[发明专利]包含流平试剂的金属电镀用组合物

说明书

通过铜电镀填充小特征如通路和沟槽为半导体制造方法的重要部分。众所周知，在电镀浴中存在的作为添加剂的有机物质对于在基材表面上实现均匀金属沉积和避免铜线内的缺陷如空穴和接缝而言可能至关重要。

一类添加剂为所谓的流平剂。使用流平剂在所填充特征上提供基本平坦的表面。文献中已描述了多种不同的流平性化合物。在大多数情形中，流平性化合物为含N且任选地被取代且/或季化的聚合物，例如聚乙烯亚胺、聚甘氨酸、聚烯丙胺、聚苯胺(磺化)、聚脲、聚丙烯酰胺、聚(三聚氰胺-共-甲醛)(US 2004/0187731)，胺与表氯醇的反应产物(US 6 610 192)，胺、表氯醇和聚氧化烯的反应产物(EP 1 371 757 A1)，胺与聚环氧化物的反应产物(EP 1 619 274 A2)、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基咪唑(US 2003/0168343A1)、聚乙烯基吡咯烷酮(US 6 024 857)、聚烷氧基化聚酰胺和聚烷醇胺(未公布的欧洲专利申请号08172330.6)。然而，所引用这些文献均未公开聚氨基酰胺、烷氧基化聚氨基酰胺、官能化聚氨基酰胺或官能化烷氧基化聚氨基酰胺作为铜电镀浴液用添加剂的用途。

US 6425996 B1公开了包含聚氨基酰胺分别与表卤代醇、二卤代醇和1-卤素-2,3-丙二醇的反应产物的流平试剂。

EP 1978134 A1公开了包含聚乙氧基化聚酰胺或聚乙氧基化聚氨基酰胺的流平试剂。在各实例中，端基均经25个、40个或20个烷氧基重复单元聚烷氧基化。

本发明的目的是提供具有良好流平性能的铜电镀添加剂，尤其是能够提供基本平坦铜层以及填充纳米和微米尺度特征而基本不形成缺陷，例如但不限于空穴的流平试剂，与金属电镀浴液，尤其是铜电镀浴液。

已发现聚氨基酰胺、烷氧基化聚氨基酰胺、官能化聚氨基酰胺以及官能化和烷氧基化聚氨基酰胺可用作显示改善性能的金属电镀浴液，特别是铜电镀浴液中的添加剂，尤其是流平试剂。

因此，本发明提供一种组合物，该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式I聚氨基酰胺或可通过完全或部分质子化或N-季化获得的式I聚氨基酰胺的衍生物：

其中

D¹对于各重复单元1-p，独立地选自化学键或选自可任选地被(双键和/或亚氨基)间隔的C₁-C₂₀链烷二基的二价基团，和/或任选地完全或部分地为一个或多个饱和或不饱和5-8员碳环的成员，

D²、D³独立地选自直链或支化C1-C6链烷二基，

R¹对于各重复单元1-n，独立地选自R²、C₁-C₂₀烷基和C₁-C₂₀链烯基，其可任选地被羟基、烷氧基或烷氧羰基取代，

R²选自氢或-(CR¹¹R¹²-CR¹³R¹⁴-O)_q-H，

R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴各自独立地选自氢、C₁-C₁₀烷基、CH₂-O-烷基，E¹、E²独立地选自

(a)可亲核置换的离去基团X，

(b)NH-C₁-C₂₀烷基或NH-C₁-C₂₀链烯基，

(c)H-{NH-[D²-NR¹]_n-D³-NH}或R²-{NR²-[D²-NR¹]_n-D³-NH}，

(d)C₁-C₂₀烷基-CO-{NH-[D²-NR²]_n-D³-NH}，和