TWI606042B - 應用於微電子的整平劑、整平劑組合物及其用於金屬電沉積的方法 - Google Patents

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應用於微電子的整平劑、整平劑組合物及其用於金屬電沉積的方法
本發明一般係關於一種電鍍、電鍍添加劑、電鍍方法、金屬電鍍；以及添加劑在電沉積化學中的應用、沉積金屬或金屬合金的方法；具體來說，主要關於一種用於電沉積化學中的整平劑、和印刷線路板(PWB)、半導體積體電路、微機電系統(MEMS)、表面貼裝技術(SMT)、連接器、基站、發光二極體(LED)和模壓互連器件(MID)中銅金屬化的方法；更具體來講，關於一種用於半導體晶片互連的銅電沉積化學中的整平劑、以及三維積體電路。
金屬銅由於具有例如良好的導電性、高導熱性、低熔點和良好的延展性等優勢而成為一種用於晶片互連的優異材料。銅電鍍是可選擇用於銅互連的方法。然而，隨著晶片線寬的持續減小，無缺陷地沉積銅金屬線變得越來越困難。無缺陷的鍍銅是通過對電鍍化學體系、電鍍儀器和半導體晶片進行無縫地整合來實現的。
酸性鍍銅中的挑戰常常在於1)整平效應(leveling effect)、2)較佳在同一裸片上能在較寬縱橫比(深寬比)範圍內都具有該整平效應、3)能在高電流密度下達到所期望的整平效應，從而增加產率、4)具有無毒、環境友好性質的整平劑、5)整平劑易於通過常規手段進行分析，從而能夠監測並控制其在電鍍液中的濃度、6)使常對電鍍液穩定性產生有害影響的副產物最少化。酸性鍍銅化學體系中整平劑的質量決定了銅柱、凸點下金屬層(under bump metallurgy,UBM)、再佈線層(RDL)的質量、以及其填充矽穿孔(TSV)的能力。大多數MEMS、LED、和半導體客戶要求平整光滑的表面，而在一些應用中需要凸面。電鍍條件(尤其是電鍍化學體系)的選擇和優化，對於獲得期望的表面形貌起到重要作用。這種電鍍化學體系的許多使用者是大型半導體製造商、集成器件製造商(IDM)或封裝車間，他們通常需要處理具有不同的幾何形狀、尺寸(包括不同的高度)的半導體晶片。這些製造商和封裝車間為IC設計商(fabless company)、IDM及/或其他終端使用者製造半導體晶片。由於這些公司中每一個的設計都是不同的，因此需要製造商和封裝車間所採用的電鍍製程通用性高並且具有較寬的操作範圍。例如，一個代工廠為無工廠公司和IDM製造半導體晶片，其步驟之一是電鍍銅柱，銅柱的通孔直徑範圍為約10μm至約200μm，高度範圍為約20μm至約150μm。如果該代工廠能夠使用同一鍍銅化學體系來滿足所有客戶對特徵形貌和晶片平整度的要求，則會顯著降低其製造成本。如果代工廠使用多種鍍銅化學體系來滿足特 徵尺寸的所有範圍，則會增加製造成本，因為其不僅需要處理大量的不同化學體系，而且還關係到產品庫存、程序控制和維護等的成本。目前，在市場上，沒有能夠量產用於含不同形貌和尺寸的微芯的單一商用銅鍍化學體系，也沒有能夠通過簡單調整濃度或組成就能產生平坦或凸體鍍銅形貌的單一商用銅鍍化學體系。另外，也沒有能夠在約10μm至約150μm的特徵內，可以以高達10A/dm2(ASD)或2.3μm/min的沉積速率產生相同的形貌的單一商用銅鍍化學體系。典型的酸性鍍銅化學體系包括基礎電鍍液(VMS，virgin makeup solution)，其包括金屬鹽、酸、氯離子，以及有機添加劑。有機添加劑的含量通常非常低(ppm水平)，但其決定了電鍍層的表面特徵和整體性質(bulk property)。有機添加劑可分為抑制劑(或潤濕劑)、整平劑(或顆粒細化劑)和加速劑(或增亮劑)。抑制劑起到潤濕劑的作用，說明潤濕金屬表面以使得電鍍能夠進行。在沉積過程中，其抑制沉積金屬的生長速率，因此電鍍能夠通過逐層沉積機制進行。因此，其可以形成無樹枝狀的、結合力強、平整的金屬表面。僅含有抑制劑的銅電鍍液產生無光或亞光的表面。可向該組合物中添加整平劑。按照定義，它填平或填充該沉積表面的“凹坑”以使給定特徵形貌的最高點與最低點之間的高度差最小。另外，良好的整平劑還能夠確保裸片中最高和最短銅柱之間的高度差最小。含有抑制劑和整平劑的銅電鍍液會產生稍微反光但不明亮的表面。可向該組合物中添加加速劑。如定義所述，加速劑能 在銅的沉積電位下使得銅沉積速率增加。同時，其使得形成反射率高的光亮表面。半導體鍍銅中，最關鍵的組分是整平劑，因為其最終決定晶片平整度，其很大程度上決定了產率。儘管選擇正確的抑制劑也很關鍵，尤其是在銅鑲嵌製程的情況下，但現今的核心技術創新集中於UBM、RDL、銅柱和TSV電鍍的整平劑。這是因為這些應用需要較高的形貌特徵和較大直徑尺寸(高度3μm至200μm，線寬度2μm至20μm，直徑10至200μm)，因此將產率維持在>99.9%就變得極具挑戰性。另外，當需要較高銅柱時，以較高沉積速率沉積銅十分關鍵，例如10ASD(5μm/min)或更高，從而能夠實現高生產率。這使得製造商降低單位成本，從而保持其競爭力。顯然需要一種通用性強的鍍銅電沉積化學體系。如下文中所述，本發明通過採用10-噻噸羧酸的二烷基氨基烷基酯的季銨鹽及其衍生物作為整平劑提供了這樣的解決方案。儘管存在能夠滿足前文所述的六方面挑戰中的一個或更複數個的商品化銅電鍍液，但還沒有能夠滿足全部六方面挑戰的商品化銅電鍍液。本發明的組合物和方法如下文中所述。
在第一個方面，提供一種式(I)的化合物或其鹽：
L、R1、R2、R3、R4、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8如下文中所定義。
在第二個方面，提供一種整平劑組合物，包含式(I)的化合物或其鹽。
在第三個方面，提供一種式(II)的化合物：
L、X、R1、R2、R3、R4、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8如下文中所定義。
在第四個方面，提供一種整平劑組合物，包含式(II)的化合物。
在第五個方面，提供一種將金屬沉積在基板上的方法包括：使基板與包含金屬離子源和整平劑組合物的金屬電沉積組合物接觸，其中該整平劑組合物包含式(I)的化合物或其鹽；以及向該金屬電沉積組合物施加電流，從而將金屬沉積在基板上。
圖1顯示了不同的銅柱形貌。注意平面形貌是較佳的。
圖2為在作為整平劑的化合物D的存在下以3A持續2分鐘銅沉積的赫爾槽試片。
圖3為在作為整平劑的化合物D加上抑制劑的存在下以3A持續2分鐘銅沉積的赫爾槽試片，注意到低電流密度區域處電鍍鍍層有明顯改善。試片有些反光但並不光亮。
圖4為在作為整平劑的化合物D加上抑制劑(S)和加速劑(A)的存在下以3A持續2分鐘銅沉積的赫爾槽試片，注意到電鍍鍍層的改善。整個試片變得反光且光亮。
圖5為在健那綠(JGB)加上抑制劑和加速劑的存在下以3A持續2分鐘銅沉積的赫爾槽試片。
圖6為JGB作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=100μm。
圖7為化合物E作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=100μm。
圖8為化合物F作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=100μm。
圖9為JGB作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖 像，柱直徑=80μm。
圖10為化合物E作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=80μm。
圖11為化合物F作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=80μm。
圖12為JGB作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=60μm。
圖13為化合物E作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=60μm。
圖14為化合物F作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=60μm。
圖15為JGB作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=40μm。
圖16為化合物E作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=40μm。
圖17為化合物F作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=40μm。
圖18為JGB作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=20μm。
圖19為化合物E作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=20μm。
圖20為化合物F作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=20μm。
圖21為化合物D作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡 圖像，柱直徑=20μm。
圖22為JGB作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=10μm。
圖23為化合物E作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=10μm。
圖24為化合物F作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=10μm。
圖25為化合物D作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=10μm。
圖26為具有150μm、225μm及375μm的三個不同間距尺寸的商品化銅柱測試晶片(wafer，晶圓)的裸片(die，晶粒)圖。凸點直徑為80μm，凸點高度為75μm。
圖27為化合物E作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=80μm，間距分別=150μm、225μm及375μm，在10ASD下獲得。注意到輕微的凸起形貌。
圖28為化合物F作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=80μm，間距分別=150μm、225μm及375μm，在10ASD下獲得。注意到平面形貌。
圖29為化合物D作為整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=80μm，間距分別=150μm、225μm及375μm，在10ASD下獲得。注意到平面形貌。
圖30為在凸點底部具有凹階的銅柱片的圖。凸點尺寸示於圖中。
圖31為不具有整平劑的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像， 柱直徑分別=150μm和120μm。在凸點底部有15μm高的凹部。
圖32為具有JGB的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑分別=150μm和120μm。在10ASD下獲得。注意到凹面形貌。
圖33為具有化合物D的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑分別=150μm和120μm。在10ASD下獲得。注意到形貌變成輕微凸出。
圖34為具有化合物F的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑分別=150μm和120μm。在15ASD下獲得。注意到輕微的凹面形貌。
圖35具有150μm、225μm及375μm的三個不同間距尺寸的商品化銅柱測試晶片的裸片圖。凸點直徑=30μm，凸點高度=75μm。
圖36為具有化合物D的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=30μm，間距分別=150μm、225μm及375μm。在10ASD下獲得。注意到平面形貌。
圖37為具有化合物F的銅柱的3D雷射顯微鏡圖像，柱直徑=30μm，間距分別=150μm、225μm及375μm。在10ASD下獲得。注意到平面形貌。
本發明關於一種用於金屬層電沉積的化合物、組合物和方法。在一些實施方式中，本發明關於一種用於沉積銅或銅合金的化合物、組合物和方法。在一些實施方式中， 本發明關於一種用於在半導體電路器件基板上，亦即具有期望的表面形貌和良好的晶片平整度的晶片或裸片中以高沉積速率金屬化互連形貌的化合物、組合物和方法。該半導體積體電路器件基板，亦即晶片或裸片，具有正面和背面。正面是構造有積體電路的面。因此，互連形貌(亦即再佈線層或銅柱)位於該半導體基板的正面上。該特徵形貌具有在基板正面中的開口、從該基板正面延伸的側壁和底部。該底部預沉積有很薄的金屬銅種子層。在單個裸片上，可以根據客戶的設計存在具有相同尺寸或不同尺寸的形貌。在一些情況下，同一裸片上可以有具有不同尺寸的不同形貌。毋庸置疑，在具有相同尺寸和同一形貌上實現銅沉積比在具有同一形貌但尺寸不同的裸片上實現銅沉積要更加容易。在電鍍過程中，將晶圓浸沒在電鍍浴中，只有具有開口的正面是導電的。當在陽極和陰極之間製成電連接時，將二者均浸沒在電鍍浴中，形成完整的電路回路，並且通過發生電沉積而進行銅的金屬化。電鍍表面的質量受到電鍍浴中使用的添加劑的直接影響。
半導體基板可以包含大尺寸(40至200μm)、低縱橫比(0.3至1.5)通孔特徵(via features)或小型化(10nm至30μm)、高縱橫比(1.5至20)通孔特徵。
半導體基板可以包含線，線寬度範圍為10nm至20μm，長度範圍為20nm至200μm。
這些特徵可位於圖案化電介質膜中，該電介質膜位於半導體基板上。該半導體基板可以是，例如，半導體晶圓 或晶片。半導體晶圓通常為矽晶圓或矽晶片，但其他半導體材料，例如鍺、矽鍺、碳化矽、碳化矽鍺、氮化鎵和砷化鎵也可應用於本發明的方法。
半導體基板具有沉積於其上的電介質膜。該電介質膜通常沉積在半導體晶圓或晶片上，並且通過微影被圖案化，以得到包含前述再佈線層、溝槽和通孔的電路圖案。
在許多邏輯、存儲、功率和射頻(RF)器件中，具有平面形貌的平滑銅表面是合乎需要的。換言之，銅表面應是光亮的，並且從一端至另一端是平的。當應用為射頻時尤其如此。如果該表面是粗糙的及/或表面形貌不平，則由於所謂的趨膚效應(skin effect)會引起一定百分比的信號損失，造成性能問題。在銅柱的情況下，尤其是在隨後的與另一銅表面進行互連的情況下，兩個表面的平整度都是至關重要的，否則在銅-銅結合過程中形成的接頭(joint)在產品保質期內牢固度會不足。在一些情況下，具有微凸形狀的表面可能是合乎需要的。在大多數情況下，對於銅-銅結合而言，凹面或凸面是不希望的，因為在該特徵的中心附近或兩邊無法形成接合。這會使得接頭不可靠。因此，對於銅柱電鍍，電鍍化學體系應該產生微凸輪廓或較佳是平面形貌的鍍銅表面是很重要的。如前文中所提到的，控制表面形態的酸性鍍銅浴中的添加劑為整平劑。現今的常規整平劑能夠在很大程度上滿足生產微凸表面的作用。對於一些通孔尺寸，其也能夠產生平面形貌。然而，當通孔尺寸在約10微米至約200微米變化時，發現其並不能同時對 所有的通孔尺寸都產生平面形貌。本發明的一種實施方式關於用於沉積尺寸範圍為約10微米至約200微米的具有平面形貌的光亮銅柱的方法。
本發明的方法包括將一類特定的整平劑添加劑用於電解鍍銅化學體系中。含有這些整平劑添加劑的電鍍化學體系在大範圍的特徵縱橫比和高電流密度下產生優異的整平效果。已發現該方法中的一種實施方式能夠在上述尺寸情況下產生具有平面形貌的銅柱和RDL。另外，這些整平劑添加劑能夠在單一電鍍浴組合物中產生具有平面形貌的銅柱和RDL。此外，能夠在單個晶片上產生具有不同尺寸的銅柱或RDL。在一種實施方式中，將一種或多種這類整平劑添加劑與常規整平劑結合能夠產生具有任意表面形貌的銅柱。
定義
當描述本文公開內容中的化合物、組合物、方法和製程時，除非另外說明，以下術語具有下述含義。
術語“鹵素”意指氯、溴、碘或氟原子。
術語“烷基”意指具有指定碳原子數目(如C2-12意指2至12個碳原子)的可以是線性、環狀或分支或其組合的烴基。烷基基團的實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、叔丁基、異丁基、仲丁基、環己基、環戊基、(環己基)甲基、環丙基甲基、二環[2.2.1]庚烷、二環[2.2.2]辛烷等。除非另外說明，烷基基團可以是取代的或未取代的。取代的烷基基團的實例包括鹵烷基、硫代烷基、氨基烷基， 等等。
術語“烯基”意指含有至少一個碳-碳雙鍵的烴基。烯基基團可包括，例如烯丙基、1-丁烯基、2-己烯基和3-辛烯基。
術語“炔基”意指含有至少一個碳-碳三鍵的烴基。炔基基團可包括，例如乙炔基、丙炔基和3-己炔基。除非另外說明，烯基和炔基基團可以是取代的或未取代的。
術語“芳基”意指具有5-10個原子並且形成單環(單環，較佳具有6個原子，例如苯基)或多環(二環(較佳具有10個原子，例如萘基)或多環)的多不飽和芳香烴基，其能夠稠和在一起或共價連接。芳基基團的實例包括苯基和萘-1-基、萘-2-基、二苯基等。除非另外說明，芳基基團可以是取代的或未取代的。
術語“雜芳基”意指含有5-10個原子和至少一個雜原子(例如S、N、O、Si)的芳香基，其中該雜芳基基團可以是單環(較佳具有5個或6個原子)或者二環(較佳具有9個或10個原子)。實例包括吡啶基、噠嗪基、吡嗪基、嘧啶基、三嗪基、喹啉基、喹喔啉基、喹唑啉基、噌啉基、酞嗪基、苯并三嗪基、嘌呤基、苯并咪唑基、苯并吡唑基、苯并三唑基、苯并異噁唑基、異苯并呋喃基、異吲哚基、吲嗪基(indolizinyl)、苯并三嗪基、噻吩并吡啶基、噻吩并嘧啶基、吡唑并嘧啶基、咪唑并吡啶、苯并噻唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、喹啉基、異喹啉基、異噻唑基、吡唑基、吲唑基、蝶啶基、咪唑基、三唑基、四唑 基、噁唑基、異噁唑基、噁二唑基、噻二唑基、吡咯基、噻唑基、呋喃基或噻吩基。
術語“環烷基”是指飽和單環、二環、三環或其他多環烴基。任意原子能夠被取代，例如，被一個或複數個取代基取代。環碳作為環烷基基團與其他部分的連接點。環烷基基團可以含有稠環。稠環為共有共用碳原子的環。環烷基部分可以包括，例如，環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、金剛烷基和降冰片基(二環[2.2.1]庚基)。
術語“芳烷基”是指其中烷基氫原子被芳基基團替代的烷基部分。該烷基部分的一個碳作為芳烷基與其他部分的連接點。芳烷基包括其中烷基部分上一個以上氫原子已被芳基基團替代的基團。任意環或鏈原子能夠被取代，例如，被一個或複數個取代基取代。“芳烷基”的非限制性實例包括苄基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、二苯甲基(二苯基甲基)和三苯甲基(三苯基甲基)基團。
術語“雜芳烷基”是指其中烷基氫原子被雜芳基基團代替的烷基部分。該烷基部分的一個碳作為芳烷基與其他部分的連接點。雜芳烷基包括其中烷基部分上的一個以上氫原子已被雜芳基基團替代的基團。任意環或鏈原子能夠被取代，例如，被一個或複數個取代基取代。雜芳烷基可以包括，例如，2-吡啶基乙基。
如在本文中使用的，術語“雜環基”或“雜環”的含義相同，意指含有至少5-10個原子(較佳5個或6個)和選自氮、氧或硫的至少一個雜原子(通常為1至5個雜原子) 的飽和或不飽和非芳香環。雜環基環可以是單環(較佳具有5個或6個原子)或二環(較佳具有9個或10個原子)。環體系若為單環則具有1-4個雜原子，若為二環則具有1-8個雜原子，或者若為三環則具有1-10個雜原子，該雜原子選自O、N或S(及其單氧化物和二氧化物，例如N→O-、S(O)、SO2)。雜環基可以含有稠環。稠環是共有共用碳原子的環。雜環基團的實例包括吡咯烷、呱啶、咪唑啉、吡唑烷、丁內醯胺、戊內醯胺、咪唑啉酮、乙內醯脲、二氧戊環、酞醯亞胺、呱啶、1,4-二氧六環、嗎啉、硫代嗎啉、硫代嗎啉-S-氧化物、硫代嗎啉-S,S-二氧化物、呱嗪、吡喃、吡啶酮、3-吡咯啉、硫代吡喃、吡喃酮、四氫呋喃、四氫噻吩、奎寧環等。
術語“環”意指化學式中的原子以環的形式排列的化合物。環狀化合物可以是碳環或雜環。
術語“烷氧基”是指-O-烷基基團。術語“巰基”是指SH基團。術語“硫代烷氧基”是指-S-烷基基團。術語“芳氧基”和“雜芳氧基”分別是指-O-芳基基團和-O-雜芳基基團。術語“硫代芳氧基”和“硫代雜芳氧基”分別是指-S-芳基基團和-S-雜芳基基團。
術語“芳烷氧基”和“雜芳烷氧基”分別是指-O-芳烷基基團和-O-雜芳烷基基團。術語“硫代芳烷氧基”和“硫代雜芳烷氧基”分別是指-S-芳烷基基團和-S-雜芳烷基基團。術語“環烷氧基”是指-O-環烷基基團。術語“環烯基氧基”和“雜環烯基氧基”分別是指-O-環烯基基團 和-O-雜環烯基基團。術語“雜環基氧基”是指-O-雜環基基團。術語“硫代環烷氧基”是指-S-環烷基基團。術語“硫代環烯基氧基”和“硫代雜環烯基氧基”分別是指-S-環烯基基團和-S-雜環烯基基團。術語“硫代雜環基氧基”是指-S-雜環基基團。
術語“環烯基”是指部分不飽和的單環、二環、三環或其他多環烴基。環碳(例如，飽和或不飽和的)是環烯基取代基的連接點。任意原子可被取代，例如被一個或複數個取代基取代。環烯基基團可含有稠環。稠環是共有共用碳原子的環。環烯基部分可以包括，例如，環己基、環己二烯基或降冰片烯基。
術語“雜環烯基”是指部分不飽和單環、二環、三環或其他多環烴基，若為單環則具有1-4個雜原子，若為二環則具有1-8個雜原子，或者若為三環則具有1-10個雜原子，該雜原子選自O、N或S(及其單氧化物和二氧化物，例如N→O-、S(O)、SO2)(例如，在單環、二環或三環的情況下分別為碳原子和1-4個、1-8個或1-10個N、O或S雜原子)。環碳原子(例如，飽和或不飽和)或雜原子是雜環烯基取代基的連接點。任意原子可以被取代，例如被一個或複數個取代基取代。雜環烯基可以含有稠環。稠環是共有共用碳原子的環。雜環烯基基團可以包括，例如四氫吡啶基、二氫吡喃基、4,5-二氫噁唑基、4,5-二氫-1H-咪唑基、1,2,5,6-四氫-嘧啶基、和5,6-二氫-2H-[1,3]噁嗪基。
術語“取代基”是指基團在該基團上的任意原子處被 例如以下基團“取代”：烷基、環烷基、烯基、炔基、芳烷基、雜芳烷基、雜環基、雜環烯基、環烯基、芳基、雜芳基、芳基環烷基、雜芳基環烷基、芳基環烯基、雜芳基環烯基、芳基雜環基、雜芳基雜環基、芳基雜環烯基或雜芳基雜環烯基。一方面，基團上的(一個或複數個)取代基(例如，Ra)獨立地為任一單個或者兩個或更複數個容許原子的任意組合或針對該取代基描述的原子的組。另一方面，取代基本身可以被上述取代基中的任一種(例如R6)取代。
通常，並且除非另外說明，取代基(基團)前綴名來源於母體氫化物(i)用後綴“基”、“二基”、“三基”、“四基”等代替母體氫化物中的“烷(ane)”；或者(ii)用後綴“基”、“二基”、“三基”、“四基”等代替母體氫化物中的“e”(此處原子為自由價，當具體化時，其被賦予低至與母體氫化物的任意既定數目相一致的數目)。本文中也使用被接受的俗名，例如，金剛烷基、萘基、蒽基、菲基、呋喃基、吡啶基、異喹啉基、喹啉基和呱啶基和常用名，例如，乙烯基、烯丙基、苯基和噻吩基。常規編號/書寫系統也被結合用於取代基編號和稠環、二環、三環、多環的系統命名。
通常，當特定變數的定義包括氫和非氫(鹵素、烷基、芳基等)的可能性時，術語“不是氫的(一個或複數個)取代基”對於該特定變數總體是指非-氫的可能性。
在一些實施方式中，所有上述術語(例如，“烷基”、 “芳基”、“雜芳基”等)包括所指出基團的取代的和未取代的形式。如化學領域中所允許的，這些基團可以被多次取代。
本文中使用的術語“組合物”意在包括以特定的量包含特定成分的產品，以及直接或間接地由該特定量的特定成分的組合產生的任何產品。
化合物和組合物
式(I)的化合物或其鹽：
R1為O、S或N。在一些實施方式中，R1為O。
R2選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組。
R3和R4獨立地選自由氫、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代 的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；或者R3和R4可以與其所連接的一個或複數個原子組合以形成未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的3-12員雜環、未取代的或取代的C6-12芳基、或未取代的或取代的5-12員雜芳基。
在一些實施方式中，R2、R3和R4各自獨立地為未取代的或取代的烷基。在一些實施方式中，R2、R3和R4各自獨立地為C1-6烷基。在一些實施方式中，R2、R3和R4獨立地選自由甲基、乙基、丙基和丁基組成的組。在一些實施方式中，R2、R3和R4獨立地為烷基芳基。在一種實施方式中，R2為烷氧基。在一些實施方式中，R2為-OCH2CH3。在一些實施方式中，R2為甲基苯基。在一些實施方式中，R3和R4獨立地為-CH2CH3OH。在一種實施方式中，R2和R3均為-CH2CH3OH。在一種實施方式中，R3和R4獨立地為-CH2CH2OCH2CH2OCH3。
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8獨立地選自由氫、鹵素、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環和未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組。
在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8各自獨立地為未取代的或取代的烷基。在一些實施方 式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8為氫。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為鹵素。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為烷氧基。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為-OCH2CH3。
L選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的C6-12芳基和未取代的或取代的3-12員雜環基組成的組。在一些實施方式中，L為-(CH2)m-。m為整數。在一些實施方式中，m為1或2。
整平劑化合物具有式(I)或其鹽。鹽包括由諸如無機酸或有機酸的適當的陰離子結合而衍生的那些。適合的酸包括具有足夠的酸度而形成穩定的鹽的酸，較佳為酸或低毒性的。例如，可通過將某些有機酸和無機酸例如HF、HCl、HBr、HI、H2SO4、H3PO4或有機磺酸、有機羧酸加至鹼性中心(通常是胺)的酸加成來形成本發明的鹽。示例性有機磺酸包括C6-16芳基磺酸、C6-16雜芳基磺酸和C1-16烷基磺酸，例如，苯基磺酸、a-萘基磺酸、b-萘基磺酸、(S)-樟腦磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、正丙基磺酸、異丙基磺酸、正丁基磺酸、仲丁基磺酸、異丁基磺酸、叔丁基磺酸，戊基磺酸和己基磺酸。示例性有機羧酸包括C1-16烷基羧酸、C6-16芳基羧酸和C1-16雜芳基羧酸，例如，乙酸、乙醇酸、乳酸、丙酮酸、丙二酸、戊二酸、酒石酸、檸檬酸、延胡索酸、琥珀酸、蘋果酸、馬來酸、羥基馬來酸、苯甲酸、 羥基苯甲酸、苯乙酸、肉桂酸、水楊酸和2-苯氧基苯甲酸。鹽還包括具有一個或複數個氨基酸的本發明化合物的鹽。許多氨基酸均適合，尤其是作為蛋白質組分的天然存在的氨基酸，雖然氨基酸通常是帶有側鏈，該側鏈有鹼性基團或酸性基團，例如，賴氨酸、精氨酸、谷氨酸，或中性基團，例如，甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、或亮氨酸。鹽通常是生物相容的或藥學上可接受的或無毒的，特別是用於哺乳動物細胞的。生物毒性的鹽通常與本發明化合物的合成中間體一同使用。本發明的化合物的鹽可以是結晶狀的或非晶的。
一種整平劑組合物包含式(I)的化合物或其鹽：
R1為O、S或N。在一些實施方式中，R1為O。
R2選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組。
R3和R4獨立地選自由氫、未取代的或取代的烷基、 未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；或者R3和R4可以與其所連接的一個或複數個原子組合以形成未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的3-12員雜環、未取代的或取代的C6-12芳基、或未取代的或取代的5-12員雜芳基。
在一些實施方式中，R2、R3和R4各自獨立地為未取代的或取代的烷基。在一些實施方式中，R2、R3和R4各自獨立地為C1-6烷基。在一些實施方式中，R2、R3和R4獨立地選自由甲基、乙基、丙基和丁基組成的組。在一些實施方式中，R2、R3和R4獨立地為烷基芳基。在一些實施方式中，R2為烷氧基。在一些實施方式中，R2為-OCH2CH3。在一種實施方式中，R2為苯甲基。在一些實施方式中，R3和R4獨立地為-CH2CH3OH。在一種實施方式中，R2和R3均為-CH2CH3OH。在一種實施方式中，R3和R4獨立地為-CH2CH2OCH2CH2OCH3。
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8獨立地選自由氫、鹵素、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環和未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組。
在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8各自獨立地為未取代的或取代的烷基。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8為氫。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為鹵素。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為烷氧基。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為-OCH2CH3。
L選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的C6-12芳基和未取代的或取代的3-12員雜環基組成的組。在一些實施方式中，L為-(CH2)m-。m為整數。在一些實施方式中，m為1或2。
在一些實施方式中，該整平劑組合物包含式(I)的化合物或其鹽、加速劑、抑制劑和金屬源。該式(I)的鹽可以為任一適合的鹽。例如，鹽包括由諸如無機鹽或有機酸的適當的陰離子結合而衍生的那些。適合的酸包括具有足夠的酸度而形成穩定的鹽的酸，較佳為酸或低毒性的。例如，可通過將某些有機酸和無機酸例如HF、HCl、HBr、HI、H2SO4、H3PO4、HNO3或有機磺酸、有機羧酸加至鹼性中心(通常是胺)的酸加成來形成本發明的鹽。示例性有機磺酸包括C6-16芳基磺酸、C6-16雜芳基磺酸和C1-16烷基磺酸，例如，苯基磺酸、a-萘基磺酸、b-萘基磺酸、(S)-樟腦磺酸、甲基磺酸、乙基磺酸、正丙基磺酸、異丙基磺酸、正丁基磺酸、仲丁基磺酸、異丁基磺酸、叔丁基磺酸，戊 基磺酸和己基磺酸。示例性有機羧酸包括C1-16烷基、C6-16芳基羧酸和C1-16雜芳基羧酸，例如，乙酸、乙醇酸、乳酸、丙酮酸、丙二酸、戊二酸、酒石酸、檸檬酸、延胡索酸、琥珀酸、蘋果酸、馬來酸、羥基馬來酸、苯甲酸、羥基苯甲酸、苯乙酸、肉桂酸、水楊酸和2-苯氧基苯甲酸。鹽還包括具有一個或複數個氨基酸的本發明化合物的鹽。許多氨基酸均適合，尤其是作為蛋白質組分的天然存在的氨基酸，雖然氨基酸通常是帶有側鏈，該側鏈有鹼性基團或酸性基團，例如，賴氨酸、精氨酸或谷氨酸，或中性基團，例如甘氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、或亮氨酸。
該加速劑可以為任一適合的試劑。例如，該加速劑可以為有機硫化合物。在一些實施方式中，該有機硫化合物為水溶性有機二價硫化合物。在一些實施方式中，該有機硫化合物具有下述通式(III)：
其中，X為O或S。在一些實施方式中，X為S。
n為選自1至6的整數。
M為氫、鹼金屬、或根據需要滿足化合價的銨。
R'為1至8個碳原子的亞烷基或亞環烷基、6至12個碳原子的芳香烴。
R"選自基團MO3SRa，其中M如上文該。Ra是未取代的或取代的烷基。在一些實施方式中，Ra獨立地為C1-6烷基。在一些實施方式中，Ra選自由甲基、乙基、丙基和丁基組成的組。在一些實施方式中，Ra選自由甲基、乙基和異丙基組成的組。在一些實施方式中，Ra為甲基。
在一些實施方式中，該式(III)的有機硫化合物具有下述通式(IV)，其中，M為用足夠的正電荷來平衡氧原子上的負電荷的反荷離子。M可以是，例如，質子、鹼金屬離子例如鈉和鉀、或者另外的電荷平衡陽離子例如銨或季銨。
式(IV)的有機硫化合物的一個實例為3,3’-二硫代雙(1-丙烷-磺酸酯)的鈉鹽，其具有下式(V)：
式(VI)的有機硫化合物的一個尤其較佳的實例為3,3’-二硫代雙((1-丙烷-磺酸)，其具有下式(VII)：
該有機硫化合物可以以約1mg/L至約50mg/L(ppm)，較佳約3mg/L至30mg/L，例如約15mg/L和25mg/L的濃度添加。在一種實施方式中，該有機硫化合物為以約20mg/L的濃度添加的3,3’-二硫代雙(1-丙烷磺酸)。
抑制劑可以為任一適合的化合物。例如，其可以包含共價連接至鹼性部分的聚醚基團。抑制劑通常包含共價連接至鹼性部分的聚醚基團。一類可應用的抑制劑包含共價連接至醇起始部分的聚合物基團。對於包含共價連接至起始部分為衍生自醇的醚基的聚醚基團的抑制劑，該抑制劑包含至少兩個不同的醚官能團：(1)衍生自醇與無規二醇單元或聚醚鏈之間的反應的醚基、和(2)衍生自聚醚鏈內的無規二醇單元之間反應的醚基。
在那些其中聚醚鏈起始於衍生自醇的醚基的實施方式中，適合的醇包括取代的或未取代的無環醇和取代的或未取代的環狀醇。該醇包含至少一個羥基，並且因此可以是 醇或多元醇，多元醇包括兩個或更複數個羥基，例如約兩個羥基至約六個羥基。無環醇包括取代的或未取代的烷基，較佳具有一個至約12個碳，更較佳約四個至約十個碳的短鏈烴，其可以是帶支鏈的或直鏈的。無環醇的實例尤其包括正丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇、新戊醇、叔戊醇、乙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、和甘油。環烷基基團通常具有5-7員碳環，但也可以使用二環、三環和更高級的多環烷基。
聚醚包括無規二醇單元鏈，其中，該無規二醇單元鏈可由環氧化物單體聚合形成。較佳地，聚醚包含由環氧乙烷單體和環氧丙烷單體聚合形成的無規二醇單元鏈。聚醚中環氧乙烷(EO)二醇單元和環氧丙烷(PO)二醇單元之比可為約1：9至約9：1。在一些實施方式中，該比率為約1：3至約3：1，例如約1：1。無規聚醚可包含多至約800個EO二醇單元和多至約250個PO二醇單元。在一種較佳的實施方式中，該無規聚醚包含約20至約25個EO二醇單元和約15至約20個PO二醇單元。該無規聚醚的分子量為低至500g/mol至高達約50,000g/mol，較佳為約1000g/mol至20,000g/mol，並且更較佳為1000g/mol至10,000g/mol。
式(VIII)示出了包含共價連接至衍生自醇的部分的聚醚基團的一種示例性抑制劑化合物。式VIII為包含共價連接至具有以下結構的衍生自正丁醇的部分的PO/EO無規共聚物的抑制劑：-(CH2)3-(OC3H6)m/(OC2H4)n- (VII)
其中，n可為1至約200，m可為1至約200。EO：PO單元的數目之比使得該抑制劑化合物較佳包含約45wt%至約55wt%的EO單元和約55wt%至45wt%的PO單元，該EO單元和PO單元在聚醚鏈中無規排列。無規PO/EO共聚物的分子量可以為約2000g/mol至約20,000g/mol，並且較佳為約1500g/mol至約4500g/mol。
具有式(VII)的示例性抑制劑化合物可獲自Aladdin Chemistry Co.Ltd.，商品名為聚乙二醇。
該組合物可以包含具有其它沉積特性的其它材料，例如，濕潤劑、晶粒細化劑、次級光亮劑、載體、整平劑等。在合金待被沉積的實施方式中，銅電解沉積化學體系進一步包含合金金屬的金屬離子源，其可以選自錫離子源、銀離子源、鋅離子源、錳離子源、鋯離子源、鉍離子源，或過渡金屬或難熔金屬離子源。
在一些實施方式中，該金屬源為銅源。在一些實施方式中，該銅源包括硫酸銅，銅電解鍍銅液包括氟硼酸銅、焦磷酸銅、氰化銅、磷酸銅、硫酸銅和其它銅金屬絡合物，例如，甲基磺酸銅和羥乙基磺酸銅。在一些實施方式中，銅源包括硫酸溶液中的硫酸銅和甲基磺酸溶液中的甲基磺酸銅。
在一些實施方式中，式(I)的化合物具有選自下組的結構。
在一些實施方式中，該整平劑組合物包含式(I)的化合 物、加速劑、抑制劑和金屬源。在一些實施方式中，該金屬源為銅源。在一些實施方式中，該銅源包括硫酸銅，銅電解鍍銅液包括氟硼酸銅、焦磷酸銅、氰化銅、磷酸銅、硫酸銅和其它銅金屬配絡合物，例如，甲基磺酸銅和羥乙基磺酸銅。在一些實施方式中，銅源包括硫酸溶液中的硫酸銅和甲基磺酸溶液中的甲基磺酸銅。
在一些實施方式中，一種化合物具有式(II)：
陰離子X-可以為任一適合的陰離子。在一些實施方式中，X-為有機酸的陰離子，例如，乙酸根、甲酸根、草酸根、氰根和烷基磺酸根。在一些實施方式中，X-為碳酸根、碳酸氫根、磷酸根、硫酸根或硝酸根。在一些實施方式中，X-為鹵素陰離子，例如，F-、Cl-、Br-或I-。在一些實施方式中，X為Cl-或Br-。
R1為O、S或N。在一些實施方式中，R1為O。
R2選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的 烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組。
R3、R4和R5各自獨立地選自由氫、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；或者R3和R4可以與其所連接的一個或複數個原子組合以形成未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的3-12員雜環、未取代的或取代的C6-12芳基、或未取代的或取代的5-12員雜芳基。
在一些實施方式中，R2、R3、R4和R5各自獨立地為未取代的或取代的烷基。在一些實施方式中，R2、R3、R4和R5各自獨立地為C1-6烷基。在一些實施方式中，R2、R3、R4和R5獨立地選自由甲基、乙基、丙基和丁基組成的組。在一些實施方式中，R2、R3、R4和R5獨立地為烷基芳基。在一些實施方式中，R2為烷氧基。在一些實施方式中，R2為-OCH2CH3。在一種實施方式中，R2為苯甲基。在一些實施方式中，R3和R4獨立地為-CH2CH3OH。在一種實施方式中，R2和R3均為-CH2CH3OH。在一種實施方式中，R3和R4獨立地為-CH2CH2OCH2CH2OCH3。
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8獨立地選自由氫、 鹵素、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環和未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組。
在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8各自獨立地為未取代的或取代的烷基。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8為氫。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為鹵素。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為烷氧基。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為-OCH2CH3。
L選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的C6-12芳基和未取代的或取代的3-12員雜環基組成的組。在一些實施方式中，L為-(CH2)m-。m為整數。在一些實施方式中，m為1或2。
在一些實施方式中，整平劑組合物包含式(II)的化合物。
在一些實施方式中，該整平劑組合物包含式(II)的化合物、加速劑、抑制劑和金屬源。
該加速劑可以為任一適合的試劑。例如，該加速劑可以為有機硫化合物。抑制劑可以為任一適合的化合物。例如，其可以包含共價連接至鹼性部分的聚醚基團。在一些 實施方式中，該金屬源為銅源。在一些實施方式中，該銅源包括硫酸銅，銅電解鍍銅液包括氟硼酸銅、焦磷酸銅、氰化銅、磷酸銅、硫酸銅和其它銅金屬絡合物，例如，甲基磺酸銅和羥乙基磺酸銅。在一些實施方式中，銅源包括硫酸溶液中的硫酸銅和甲基磺酸溶液中的甲基磺酸銅。
在一些實施方式中，該組合物進一步包含添加劑。任一適合的添加劑均可以使用。
在一些實施方式中，一種化合物具有式(IIa)：
陰離子X可以為任一適合的陰離子。在一些實施方式中，X為有機酸的陰離子，例如，乙酸根、甲酸根、草酸根、氰根和烷基磺酸根。在一些實施方式中，X為碳酸根、碳酸氫根、磷酸根、硫酸根或硝酸根。在一些實施方式中，X為鹵素陰離子，例如，F-、Cl-、Br-或I-。在一些實施方式中，X為Cl-或Br-。
R1為O、S或N。在一些實施方式中，R1為O。
R2選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、 未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組。
R3和R4各自獨立地選自由氫、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；或者R3和R4可以與其所連接的一個或複數個原子組合以形成未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的3-12員雜環、未取代的或取代的C6-12芳基、或未取代的或取代的5-12員雜芳基。
在一些實施方式中，R2、R3和R4各自獨立地為未取代的或取代的烷基。在一些實施方式中，R2、R3和R4各自獨立地為C1-6烷基。在一些實施方式中，R2、R3和R4獨立地選自由甲基、乙基、丙基和丁基組成的組。在一些實施方式中，R2、R3和R4獨立地為烷基芳基。在一種實施方式中，R2為烷氧基。在一些實施方式中，R2為-OCH2CH3。在一些實施方式中，R2為甲基苯基。在一些實施方式中，R3和R4獨立地為-CH2CH3OH。在一種實施方式中，R2和R3均為-CH2CH3OH。在一種實施方式中，R3和R4獨立地為-CH2CH2OCH2CH2OCH3。
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8獨立地選自由氫、鹵素、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、 未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環和未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組。
在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8各自獨立地為未取代的或取代的烷基。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8為氫。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為鹵素。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為烷氧基。在一些實施方式中，Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為-OCH2CH3。
L選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的C6-12芳基和未取代的或取代的3-12員雜環基組成的組。在一些實施方式中，L為-(CH2)m-。m為整數。在一些實施方式中，m為1或2。
在一些實施方式中，該化合物為有機銨鹽並且在其側鏈上具有像芳香環的相對大的共軛體系。
在一些實施方式中，一種化合物具有式(IIb)：
R1為O、S或N。在一些實施方式中，R1為O。
R2選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組。
R3和R4各自獨立地選自由氫、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；或者R3和R4可以與其所連接的一個或複數個原子組合以形成未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的3-12員雜環、未取代的或取代的C6-12芳基、或未取代的或取代的5-12員雜芳基。
在一些實施方式中，R2、R3和R4各自獨立地為未取代的或取代的烷基。在一些實施方式中，R2、R3和R4各自獨立地為C1-6烷基。在一些實施方式中，R2、R3和R4獨立地選自由甲基、乙基、丙基和丁基組成的組。在一些實施方式中，R2、R3和R4獨立地為烷基芳基。在一些實施方式中，R2為烷氧基。在一些實施方式中，R2為-OCH2CH3。在一種實施方式中，R2為甲基苯基。在一些實施方式中，R3和R4獨立地為-CH2CH3OH。在一種實施方式中，R2和R3均為-CH2CH3OH。在一種實施方式中， R3和R4獨立地為-CH2CH2OCH2CH2OCH3。
本發明關於用於金屬電鍍尤其是酸性鍍銅中的新類型的有效整平劑添加劑的組合物。
本發明還關於一種在酸性鍍銅化學體系中應用所述化合物以電沉積具有良好表面形態和良好的晶片平整度的銅痕和再佈線層(RDL)和銅柱的方法。
在一種實施方式中，該整平劑與加速劑、抑制劑和VMS組合，通過簡單改變電鍍液中該整平劑的濃度，產生具有不同表面形態的銅柱。
在又一種實施方式中，該整平劑與加速劑、抑制劑和VMS組合，以大範圍的特徵尺寸(例如，直徑為10至100微米)產生具有完全平面形貌的銅柱。
在又一種實施方式中，該整平劑與另一整平劑、加速劑、抑制劑和VMS組合，通過改變電鍍液中兩種整平劑的濃度，而產生具有不同表面形態的銅柱。
在又一種實施方式中，該整平劑與另一整平劑、加速劑、抑制劑和VMS組合，產生具有平面形貌、良好晶片平整度的微凸點(定義：凸點直徑<20μm)的銅柱。
各種整平劑化合物可以通過如下描述的反應及條件製備。
方法
在一些實施方式中，將金屬沉積在基板上的方法包括：使基板與包含金屬離子源和整平劑組合物的金屬電沉積組合物接觸，其中，該金屬電沉積組合物包含式(I)的化合物；以及向該電沉積組合物施加電流，從而將金屬沉積在基板上。
在一些實施方式中，該式(I)的化合物具有式(II)的結 構。在一些實施方式中，該式(I)的化合物具有式(IIa)的結構。在一些實施方式中，該式(I)的化合物具有式(IIb)的結構。
在一些實施方式中，該金屬電沉積組合物包含抑制劑、加速劑和整平劑。
在一些實施方式中，該金屬離子源包含銅源。在一些實施方式中，該銅源包括硫酸銅或甲基磺酸銅。
在一些實施方式中，該金屬電沉積組合物為酸性。在一些實施方式中，該組合物包含硫酸。在一些實施方式中，該組合物包含甲基磺酸。
在一些實施方式中，該基板具有在基板中設置的凹階，參見圖30。在通過本發明的方法將金屬沉積在基板上後，該基板具有平滑的表面。本發明的方法可以將更多金屬沉積在凹入部分中，從而形成光滑表面。
整平劑化合物可以0.1mg/L至400mg/L，較佳約1mg/L至約80mg/L，更較佳約2mg/L至約30mg/L的濃度加入到銅的電沉積化學體系中。該整平劑通常是通過加入其他的支持成分，然後用高純水稀釋來製備的。然後將該整平劑溶液的一部分以上文所述的濃度加入到銅電鍍組合物中。有利的是，與常規整平劑化合物相比，已發現銅電鍍組合物對於本發明的整平劑化合物的相對較高濃度的整平劑濃度具有耐受性。也就是說，銅電鍍組合物可以耐受較高濃度的本發明的整平劑化合物，而不會不利地影響銅沉積質量，亦即表面形態和沉積速率。
本發明的銅電沉積化學體系還包括銅離子源、氯離子、酸、加速劑和抑制劑。該組合物可以包含具有其他沉積特性的其他材料，例如，潤濕劑、晶粒細化劑、次級光亮劑、載體、整平劑等。在其中合金待被沉積的實施方式中，該銅電沉積化學體系還包括合金金屬的金屬離子源，其可以選自錫離子源、銀離子源、鋅離子源、錳離子源、鋯離子源、鉍離子源、或過渡金屬或難熔金屬離子源。
在其中非銅金屬電沉積的實施方式中，本發明的沉積化學體系另外包含待沉積的一種或多種金屬離子源，例如錫離子源、銀離子源、鋅離子源、錳離子源、鋯離子源、鉍離子源、過渡金屬或難熔金屬離子源，以及酸、加速劑和抑制劑。
加速劑和抑制劑以在保形電鍍(conformal plating)和表面外觀方面有利地增強電鍍性能的方式一起起作用。保形電鍍的特徵在於在特徵形貌的所有點處沉積的厚度相同(因此是平坦的)。保形電鍍使得在整個特徵表面上和整個晶片上的銅沉積抑制相對相等。這僅能夠通過使用優異的整平劑來實現，例如本申請中的整平劑。
加速劑可以包括有機硫化合物。申請人目前較佳的有機硫化合物為水溶性有機二價硫化合物。
在一種實施方式中，該有機硫化合物具有以下通式(III)：
其中，X為O或S，較佳S；n為1至6；M為氫、鹼金屬、或根據需要滿足化合價的銨；R'為1至8個碳原子的亞烷基或亞環烷基、6至12個碳原子的芳香烴；以及R"選自基團MO3SR1，其中M和R1如上文所述。
較佳的式(III)的有機硫化合物具有以下通式(IV)，其中M為帶有足夠正電荷以平衡氧原子上的負電荷的反荷離子。M可以是，例如，質子、鹼金屬離子例如鈉和鉀、或者另外的電荷平衡陽離子例如銨或季胺。
式(IV)的有機硫化合物的一個實例為3,3’-二硫代雙(1-丙烷-磺酸酯)的鈉鹽，其具有下式(V)：
式(IV)的有機硫化合物的一個尤其較佳實例為3,3’-二硫代雙(1-丙烷-磺酸)，其具有式(VI)：
該有機硫化合物可以約1mg/L至約50mg/L，較佳約3mg/L至30mg/L，例如約15mg/L至25mg/L的濃度添加。在一種實施方式中，該有機硫化合物為以約20mg/L的濃度添加的3,3’-二硫代雙(1-丙烷磺酸)。
抑制劑通常包含共價連接至鹼性部分的聚醚基團。一類可應用的抑制劑包含共價連接至醇起始聚合單元的聚合物基團。對於包含共價連接至起始部分為衍生自醇的醚基的聚醚基團的抑制劑，該抑制劑包含至少兩個不同的醚官能團；(1)衍生自醇與無規二醇單元或聚醚鏈之間的反應的醚基，和(2)衍生自聚醚鏈內的無規二醇單元之間反應的醚基。
在那些其中聚醚鏈起始於醇的醚基的實施方式中，適合的醇包括取代的或未取代的無環醇和取代的或未取代的環狀醇。該醇包含至少一個羥基，並且因此可以是醇或多元醇，該多元醇包含兩個或更複數個羥基，例如約兩個羥基至約六個羥基。無環醇包含取代的或未取代的烷基，較 佳具有一個至約12個碳，更較佳約四個至約十個碳的短鏈烴，其可以是帶支鏈的或直鏈的。無環醇的實例尤其包括正丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇、新戊醇、叔戊醇、乙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇和甘油。環烷基基團通常具有5-7員碳環，但也可以使用二環、三環和更高級的多環烷基。
聚醚包括無規二醇單元鏈，其中，該無規二醇單元鏈可由環氧化物單體聚合形成。較佳地，聚醚包含由環氧乙烷單體和環氧丙烷單體聚合形成的無規二醇單元鏈。聚醚中環氧乙烷(EO)二醇單元和環氧丙烷(PO)二醇單元之比可為約1：9至約9：1。在一些實施方式中，該比率為約1：3至約3：1，例如約1：1。無規聚醚可包含多至約800個EO二醇單元和多至約250個PO二醇單元。在一種較佳的實施方式中，該無規聚醚包含約20至約25個EO二醇單元和約15至約20個PO二醇單元。該無規聚醚的分子量為低至500g/mol至高達約50,000g/mol，較佳為約1000g/mol至20,000g/mol，並且更較佳為1000g/mol至10,000g/mol。
式(VII)示出了包含共價連接至衍生自醇的部分的聚醚基團的一種示例性抑制劑化合物。式(VII)為包含共價連接至具有以下結構的衍生自正丁醇的部分的PO/EO無規共聚物的抑制劑：-(CH2)3-(OC3H6)m/(OC2H4)n- (VII)
其中，n可為1至約200，m可為1至約200。EO：PO 單元的數目之比使得該抑制劑化合物較佳包含約45wt%至約55wt%的EO單元和約55wt%至45wt%的PO單元，該EO單元和PO單元在聚醚鏈中無規排列。無規PO/EO共聚物的分子量可以為約2000g/mol至約20,000g/mol，並且較佳為約1500g/mol至約4500g/mol。
具有式(VII)的示例性抑制劑化合物可獲自Aladdin Chemistry Co.Ltd.，商品名為聚乙二醇。
大範圍的銅電沉積化學體系是具有應用潛力的。電解浴包括酸浴和堿浴，示例性銅電解鍍銅浴包括氟硼酸銅、焦磷酸銅、氰化銅、磷酸銅、硫酸銅和其它銅金屬絡合物，例如甲基磺酸銅和羥乙基磺酸銅。較佳的銅源包括硫酸溶液中的硫酸銅和甲基磺酸溶液中的甲基磺酸銅。
在其中銅源為硫酸銅且酸為硫酸的實施方式中，銅離子和酸的濃度可以在較寬的範圍內變化；例如，從約4至70g/L的銅和從約2至約225g/L的硫酸。在這方面，本發明的化合物適合用於不同的酸/銅濃度範圍，例如高酸/低銅體系、低酸/高銅體系、和中等酸/高銅體系。在高酸/低銅體系中，銅離子濃度可為4g/L的量級至30g/L的量級；並且酸濃度可以為高於約100g/L至高達225g/L的硫酸。在一種示例性的高酸低銅體系中，銅離子濃度為約17g/L，其中硫酸濃度為約180g/L。在一些低酸/高銅體系中，銅離子濃度可以為35g/L至約65g/L，例如38g/L至約50g/L。35g/L銅離子對應於約140g/L CuSO4.5H2O，亦即五水合硫酸銅。在一些低酸高銅體系中，銅離子濃度可 以為30至60g/L，例如40g/L至約50g/L。這些體系中的酸濃度較佳小於約100g/L。
在其他實施方式中，銅源為甲基磺酸銅並且酸為甲基磺酸。使用甲基磺酸銅作為銅源使得相比於其他銅離子源，銅的電沉積化學體系中可以加入的銅離子的濃度更高。因此，可添加銅離子源以實現銅離子濃度高於約80g/L，高於約90g/L，或者甚至高於約100g/L，例如，約110g/L。較佳地，添加甲基磺酸銅以實現銅離子濃度為約30g/L至約100g/L，例如約40g/L至約60g/L。通過使用甲基磺酸銅達到高銅濃度被認為是用於緩解物質遷移問題的一種方法，亦即銅離子的局部損耗，尤其是在具有較深形貌特徵的底部。本體溶液中的高銅濃度有助於建立銅濃度梯度的變化，以增強銅向特徵形貌中的擴散。
當使用甲基磺酸銅時，較佳使用甲基磺酸作為酸pH調節劑。這能夠避免向電沉積化學體系中引入不必要的陰離子。當加入甲基磺酸時，其濃度可以為約1ml/L至約400ml/L。
電解浴中也可以使用高達約200mg/L(約200ppm)，較佳約2mg/L至約90mg/L(約2至90ppm)，例如約50mg/L(約50ppm)水平的氯離子。以這些濃度範圍加入氯離子來增強其他添加劑的功能。尤其是，已經發現添加氯離子增強了整平劑的效力。氯離子通過使用HCl而加入。
可將合金金屬離子來源加入到組合物中來電鍍銅合金。合金金屬離子源包括錫離子源、銀離子源、鋅離子源、 錳離子源、鋯離子源、鉍離子源、過渡金屬或難熔金屬離子源。通常，這些合金金屬離子源可以與銅離子源相同。也就是說，如果使用硫酸銅作為銅源，則較佳使用硫酸錫和硫酸鋅作為合金金屬離子源。或者，如果使用甲基磺酸銅，則錫離子源和鋅離子源較佳為這些離子的甲基磺酸鹽。通常以0.05至約25g/L的濃度加入這些離子源。濃度可根據所沉積的銅合金中的期望合金金屬含量而變化。
電解浴中通常可使用大範圍的添加劑，從而為電鍍的銅金屬提供期望的表面精整(finish)和冶金學性質。通常使用多於一種添加劑來實現所需的功能。通常使用至少兩種或三種添加劑來引發良好的銅沉積，以及產生具有良好保形電鍍特徵的期望表面形態。另外的添加劑(通常為有機添加劑)包括潤濕劑、晶粒細化劑和次級光亮劑，以及用於抑制樹狀生長、改善平整度和減少缺陷的極化劑(polarizer)。
用於電鍍半導體基板的電鍍設備是公知的並且在例如Haydu等人的美國專利第6,024,856號中描述。電鍍設備包括由適合的材料(例如塑膠或對電解電鍍液呈惰性的其他材料)製成並且用於盛放銅電解液的電鍍槽。電鍍槽為圓柱形，尤其是對於晶圓電鍍而言。陰極被水平放置在電鍍槽的上部並且可以是任意類型的基板，例如具有開口(線和通孔)的矽晶圓。通常晶圓基板首先塗覆有阻擋層，其可以是氮化鈦、鉭、氮化鉭、或釕，以抑制銅擴散，並且之後塗覆銅或其他金屬的晶種層，以引發銅電沉積。可通過化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)等來施加銅晶種層。 對於晶圓電鍍，陽極也較佳為圓形並且被水平放置在電鍍槽的下部，在陽極和陰極之間形成空間。陽極通常為可溶性陽極，例如金屬銅。
電解浴添加劑可與不同電鍍工具製造商開發的膜技術組合使用。在該系統中，可通過膜將陽極與有機電解浴添加劑隔離。隔離陽極和有機電解浴添加劑的目的在於使陽極表面上的有機電解浴添加劑的氧化程度最小。
陰極基板和陽極分別通過接線電連接至整流器(電源)。直流或脈衝電流的陰極基板帶有淨負電荷，以使得溶液中的銅離子在陰極基板處被還原，在陰極表面上形成鍍銅金屬。在陽極處發生氧化反應。陰極和陽極可以水平或垂直地設置在電鍍槽中。
在電解電鍍系統的操作過程中，可以採用脈衝電流、直流、反向週期電流、或其他適合的電流。電解液的溫度可以通過電解液從儲存槽流出、並流經加熱器/冷卻器、並且循環至存儲槽來維持。
電沉積條件，例如所施加的電壓、電流密度、溶液溫度和流動條件與常規電解鍍銅方法基本相同。例如，電解浴溫度通常為大約室溫，例如約20至27℃，但也可以升溫至約40℃，或更高。電流密度通常為約0.2A/dm2至約6A/dm2，但也可以高達約20A/dm2，例如約10A/dm2。較佳使用陽極與陰極之比為1：1，但也可以在約1：4至約4：1的較寬範圍內變化。該製程還採用在電解電鍍槽中混合，其可通過攪拌或較佳地通過電解液在電鍍槽設備的循環流 動來提供。
包含上述整平劑化合物的本發明的電沉積化學體系所沉積的銅具有高純度和高密度，並具有高平整度和平坦表面形貌。
已經詳細描述了本發明，在不背離由所附申請專利範圍限定的本發明範圍的前提下顯然可以進行修改和變化。
實施例
提供了以下非限制性實施例以進一步說明本發明。儘管下文中僅描述了電解鍍銅化學體系，但本發明的整平劑可用於各種金屬的電鍍，例如銅、錫、鎳、鋅、銀、金、鈀、鉑和銥。
實施例1(圖2)
本發明的銅電沉積化學體系
製備具有以下組分和濃度的本發明的銅電鍍組合物：
a.來自硫酸銅的銅離子(50g/L,Cu2+)
b.硫酸(100g/L)
c.氯離子(50ppm)
d.化合物D(20ppm)
根據表I的說明製備銅的電沉積化學體系。電鍍條件總結在表II中。
實施例2(圖3)
本發明的銅的電沉積化學體系
製備具有以下組分和濃度的本發明的銅電鍍組合物：
a.來自硫酸銅的銅離子(50g/L,Cu2+)
b.硫酸(100g/L)
c.氯離子(50ppm)
d.化合物D(20ppm)
e. S24(1000ppm)
根據表I的說明製備銅的電沉積化學體系。電鍍條件總結在表II中。
實施例3(圖4、21、25、29、36)
本發明的銅的電沉積化學體系
製備具有以下組分和濃度的本發明的銅電鍍組合物：
a.來自硫酸銅的銅離子(50g/L,Cu2+)
b.硫酸(100g/L)
c.氯離子(50ppm)
d.化合物D(20ppm)
e. S24(1000ppm)
f. A28(10ppm)
根據表I的說明製備銅的電沉積化學體系。電鍍條件總結在表II(赫爾槽)和表III(晶圓電鍍)中。
實施例4(圖5、6、9、12、15、18、22、32)
作為比較的銅的電沉積化學體系
製備具有以下組分和濃度的常規體系的銅電鍍組合物：
a.來自硫酸銅的銅離子(50g/L,Cu2+)
b.硫酸(100g/L)
c.氯離子(70ppm)
d.健那綠B(JGB，30ppm)
e. S24(1000ppm)
f. A28(10ppm)
根據表I的說明製備銅的電沉積化學體系。電鍍條件 總結在表II(赫爾槽)和表III(晶圓電鍍)中。
實施例5(圖7、10、13、16、19、23、27)
本發明的銅的電沉積化學體系
製備具有以下組分和濃度的本發明的銅電鍍組合物：
a.來自硫酸銅的銅離子(50g/L,Cu2+)
b.硫酸(100g/L)
c.氯離子(70ppm)
d.化合物E(30ppm)
e. S24(1000ppm)
f. A28(10ppm)
根據表I的說明製備銅的電沉積化學體系。電鍍條件總結在表III中。
實施例6(圖9、12、15、18、21和25)
本發明的銅的電沉積化學體系
製備具有以下組分和濃度的本發明的銅電鍍組合物：
a.來自硫酸銅的銅離子(50g/L,Cu2+)
b.硫酸(100g/L)
c.氯離子(50ppm)
d.化合物F(20ppm)
e. S24(1000ppm)
f. A28(10ppm)
根據表I的說明製備銅的電沉積化學體系。電鍍條件總結在表III中。

Claims (28)

  1. 一種化合物，係具有下式(I)所示結構： 式中R1為O、S或N；R2選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；R3和R4獨立地選自由氫、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；或者R3和R4可以與其所連接的一個或複數個原子組合以形成未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的3-12 員雜環、未取代的或取代的C6-12芳基、或未取代的或取代的5-12員雜芳基；Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8獨立地選自由氫、鹵素、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環和未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；以及L選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的C6-12芳基和未取代的或取代的3-12員雜環基組成的組。
  2. 如請求項1所記載之化合物，其中R1為O。
  3. 如請求項1所記載之化合物，其中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8為氫。
  4. 如請求項1所記載之化合物，其中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8中的至少一個為烷氧基。
  5. 如請求項1所記載之化合物，其中R2、R3和R4各自獨立地為C1-6烷基。
  6. 如請求項1所記載之化合物，其中R2為烷氧基。
  7. 如請求項1所記載之化合物，其中R2為苯甲基。
  8. 如請求項1所記載之化合物，其中L為-(CH2)m-，且式中m為整數。
  9. 如請求項8所記載之化合物，其中m為1或2。
  10. 如請求項1所記載之化合物，其中該化合物具有選自下述組成的結構：
  11. 一種整平劑組合物，係用於金屬電沉積，其包含如請求項1至10中任一項所記載之化合物。
  12. 如請求項11所記載之整平劑組合物，其進一步包含加速劑和抑制劑。
  13. 如請求項11或12所記載之整平劑組合物，其進一步包含銅源。
  14. 如請求項13所記載之整平劑組合物，其中該銅源為甲基磺酸銅。
  15. 如請求項14所記載之整平劑組合物，其進一步包含甲基磺酸。
  16. 如請求項13所記載之整平劑組合物，其中該銅源包含硫酸銅。
  17. 如請求項16所記載之整平劑組合物，其進一步包含硫酸。
  18. 一種化合物，係具有下式(II)所示結構： 式中R1為O、S或N；R2選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組； R3、R4和R5各自獨立地選自由氫、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的烷基羥基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；或者R3和R4可以與其所連接的一個或複數個原子組合以形成未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的3-12員雜環、未取代的或取代的C6-12芳基、或未取代的或取代的5-12員雜環芳基；Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8獨立地選自由氫、鹵素、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環和未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；L選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的C6-12芳基和未取代的或取代的3-12員雜環基組成的組；以及X-選自由乙酸根、甲酸根、草酸根、氰根、碳酸根、碳酸氫根、磷酸根、硫酸根、硝酸根、F-、Cl-、Br-和I-組成的組。
  19. 如請求項18所記載之化合物，其中R1為O。
  20. 如請求項18所記載之化合物，其中X-為Cl-或Br-。
  21. 一種整平劑組合物，係用於金屬電沉積，其包含如請求項18至20中任一項所記載之化合物。
  22. 如請求項21所記載之整平劑組合物，其進一步包含加速劑和抑制劑。
  23. 一種將金屬沉積在基板上的方法，包括以下步驟：使基板與包含金屬離子源和整平劑組合物的金屬電沉積組合物接觸，該整平劑組合物包含式(I)的化合物或其鹽： 式中R1為O、S或N；R2選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烷氧基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；R3和R4各自獨立地選自由氫、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代 的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環、及未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；或者R3和R4可以與其所連接的一個或複數個原子組合以形成未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的3-12員雜環、未取代的或取代的C6-12芳基、或未取代的或取代的5-12員雜芳基；Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7和Y8獨立地選自由氫、鹵素、未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的烯基、未取代的或取代的炔基、未取代的或取代的C3-12環烷基、未取代的或取代的C6-12芳基、未取代的或取代的3-12員雜環和未取代的或取代的5-12員雜芳基組成的組；以及L選自由未取代的或取代的烷基、未取代的或取代的C6-12芳基和未取代的或取代的3-12員雜環基組成的組；以及向該金屬電沉積組合物施加電流，從而將金屬沉積在該基板上。
  24. 如請求項23所記載之將金屬沉積在基板上的方法，其中該金屬電沉積組合物進一步包含抑制劑。
  25. 如請求項23所記載之將金屬沉積在基板上的方法，其中該金屬電沉積組合物進一步包含加速劑。
  26. 如請求項23所記載之將金屬沉積在基板上的方法，其中該金屬離子源包括銅或銅合金。
  27. 如請求項23所記載之將金屬沉積在基板上的方法， 其中將硫酸銅用作金屬源。
  28. 如請求項23所記載之將金屬沉積在基板上的方法，其中該基板具有複雜構造，包括凹階。
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