超级化学镀铜溶液研究

论文摘要

Ⅰ酸性镀铜溶液中氯离子的测定电子产品向更轻、更薄、更快方向发展的趋势,使印制板铜互联线宽度越来越窄,微孔内无空洞无缝隙镀铜成为印刷电路板铜互联线制造技术中的一个关键问题。要想实现微孔的超级填充,镀液中添加剂的作用至关重要。本方法以乙二醇为增溶剂,硝酸银作沉淀剂,采用氯化银比浊法,在不分离有机添加剂的条件下,研究了各种测定条件对该方法的影响,并直接测定酸性镀铜液中微量氯离子。研究了在不添加有机添加剂和添加SPS、PEG的条件下,不同放置时间、不同浓度氯离子浓度范围对吸光度线性范围的影响。研究发现不同浓度氯离子与SPS、PEG共同存在的情况下,吸光度随时间的变化较大,氯离子浓度较大时吸光度随时间变化较大。因此,该方法不适合测定氯离子浓度大于10 mg/L的镀液。为了提高测量准确度我们采用求第21、23、25 min吸光度的平均值来作为最终吸光度值。最后,两次测定了每次电镀微孔后电镀液中氯离子的浓度,平均值作为最终的结果。并分析了微孔填充情况与氯离子浓度的关系。我们还研究了不同分子量PEG对电镀液阴极极化曲线的影响。研究发现PEG的分子量越大抑制作用越强。Ⅱ超级化学镀铜溶液研究铜具有较低的电阻率和较高的抗电迁移能力而被广泛应用在超大规模集成电路中。在大马士革工艺中,微孔和道沟的填充是通过超级电镀铜技术来完成的。但是随着互联线宽度迅速变窄,电镀铜填充变得越来越困难,超级化学镀铜应运而生。本文采用重量法研究了不同分子量PEG在甲醛为还原剂的化学镀铜溶液中的沉积速率;研究表明随着PEG浓度和分子量的增加,化学铜的沉积速率明显降低。线性扫描伏安法测定结果表明,PEG的加入抑制了化学铜的沉积,随着PEG分子量越大,PEG对化学铜的抑制作用越强。采用PEG-6000和PEG-8000实现了直径在0.2微米以下微孔的超级化学镀铜。研究表明PEG的分子量、PEG的浓度,和道沟的规格等因素影响超级化学铜填充。探索添加三乙醇胺-SPS化学镀铜溶液的微孔填充行为,虽然没有完全实现超级化学镀铜,但是实验证明该体系在SPS浓度为0.5 mg/L时,具有超级化学镀铜现象。研究了SPS、SPS与联二吡啶、SPS与PEG的加入对化学镀铜沉积速率的影响。SPS单独使用时促进化学铜的沉积,而SPS与联二吡啶及PEG共同使用时却抑制化学铜的沉积。研究了PEG-6000对含有三乙醇胺体系的化学镀铜沉积速率的影响,PEG-6000抑制该体系的沉积,但是当浓度大于1 mg/L后抑制作用几乎不再改变。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1篇 酸性镀铜溶液中氯离子的测定
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 研究现状与存在问题
• 1.2.1 印刷电路板研究
• -测定的研究状况'>1.2.2 Cl^-测定的研究状况
• 1.3 研究内容及创新之处
• -的测定及PEG的电化学行为'>第2章 酸性镀铜溶液中Cl^-的测定及PEG的电化学行为
• 2.1 引言
• -的测定试验原理及方法'>2.2 酸性镀铜溶液中Cl^-的测定试验原理及方法
• 2.2.1 试验原理
• 2.2.2 试验方法
• 2.3 微孔电镀的原理及过程
• 2.3.1 微孔电镀原理
• 2.3.2 微孔电镀前处理及电镀过程
• 2.4 试验试剂及设备
• -测定方法研究'>2.5 酸性镀铜溶液中Cl^-测定方法研究
• -的测定'>2.5.1 不含有机添加剂时Cl^-的测定
• -的测定'>2.5.2 含有机添加剂时Cl^-的测定
• -浓度溶液的吸光度测定'>2.5.3 含有机添加剂时不同Cl^-浓度溶液的吸光度测定
• -浓度的测定'>2.5.4 镀液中Cl^-浓度的测定
• 2.6 电镀填充微孔试验内容
• 2.7 酸性镀铜添加剂PEG的电化学行为
• 2.7.1 试验方法及条件
• 2.7.2 不同分子量PEG对阴极极化曲线的影响
• 2.8 本章小结
• 第2篇 超级化学镀铜溶液研究
• 第3章 超级化学镀铜的研究进展
• 3.1 研究背景及意义
• 3.2 应用于半导体铜互连线工艺的超级化学镀铜添加剂
• 3.2.1 采用SPS为主要添加剂的超级化学镀铜研究
• 3.2.2 DPS为主要添加剂的超级化学镀铜
• 3.2.3 HIQSA与PEG相结合的超级化学镀铜
• 3.2.4 单独使用PEG为添加剂的超级化学镀铜
• 3.3 研究存在问题与展望
• 第4章 以甲醛为还原剂单独PEG为添加剂的超级化学镀铜
• 4.1 引言
• 4.2 试验步骤
• 4.2.1 试样的制备
• 4.2.2 化学镀铜的试验流程
• 4.2.3 镀覆试验结果的评价
• 4.3 试验试剂及设备
• 4.3.1 试验试剂
• 4.3.2 试验设备
• 4.4 不同分子量的PEG对化学镀铜沉积速率的影响
• 4.5 不同分子量的PEG对化学镀铜阴阳极极化曲线的影响
• 4.5.1 试验原理
• 4.5.2 试验方法
• 4.5.3 试验结果
• 4.6 分子量为6000的PEG对道沟的填充
• 2活化的超级化学填充'>4.6.1 PEG-6000浓度为1mg/L时采用PdCl₂活化的超级化学填充
• 2活化的超级化学填充'>4.6.2 PEG-6000浓度为1mg/L时无PdCl₂活化的超级化学填充
• 4.6.3 PEG-6000浓度为100mg/L时超级化学填充
• 4.7 PEG-8000为添加剂的超级化学填充
• 4.7.1 PEG-8000浓度为1mg/L时超级化学填充
• 4.7.2 PEG-8000浓度为100mg/L时超级化学填充
• 4.8 PEG分子量的大小对道沟填充影响模拟
• 4.8.1 不同分子量PEG填充相同规格道沟模拟图
• 4.8.2 同种分子量PEG填充不同规格道沟模拟图
• 4.9 PEG-6000对镀层的影响
• 4.9.1 PEG-6000对镀层表面的影响
• 4.9.2 PEG-6000对镀层结构的影响
• 4.10 本章小结
• 第5章 一种新超级化学镀铜体系的初步探索
• 5.1 引言
• 5.2 新超级化学镀铜体系的初步探索
• 5.3 添加剂的作用
• 5.3.1 SPS的作用
• 5.3.2 单独SPS对化学镀铜表面形貌的影响
• 5.3.3 单独SPS对化学镀铜镀层结构的影响
• 5.3.4 PEG-6000对含三乙醇胺体系沉积速率的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文和科研情况说明