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对用于互连线的铜脉冲电镀沉积层的研究

顾晓清  
【摘要】: 脉冲电镀是20世纪60年代发展起来的一种电镀技术,因为它的应用范围极广,不但在各种常规镀种的高速电镀上应用,而且在印制板高密度互连(HighDensity Interconnection,HDI)通孔酸性镀铜上,在制造纳米晶、纳米多层膜时,应用脉冲电镀都比直流好,因此脉冲电镀发展非常迅速。 脉冲电镀的研究主要集中在印刷电路板的通孔镀铜技术上。近几年来,随着信息技术的快速发展对高性能印制电路板(Printing Circuit Board,PCB)技术及品质要求不断提高,电路的设计要求趋向于细导线、高密度、小孔径,特别是HDI印制板中的微小盲孔,现今的直流电镀难以满足要求,高厚径比小孔电镀技术就是其关键问题之一。 电镀铜层因其具有良好的导电性、导热性和机械延展性等优点而被广泛应用于电子信息产品领域,电镀铜技术也因此渗透到了整个电子材料制造领域,从印制电路板(PCB)制造到IC封装,再到大规模集成电路(芯片)的铜互连技术等电子领域都离不开它,因此电镀铜技术已成为现代微电子制造中必不可少的关键电镀技术之一。 本论文主要研究的是脉冲电镀铜在集成电路互连线和印制电路板中的应用。第三章的实验是对用于集成电路互连线的脉冲电镀铜镀层性能进行研究。实验一通过不同条件下的退火实验研究了退火对脉冲电镀铜镀层性能的影响,以证实退火工艺对铜镀层性能改善的研究价值。实验二,通过三组实验研究了三种添加剂对脉冲电镀铜的影响,分别固定两种添加剂浓度,改变另一种添加剂,利用电势分析和SEM,讨论了各种添加剂在电镀过程中的作用,并证实惟有三种添加剂协同发挥作用,才能取得较好的效果。实验三通过不同添加剂浓度的脉冲电镀铜实验,其中包括电阻率、方块电阻和XRD测试,并且讨论了不同浓度添加剂对铜镀层性能的影响,分析了其中的原因,以证实脉冲电镀铜过程中,三种添加剂不同浓度的组合对改善铜镀层性能的积极作用。第四章的实验是三维柔性互连线的制作,并讨论了脉冲电镀铜在PCB中的应用价值。 随着集成电路互连线用铜取代铝,脉冲电镀铜工艺的应用已是大势所趋,并逐步趋于成熟;同时,随着信息技术的快速发展对高性能印制电路板技术及品质要求不断提高,脉冲电镀铜比传统的直流电镀更突现出它的优势和应用价值。因此,如何改善脉冲电镀铜工艺将是目前乃是未来一段时间的研究方向。


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