超级化学镀铜填充微道沟的研究

超级化学铜填充技术不仅可以应用于半导体超大集成电路铜互连线, 而且可以应用于三维封装. 研究了不同浓
度、不同分子量的PEG 对以甲醛为还原剂的化学镀铜溶液中铜的沉积速率的影响. 随着添加剂PEG 浓度和分子量的
增大, 化学铜的沉积速率明显降低. 电化学研究结果表明PEG 通过抑制甲醛的氧化反应降低化学铜的沉积速率, PEG
分子量越大, 对化学铜的抑制作用越强. 利用PEG-6000 对化学铜的抑制作用和在溶液中低的扩散系数, 采用添加
PEG-6000 的化学镀铜溶液, 成功地实现了宽度在0.2 μm 以下微道沟的超级化学填充. 就PEG 的分子量、微道沟的深
径比等因素对超级化学铜填充的影响也做了研究.     

铜互连电镀中有机添加剂的合成与分析（英文）

铜互连是保障电子设备的功能、性能、能效、可靠性以及制备良品率至关重要的一环。铜互连常通过在酸性镀铜液电镀铜实现,并广泛用于芯片、封装基材和印制电路板中。其中,有机添加剂在调控铜沉积完成沟槽填充、微孔填充以形成精密线路和实现层间互连方面起着决定性作用。添加剂主要由光亮剂、抑制剂和整平剂三组分组成,在恰当的浓度配比下,添加剂对于盲孔超级填充具有协同作用。目前,已报导的文献聚焦于代表性添加剂的超填充机理及其电化学行为,而对于添加剂的化学结构与制备方法鲜有深入研究。本文重点研究了各添加剂组分的制备工艺和快速电化学筛选方法,为电镀铜添加剂的未来发展提供理论指导。     

铜电化学沉积在微孔金属化中的应用

以分布有微孔的印刷线路板(PCB)作为模板,按照PCB孔金属化工艺路线,研究乙醛酸化学镀铜和柠檬酸盐体系铜电沉积工艺在PCB微孔金属化中的应用.结果表明,乙醛酸化学镀铜和柠檬酸盐体系电沉积铜可以成功地应用于PCB微孔金属化加工工艺中.微孔化学镀铜金属化导电处理后,铜附着于微孔内壁,颗粒细小,但排列疏松且局部区域发生漏镀现象.微孔一经电镀铜加厚,镀层电阻显著下降;孔壁内外的铜沉积速率达到0.8:1.0;铜颗粒具有一定的侧向生长能力,能够完全覆盖化学镀铜时产生的微小漏镀区域;微孔内壁铜镀层连续、结构致密并紧密附着于内壁,大大增强了PCB上下层互连的导电性能.     

2,2′-联吡啶和亚铁氰化钾对乙醛酸化学镀铜的影响

以乙醛酸作还原剂、Na2EDTA为络合剂、2,2′-联吡啶和亚铁氰化钾作为添加剂组成化学镀铜体系,研究了两种添加剂对化学镀铜速率、镀层表面形貌、组成和结构的影响.结果表明:添加适量的2,2′-联吡啶和亚铁氰化钾,不仅提高了镀液的稳定性,而且使沉积速率增加1倍.这两种添加剂的同时使用,使镀层颜色变亮,形貌发生变化.所得镀层是多晶铜,没有发现夹杂Cu2O.     

2,2''''-联吡啶和亚铁氰化钾对乙醛酸化学镀铜的影响

以乙醛酸作还原剂、Na2EDTA为络合剂、2,2'-联吡啶和亚铁氰化钾作为添加剂组成化学镀铜体系,研究了两种添加剂对化学镀铜速率、镀层表面形貌、组成和结构的影响.结果表明:添加适量的2,2'-联吡啶和亚铁氰化钾,不仅提高了镀液的稳定性,而且使沉积速率增加1倍.这两种添加剂的同时使用,使镀层颜色变亮,形貌发生变化.所得镀层是多晶铜,没有发现夹杂Cu20.     

生物凝胶电镀法制备铜纳米多孔膜

采用生物凝胶电镀法制备铜纳米多孔膜。 电镀电压为5 V,阳极为铜片,实验探究了电镀液成分、电镀时间、阴极衬底及沉积电压对电镀层表面形貌的影响。 采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对样品形貌和晶型进行表征,得出制备铜膜的最佳条件。 结果表明,电镀的铜膜颗粒尺寸在100 nm左右,晶粒平均尺寸为25 nm,存在较强的(111)织构,而且XRD结果表明,附着的壳聚糖凝胶对铜膜有保护作用,防止其被氧化。 同时采用电化学工作站对其过程中的电镀电流进行实时测量,电流变化曲线表明电镀进行到一定时间后,电流趋于一个很小的稳定值,壳聚糖凝胶阻止了镀液中铜离子的进一步沉积。     

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.     

N',N'-二乙基硫脲添加剂对铜微沉积工艺电化学行为的影响

为了研究N',N'-二乙基硫脲添加剂在微沉积工艺中对铜金属孔洞填充能力的影响,采用线性伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、SEM测量法分析比较了无添加剂、含硫脲和含N',N'-二乙基硫脲添加剂时微沉积铜工艺中的电化学行为,并借助塔菲尔方程,分析比较此三种情况下电镀反应过程中的电极动力学参数.结果显示:当铜微沉积工艺中加入N',N'-二乙基硫脲添加剂时,产生活性极化,该活性极化效应降低铜离子的放电速度,抑制孔洞边缘部分沉积较快区域的过快生长;同时活性极化提高,将导致成核点的增加,沉积膜的晶粒较小,镀膜也较平滑细致,实验测得铜离子的平滑能力比没有添加剂时提高约50%.最后通过微沉积工艺成功地将金属铜填充入宽为10 μm,深宽比为4:1的微型凹槽中,且镀层内没有空洞、空隙以及细缝等缺陷.     

N’,N’-二乙基硫脲添加剂对铜微沉积工艺电化学行为的影响

为了研究N’,N’-二乙基硫脲添加剂在微沉积工艺中对铜金属孔洞填充能力的影响, 采用线性伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、SEM测量法分析比较了无添加剂、含硫脲和含N’,N’-二乙基硫脲添加剂时微沉积铜工艺中的电化学行为, 并借助塔菲尔方程, 分析比较此三种情况下电镀反应过程中的电极动力学参数. 结果显示: 当铜微沉积工艺中加入N’,N’ -二乙基硫脲添加剂时, 产生活性极化, 该活性极化效应降低铜离子的放电速度, 抑制孔洞边缘部分沉积较快区域的过快生长; 同时活性极化提高, 将导致成核点的增加, 沉积膜的晶粒较小, 镀膜也较平滑细致, 实验测得铜离子的平滑能力比没有添加剂时提高约50%. 最后通过微沉积工艺成功地将金属铜填充入宽为10 μm, 深宽比为4∶1的微型凹槽中, 且镀层内没有空洞、空隙以及细缝等缺陷.     

稀土添加剂对镀铬质量的影响

针对普通电镀镀层光亮性和结合强度差, 分散性和沉积速度低的实际, 应用远近阴极的研究方法, 系统地研究了稀土添加剂在常温和中温镀铬时对镀层光亮性、镀液分散性、离子的沉积速度和电流效率的影响, 实验结果表明稀土添加剂在中温镀铬时, 对镀层的光亮性、镀液的分散性、离子沉积速度和电流效率均有增强作用, 常温时对电流效率和离子沉积速度有较大的增强作用. 对电镀铬综合性能提高较大的稀土为Pr6O11, CeO2.     

Comparison of Bottom-up Filling in Electroless Plating with an Addition of PEG,PPG and EPE

The bottom‐up filling capabilities of electroless copper plating bath with an addition of additives, such as polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG) and triblock copolymers of PEG and PPG with ethylene oxide terminal blocks termed EPE, were investigated by the cross‐sectional scanning electron microscopy (SEM) observation of sub‐micrometer trenches. Though three additives had inhibition for electroless copper deposition, the suppression degrees of three additives were different. EPE‐2000 had the strongest suppression for electroless copper deposition, and the suppression of PEG‐2000 was the weakest. The bottom‐up filling capability of electroless copper was investigated in a plating bath containing different additives with the concentration of 2.0 mg/L. The cross‐sectional SEM observation indicated the trenches with the width of 280 nm and the depth of 475 nm were all completely filled by the plating bath with an addition of EPE‐2000, but the trenches were not completely filled by the plating bath with an addition of PEG‐2000 or PPG‐2000, and some voids appeared. Linear sweep voltammetry measurement indicated that three additives all inhibited the cathodic reduction reaction and the anodic oxidation reaction, and the inhibition of EPE‐2000 was the strongest among three additives, which agreed with that of the deposition rate of electroless copper. Significant differences in surface roughness of deposited copper film were observed by UV‐visible near‐infrared for different suppressors, and the bright and smooth of deposited copper film were in accordance with the inhibition of three additives.     

封孔镀铜过程中JGB作用机理研究

采用极化曲线和电化学交流阻抗法测试,研究了封孔镀铜过程中整平剂JGB的作用机理,同时利用质谱和液体核磁共振谱确定了通电过程中JGB分解产物A的结构。结果表明,JGB是一种非常不稳定的物质,在较低的阴极极化电位下JGB通过断开-N=N-双键同时加氢来实现它向产物A的转化,转化过程中JGB从电极表面脱附。相对JGB而言,产物A比较稳定,它在阴极表面的吸附强度随电位负移而增强。封孔镀过程中,因印制线路板(PCB)表面的工作电位一般都较JGB的脱附电位更负,而在此电位下,产物A可稳定吸附于电极表面,所以JGB的分     

特殊整平剂甲基橙在通孔电镀铜的应用

甲基橙具有两种基团,可以同时起到加速和抑制作用,可作为特殊的整平剂应用与通孔电镀铜实验中。通过分子动力学模拟和量子化学计算来表征甲基橙在通孔电镀铜中的作用,结果表明甲基橙可以很好地吸附在阴极表面并抑制铜的电沉积。 通过恒电流测试和循环伏安测试结果显示, 甲基橙由于同时具有磺酸基的去极化和其分子结构部分的极化作用, 形成协同分子内对铜加速还原和阻碍传质的竞争效应, 所以几乎不影响电位。在板厚孔径为10:1的通孔电镀铜实验中, 仅以甲基橙和环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物作为添加剂, TP值可达到92.34%。     

Structural and electrical properties of nickel–iron thin film on copper substrate for dynamic random access memory applications

Using pulse electrodeposition technique, nano crystalline NiFe films were deposited on conductive copper substrates, under galvanostatic mode in an ultrasonic field at different conditions such as pulse current magnitude, deposition time and ultrasonic bath temperature. As-prepared NiFe/Cu thin films were characterized for phase analysis, surface morphology, surface roughness and resistivity measurements. The results show that the use of ultrasonic bath at room temperature has reduced the surface roughness, resistivity, average grain size and crystallite size of NiFe/Cu thin films. The resistivity is reduced with increasing deposition current from 44.2 µΩ cm at 40 mA to 33.0 µΩ cm at 100 mA. On the other hand, a significant drop of the resistivity from 35.7 to 9.4 µΩ cm is observed if the deposition time was reduced from 5 to 3 min.     

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...     

高均匀性的铜柱凸块电镀

随着电子产品的小型化、多功能化和高性能化的发展,促使着2D集成封装向2.5D或3D集成封装发展。铜柱凸块电镀是晶圆级三维封装的关键基础技术之一。本文研究了铜柱凸块的电镀均匀性与添加剂浓度、 镀液对流、 电流密度和电镀设备之间的影响规律。研究结果表明, 添加剂浓度、 镀液对流以及电流密度对单个铜柱凸块的平整度影响较大,而对铜柱凸块高度的均一性影响较小。相反,电镀设备对铜柱凸块的高度均一性的影响较大, 而对铜柱凸块的平整度影响较小。在三种有机添加剂中, 整平剂对铜柱凸块的平整度影响最大, 随着镀液中整平剂浓度的增加,铜柱凸块顶部形状由凸起、变为平整、 再转变为凹陷。电镀液的单向对流会导致所沉积铜柱凸块形貌发生倾斜。 高的电流密度会导致凸顶的铜柱凸块形貌。精密设计的电镀设备可以提高晶圆上电流密度分布的均匀性, 继而大幅提高电镀铜柱凸块的共面性。本文的研究结果可为铜柱凸块的电镀优化提供指导。     

Effect of additive triblock copolymer PEP-3100 on bottom-up filling in electroless copper plating

Bottom-up copper filling for different sub-micrometer trenches was investigated by electroless deposition technique using a PO-EO-PO triblock copolymer termed PEP-3100 as an additive. It was found that PEP-3100 (molecular weight 3100) had a strong inhibition for the electroless copper deposition. The bottom-up filling behavior of electroless copper bath for different trenches was investigated in a plating bath containing 1.0 mg l⁻¹ PEP-3100. The cross-section SEM observation indicated the trenches with different widths ranging from 100 to 380 nm were all filled completely by electroless copper.     

Poly(ethylene glycol) enhances the surface activity of a pulmonary surfactant

The primary role of lung surfactant is to reduce surface tension at the air–liquid interface of alveoli during respiration. Axisymmetric drop shape analysis (ADSA) was used to study the effect of poly(ethylene glycol) (PEG) on the rate of surface film formation of a bovine lipid extract surfactant (BLES), a therapeutic lung surfactant preparation. PEG of molecular weights 3350; 8000; 10,000; 35,000; and 300,000 in combination with a BLES mixture of 0.5 mg/mL was studied. The adsorption rate of BLES alone at 0.5 mg/mL was much slower than that of a natural lung surfactant at the same concentration; more than 200 s are required to reach the equilibrium surface tension of 25 mJ/m². PEG, while not surface active itself, enhances the adsorption of BLES to an extent depending on its concentration and molecular weight. These findings suggest that depletion attraction induced by higher molecular weight PEG (in the range of 8000 to 35,000) may be responsible for increasing the adsorption rate of BLES at low concentration. The results provide a basis for using PEG as an additive to BLES to reduce its required concentration in clinical treatment, thus reducing the cost for surfactant replacement therapy.