第二十卷 第一期 - 2011年十月七日 PDF
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在銅電鍍槽中之陰極電流對Bis-(3-sodiumsulfopropyl disulfide)(SPS)聚二硫二丙烷磺酸鈉分解
洪奇成,李文熙*,胡紹喻
國立成功大學電機工程系
 
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於傑出的填孔能力以及極高的產能輸出,電鍍成為生成大馬士革結構中金屬銅導線製程最受展望的方法,額外的添加劑已經被廣泛的研究用於大馬士革法的量展,包含邏輯及記憶體等有應用銅金屬化製程的半導體元件。

電鍍液老化過程中氧化或者分解的SPS分子團會對電鍍銅的填孔能力以及經過化學機械研磨製程(CMP)之後的缺陷性能造成影響,因此SPS的分解效應是需要被研究的,然而關於電鍍液中放入金屬銅造成由SPS分解而來的副產物,資訊相當缺乏。

在這份研究中,我們利用質譜儀(Metara Sentry CCMTM tool)探討了陽極電流對SPS分解的影響,在電鍍液中施加陰極電流增加了SPS的分解程度,由質譜儀的資料顯示,1,3-propanedisulfonic acid (PDS) 是SPS副產物之中最穩定的成分,同時質譜也顯示許多其他峰值,包含MPS(O) [O3S(C3H6)SOH]-, MPS(O2) [O3S(C3H6)SO2H]-, SPS(O) [O3S(C3H6)SOS(C3H6)SO3]2-, and SPS(O2) [O3S(C3H6)SO2S(C3H6)SO3]2- 這些成分,這些峰值是由SPS或者MPS裂解以及和溶解在電鍍液中的氧反應所造成的,這些PDS以及MPS、SPS的氧化物形成的峰值再溶液老化過程中輕微的改變,PDS的濃度隨著時間與電流而增加,相反的SPS的濃度則是減少的。

由於銅原子以及一些銅複合分子Cu(I)thiolate的產生,從極化曲線經過電鍍過程後的電鍍液會增加電鍍效率,且透過恆電位儀(Princeton Applied Research PARSTATTM model 2273)的電化學組抗頻譜(EIS),我們實驗並建立了銅電鍍過程的等校電路,從Nyquist圖中可以發現含有SPS的電鍍液在電化學分析中顯現三個半圓,藉由EIS資料所建立的等校電路顯示這個電化學系統包含了三個電阻、兩個電容、一個電感,透過模擬Nyquist頻譜得到的元件數值可以幫助我們了解含有SPS裂解副產物的溶液特性。
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