评估电沉积铜薄膜的粘附性能:理论和实验方法

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 表面工程是什么?表面工程是什么?

背景情况:

• 铜薄膜在微电子和互连中至关重要.
• 控制薄膜粘附对于设备的可靠性和性能至关重要.
• 电沉积为铜薄膜制造提供了一种多功能方法.

研究的目的:

• 为了研究电解质添加剂对电沉积铜薄膜粘附的影响.
• 为了将薄膜形态和结构与粘附特性相关联.
• 评估不同的测试方法的有效性,以评估粘附.

主要方法:

• 铜薄膜的电静电沉积.铜薄膜的电静电沉积.
• 使用扫描电子显微镜 (SEM),原子力显微镜 (AFM) 和X射线衍射 (XRD) 的形态和结构分析.
• 通过维克斯微缩,双向曲试验和带粘附试验进行粘附评估,使用陈高复合材料硬度模型进行分析.

主要成果:

• 薄膜形态从光滑和镜子般明亮 (所有添加剂) 到微晶 (其他添加剂组合) 不同.
• 使用化物离子和PEG 6000获得的最细粒度的薄膜表现出最好的粘附性.
• 用这三种添加剂形成的最光滑的薄膜表现出最差的附着性.
• 谷物边界充当了障碍物,增加了硬度并改善了粘附性.

结论:

• 电解质添加剂成分显著影响铜薄膜粘附.
• 细粒度结构与众多的粒度边界增强膜粘附.
• 离子和PEG 6000的存在有助于通过控制的粒度提炼改善铜膜粘附.