前言:芯片制造电子电镀表界面科学基础专刊

<正>电子电镀作为芯片制造中唯一能够在全技术节点实现纳米级电子逻辑互连的技术方法,是国家高端制造战略安全的重要技术支撑.随着新兴电子战略性产业的快速发展,国防武器装备信息化智能化的高度融合,我国在当前国际形势深度调整的背景下,对芯片制造电子电镀技术的自主化需求日益迫切.     

芯片高密度互连电子电镀成形与性能调控技术研究

信息技术的飞速发展,对芯片性能提出了越来越高的要求,芯片中晶体管和电子互连的密度也在不断增加.电子电镀是大马士革以及芯片封装电子互连的主要成形方法,互连密度的提高对于电子电镀成形工艺及性能调控方法提出了许多新的要求.本文概述了本团队近几年在芯片高密度互连的电子电镀成形方法以及性能调控方面的研究成果,主要包括3D TSV垂直互连及大马士革互连的填充及后处理工艺、高密度凸点电镀成形方法及互连界面可靠性研究、特殊结构微纳互连的制备及性能调控方法、微纳针锥结构低温固态键合方法、水相化学及电化学接枝有机绝缘膜等工作,以期对芯片电子电镀领域的研究带来启迪,推动芯片高密度互连技术的发展.     

面向集成电路产业的电子电镀研究方法

电子电镀是集成电路等高端电子制造产业的核心技术之一,其技术特点和难点在于在微纳米尺度通孔、盲孔、沟槽等限域空间内部实现金属镀层的均匀增厚或致密填充.然而,我国针对面向集成电路制造产业的微纳尺度电子电镀过程中的金属电沉积的表界面反应过程、添加剂的分子作用机制及其协同作用、以及镀层的理化结构与电学性能之间的构效关系的基础研究十分薄弱,缺乏系统和成熟的理论体系和研究方法.结合厦门大学电镀学科多年的科研工作,本文拟归纳微纳米尺度电子电镀的关键科学问题和技术难点,介绍电子电镀镀液体系的发展,梳理电子电镀的经典电化学研究方法和电化学原位先进研究方法,展望电子电镀工况研究方法的必要性和紧迫性,希望助力发展先进的电子电镀研究方法,推动电子电镀基础理论和工艺技术研究的进步.     

高端电子制造中电镀铜添加剂研究进展

电镀铜填充微孔技术是集成电路高端电子制造中电子互连材料制程中的主要技术工艺,铜互连材料的填充质量直接影响集成电路的可靠性和稳定性.电镀添加剂是实现电镀铜填微孔及影响填充质量和行为的关键因素.针对当前集成电路发展对高密度电子互连材料制造的高要求,本文概括了近些年国内外集成电路上电镀铜添加剂的研究现状,着重阐述加速剂、抑制剂和整平剂分子结构与表界面作用机制以及添加剂协同作用下实现超填充的填充机制,并针对现有研究现状提出未来需要深入探讨的科学问题和研究方向,为电子电镀铜添加剂的开发提供参考.     

表面增强红外光谱在研究电子电镀添加剂界面吸附的机遇

电子电镀是芯片金属互连的关键技术,对相关添加剂分子的界面吸附结构和行为进行可靠表征,是理解填充过程机制、设计新型添加剂的先决条件.衰减全反射–表面增强红外光谱(ATR–SEIRAS)具有强大的分子结构识别能力和对各类金属电极应用的普适性,为研究电子电镀金属–溶液界面的添加剂吸附结构及竞合作用提供了新机遇.基于本课题组的相关工作基础,本文针对电子电镀添加剂基础研究的需求,概述了表面增强红外光谱的基本原理,介绍了该方法在宽频与流动检测方面的新进展以及相关应用研究案例,归纳了该方法目前的不足并展望了未来的研究方向.     

印制电路中电镀铜技术研究及应用

电镀铜技术是制造印制电路板、封装载板等电子互连器件的核心技术.本文介绍了印制电路中电镀铜技术及其发展概况,主要总结了电子科技大学印制电路与印制电子团队在印制电路电镀铜技术基础研究和产业化应用等方面的工作.首先,以三次电流分布理论为基础,采用多物理场耦合方法构建阴极表面轮廓线随时间变化的镀层生长过程模型.该模型描述了铜沉...     

芯片铜互连研究及进展

本文详细介绍芯片制造中铜互连技术,综述酸性硫酸铜电镀工艺要点及常用添加剂作用机理,并概述国内外新型添加剂研究进展. 在此基础上,展望新型铜互连工艺替代酸性硫酸电镀铜工艺的可能性.     

芯片制造中的化学镀技术研究进展

芯片制造中大量使用物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、热压键合等技术来实现芯片导电互连. 与这些技术相比, 化学镀因具有均镀保形能力强、工艺条件温和、设备成本低、操作简单等优点, 被人们期望应用于芯片制造中, 从而在近年来得到大量的研究. 本综述首先简介了芯片制造中导电互连包括芯片内互连、芯片3D封装硅通孔(TSV)、重布线层、凸点、键合、封装载板孔金属化等制程中传统制造技术与化学镀技术的对比, 说明了化学镀用于芯片制造中的优势; 然后总结了芯片化学镀的原理与种类、接枝与活化前处理方法和关键材料; 并详细介绍了芯片内互连和TSV互连化学镀阻挡层、种子层、互连孔填充、化学镀凸点、再布线层、封装载板孔互连种子层以及凸点间键合的研究进展; 且讨论了化学镀液组成及作用, 超级化学镀填孔添加剂及机理等. 最后对化学镀技术未来应用于新一代芯片制造中进行了展望.     

薄层伏安法理论及分析应用研究进展

薄层循环伏安法是研究液/液界面异相电荷转移动力学的重要方法之一。本文介绍了薄层循环伏安法用于研究多步电子转移过程的原理,综述了近年来该法的理论进展,及其在分析科学领域的应用进展。     

高密度互连印制电路板孔金属化研究和进展

孔金属化互连是印制电路板(PCB)高密度集成的核心制程之一,化学镀铜和电子电镀铜是实现孔金属化的关键技术.本文介绍HDI-PCB的概念和制作流程;综述化学镀铜和电子电镀铜孔金属化互连的研究和进展,包括溶液组成和操作条件的影响,添加剂及其相互作用机理,以及盲孔填充和通孔孔壁加厚机制;展望高密度互连印制电路板电子电镀基础研...     

中国嵌段共聚物受限自组装的研究进展

近年来,嵌段共聚物在受限空间中的自组装已成为高分子科学领域一个新的关注点.在受限条件下,嵌段共聚物展现出更多的可调控性,可获得复杂多样的微相分离结构.这些新颖的结构为实现嵌段共聚物更加丰富的功能奠定了材料基础.中国的学者们在嵌段共聚物受限自组装的理论模拟和实验研究方面取得了一系列重要创新成果,有力地推动了该领域的发展.本文总结和评述了中国学者在该领域的研究进展,并展望了嵌段共聚物受限自组装研究未来发展的机遇与挑战.     

前言

<正>电化学(electrochemistry)作为化学学科中的一个重要分支,是研究两类导体——电子导体(如金属或半导体)以及离子导体(如电解质溶液)形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学,特别是研究电能和化学能之间的相互转换.自1799年伏打电池问世和1833年法拉第电解定律提出以来,电化学的发展已经超过200年的历史,并一直是化学科学中最活跃和最具有影响力的分支之一.近几十年来,电化学已经广泛渗透进入化学、物理学、材料科学、生物学、界面科学和电极过程动力学等多个学科领域,涵盖多种物理化学过程,成为物理学、化学和材料学紧密交叉和融合的学科.与此同时,我国电化学工作者的队伍也在不断壮大,科研水平迅速提升,创新能力不断增强.电化学领域的研究和创新对国民经济、军事、航空航天等领域具有特别重要     

《电镀与表面精饰》专辑序言

电镀与表面精饰属于工业电化学范畴,它是一门古老的科学,有着悠久的历史,在国民经济的众多领域发挥了重要的作用. 然而,由于受到资源、环境等问题的困扰,近年来其发展受到了严格的限制. 但是,机械制造、电力电子、仪器仪表、航空航天等诸多重要行业都离不开电镀与表面精饰. 在此背景下,就迫切要求广大电镀工作者奋发图强,不懈努力,不断开发新技术、新工艺,以适应新需求,以缓解资源、环境等方面的压力. 　　电镀与表面精饰涉及的领域比较广泛,主要包括：电镀、化学镀、阳极氧化、磷化、钝化、电解加工等. 这些技术共同的发展方向是：（1）所获得的表面膜层性能更加优异,包括耐蚀性、耐磨性、导电性、可焊性、稳定性等多种性能;（2）所采用溶液的化学组成更加简单,其主要成分更加低毒、无毒,并且尽量用廉价的原材料替代稀贵材料;（3）工艺操作更加简单,维护管理更加方便;（4）尽量降低生产成本,减少电能、热能等的消耗;（5）环境更加友好,在生产过程中要尽量减少或抑制废水、废气或废渣的排放等. 　　近年来,电镀与表面精饰技术的相关研究得到了迅速发展. 除从绿色、环保等方面出发开展了三价铬电镀、无氰电镀、无铬钝化等新技术、新工艺的研究外,还开展了熔盐电沉积稀有金属及其合金、离子液体电沉积特殊功能材料等方面的研究;在研究方法方面,除采用传统的电化学测试技术和表面分析技术外,还将量化计算、分子动力学模拟方法等应用到电镀液组成优化和镀层性能预测中;电镀与表面精饰技术业已突破了传统的技术领域,其在功能材料、纳米材料制造中的应用也越来越广泛. 结合上述研究方向,本专辑刊出由国内本领域六位知名教授受邀撰写的介绍最新研究成果的相关论文. 其中包括：与电镀相关的“硫酸盐体系三价铬沉积机理及镀层表征”、“镀锡层上钛?鄄磷复合体系钝化膜的制备与表征”;与金属表面改性相关的“水热法制备铝合金超疏水表面及电化学性能研究”;与电沉积纳米材料相关的“玻碳材料脉冲电沉积纳米晶体镍的制备及其性能研究”、“激光刻蚀模板中电沉积特殊结构CIGS薄膜”;与离子液体电沉积相关的“镍离子对中磷镍基体氯化胆碱无氰浸金表面的改善”. 　　最后,对本专辑的所有作者、审稿人及编辑部工作人员的辛勤工作和付出表示由衷的感谢！     

蒸发效应对高分子溶液沉积图案影响的研究进展

高分子薄膜在化工制造、绿色能源、材料、光电以及生命科学等领域有着重要的应用.溶剂蒸发作为高分子薄膜加工制备的重要手段,因其操作简单、成本较低和易于大规模制备的优点而被广泛应用和研究.本文综述了利用蒸发效应调控高分子溶液沉积图案、制备功能性高分子薄膜的研究进展,包括蒸发诱导高分子沉积图案的实际应用、基本原理和技术手段三个方面.本文旨在梳理该领域的各个研究方向及其相互联系,通过阐述溶剂蒸发对高分子沉积图案影响的机理为后续研究提供思路.此外,本综述简要总结了高分子溶液蒸发领域未解决的问题,并对未来发展方向进行了展望.     

界面上的质子耦合电子转移反应

质子耦合电子转移(Proton-Coupled Electron Transfer,PCET)反应是生物和化学的重要过程,它与光合作用、呼吸过程、能量转化和存储,以及制备清洁能源材料等过程紧密相关。界面上的质子耦合电子转移反应是近年来的研究热点之一,本文对该领域进行了简要综述,主要介绍了发生在液/液界面和固/液界面上的质子耦合电子转移反应的研究进展。     

《高分子通报》征稿简则

增材制造作为先进制造的前沿发展技术,已成为发达国家关注焦点和重要战略布局,也是“第三次工业革命”的切入点之一.以实际应用为导向,开展关键材料和加工工艺的研发,解决增材制造中的基础科学问题和重大技术瓶颈,构建完整有效的增材制造技术创新体系,对建设创新型国家具有重要意义.     

我国胶体与界面化学的发展

胶体与界面化学在能源、材料、生物、化学制造和环境科学等领域具有广泛的应用,并渗透到国民经济的各个主要领域中。所涉及到其中的一些重大科学问题,如土壤改良、功能与复合材料、三次采油、人造血浆、药物缓释与定向、润滑和油漆涂料等,与国家安全、能源开发、环境保护和人民生活等方面密切相关,发展胶体与界面化学学科对社会与经济的可持续发展具有重要的意义。本文综述了我国胶体与界面化学学科30年来的研究进展,尤其是近10年所取得的成就,主要包括新型两亲分子有序组合体的设计与构建、界面化学与有序分子膜、胶体与界面化学在微纳米功能材料合成中的应用新进展、胶体与界面化学在生物医药中的研究新进展,以及胶体与界面化学的研究新方法,并对该学科的发展前景与趋势进行了分析。     

多吡啶钌染料和有机染料共染色的钴基敏化太阳电池

具有低费米能级的外球电子媒介体的开发带来了染料敏化太阳电池性能的重大进展.针对这种快复合器件,通过精细的调控二氧化钛表面的染料包覆层结构来有效抑制界面电荷复合是目前该领域的一个重要研究主题.在本文中,利用高吸收系数的多吡啶钌染料与具有三维立体结构的有机给受体染料对二氧化钛薄膜进行共染色.基于邻菲罗啉钴氧化还原电对,相对于纯钌基染料染色的器件,瞬态吸收与瞬态光电压衰减测试表明具有三维立体结构的有机染料的引入不仅提高了电子注入效率,还同时减慢了二氧化钛中的电子与氧化态染料及电解质中的电子受体之间的复合反应速率,使器件开路电压从808 mV提升到883 mV.这种界面光活性层微结构变化诱导的电子注入效率的改善和电荷复合的减慢还过补偿了因薄膜光吸收减弱带来的不利影响,获得了更大的光电流输出,在模拟AM1.5太阳光辐照条件下器件功率转换效率从8.5%提升到10.3%.     

石墨炔电化学电池界面构筑

石墨炔是新兴的碳同素异形体, 其独特的结构和性质引起了不同领域科学家的广泛关注. 研究表明, 石墨炔在能源、 催化、 光学、 磁学、 信息科学和生命科学等领域发展潜力巨大. 近年来, 石墨炔在电化学能源领域的基础和应用研究展现了石墨炔作为电化学能源材料所具有的独特优势, 为解决电化学能源器件所面临的科学瓶颈提供了新理念、 新方法和新概念. 本文综合评述了近3年来石墨炔在电化学电池界面应用方面的研究进展, 主要涉及二维石墨炔的制备和结构优势, 及其为多种电化学电池电极界面构筑、 界面选择性传输及电极界面稳定性等带来的新启发.     

微流控芯片的研究及产业化

以大连研究团队的近期工作为基础,结合2015年末召开的“深圳-大连微流控芯片及其产业化战略研讨会”内容,扼要阐述作者对近期微流控芯片的研究及产业化的基本看法.鉴于微流控芯片研究的主流已从平台构建和方法发展转为不同领域的广泛应用,本文重点介绍了微流控芯片在现代生物化学分析、即时诊断、材料筛选-材料合成以及组织-器官仿生等4个应用领域的研究趋势,讨论了3D打印技术的崛起对微流控芯片的影响和挑战,阐述了微流控芯片作为当代极为重要的新兴科学技术平台和国家层面产业转型的潜在战略领域,在全球范围内产业化的发展势头.全文引用文献69篇.