收藏本站
《陕西师范大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超级化学镀铜方法填充微道沟的基础研究

王旭  
【摘要】:金属铜由于其具有较低的电阻率和较高的抗电迁移能力,已被广泛地应用于超大规模集成电路的大马士革铜互联线工艺中。其铜互联线工艺的微孔和道沟的完全填充是通过超级电镀技术来实现的。随着集成电路芯片中铜互联线宽度迅速减小,均匀铜种子层很难获得,而使得电镀铜填充变得越来越困难。超级化学镀铜具有化学镀铜和超级填充的双重特点,无需种子层,能够实现无空洞完全填充,从而受到广泛关注。本文在乙醛酸作为还原剂的化学镀铜溶液中,通过对大量的抑制剂、加速剂的单独、协同加入对化学铜溶液超级填充的影响,实现了体系的超级化学铜填充。研究、总结了超级化学铜填充实现的方法,并通过电化学方法对其形成超级化学填充的机理进行探究。 本论文首先选择了较大的大分子量的添加剂,研究添加剂的单独加入对化学铜溶液沉积速率的影响。发现分子量为3100的PPG-PEG-PPG三段聚醚(简称PEP-3100),对化学镀铜沉积速率具有较强的抑制作用。没有添加任何添加剂的化学镀铜沉积速率是8.2μm/h,当PEP-3100的浓度仅为1.0 mg/L时,化学镀铜的沉积速率降低至2.1μm/h。当化学铜溶液中PEP-3100浓度为1.0 mg/L,研究其添加对不同宽度微道沟的化学镀铜填充的影响。断面SEM图结果表明宽度100-380 nm、深度430nm的道沟均被化学铜完全填充。线性扫描伏安法测定结果进一步证明PEP-3100对抑制化学镀铜的沉积速率有较大的影响;作为对比,研究了添加EPE-8000(1.0 mg/L)作为抑制剂的化学镀铜溶液对微道勾填充能力的影响,发现EPE-8000对深径比较小的道勾能有效填充,而对深径比较大的微道勾,填充时底部容易出现了空洞。 本论文的重要内容为设计、实现完全的超级化学填充体系。在对超级电镀铜沉积速率研究的基础上,我们设计出了实现完全超级化学铜沉积的方案。即通过加速剂加速底部化学铜的沉积,通过抑制剂和加速剂的协同作用,共同抑制化学铜在道沟口部和表面的沉积,从而实现化学铜对微孔和道沟的完全填充。在大量添加剂研究实验的基础上,我们发现单独添加SPS对化学镀铜沉积速率有加速作用;虽然PEG-4000单独加入对化学铜有抑制作用,而SPS和PEG-4000的共同加入,极大的抑制了化学铜的沉积速率。利用SPS分子量小,水溶性好,具有较高的扩散系数,能均匀分散在溶液中,而PEG-4000具有较大的分子量和低的扩散系数,从而使PEG-4000在道勾内部形成一定的浓度梯度的特点,使得PEG-4000在微孔表面和口部具有较大的浓度,微孔底部浓度很小。利用SPS和PEG-4000的协同作用,我们成功的实现了超级化学镀铜的完美填充。线性扫描伏安曲线表明,PEG和SPS混合添加对铜离子的还原和乙醛酸的氧化都有抑制作用。但添加添加剂SPS和PEG沉积的铜膜电阻率较大,不利于超大规模集成电路的应用。 JGB在低浓度时具有加速化学镀铜沉积速率的作用,而在高浓度时对化学沉积速率具有抑制作用。在化学镀铜溶液中同时加入JGB和EPE-8000(分子量大约为8000),对化学镀铜沉积速率具有协同抑制作用。利用EPE-8000有较小的扩散系数,在道勾中形成一定的浓度梯度和JGB分子量较小的特点,EPE-8000抑制道沟口部、表面的化学镀铜沉积速率和JGB加速微道沟底部的化学镀铜沉积速率的协同作用,实现了超级化学镀铜的完美填充。化学镀铜填充道沟断面SEM图表明,宽度从130到520 nm,深度450到770 nm的道沟都能被完美填充。线性扫描伏安法和混合电位理论研究显示,单独添加JGB能加速乙醛酸的氧化,而当单独添加三段聚醚EPE-8000时能抑制乙醛酸的氧化。当JGB和EPE-8000混合添加时,能协调抑制了乙醛酸的氧化。 大分子的抑制剂具有较低的扩散系数,小分子的加速剂具有较高的扩散系数,往化学铜溶液中添加小分子的加速剂和大分子的抑制剂,利用抑制剂对道沟口部、表面的化学镀铜的沉积速率具有抑制作用和加速剂对道沟底部的化学铜的沉积速率加速的作用,从而能够实现超级化学铜的完美填充。利用该实验原理,通过实验设计,利用小分子的JGB、SPS作为加速剂,利用大分子的聚合物PEP-3100、PEG-4000作为抑制剂,利用大分子聚合物PEP-3100、PEG-4000、EPE-8000和JGB对微道沟底部的化学镀铜沉积速率的协同抑制作用,同样能实现完美的超级化学镀铜的完美填充。利用该实验原理不仅可用于超级化学镀铜填充体系,也可以用于其他超级化学镀填充体系。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ153.14

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李瑜煜,谢致微,黎樵燊,张文雄;不锈钢阳极氧化着金黄色技术的研究[J];材料保护;1999年09期
2 周元康,王满力,罗述洁,郭奇亮;不锈钢着色的色泽控制[J];材料保护;1997年11期
3 郭稚弧,王海人,贾法龙;不锈钢着色新技术的研究[J];材料保护;2000年05期
4 周细应,万润根,韦金平,曾彦彬;不锈钢化学着色工艺探讨[J];材料保护;1995年11期
5 熊海平,萧以德,伍建华,付志勇;化学镀铜的进展[J];表面技术;2002年06期
6 刘玉岭,邢哲,檀柏梅,王新,李薇薇;ULSI多层铜布线钽阻挡层及其CMP抛光液的优化[J];半导体技术;2004年07期
7 顾心群;适合于双面及多层印制板电路板的电镀铜溶液[J];航空精密制造技术;1995年03期
8 郭稚弧,贾法龙,邱于兵;三角波电流扫描法制备彩色不锈钢的研究[J];电镀与环保;2000年04期
9 贾法龙,郭稚弧;不锈钢着色法研究的新进展[J];腐蚀与防护;2002年06期
10 张颖,陶珍东,马艳芳,刘莉;不锈钢着色研究[J];腐蚀与防护;1998年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李大成,周大利,刘恒,张萍,张云,龚家竹;纳米TiO_2的表面处理[J];四川有色金属;2003年03期
2 王庭慰,陈逸范,郭勇;高频低损耗PS/TiO_2复合材料介电性能研究[J];工程塑料应用;1997年03期
3 杨宝林,阎逢元,李波;聚苯硫醚的摩擦学性能[J];工程塑料应用;2004年11期
4 毕红,阮德礼,章于川,黄乔坤;新型茶单宁聚氨酯材料的研究(Ⅰ)[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
5 刘爱民;凝胶渗透色谱法测定聚丙烯腈共聚物的平均分子量及分布的研究[J];安徽化工;2003年01期
6 慈艳柯,陈秀英,吴孙桃,郭东辉;片上系统的设计技术及其研究进展[J];半导体技术;2001年07期
7 刘玉岭,邢哲,檀柏梅,王新,李薇薇;ULSI多层铜布线钽阻挡层及其CMP抛光液的优化[J];半导体技术;2004年07期
8 李秀娟,金洙吉,苏建修,康仁科,郭东明;铜化学机械抛光中的平坦性问题研究[J];半导体技术;2004年07期
9 王娟;刘玉岭;张建新;舒行军;;钽抛光及抛光机理的探究[J];半导体技术;2006年05期
10 陈芳,高宏军,刘忠范;热压印刻蚀技术[J];微纳电子技术;2004年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程栋材;黄志雄;;高聚物材料阻尼机理及IPN阻尼材料的发展进展[A];第十五届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2003年
2 秦松祥;郭小燕;杨惠;孙智富;;18-8型不锈钢表面化学着色研究[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
3 谢校臻;王继辉;冀运东;;脱硫烟道用乙烯基酯树脂复合材料力学性能测试[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
4 杨志刚;钟声;;化学镀铜在超大规模集成电路中的应用和发展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
5 曹建军;;纳米TiO_2/ABS复合材料抗光老化性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
6 张野;;新型聚酯啤酒瓶专用料的研究[A];PPTS2005塑料加工技术高峰论坛论文集[C];2005年
7 王水弟;蔡坚;贾松良;;电镀技术在硅圆片上的应用[A];2005年上海市电镀与表面精饰学术年会论文集[C];2005年
8 张炜;成旦红;王建泳;郁祖湛;;ULSI铜互连中的电沉积铜的研究动态[A];2005年上海市电镀与表面精饰学术年会论文集[C];2005年
9 陈天玉;;不锈钢化学着彩色技术简介[A];2005年上海市电镀与表面精饰学术年会论文集[C];2005年
10 曹立志;陶伟良;黄伟;;激光盲孔孔型对盲孔镀平结果的影响[A];2007年上海市电子电镀学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 向斌;纳米TiO_2对氯醚树脂及其防腐涂料性能的影响[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2004年
2 邢应生;螺杆冷却时单螺杆挤出过程熔融机理及相变行为的可视化研究[D];北京化工大学;2004年
3 王岸娜;壳聚糖澄清猕猴桃果汁及其澄清机理的探讨[D];江南大学;2004年
4 甘文君;热塑性改性环氧体系相分离的粘弹性行为[D];复旦大学;2004年
5 周兵;CaCO_3/PEEK复合材料的制备与性能研究[D];吉林大学;2004年
6 张辉;红外迷彩伪装织物研究与实践[D];东华大学;2006年
7 谢勤;Zn-Ni、Zn-Ni-P合金电镀工艺及其基础理论研究[D];中南大学;2001年
8 刘峰名;硅的表面刻蚀、光学性能以及硅钴材料制备的激光拉曼光谱研究[D];厦门大学;2001年
9 荣峻峰;聚烯烃纳米复合材料及新型烯烃聚合催化剂的研究[D];石油化工科学研究院;2000年
10 刘晓东;无序介质的中红外光子局域化和Z-扫描技术研究[D];燕山大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何小兵;生物合成聚γ-谷氨酸(钠盐型)的溶液性质研究[D];南京工业大学;2003年
2 袁智;检查手套润滑涂层的制备与机理研究[D];南京工业大学;2003年
3 袁斌;铜元素用于防治硫酸盐还原菌腐蚀的研究[D];大连理工大学;2005年
4 王彪;银—镀铜石墨复合材料的制备及测试[D];合肥工业大学;2005年
5 汤先文;纳米二氧化硅表面改性研究[D];武汉理工大学;2003年
6 付萍;超深亚微米下IC光刻过程透射成像研究[D];浙江大学;2002年
7 康红梅;聚丙烯酸系高吸水树脂研究[D];湘潭大学;2002年
8 王进华;合成绝缘子在污湿环境下交流闪络特性及机理的研究[D];重庆大学;2002年
9 高林辉;激光诱导自蔓延反应合成准晶和非晶材料[D];辽宁工程技术大学;2002年
10 陈志锦;超深亚微米集成电路制造过程中光学邻近效应模拟的研究[D];浙江大学;2003年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王弘英,刘玉岭,张德臣;适于ULSI的一种新的铜的CMP抛光液[J];半导体学报;2002年02期
2 曹国庆;不锈钢着色的光干涉效应[J];表面技术;1994年02期
3 李国彬,姜延飞,谷春瑞;不锈钢化学着色工艺的研究[J];表面技术;1996年05期
4 贾法龙,郭稚弧;不锈钢电解着色的颜色控制研究[J];表面技术;2001年03期
5 周细应,万润根,韦金平,曾彦彬;不锈钢化学着色工艺探讨[J];材料保护;1995年11期
6 李瑜煜,谢致微,黎樵燊,张文雄;不锈钢阳极氧化着金黄色技术的研究[J];材料保护;1999年09期
7 郭稚弧,王海人,贾法龙;不锈钢着色新技术的研究[J];材料保护;2000年05期
8 王先友,蒋汉瀛;彩色不锈钢研究现状及发展前景[J];材料保护;1996年05期
9 张碧泉,卢兆忠,刘祖滨,张如胜,林志鹏,蔡滨娜,吴响妹,沈华建,范爱玉;304光亮不锈钢着色工艺研究[J];电镀与环保;1997年02期
10 郭稚弧,贾法龙,邱于兵;三角波电流扫描法制备彩色不锈钢的研究[J];电镀与环保;2000年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 曹刚;运动车辆识别技术研究[D];四川大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李贵俊;运动车辆类型精确识别技术研究[D];四川大学;2005年
2 张亮;号码技术在若干领域应用的研究[D];沈阳工业大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨防祖;杨斌;黄剑廷;吴丽琼;黄令;周绍民;;次磷酸钠化学镀铜镍合金的研究[J];电镀与涂饰;2006年07期
2 王喜然;张英伟;;PP塑料化学镀铜的工艺研究[J];表面技术;2010年05期
3 庄华民;;快速化学镀铜溶液稳定性的探讨[J];电镀与精饰;1983年06期
4 谢致薇,李瑜煜,黎樵燊,吴杨波;陶瓷基片化学镀铜工艺研究[J];表面技术;1999年03期
5 鹿玉理,解维林,徐家乐;铅蓄电池塑料板栅的研究[J];山东大学学报(理学版);1984年02期
6 Aina Hung ,方国鑫;用次亚磷酸盐作还原剂进行化学镀铜[J];材料保护;1988年05期
7 张小亮;卢胜林;胡志洋;马瑞;黄彦;;钯铜合金膜的化学镀制备过程研究[J];江西师范大学学报(自然科学版);2010年05期
8 谷新,王周成,林昌健;络合剂和添加剂对化学镀铜影响的电化学研究[J];电化学;2004年01期
9 高剑;袁雪莉;杨志峰;王智香;王增林;;亚氨基二乙酸为络合剂的新型化学镀铜研究[J];电镀与精饰;2010年10期
10 徐喜初;黄树坤;;Cu(Ⅱ)-EDTA-HCHO化学镀铜中阴、阳极反应的控制程度[J];电镀与精饰;1987年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 师晓;宋丹路;杨玲玲;;聚四氟乙烯表面化学镀铜的工艺研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
2 王增林;;化学镀铜技术的最新进展[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
3 秦志英;王为;;2,2’-联吡啶对化学镀铜过程的影响[A];全国镀膜与表面精饰低碳技术论坛论文集[C];2011年
4 昝灵兴;丁杰;孙宇曦;高琼;路旭斌;王增林;;2-巯基苯并噻唑对化学镀铜的影响[A];2011年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2011年
5 秦志英;王为;;2,2-'.联吡啶对化学镀铜过程的影响[A];2011年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2011年
6 杨防祖;杨斌;黄令;姚士冰;许书楷;陈秉彝;周绍民;;次磷酸钠化学镀铜中再活化剂的作用机理研究[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
7 徐艳月;张世斌;刁宏伟;王永谦;廖显伯;;氢稀释和频率对非晶硅沉积速率的影响[A];中国太阳能学会2001年学术会议论文摘要集[C];2001年
8 于伟东;廖家轩;夏立芳;柳襄怀;王曦;;磁控靶材料对极低气压下RF-UBM金属等离子体特性的影响[A];第四届华东真空科技学术交流展示会学术论文集[C];2003年
9 刘文婷;刘正堂;许宁;鹿芹芹;闫锋;;HfO_2薄膜的制备与光学性能[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
10 徐驰;王友军;束忠明;;坨面形状对CVD合成石英玻璃沉积速率的影响[A];2010全国玻璃技术交流研讨会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘后昌;GPS测量数据表明:洞庭湖面积将扩大[N];中国测绘报;2005年
2 耿新华;一项新能源技术的关键性突破[N];中国教育报;2006年
3 李世杰;中国湖泊的变迁[N];中国渔业报;2007年
4 本报记者 王燕宁;“睡”龙灌河该醒醒了[N];科技日报;2005年
5 刘曙甲 刘志伟;结晶氮化碳薄膜与金刚石争高低[N];科技日报;2003年
6 陈强;新型SiOx高阻隔薄膜的制备技术[N];中国包装报;2007年
7 陈金岭;光棒:突破瓶颈创造新生代[N];通信产业报;2002年
8 易继哲 吴岳飞;巴陵烯烃工业用水淘“金”有术[N];中国石化报;2006年
9 富阳记者站 骆炳浩王芳芳 通讯员 周永明;富通捧回国家科技进步二等奖[N];杭州日报;2008年
10 上海电缆研究所 范载云;取经东瀛:日本光纤光缆技术依然领先[N];通信产业报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王旭;超级化学镀铜方法填充微道沟的基础研究[D];陕西师范大学;2011年
2 甘雪萍;电磁屏蔽用导电涤纶织物制备新技术及其产业化应用研究[D];上海交通大学;2007年
3 田斌;QFN封装电磁屏蔽用化学镀Cu的研究[D];天津大学;2004年
4 朱群玉;聚丙烯腈基活性中空炭纤维的制备和性能的研究[D];东华大学;2005年
5 王福;渤海湾海岸带~(210)Pb、~(137)Cs示踪与测年研究:现代沉积及环境意义[D];中国地质科学院;2009年
6 乔桂英;块体纳米晶Co-Ni合金的JED制备及其结构性能的研究[D];燕山大学;2006年
7 张会平;纳米铜及氧化(亚)铜薄膜的微观结构及性能[D];吉林大学;2007年
8 孙海龙;现代钙华沉积的环境替代指标及其气候环境因子控制的研究[D];中国地质科学院;2008年
9 单英春;EB-PVD Ni-Cr薄板沉积的多尺度模拟[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 张辉;红外迷彩伪装织物研究与实践[D];东华大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高剑;以亚氨基二乙酸为络合剂的新型化学镀铜体系以及超级化学镀镍的初步研究[D];陕西师范大学;2011年
2 杨志锋;新型超级化学镀铜体系的研究[D];陕西师范大学;2010年
3 吴婧;次磷酸钠还原化学镀铜工艺研究[D];电子科技大学;2011年
4 张明宇;乙醛酸化学镀铜工艺研究[D];大连理工大学;2013年
5 李娜;化学镀铜工艺中次磷酸钠—二甲胺基甲硼烷双还原体系的研究[D];陕西师范大学;2010年
6 袁雪莉;次磷酸钠—氨三乙酸无甲醛化学镀铜体系的研究[D];陕西师范大学;2011年
7 昝灵兴;超级化学镀微道沟填充的研究[D];陕西师范大学;2012年
8 靖洁;铝基铜沉积体系研究[D];长安大学;2010年
9 申丹丹;乙醛酸化学镀铜的工艺与机理研究[D];厦门大学;2007年
10 秦志英;化学镀铜工艺研究及生产线设计[D];天津大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026