【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在微电子中用于铜沉积的流平剂相关申请的交叉参考本申请要求2014年9月15日提交的美国临时申请62/050,574的优先权，其全部公开内容通过引用而并入。专利
本专利技术整体上涉及在电解沉积化学中使用的添加剂和用于沉积铜与铜合金的方法；和更具体地涉及在电解镀敷溶液中使用的流平剂(leveler)添加剂和用于半导体衬底中互连特征的铜金属化的方法。专利技术背景对半导体集成电路(IC)器件，例如具有高电路速度和高电路密度的计算机芯片的需求要求在超大规模集成(ULSI)和甚大规模集成(VLSI)结构中特征尺寸的按比例减小。较小的器件尺寸和增加的电路密度的趋势要求降低互连特征的尺度并增加它们的密度。互连特征是在电介质衬底内形成的诸如孔道或沟槽之类的特征，然后用金属(典型地铜)填充该电介质衬底，使得互连体导电。在半导体衬底内，引入铜替代铝以形成连接线和互连体。比除了银以外的任何金属具有更好导电率的铜是金属的选择，因为铜的金属化提供较小的特征并使用较少的能量通过电。在镶嵌加工中，使用电解铜沉积将半导体IC器件的互连特征金属化。在半导体集成电路器件制造的上下文中，衬底包括在半...
【技术保护点】
在填充硅通孔或半导体集成电路器件的亚微米特征中有用的水性电解组合物，该组合物包含：酸；铜离子；和包含脂族二(叔胺)与对应于下式的烷化剂的反应产物的流平剂：
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.15 US 62/050,5741.在填充硅通孔或半导体集成电路器件的亚微米特征中有用的水性电解组合物，该组合物包含：酸；铜离子；和包含脂族二(叔胺)与对应于下式的烷化剂的反应产物的流平剂：其中：G选自单一共价键，-O-，O-((A)r-O)s-和-((A)r-O)s-A的结构为：p和r各自独立地为1和6之间的整数，包括端值，s是1和10之间的整数，包括端值，q是0和6之间的整数，包括端值；R1，R2，R3，R4，R5，R6和R34各自独立地选自氢和含1至4个碳原子的取代或未取代的脂族烃基；R33是具有1至4个碳原子的取代或未取代的脂族烃基，Y是选自由氯离子，溴离子，碘离子，甲苯磺酰基，三氟甲磺酸根，磺酸根，甲磺酸根，甲硫酸根，氟代磺酸根，甲基甲苯磺酸根和对溴苯磺酸根组成的组中的离去基团，Z选自R30和独立地选自与Y相同的组中的离去基团，和R30选自脂族烃基，羟基，烷氧基，氰基，羧基，烷氧羰基和酰氨基，和当-G-不是单一共价键时，q为至少1。2.如权利要求1所述的水性电解组合物，其中所述脂族二(叔胺)包含末端二烷基胺取代基。3.如权利要求1或2所述的水性电解组合物，其中所述脂族二(叔胺)选自N,N′-二烷基脂族杂环和对应于下式的化合物：其中B的结构为：D的结构为：t,u,w和y各自独立地为1和6之间的整数，包括端值，和v,x,z和k各自独立地为0和6之间的整数，包括端值，和R9至R19，R23，R25和R34各自独立地选自氢或含1至4个碳原子的低级烷基，R7，R8，R20，R21，R22，R24和R33各自独立地选自具有1至4个碳原子的取代或未取代的脂族烃基。4.如权利要求3所述的水性电解组合物，其中所述N,N-二烷基杂环对应于下式：5.如权利要求4所述的组合物，其中所述N,N′-二烷基脂族杂环选自N,N′-二烷基哌嗪，N,N′-二烷基六氢哒嗪，N,N′-二烷基六氢嘧啶，N,N′-二烷基吡唑烷，和N,N′-二烷基四氢咪唑。6.如权利要求5所述的组合物，其中所述N,N′-二烷基杂环包含N,N′-二甲基哌嗪。7.如权利要求1-6任一项所述的组合物，其中Z是选自与Y相同的组中的离去基团。8.如权利要求1-7任一项所述的组合物，其中Z是R30。9.如权利要求8所述的组合物，其中R30是羟基。10.在填充半导体集成电路器件或硅通孔的亚微米特征中有用的水性电解组合物，该组合物包含：酸；铜离子；和流平剂，所述流平剂包括选自含具有下述结构的阳离子的盐中的低聚物和/或聚合物化合物：其中：G选自单一共价键，-O-，O-((A)r-O)s-和-((A)r-O)s-，A的结构为：B的结构为：D的结构为：E是在各叔胺位置处键合到-(CR1R2)p-G-(CR5R6)q]-以形成二(季铵)阳离子结构的N,N′-二烷基杂环二胺的残基；p,r,t,u,w和y各自为1和6之间的整数，包括端值，q,v,x,k,和z各自独立地为0和6之间的整数，包括端值，s是1和10之间的整数，包括端值，当v或x不是0时，k是至少1，当G不是单一共价键时，q为至少1，R1至R6，R9至R19，R23，R25和R34各自独立地选自氢或含1至4个碳原子的低级烷基，R7，R8，R20，R21，R22，R24和R33各自独立地选自具有1至4个碳原子的取代或未取代的脂族烃基；和n在1和约30之间；条件是当通过结构(I)的烷化剂与结构(II)的胺化合物反应制备时，其中R13是氢，所述流平剂可包含对应于结构(III)的聚合物或低聚物链或者由其组成，所不同的是R13在一些或所有重复单元内通过与结构(I)的烷化剂反应而被替换，其中所述聚合物或低聚物链通过所述烷化剂而交联。11.如权利要求10所述的组合物，其中所述流平剂化合物对应于结构III，其中G是-O-，O-((A)r-O)s-或-((A)r-O)s-。12.如权利要求11所述的组合物，其中s为至少2。13.如权利要求10-12任一项所述的组合物，其中R7，R8，R20，R21，R23,和R33是甲基。14.如权利要求10-13任一项所述的组合物，其中R13是烷基。15.如权利要求14所述的组合物，其中R13是甲基。16.如权利要求10-15任一项所述的组合物，其中x为至少1。17.如权利要求10-16任一项所述的组合物，其中所述流平剂对应于下式：18.如权利要求10-16任一项所述的组合物，其中所述流平剂对应于下式：19.如权利要求18任一项所述的组合物，其中：是选自N,N′-二烷基杂环二胺的5-或6-元杂环二胺的残基，所述N,N′-二烷基杂环二胺选自N,N′-二烷基哌嗪，N,N′-二烷基六氢哒嗪，N,N′-二烷基六氢嘧啶，N,N′-二烷基吡唑烷和N,N′-二烷基四氢咪唑中。20.如权利要求10-19任一项所述的组合物，其中R7，R8，R13，R20，R21，R23和R33各自为甲基。21.如权利要求10-20任一项所述的组合物，其中n在1和12之间。22.如权利要求10所述的组合物，其中所述流平剂选自：其中n在1和30之间，例如在2和30之间，或在5和30之间，或在5和20之间，和n-x在1和12之间，例如在2和12之间，或在3和12之间，或在3和8之间。23.对应于下式的化合物：其中：G选自单一共价键，-O-，O-((A)r-O)s-和-((A)r-O)s-，A的结构为：B的结构为：D的结构为：是在各叔胺位置处键合到-(CR1R2)p-G-(CR5R6)q]-以形成二(季铵)阳离子结构的N,N′-二烷基杂环二胺的残基；p，r,t,u,w和y各自为1和6之间的整数，包括端值，q,v,x,k和z各自独立地为0和6之间的整数，包括端值，s是1和10之间的整数，包括端值，当v或x不是0时，k是至少1，当G不是单一共价键时，q为至少1，R1至R6，R9至R19，R23，R25和R34各自独立地选自氢或含1至4个碳原子的低级烷基，R7，R8，R20，R21，R22，R24和R33各自独立地选自具有1至4个碳原子的取代或未取代的脂族烃基；和R30选自脂族烃基，羟基，烷氧基，氰基，羧基，烷氧羰基，和酰氨基。24.如权利要求23所述的化合物，其中G是-O-，O-((A)r-O)s-或-((A)r-O)s-。25.如权利要求24所述的化合物，其中G是O-((A)r-O)s-或-((A)r-O)s-，和s为至少2。26.如权利要求23-25任一项所述的化合物，其中R7，R8，R20，R21，R23和R33是甲基。27.如权利要求23-26任一项所述的化合物，其中R13是烷基。28.如权利要求27所述的化合物，其中R13是甲基。29.如权利要求23-28任一项所述的化合物，它对应于下式：30.如权利要求23-29任一项所述的化合物，其中x为至少1。31.如权利要求23-28任一项所述的化合物，它对应于下式：32.如权利要求31所述的化合物，其中：包含5-或6-元杂环二胺的残基。33.如权利要求32所述的化合物，其中所述N,N′-二烷基杂环二胺选自N,N′-二烷基哌嗪，N,N′-二烷基六氢哒嗪，N,N′-二烷基六氢嘧啶，N,N′-二烷基吡唑烷和N,N′-二烷基四氢咪唑。34.如权利要求23-33任一项所述的化合物，其中R7，R8，R13，R20，R21，R23和R33各自是甲基。35.如权利要求23所述的化合物，其选自：36.一种化合物，其选自包含具有下述结构的阳离子的盐：其中：G选自单一共价键，-O-，O-((A)r-O)s-和-((A)r-O)s-，A的结构为：B的结构为：D的结构为：E是在各叔胺位置处键合到-(CR1R2)p-G-(CR5R6)q]-以形成二(季铵)阳离子结构的N,N′-二烷基杂环二胺的残基，p，r,t,u,w和y各自为1和6之间的整数，包括端值，q,v,x,k和z各自独立地为0和6之间的整数，包括端值，s是1和10之间的整数，包括端值，当v或x不是0时，k是至少1，当G不是单一共价键时，q为至少1，R1至R6，R9至R19，R23，R25和R34各自独立地选自氢或含1至4个碳原子的低级烷基，R7，R8，R20，R21，R22，R24和R33各自独立地选自具有1至4个碳原子的取代或未取代的脂族烃基；和n在1和约30之间。37.如权利要求36所述的化合物，其中G是-O-，O-((A)r-O)s-或-((A)r-O)s-。38.如权利要求37所述的化合物，其中G是O-((A)r-O)s-或-((A)r-O)s-。39.如权利要求38所述的化合物，其中s为至少2。40.如权利要求36或39任一项所述的化合物，其中R7，R8，R20，R21，R23和R33是甲基。41.如权利要求36-40任一项所述的化合物，其中R13是烷基。42.如权利要求41所述的化合物，其中R13是甲基。43.如权利要求36-42任一项所述的化合物，其中x为至少1。44.如权利要求36-43任一项所述的化合物，它对应于下式：45.如权利要求36-43任一项所述的化合物，其中所述化合物对应于下式：46.如权利要求45任一项所述的化合物，其中E包含N,N′-二烷基杂环二胺的残基，所述N,N′-二烷基杂环二胺选自N,N′-二烷基哌嗪，N,N′-二烷基六氢哒嗪，N,N′-二烷基六氢嘧啶，N,N′-二烷基吡唑烷和N,N′-二烷基四氢咪唑。47.如权利要求36-46任一项所述的化合物，其中R7，R8，R13，R20，R21，R23和R33各自是甲基。48.如权利要求36-47任一项所述的化合物，其中n在1和12之间。49.如权利要求36任一项所述的化合物，其选自：其中n在1和30之间，例如在2和30之间，或在5和30之间，或在5和20之间，和n-x为在1和12之间，例如在2和12之间，或在3和12之间，或在3和8之间。50.通过与双官能烷化剂反应来使联吡啶化合物烷基化以产生中间体和使该中间体与N,N,N′,N′-四烷基硫脲反应制备的化合物。51.如权利要求50所述的化合物，其中所述双官能化合物对应于下式：Y-(CR26R27)-Ar-(CR28R29)-Z或Y-(CR1R2)p-G-(CR5R6)q-Z其中Y和Z各自为独立地选自氯离子，溴离子，碘离子，甲苯磺酰基，三氟甲磺酸根，磺酸根，甲磺酸根，甲硫酸根，氟代磺酸根，甲基甲苯磺酸根和对溴苯磺酸根中的离去基团，Ar是例如由苯，甲苯，二甲苯，萘等衍生的二价芳基残基，和R1，R2，R5，R6，R26，R27，R28和R29各自独立地选自氢和具有1至4个碳原子的低级烷基；和G选自单一共价键，-O-，O-((A)r-O)s-和-((A)r-O)s-，其中A的结构为：i和j各自为1和12之间的整数...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·惠滕，V·小帕内卡西欧，T·理查森，E·鲁亚，
申请(专利权)人：麦克德米德恩索股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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