[发明专利]在制造微电子品的铜沉积中使用的调平组合物

说明书

一种水性电解组合物，以及一种使用该水性电解组合物将铜电沉积在介电体或半导体基本结构上的方法。该方法包括(i)使在基本结构上包含种子导电层的金属化基板与水性电解沉积组合物接触；及(ii)对该电解沉积组合物供应电流以将铜沉积在该基板上。该水性电解组合物包含：(a)铜离子；(b)酸；(c)抑制剂；及(d)包含n个与结构1N对应的重复单元和p个与结构1P对应的重复单元的四级化聚(表卤醇)：

技术领域

本发明涉及制造电子电路的铜的电沉积，且更具体而言，涉及调平剂的合成，及调平剂与电镀液调配物在介电体或半导体基本结构上形成铜沉积物的用途。

背景技术

调平剂在铜电沉积中的功能随沉积目的而不同。在用来填充半导体集成电路装置的亚微米特征的镶嵌制程中，将调平剂、加速剂及/或抑制剂在电镀液中以适合促进由下往上填充此特征的浓度组合。在此应用中，添加剂的功能为沿过孔(via)或凹槽的壁建立垂直极化梯度，相对于壁上方及场域上的电流密度，其强化了底部电流密度。

调平剂还应用在使用于填充所谓的硅通孔(TSV)的电沉积组合物，该孔的绝对量度非常小，但是远大于在镶嵌制程中所填充的亚微米特征。

调平剂还用在使用于将铜电镀在印刷电路板上的电解液，包括板中通孔的壁。在此应用中，调平剂的功能为强化在壁及周围场域的保形电镀(conformal plating)中的均镀能力。

如Mayer等人的美国专利第4,336,114号所描述，其内容以引用方式全部纳入此处，现已将以三甲胺或三乙胺反应而四级化的聚(表氯醇)与酞青素、有机二价硫化合物和烷基化聚乙烯亚胺组合，用于铜电镀用的水性组合物中，从而以广泛范围的浴浓度及操作电流密度制造据称为明亮、有延展性、调平的铜沉积物，且在金属基板(尤其是印刷电路板)上有良好的凹部亮度。该增亮及调平系统尤其适用于对电子印刷电路板镀铜而得到明亮、调平、有延展性的沉积物，其在此印刷电路板孔洞中的瑕疵上提供调平沉积物。

Barbieri等人的美国专利第4,555,315号，其内容以引用方式全部纳入此处，描述了一种使用包含浴可溶性聚醚化合物、浴可溶性有机二价硫化合物、浴可溶性三级烷基胺与聚(表氯醇)的加合物的电镀浴，及聚乙烯亚胺与烷基化剂的浴可溶性反应产物的类似方法。

Janik的美国专利第6,183,622号，其内容以引用方式全部纳入此处，描述了使用聚(表氯醇)三甲胺四级添加剂，其强化在电解精炼或电解冶炼中所沉积的铜的延展性。

Bokisa的美国专利第6,676,823号，其内容以引用方式全部纳入此处，描述了在酸性铜电镀(包括使用相当高电流密度的高速电镀)中使用烷基胺与聚(表氯醇)的加合物作为光亮剂。列示的应用包括对集成电路及电路板的通孔进行电镀。

Kumagai等人的美国专利第7,777,078号，其内容以引用方式全部纳入此处，描述了一种将铜箔电镀在阴极筒上的方法。该电镀浴可含有聚(表氯醇)季铵盐。四级化胺包括三甲胺与三乙胺。

Naraghi的美国专利公开第2006/0062753号，其内容以引用方式全部纳入此处作为参考，描述了使用聚(季铵)盐作为金属表面用的生物降解腐蚀抑制剂、及杀生物剂。可通过与聚(表氯醇)反应而四级化的例示性叔胺包括十六基二甲胺、十四基二甲胺、十二基二甲胺、咪唑和烷基吡咯啶。将表氯醇在多元醇存在下聚合而造成聚(表氯醇)经由醚键结合多元醇残基。然后将聚合物的表氯醇重复单元与叔胺反应而产生季铵侧接基。

发明内容