäßriges saures Bad zur galvanischen Abscheidung von glänzenden und duktilen Kupferüberzügen, das eine organische Phosphorverbindung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es eine quartäre Phosphoniumbase der allgemeinen Formel1. Aqueous acid bath for the galvanic deposition of shiny and ductile copper coatings, which contains an organic phosphorus compound, characterized in that it a quaternary phosphonium base of the general formula
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