[发明专利]用于电镀钴的包含流平剂的组合物

说明书

钴电沉积组合物，其包含钴离子和特定流平剂，所述流平剂包含X¹‑CO‑O‑R¹¹、X¹‑SO₂‑O‑R¹¹、X¹‑PO(OR¹¹)₂、X¹‑SO‑O‑R¹¹官能团，其中X¹为选自以下的二价基团：(i)化学键、(ii)芳基、(iii)可间隔有O原子的C₁‑C₁₂烷二基、(iv)芳烷基‑X¹¹‑X¹²‑、(v)烷芳基‑X¹²‑X¹¹‑和(vi)‑(O‑C₂H₃R¹²)_mO‑，R¹¹选自H和C₁‑C₄烷基，R¹²选自H和C₁‑C₄烷基，X¹²为二价芳基，X¹¹为二价C₁‑C₁₅烷二基。

本发明涉和一种用于电镀钴的包含钴离子和流平剂的组合物。

发明背景

通过金属电镀进行的小型构件如通孔和沟道的填充是半导体制造工艺的必需部分。众所周知，电镀浴中作为添加剂的有机物质的存在对于在基材表面上获得均匀金属沉积和避免金属线内的缺陷如空隙和接缝而言是关键的。

在进一步减小凹入构件如通孔或沟道的孔尺寸的情况下，具有铜的互连件的填充变得尤其具有挑战性，这也是因为在铜电沉积之前的通过物理气相沉积(PVD)进行的铜晶种沉积可能表现出非均匀性和非一致性，因此进一步减小特别地在孔的顶部处的孔尺寸。此外，由于钴显示较少向介电质的电迁移，因此用钴代替铜变得越来越受关注。

为了电镀钴，提出了若干种添加剂以确保亚微米尺寸的构件的无空隙填充。

US2011/0163449A1公开了使用包含钴沉积抑制添加剂如糖精、香豆素或聚乙烯亚胺(PEI)的浴的钴电沉积方法。

US2009/0188805A1公开了使用包含选自聚乙烯亚胺和2-巯基-5-苯并咪唑磺酸的至少一种加速、抑制或去极化添加剂的浴的钴电沉积方法。

WO2017/004424公开了用于钴电沉积的包含作为加速剂的SPS和炔属抑制剂如炔丙醇和烷氧基化炔丙醇的组合物。

PCT/EP2017/066896公开了作为抑制剂的炔醇和炔胺。

EP1323848A1公开了含有以下的镍电镀溶液：a)镍离子和b)选自氨基聚羧酸、聚羧酸和聚膦酸的至少两种螯合剂，其中所述镍电镀溶液的pH为4-9，且镍离子与氯离子的比例(Ni⁺²/Cl^-1)为1或更小。

US2016/273117A1公开了用于将钴电镀到基材上的凹入构件中的方法，所述方法包括：在电镀室中接收基材，所述基材包括其上具有钴晶种层的凹入构件，钴晶种层的厚度为约50A或更小，且凹入构件的宽度为约10-150nm；将基材浸入电解质中，所述电解质包含硼酸、卤离子、钴离子和用于实现凹入构件中的无接缝的自下而上填充的有机添加剂；且在提供自下而上填充的条件下将钴电镀到构件中。

现有钴电沉积浴的缺点是密集型构件上的强隆起效应。

仍强烈需要钴电镀浴，其除亚微米尺寸的互连构件的无空隙填充以外，还提供经填充构件的基本上平坦的表面。

因此，本发明的目的是提供具有良好流平性质的钴电镀添加剂，特别是能够提供基本上平坦的金属层且用钴电镀浴填充纳米级和微米级构件而不基本上形成诸如但不限于空隙的缺陷的流平剂。

本发明的另一目的是提供能够沉积低杂质金属层的钴电镀浴。