整平剂、含其的金属电镀组合物、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种整平剂、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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
整平剂、含其的金属电镀组合物、制备方法及应用
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术是通过以下技术方案来解决上述技术问题的。本专利技术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；R2为氢、C1-C5烷基、羟基取代的C1-C5烷基、不饱和五元杂环取代的C1-C3烷基、苯基、卤代苯基、苄基、卤代苄基、或羟基取代的苄基；R3为取代或未取代的苯基、吡啶基、萘基、羟基取代的萘基、噻吩基、呋喃基或吲哚基；R4为氢或C1-C5烷基；所述取代的苯基中的取代基选自：卤素、C1-C5烷基、硝基、甲氧基、羟基和C1-C3烷基氨基中的一个或多个；当取代基为多个时，所述取代基相同或不同；所述不饱和五元杂环中的杂原子选自O、N和S中的一个或多个，杂原子的个数为1-3个，当杂原子为多个时，所述的杂原子相同或不同。所述的应用，其中，R1较佳地为甲基、丙基、苄基、炔丙基或烯丙基；R2较佳地为苄基、甲基、羟乙基、噻吩取代的甲基、呋喃取代的乙基、单卤代苄基、或羟基取代的苄基；R3较佳地为吡啶基、噻吩基、吲哚基、萘基、羟基取代的萘基、苯基、羟基取代的苯基、单卤代苯基、甲基苯基、硝基苯基、甲氧基苯基、或二甲基氨基取代的苯基；R4较佳地为氢或甲基；所述卤素为氟、氯或溴。所述的应用，其中，所述的整平剂较佳地为下列化合物中的一个或多个：化合物1：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝Ph-；R4＝H-；化合物2：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝2-Cl-Ph-；R4＝H-；化合物3：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝3-Cl-Ph-；R4＝H-；化合物4：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-Cl-Ph-；R4＝H-；化合物5：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-Br-Ph-；R4＝H-；化合物6：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝2-F-Ph-；R4＝H-；化合物7：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-Me-Ph-；R4＝H-；化合物8：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝3,4,5-(MeO)3-Ph-；R4＝H-；化合物9：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-NO2-Ph-；R4＝H-；化合物10：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-(N,N-diMe)-Ph-；R4＝H-；化合物11：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝R4＝H-；化合物12：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝R4＝H-；化合物13：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝R4＝H-；化合物14：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝R4＝H-；化合物15：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝R4＝H-；化合物16：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝Ph-；R4＝CH3-；化合物17：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-MeO-Ph-；R4＝CH3-；化合物18：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物19：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物20：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-Br-Ph-；R4＝CH3-；化合物21：R1＝Propyl-；R2＝R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物22：R1＝Propyl-；R2＝2-Cl-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物23：R1＝Propyl-；R2＝3-Cl-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物24：R1＝Propyl-；R2＝4-Cl-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物25：R1＝Propyl-；R2＝4-Br-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物26：R1＝Propyl-；R2＝4-F-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物27：R1＝Propyl-；R2＝R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物28：R1＝Propyl-；R2＝R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物29：R1＝Propyl-；R2＝4-OH-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物30：R1＝Propargyl-；R2＝Bn-；R3＝3,4,5-(MeO)3-Ph-；R4＝H-；化合物31：R1＝Propargyl-；R2＝Bn-；R3＝R4＝H-；化合物32：R1本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，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，

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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；R2为氢、C1-C5烷基、羟基取代的C1-C5烷基、不饱和五元杂环取代的C1-C3烷基、苯基、卤代苯基、苄基、卤代苄基、或羟基取代的苄基；R3为取代或未取代的苯基、吡啶基、萘基、羟基取代的萘基、噻吩基、呋喃基或吲哚基；R4为氢或C1-C5烷基；所述取代的苯基中的取代基选自：卤素、C1-C5烷基、硝基、甲氧基、羟基和C1-C3烷基氨基中的一个或多个；当取代基为多个时，所述取代基相同或不同；所述不饱和五元杂环中的杂原子选自O、N和S中的一个或多个，杂原子的个数为1-3个，当杂原子为多个时，所述的杂原子相同或不同。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，R1为甲基、丙基、苄基、炔丙基或烯丙基；和/或，R2为苄基、甲基、羟乙基、噻吩取代的甲基、呋喃取代的乙基、单卤代苄基、或羟基取代的苄基；和/或，R3为吡啶基、噻吩基、吲哚基、萘基、羟基取代的萘基、苯基、羟基取代的苯基、单卤代苯基、甲基苯基、硝基苯基、甲氧基苯基、或二甲基氨基取代的苯基；和/或，R4为氢或甲基；和/或，卤素为氟、氯或溴。3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述整平剂为下列化合物中的一个或多个：化合物1：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝Ph-；R4＝H-；化合物2：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝2-Cl-Ph-；R4＝H-；化合物3：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝3-Cl-Ph-；R4＝H-；化合物4：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-Cl-Ph-；R4＝H-；化合物5：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-Br-Ph-；R4＝H-；化合物6：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝2-F-Ph-；R4＝H-；化合物7：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-Me-Ph-；R4＝H-；化合物8：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝3,4,5-(MeO)3-Ph-；R4＝H-；化合物9：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-NO2-Ph-；R4＝H-；化合物10：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-(N,N-(CH3)2)-Ph-；R4＝H-；化合物11：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R4＝H-；化合物12：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R4＝H-；化合物13：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R4＝H-；化合物14：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R4＝H-；化合物15：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R4＝H-；化合物16：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝Ph-；R4＝CH3-；化合物17：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-MeO-Ph-；R4＝CH3-；化合物18：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物19：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物20：R1＝Propyl-；R2＝Bn-；R3＝4-Br-Ph-；R4＝CH3-；化合物21：R1＝Propyl-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物22：R1＝Propyl-；R2＝2-Cl-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物23：R1＝Propyl-；R2＝3-Cl-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物24：R1＝Propyl-；R2＝4-Cl-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物25：R1＝Propyl-；R2＝4-Br-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物26：R1＝Propyl-；R2＝4-F-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物27：R1＝Propyl-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物28：R1＝Propyl-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物29：R1＝Propyl-；R2＝4-OH-Bn-；R3＝2-OH-Ph-；R4＝CH3-；化合物30：R1＝Propargyl-；R2＝Bn-；R3＝3,4,5-(MeO)3-Ph-；R4＝H-；化合物31：R1＝Propargyl-；R2＝Bn-；R...

【专利技术属性】
技术研发人员：王溯，高学朋，施立琦，
申请(专利权)人：上海新阳半导体材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31