聚季铵盐及其制备方法和应用技术

本申请公开了聚季铵盐及其制备方法和应用，属于电镀技术领域。该聚季铵盐包括多个重复单元，重复单元包括：相连接的双酯基基团和双季铵盐基团，双酯基基团包括连接基团和两个酯基；连接基团为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基，连接基团的两个端基分别与两个酯基的氧基相连，两个酯基的R基与相应的双季铵盐基团的N原子相连；双季铵盐基团基于双叔胺化合物得到。基于该聚季铵盐的整平剂利于获得高共面性的镀层，并且基于该聚季铵盐的整平剂操作窗口宽，所适用的沟槽或孔的宽度范围为10nm～1.2μm，能够有效降低密集图形区域的镀层和稀疏图形区域的镀层之间的厚度差别。的镀层之间的厚度差别。的镀层之间的厚度差别。

【技术实现步骤摘要】
聚季铵盐及其制备方法和应用


[0001]本公开涉及电镀
，特别涉及聚季铵盐及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在电子信息领域，诸如集成电路制造、大马士革工艺、硅通孔(TSV，Through
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Silicon
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Via)工艺等制备工艺，通常使用电镀工艺来形成电气互连线，以电气互连线为铜互连线举例来说，随着铜互连线密度的逐渐减小，为了获得高共面性的铜互连线，通常在电镀液中添加整平剂、加速剂和抑制剂。其中，整平剂能够辅助抑制铜的沉积，同时使镀层表面趋于平坦均匀。
[0003]相关技术提供了一种整平剂，其由至少一种胺类化合物、至少一种环氧化合物和至少一种季铵化试剂反应产生。然而，该类整平剂对于密集图形区域和稀疏图形区域(简称Dense区域和Iso区域)的整平效果较差，并且，在使用时需要同时与加速剂和抑制剂相配合形成三剂添加剂，才能够发挥整平效果。
[0004]公开内容
[0005]鉴于此，本公开提供了聚季铵盐及其制备方法和应用，能够解决上述技术问题。
[0006]具体而言，包括以下的技术方案：
[0007]一方面，提供了一种聚季铵盐，所述聚季铵盐包括多个重复单元，所述重复单元包括：相连接的双酯基基团和双季铵盐基团，所述双酯基基团包括：连接基团和两个酯基；
[0008]所述连接基团为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基，所述连接基团的两个端基分别与所述两个酯基的氧基相连，所述两个酯基的R基分别与相应的所述双季铵盐基团的N原子相连；所述双季铵盐基团基于双叔胺化合物得到。
[0009]本公开实施例提供的聚季铵盐，通过使双酯基基团与双季铵盐基团相结合，双季铵盐基团能够起到电镀用整平剂的作用，双酯基结构中包括乙氧基或者丙氧基等，它们能够起到电镀用抑制剂的作用，使得该聚季铵盐既在具备整平剂效果的同时，还兼具抑制剂效果。当本公开实施例提供的聚季铵盐用于电镀液时，能够作为整平剂，基于该聚季铵盐的整平剂所适用的沟槽或孔的宽度范围为10nm～1.2μm，对上述宽度范围内的沟槽或孔均能够实现无空隙地充分填充，有效降低密集图形区域的镀层和稀疏图形区域的镀层之间的厚度差别，对于获得高共面性的镀层具有积极的作用。可见，本公开实施例提供的聚季铵盐能够作为整平剂来获得高共面性的镀层，对于密集图形区域和稀疏图形区域表现为优异的整平效果。
[0010]另外，基于该聚季铵盐的整平剂，不仅可以和抑制剂及加速剂搭配使用，形成三剂添加剂，也可以单独搭配加速剂使用，形成二剂添加剂，两类添加剂均表现为优异的整平效果，使得基于该聚季铵盐的整平剂提供了很宽的工作窗口，使其进一步具有工作窗口宽、适应性强等优点。
[0011]在一些可能的实现方式中，所述酯基的R基为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基。
[0012]在一些可能的实现方式中，所述聚季铵盐为卤化季铵盐。
[0013]在一些可能的实现方式中，所述重复单元的数目为3～100。
[0014]在一些可能的实现方式中，所述聚季铵盐的化学结构式如下所示：
[0015][0016]其中，R1为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；
[0017]R2为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；
[0018]R
31
为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；
[0019]R
32
、R
33
、R
34
、R
35
各自独立地为氢、烷基或者芳基；
[0020]X为F、Cl、Br或者I；
[0021]n为3～100的整数。
[0022]具有上述化学结构的聚季铵盐能够作为整平剂使用，有效解决镀件上孔口或槽口的封口问题、以及镀件上密集图形区域和稀疏图形区域上的金属镀层厚度不均匀问题，使得基于该聚季铵盐的整平剂能够用于制备电气互连线，适于超大规模集成电路(Very Large Scale Integration Circuit，VLSI)和特大规模集成电路(Ultra Large
‑
Scale Integration，ULSI)的制备。
[0023]另一方面，提供了一种聚季铵盐的制备方法，所述聚季铵盐如上述所示，所述聚季铵盐的制备方法包括：
[0024]使含两个端羟基的化合物与含酰卤基团的卤化物进行反应，得到酯基中间体；
[0025]使所述酯基中间体与双叔胺化合物进行聚合反应，得到所述聚季铵盐；
[0026]其中，所述含两个端羟基的化合物包括连接基团和两个端羟基，所述两个端羟基分别与所述连接基团的两个端基相连，所述连接基团为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基。
[0027]在一些可能的实现方式中，所述含酰卤基团的卤化物的化学结构式如下所示：
[0028][0029]其中，R2为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；
[0030]X1和X各自独立地为F、Cl、Br或者I。
[0031]在一些可能的实现方式中，所述双叔胺化合物的化学结构式如下所示：
[0032][0033]其中，R
31
为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；
[0034]R
32
、R
33
、R
34
、R
35
各自独立地为氢、烷基或者芳基。
[0035]在一些可能的实现方式中，所述使含两个端羟基的化合物与含酰卤基团的卤化物进行反应，得到酯基中间体，包括：
[0036]使所述含两个端羟基的化合物、缚酸剂和溶剂混合均匀，形成第一混合液；
[0037]使所述含酰卤基团的卤化物与溶剂混合均匀，形成第二混合液；
[0038]在
‑
25℃～40℃下，将所述第二混合液滴加至所述第一混合液中并进行所述反应，得到所述酯基中间体。
[0039]含两个端羟基的化合物与含酰卤基团的卤化物反应过程中需要脱卤生成卤化氢，本公开实施例使用缚酸剂来去除卤化氢，以提高反应的反应速率和反应收率。使第二混合液以滴加方式与第一混合液相混合，并且在低温下进行反应，这利于使反应充分彻底地进行。
[0040]在一些可能的实现方式中，在所述反应完毕，对产物体系依次进行旋蒸和萃取，得到所述酯基中间体。
[0041]在一些可能的实现方式中，所述使所述酯基中间体与双叔胺化合物进行聚合反应，得到所述聚季铵盐，包括：
[0042]在30℃～200℃及搅拌条件下，使所述酯基中间体与所述双叔胺化合物进行所述聚合反应，得到所述聚季铵盐。
[0043]聚合反应在高温下进行，利于使聚合反应迅速且彻底，具有较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚季铵盐，其特征在于，所述聚季铵盐包括多个重复单元，所述重复单元包括：相连接的双酯基基团和双季铵盐基团，所述双酯基基团包括：连接基团和两个酯基；所述连接基团为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基，所述连接基团的两个端基分别与所述两个酯基的氧基相连，所述两个酯基的R基分别与相应的所述双季铵盐基团的N原子相连；所述双季铵盐基团基于双叔胺化合物得到。2.根据权利要求1所述的聚季铵盐，其特征在于，所述酯基的R基为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基。3.根据权利要求1所述的聚季铵盐，其特征在于，所述聚季铵盐为卤化季铵盐。4.根据权利要求1所述的聚季铵盐，其特征在于，所述重复单元的数目为3～100。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的聚季铵盐，其特征在于，所述聚季铵盐的化学结构式如下所示：其中，R1为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；R2为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；R
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为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；R
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、R
33
、R
34
、R
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各自独立地为氢、烷基或者芳基；X为F、Cl、Br或者I；n为3～100的整数。6.一种聚季铵盐的制备方法，其特征在于，所述聚季铵盐如权利要求1所示，所述聚季铵盐的制备方法包括：使含两个端羟基的化合物与含酰卤基团的卤化物进行反应，得到酯基中间体；使所述酯基中间体与双叔胺化合物进行聚合反应，得到所述聚季铵盐；其中，所述含两个端羟基的化合物包括连接基团和两个端羟基，所述两个端羟基分别与所述连接基团的两个端基相连，所述连接基团为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述含酰卤基团的卤化物的化学结构式如下所示：
其中，R2为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；X1和X各自独立地为F、Cl、Br或者I。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述双叔胺化合物的化学结构式如下所示：其中，R
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为烷基、芳基、芳烷基、含醚键的烷基、含醚键的芳基或者含醚键的芳烷基；R
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、R
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【专利技术属性】
技术研发人员：任长友，肖斐，程元荣，鲁冠斌，陈俊叶，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：