[发明专利]用于金属电镀的包含调平剂的组合物

说明书

本发明涉及一种用于金属电镀的组合物，以便由下而上无空隙填充电子基底上的特征，尤其具有纳米尺寸及高纵横比的那些特征。

发明背景

通过铜电镀填充小特征(如信道和沟槽)为半导体制造过程的基本部分。熟知有机物质作为添加剂存在于电镀浴中可在基底表面上实现均一金属沉积及避免铜线内的如空隙和裂缝的瑕疵方面为关键的。

一类添加剂为所谓调平剂。调平剂用于在所填充的特征上提供实质上平坦的表面。在文献中，已描述多种不同调平化合物。在大多数情况下，调平化合物为含N及任选地经取代和/或季铵化的聚合物。

US 6425996 B1公开包含聚氨基酰胺分别与表卤醇、二卤醇及1-卤素-2,3-丙二醇的反应产物的调平剂。

EP 1978134 A1公开包含聚乙氧基化聚酰胺或聚乙氧基化聚氨基酰胺的调平剂。在实施方案中，端基皆用25、40或20个烷氧基重复单元聚烷氧基化。

WO 2011/064154公开下式的调平剂

未公开的国际专利申请第PCT/IB2012/052727号公开一种包含聚氨基酰胺的组合物，该聚氨基酰胺包含连接于聚合物主链或位于聚合物主链内的芳族部分。

本发明的一目的为提供一种具有良好调平特性的铜电镀添加剂，尤其在金属电镀浴、特别铜电镀浴的情况下，能够提供实质上平坦的金属层且填充纳米及微米尺度的特征而实质上不形成瑕疵，如(但不限于)空隙的调平剂。

本发明的另一目的为提供一种能够沉积低杂质金属层的铜电镀浴。

发明概述

已发现如本文中所定义的特定聚氨基酰胺及其衍生物可用作金属电镀浴、尤其铜电镀浴中的添加剂、尤其调平剂，展示改进的效能。

因此，本发明提供一种组合物，包含金属离子源和至少一种添加剂，该添加剂包含至少一种聚氨基酰胺，该聚氨基酰胺包含由式I表示的结构单元

或通过使用非芳族反应物进行完全或部分质子化、N-官能化或N-季铵化可获得的式I的聚氨基酰胺的衍生物，

其中

对于重复单元1至s的每一个，D⁶独立地为选自饱和或不饱和C₁-C₂₀有机基团的二价基团，

D⁷选自直链或支化C₂-C₂₀烷二基，其可任选地杂有选自O、S和NR¹⁰的杂原子或二价基团，

对于重复单元1至s的每一个，R¹独立地选自H、C₁-C₂₀烷基和C₁-C₂₀烯基，其可任选地经羟基、烷氧基或烷氧基羰基取代，或连同R²一起形成二价基团D⁸，且

对于重复单元1至s的每一个，R²独立地选自H、C₁-C₂₀烷基和C₁-C₂₀烯基，其可任选地经羟基、烷氧基或烷氧基羰基取代，或连同R¹一起形成二价基团D⁸，且

D⁸选自直链或支化C₁-C₁₈烷二基，其可任选地杂有选自O、S和NR¹⁰的杂原子或二价基团，且

s为1至250的整数，且

R¹⁰选自H、C₁-C₂₀烷基和C₁-C₂₀烯基，其可任选地经羟基、烷氧基或烷氧基羰基取代。

本发明的另一具体实施方案为如本文所述的聚氨基酰胺在用于沉积含金属层的浴中的用途。

本发明的又一具体实施方案为一种在基底上沉积金属层的方法，该方法通过使如本文所述的电镀液与基底接触，且向基底施加电流以使金属层沉积于基底上。该方法尤其适用于使金属、尤其铜层沉积于包含微米和/或纳米大小特征的基底上。

已发现使用本发明的组合物进行电镀提供过度镀覆减少、尤其堆积减少的沉积金属层，尤其铜层。由本发明提供的金属层甚至在显示出极宽范围的不同口孔大小(尺度：低于或等于130纳米至2微米)的口孔的基底上也实质上为平坦的。此外，已发现本发明提供金属层而实质上在特征中不形成额外的瑕疵(如空隙)。