封孔镀铜溶液中添加剂的作用及失效机理

摘要

近年来，用封孔镀铜的方法解决印刷线路板(PCB)和半导体互连中的金属化双大马革工艺，已经成为制作高端微处理器的主流。成功的封孔行为被称为super-filling或bottom-upfilling，要求铜在微孔底部的沉积速度大于其在微孔表面的沉积速度，最终形成无孔洞、无狭缝的镀层。为此，低浓度的Cl-、抑制剂(如聚乙二醇，PEG)、加速剂(如二硫二丙烷磺酸钠，SPS)和整平剂(如烟鲁绿，JGB)常被作为添加剂加入到封孔镀铜液中。然而，人们对这些添加剂的具体作用方式和失效过程的了解还很有限。为此，作者采用阴极极化、交流阻抗、微分电容等电化学测试方法结合动态表面张力测试对封孔镀铜过程中添加剂的作用机理进行了研究。采用质谱、液体核磁共振谱及红外光谱等测试技术对添加剂失效产物的结构进行了表征。同时，利用量子化学计算对所提出反应历程的合理性进行了验证。在此基础上，提出了封孔镀铜过程中添加剂的作用及失效机理。