[发明专利]整平剂、含其的金属电镀组合物、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种整平剂、含其的金属电镀组合物、制备方法及应用。所述的金属电镀组合物的原料包括金属电镀液和整平剂，所述金属电镀液包括铜盐、酸性电解质、卤离子源和水，所述整平剂为式I化合物。本发明的金属电镀组合物可用于印刷电路板电镀和集成电路铜互连电镀工艺中，可实现无空洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小的效果，具有较好的工业应用价值。

技术领域

本发明属于半导体材料领域，具体地，涉及一种整平剂、含其的金属电镀组合物、制备方法及应用。

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。

铜具有比铝更低的电阻率(低约35％)和更高的抗电迁移能力(约为铝的2倍)，且铜具有良好的导热性，这对于多层面的集成更高电路密度和电流密度的器件非常有利。铜可以通过电镀、喷镀、物理气相沉积和化学气相沉积生长在基片上。通常认为采用电镀形式的镶嵌工艺(大马士革工艺)是制备铜互连线的最佳方法。铜大马士革工艺通过电镀的形式，可以填充微纳米级的深孔，具有沉积速度快、成本低等特点。

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，用于铜镀的整平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。

专利CN105683250A中公开了一种包含咪唑结构的聚合物类整平剂，其可用于解决PCB电镀的均镀问题，但将其应用于纳米级大马士革铜互连电镀中，效果不佳。

因此，亟需开发一种可实现无空洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小效果的金属电镀组合物。

发明内容

本发明的目的是解决本领域缺乏一种可实现无空洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小效果的金属电镀组合物的问题，而提供了一种整平剂、含其的金属电镀组合物、制备方法及应用。该金属电镀组合物可用于印刷电路板电镀和集成电路铜互连电镀工艺中，可实现无空洞和缺陷、镀层杂质低、均镀性佳、结构致密、表面粗糙度小的效果，具有较好的工业应用价值。

本发明是通过以下技术方案来解决上述技术问题的。

本发明第一方面提供了一种金属电镀组合物在印刷电路板电镀和集成电路铜互连电镀工艺中的应用，其中，所述金属电镀组合物的原料包括金属电镀液和整平剂；

所述金属电镀液包括铜盐、酸性电解质、卤离子源和水；

所述整平剂为式I化合物中的一种或多种，

其中，

R₁为C₁-C₅烷基、炔丙基、烯丙基或苄基；