[发明专利]亚脲基添加剂、其用途和制备方法

说明书

本发明涉及亚脲基添加剂；用于其制备的方法；所述亚脲基添加剂有利地作为金属或金属合金沉积组合物中、优选地铜或铜合金沉积组合物中的添加剂、更优选地作为其中的调平剂和/或抑制剂的用途；包含所述亚脲基添加剂的金属或金属合金沉积组合物和此组合物的用途；用于将金属或金属合金层、优选地铜或铜合金层电解沉积于衬底的至少一个表面上的方法和由上文金属或金属合金沉积组合物形成的金属或金属合金层。举例来说，在铜电镀的情况下，尤其在填充凹部时，所述亚脲基添加剂允许不含空隙的极平坦的铜沉积物。

技术领域

本发明涉及：亚脲基添加剂；用于其制备的方法；所述亚脲基添加剂宜作为金属或金属合金沉积组合物中、优选地铜或铜合金沉积组合物中的添加剂、更优选地作为其中的抑制剂和/或调平剂的用途；包含所述亚脲基添加剂的金属或金属合金沉积组合物和此组合物的用途；用于将金属或金属合金层、优选地铜或铜合金层电解地沉积于衬底的至少一个表面和由以上金属或金属合金沉积组合物形成的金属或金属合金层上的方法。

背景技术

金属和金属合金(金属电镀)的湿式化学沉积广泛用于制造装饰性和功能性涂层的各种行业。大量金属和金属合金可由此形成于各种衬底上。电子和半导体行业中备受关注的为铜电镀。铜因其较高导电性和相对较低价格而用于这些行业。铜常常通过电解铜沉积用于构建导线，此为快速且有成本效益的。

用于铜电解沉积的电镀浴尤其用于制造印刷电路板和IC衬底，其中如沟槽、通孔(TH)、盲微穿孔(BMV)和柱状凸块的精细结构需要用铜来填充或构建。此铜电解沉积的另一应用为填充例如硅穿孔(TSV)的凹陷结构，且在半导体衬底中和上双镶嵌电镀或形成重布层(RDL)和柱状凸块。正变得更为苛刻的另一应用为通过电镀用铜或铜合金填充玻璃穿孔，即玻璃衬底中的孔洞和相关凹陷结构。

常规地，在这类电镀浴组合物中使用各种添加剂的组合。举例来说，电解铜电镀浴包含众多个别添加剂，包括调平剂、抑制剂(在所属领域中也称作载剂)和加速剂(在所属领域中也称作增亮剂)。

另外，含有脲基团的聚合物长期用于此技术领域。示范性地，专利申请EP 1 069211 A2公开包含铜离子源、酸、抑制剂、加速剂和调平剂的水性铜电镀浴，所述调平剂可为至少一个末端中含有有机结合的卤化物原子(例如，共价C-Cl键)的聚[双(2-氯乙基)醚-交替-1,3-双[3-(二甲氨基)丙基]脲(CAS第68555-36-2号)。

含有脲基团的聚合物在EP 2 735 627 A1的技术中进一步已知为铜电解沉积的调平剂。这类聚合物可通过氨基脲衍生物与亲核试剂的聚加成来获得。WO 2011/029781教示用于锌电解沉积的相同聚合物。

US 2009/0205969 A1描述由脲、N,N-二烷基氨基烷基胺和N,N-双-(氨基烷基)-烷基胺制得的交联聚合物作为电解锌沉积的添加剂。

类似的基于脲的聚合物还报告于US 4,157,388中，其中所有脲部分经由含氮烷二基，即二级、三级胺和其类似物来桥接。阳离子衍生物和其在电解电镀浴中的用途公开于德国专利申请DE 10 2005 060 030 A1中。这些聚合物中的个别脲部分通过季铵衍生物键联。

异氰酸酯已长期用于制备化学中，尤其用于其中例如形成聚氨基甲酸酯的聚合物化学中。通常地，具有两个或更多个异氰酸酯部分的分子用于这些情况。然而，具有两个或更多个异氰酸酯部分的这类分子缺乏个别异氰酸酯基的足够选择性，所有分子对例如胺的亲核试剂具有类似反应性。需要较高区位选择性的反应由此存在问题。然而，在使用添加剂时，例如在电镀过程中，需要添加剂在结构上为均一的，这是由于并非全部区位异构体和副产物例如当用于电镀浴中时可具有相同特性。

另外，聚氨基甲酸酯已用于电镀浴中。举例来说，EP 2 489 762 A2描述待用于锌电镀浴的聚氨基甲酸酯。