[发明专利]一种芯片铜互连电镀添加剂、其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种芯片铜互连电镀添加剂、其制备方法和应用。本发明采用如式I所示的化合物作为芯片铜互连电镀添加剂，将制得的金属电镀组合物进行电镀后，所形成的镀层可具有如下至少一优点：无空洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小。

技术领域

本发明涉及一种芯片铜互连电镀添加剂、其制备方法和应用。

背景技术

随着超大规模集成电路(VLSI)和特大规模集成电路(ULSI)的发展，集成度不断提高，电路元件越来越密集，芯片互连成为影响芯片性能的关键因素。这些互连结构的可靠性对VLSI和ULSI的成功和电路密度的提高起着非常重要的作用。然而，由于电路系统的尺寸限制，VLSI和ULSI技术中互连线的尺寸缩小对加工能力提出了额外的要求。这种要求包括多层面、高深宽比结构特征的精确加工等。

随着电路密度增加，互连线的线宽、接触通孔大小及其他特征尺寸都将随之减小，而介电层的厚度却不能随之等比例的缩小，结果就是特征深宽比增大。其次，在集成电路后道工艺中，铜已经逐渐取代铝成为超大规模集成电路互连中的主流互连技术所用材料。在目前的芯片制造中，芯片的布线和互连几乎全部是采用铜镀层。如今逻辑芯片技术节点已发展到28nm及以下的技术水平，而市场上针对此技术水平铜互连电镀添加剂的产品却凤毛麟角，关于此类产品的国产化之路异常艰辛。

然而随着集成电路技术节点不断往前推进，对纳米级孔洞的填充要求越来越严格。各国研发人员争相研究可实现无空洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小的电镀方法、电镀液及添加剂。

一般来说，用于铜镀的芯片铜互连电镀添加剂提供跨越衬底表面的沉积物的更好的调平，但往往会损害电镀浴的均镀能力。均镀能力被定义为孔中心铜沉积物厚度与其表面处厚度的比率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中金属电镀组合物进行电镀时存在的产生空洞和缺陷、镀层杂质高、均镀性差、结构稀疏、表面粗糙度等一个或多个缺陷，而提供一种芯片铜互连电镀添加剂、含其的金属电镀组合物及其制备方法和应用。使用本发明的芯片铜互连电镀添加剂具有如下至少一优点：无空洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小。

本发明提供了一种如式I所示的化合物作为芯片铜互连电镀添加剂的应用：

其中，R₁、R₂、R₃独立地为H或卤素；

R₄为C₁～C₄烷基；

n为3～10中的整数。

本发明一些实施方案中，当R₁、R₂、R₃为卤素时，所述的卤素可以为F、Cl、Br或I，例如Cl或Br。

本发明一些实施方案中，R₄为甲基、乙基、丙基或丁基，例如甲基或乙基。

本发明一些实施方案中，n为4。

本发明一些实施方案中，所述的式I化合物可以为：

中的一个或多个。

本发明一些实施方案中，所述的芯片铜互连电镀添加剂应用于金属电镀组合物。

本发明一些实施方案中，所述的金属电镀组合物可以如下文所述。

本发明还提供了一种金属电镀组合物，其中，所述的金属电镀组合物的原料包括金属电镀铜液和如上所述的芯片铜互连电镀添加剂。

本发明一些实施方案中，所述的金属电镀铜液包含铜盐、酸性电解质、卤离子源和水。