一、超大规模集成电路中的电沉积铜（论文文献综述）
许晓飞[1]（2020）在《高速高密度电路互连结构的传输特性研究》文中研究表明随着大规模集成电路技术进步,芯片的管脚越来越多,在物理尺寸日益小型化的印刷电路板（PCB）上芯片管脚间焊接的互连线越来越密集,互连线线间距、线宽度达到微米级、亚毫米级,因此,研究印刷电路板上微米级互连线的传输信号完整性（SI）具有很强的迫切性。传统研究互连线的信号完整性一般从两个方面开展研究:一方面是研究芯片内部的微纳米级互连线信号完整性;另一方面是研究印刷电路板上毫米级互连线上的信号完整性。而在已报道的研究成果中,印刷电路板上的微米级、亚毫米级互连线信号完整性的研究内容较少。本文重点研究了印刷电路板上的微米级、亚毫米级平行互连线的信号完整性,并且对集成电路（IC）中内部的微纳米级互连线的抗辐照效应开展了探索性研究。主要工作及创新点如下:1.串扰问题是影响信号完整性的关键性问题之一。本文针对印刷电路板上微米级、亚毫米级的高速高密度互连线的串扰问题,研究微米级平行互连线间串扰机理,提取微米级互连线线间距引起的容性耦合参量,以及微米级互连线线长度、线宽度引起的感性耦合参量,建立了由分布参数电阻（R）、电感（L）、电导（G）和电容（C）组成的RLGC等效电路,推导出了微米级的特征尺寸下电路传输函数随频率变化的等效电路方程。仿真分析了在不同线宽、不同线间距、不同线长度条件下,微米级平行互连线近端串扰S31和远端串扰S41随频率的变化关系。研究表明,与传统的印刷电路板上毫米级平行互连线的串扰特性随频率单调递增不同,微米级平行互连线串扰频率特性是随着频率的增加而周期性振荡上扬,且随着互连线长度的增加,以及微米级线间距、线宽度减小,串扰增大。每个振荡周期都呈现出串扰低谷频率窗口期,在每个窗口期内,传输信号近端串扰S31和远端串扰S41,都有一个的低谷谐振几百兆赫兹频率带宽。当微米级平行互连线结构参数的线长度L=4cm、线间距d=100μm、线宽度w=100μm时,在03GHz频率范围内,当传输信号频率范围为直流0 GHz-1.8GHz,串扰随频率呈单调递增,当传输信号频率范围为1.8GHz-2.25GHz,串扰随频率呈先单调递减,再单调递增,串扰大幅度降至小于-20d B;当传输信号频率范围为2.25 GHz-3.0GHz,串扰随频率呈单调递增。2.在理论及仿真分析基础上,设计制作了十种不同规格的微米级平行结构互连线印刷电路板,其互连线线间距分别为100μm、200μm、300μm、400μm,互连线线宽度分别为100μm、200μm、300μm、400μm,互连线线长度分别为1cm、2cm、3cm、4cm。测试了这几种规格的平行结构互连线的频率传输特性,实测结果与仿真结果吻合。传输信号频率在015GHz范围内,选取样本的印刷电路物理模型微米级平行互连线结构参数线长度L=4cm、线间距d=100μm、线宽度w=100μm时,印刷电路板上微米级平行互连线串扰频率特性是非单调递增的,随频率增加呈现出周期性振荡上扬,测试传输基带信号频率在03GHz范围内,远端串扰S41特性大幅度降至小于-20d B的谐振带宽大于五百兆赫兹。传输特定信号为2.0GHz频率点有-45d B以上的串扰衰减。3.过孔是印刷电路板常见的互连结构。研究高速高密度印刷电路板上的过孔型互连结构的电磁传输信号完整性,提取过孔型互连结构圆波导分布参数组成RLGC电路模型,研究过孔型通孔半径大小、过孔加载枝节微带线线宽度、过孔加载枝节微带线线长度对S参数影响。在空中源区强电磁脉冲辐射条件下,研究得出金属屏蔽层中过孔型结构互连线具有传输信号的电磁防护特性,金属屏蔽腔内多层电路板间过孔型结构互连线具有传输信号的电磁滤波特性。根据已研究的过孔型结构互连线电磁传输特性,制作了一种应用过孔型互连结构加载枝节微带线的带通滤波器,能够实现上下多层电路板中特定频率信号连接滤波功能,能够减小三维集成电路尺寸;加工测试基于过孔型结构互连的带通滤波器的通带中心频率为2.095 GHz,通频带为470MHz。4.考虑到互连线在集成电路中的面积占比越来越大,以及空中源区辐照的复杂环境下,针对高速信号传输条件下的高密度电路,探索研究芯片内部的微纳米级（线宽度纳米级、线长度微米级）互连线的电磁辐照效应;构建芯片器件内和器件间微米级的互连结构物理模型与分布参数RLGC电路模型,采用专业软件进行辐照效应仿真分析。研究结果表明,辐照影响互连线的有效传输信号线长度,以及辐照影响互连线等效特性阻抗。
赖志强[2]（2020）在《高速电镀铜构建印制电路互连微孔的研究与应用高速电镀铜构建印制电路互连微孔的研究与应用》文中研究指明伴随着信息技术的飞速发展,人工智能、5G等高新信息技术已慢慢地走进了我们的生活,高新技术必然要求更高的制造工艺与技术,这就对承载这些高新技术并且被称为“电子信息产品之母”的印制电路板（printed circuit board,PCB）的制造带来了新的挑战,要求PCB不断向小型化、功能化、高度集成化和高稳定性发展。实现PCB层间互连孔金属化的电镀铜技术是决定PCB发展的关键技术之一,铜镀层性能的好坏直接决定了PCB的可靠性和电气性能,而为了保证铜镀层的可靠性,目前工业生产上往往采用较低的电流密度来实现,比如PCB通孔电镀和盲孔电镀的电流密度一般不超过3 A/dm2和2 A/dm2,究其原因是我们对目前电镀铜添加剂的作用机制尚未透彻了解。然而在增产增效的不断推动下,提高施镀电流密度以提高产能的需求越来越急切,因此,深入透彻地了解镀铜添加剂的作用机制是合理提高电流密度的必要前提。本文采用密度泛函理论（density functional theory,DFT）计算、分子动力学模拟（molecular dynamic,MD）、电化学测试和测试板电镀等技术手段,深入研究了电镀铜镀液中添加剂的作用机制,重点是加速剂、整平剂的作用机制及其相互作用,以及升高电沉积温度对抑制剂作用机制的影响。从添加剂配方优化和提高施镀温度两个方面成功实现了高速电镀铜构建印制电路的微孔互连,带来了较好的经济效益和社会效益,并且对未来电镀铜的发展研究提供了很重要的理论基础与指导。主要研究内容及研究结果如下。（1）采用DFT计算了电镀铜中三类典型添加剂的价带电子结构参数,分别是加速剂3-巯基-1丙烷磺酸钠（mercaptopropane sulfonic acid,MPS）和聚二硫丙烷磺酸钠（bis-（acid-sulfopropyl）-disulfide,SPS）、抑制剂聚乙二醇（polyethylene glycol,PEG）和整平剂健那绿（janus green b,JGB）,同时采用MD模拟了这四种添加剂分子在不同温度条件下在铜面的吸附过程。DFT计算获得了这四种添加剂分子的基本量子化学性质以及它们分子结构中的活性官能团,发现MPS是一个很强的金属配体,SPS的二硫键不稳定,PEG的化学性质最稳定,JGB的分子反应活性最高;MD模拟获得了这四种分子在不同温度下在铜面的吸附构型和吸附能,表明MPS和SPS的吸附较弱,JGB的吸附最强,并且升高温度将削弱MPS和SPS的吸附而增强JGB和PEG的吸附,同时升高温度会改变MPS和SPS的吸附构型。这些理论数据为后续深入研究它们的作用机制以及解释相关实验现象提供了理论依据。（2）证实并完善了Dow提出的以MPS为代表的加速剂的作用机制。采用DFT计算了加速剂中间体MPS-Cu（I）-Cl-Cu（II）得到不同数量电子后的构型,发现当中间体得到两个电子后,与MPS磺酸基键合的Cu（II）将会被还原,而Cu（I）仍与巯基保持着很强的键合作用,这是MPS加速作用的核心;根据MD结果可推测在Cu（II）被还原后,MPS中间体有几率从铜表面脱吸附。随后的电化学实验和电镀实验证实了MPS-Cu（I）在铜电沉积过程中的电化学稳定性,并且当Cu（II）被还原后,中间体会发生脱吸附进入溶液并持续发挥加速作用。这一较完整的MPS加速机理能较合理地解释当前电镀铜中的绝大多数实验现象,比如在旋转环盘电极实验中巯基一价铜配合物会在阴极积累等。（3）采用理论计算结合实验的方法比较了两类典型整平剂JGB和咪唑环氧氯丙烷聚合物（polymerizates of imidazole and epichlorohydrin,IMEP）的整平机制,提出了高ESP值的整平剂更有利于高速电镀,成功实现了以高ESP值整平剂为核心添加剂的高速电镀铜。理论计算结合电化学实验证实了IMEP的阴极极化作用要强于JGB,并且对于铜离子的沉积,IMEP与MPS之间不仅存在着对抗作用同时还存在着协同作用,而JGB与MPS之间则只有对抗作用,并且在高电流密度下（3 A/dm2）,JGB会完全消除MPS的加速作用。电镀实验则直接证实了高ESP值的IMEP更利于高速电镀:对于孔深和孔径分别为1.60 mm和0.25 mm的通孔（厚径比6.4:1）,将电流密度从1 A/dm2提高到3 A/dm2,使用两种整平剂的均镀能力（throwing power,TP）分别从84.2%降低到74.4%（IMEP）和86.2%降低到63.7%（JGB）,与理论计算的推测一致。之后选用高ESP的整平剂IMEP和咪唑1,4丁二醇二缩水甘油醚聚合物（copolymers of imidazole and 1,4-butandiol diglycidyl ether,IBDGE）在更高电流密度下施镀,如在6 A/dm2的电流密度下,仍能维持55%左右的TP值。另外,根据理论计算的结果并进行相关的实验合理解释了在实际电镀过程中出现的孔口悬垂（overhang）与孔口塌陷（thin knee）的原因是来自于整平剂与加速剂之间的相互作用,这对实际的工业电镀有着重要意义。（4）深入研究了提高温度对电镀铜过程的影响,尤其是对添加剂作用的影响,成功实现了以提高温度为手段来达到高速电镀铜的目的,弥补了电镀铜微孔填充在这方面研究的空白。电化学实验表明提高温度能够提高铜沉积的极限电流密度,从而有效地实现高速电镀铜,另外,升高温度Cl-的去极化作用将被削弱;PEG的极化作用将被削弱;MPS或者SPS在低铜镀液中去极化作用急剧减弱,而在高铜镀液中的去极化作用缓慢增强;IMEP的极化作用将增强;JGB受到温度的影响则没有明显的规律。通过电化学实验筛选出了适用于高速填盲孔的镀铜液,分别在4A/dm2,35°C（加入SPS的镀液）和50°C（加入MPS的镀液）条件下,对于孔径和孔深分别为100μm和70μm的盲孔,20 min便能实现盲孔的填充,将目前填盲孔的时间缩短40%以上,提高了实际电镀效率。通过电镀铜优化实验开发了一款适用于高温高速通孔电镀铜的镀液配方,该配方对于孔径和孔深分别为0.25 mm和1.6 mm的通孔,在35°C,4.3 A/dm2的电镀条件下,TP值可达到80%以上,提高了生产效率,同时根据理论计算的结果对添加剂在高温下的用量改变作出了合理的解释。最后,成功解决了高温下镀层光亮性差的问题,并分析出高温下镀层不亮的原因并且实现了在更高温度下的高速通孔电镀。（5）采用DFT计算结合电化学实验和电镀实验的方法仔细论证了升高温度对PEG抑制作用的影响。DFT计算表明升高温度将很大地削弱PEG-Cu（I）-Cl结构中PEG的氧原子与Cu（I）之间的键合作用,同时升高温度也将削弱Cl-在铜面的吸附作用,致使PEG-Cu（I）-Cl中的Cu（I）极易被氧气氧化或被电子还原,这是升高温度PEG极化作用减弱的根本原因,之后的电化学实验和电镀铜实验则直接证明了这一结论。另一方面,探究了Br-在高温下取代Cl-进行高温高速电镀铜的可行性,DFT计算表明升高温度对Br-在铜面的吸附以及PEG-Cu（I）-Br抑制结构无较大影响,电化学实验则确实表明Br-镀铜体系可实现高温高速填盲孔,最终的电镀铜实验则证实了在4 A/dm2,50°C条件下,只需20 min便可实现孔径和孔深分别为100μm和70μm的盲孔的快速填充,将目前工业常规填盲孔的时间缩短40%以上。
张昭阳[3]（2020）在《整平剂及热处理对芯片大马士革铜镀层电性能的影响机理研究》文中研究表明随着集成电路向着高速化、高密度化以及多功能化发展,器件的特征尺寸日益缩小,芯片大马士革铜互连线越来越细,越来越密集,由于铜互连线电容电阻过大而引起的互连延迟问题愈发严重,金属互连线的电性能成为影响集成电路发展的重要因素,铜互连线的电阻过高,一方面会增加集成电路的功耗,另一方面会使集成电路的互连延迟更加严重,可靠性降低进而失效。在先进的电沉积大马士革铜互连工艺中,整平剂及热处理是制备具有优良电性能的铜镀层的关键因素。本论文通过研究,阐明了整平剂影响电沉积铜镀层自退火行为及电性能的内在机理,以及热处理对于大马士革铜镀层电性能的影响规律,为工业上选择合适的整平剂以及热处理方式以优化大马士革铜互连线的电性能提供了理论依据。本论文首先使用三种分子结构不同的整平剂,结合其在镀液中的电化学行为,系统地研究了整平剂对铜镀层自退火过程中方阻演变、微观组织结构以及杂质掺杂的影响,并探究了整平剂影响镀层电性能的内在机理。其次,对于电沉积铜镀层分别采用五种不同的温度进行热处理,通过监测热处理过程中方阻的演变、表面形貌及杂质的分布,以研究热处理温度对镀层电性能的影响规律,并比较了热处理与自退火方式在优化镀层电性能方面的差异。本论文的研究发现,三种整平剂在镀液中的电化学抑制能力不同,并且向镀层中引入的杂质含量也不同,前者会影响铜镀层的晶界能密度,而晶界能密度是自退火的重要驱动力,后者会阻碍自退火过程中晶粒的合并长大。晶界的驱动力和杂质的钉扎阻碍作用是两个相反因素,它们通过竞争作用共同决定镀层的自退火行为及最终电性能。在热处理对镀层电性能的影响研究中发现,温度是铜镀层晶粒发生再结晶的另一个重要驱动力,它可以显着加快镀层方阻的下降速度,缩短再结晶所需时间。热处理对于方阻的优化程度并不是随着温度的升高而增加,而是以200℃为临界点,呈现U形规律,这是因为温度过高会加剧铜镀层与阻挡层之间的反应,从而降低方阻的下降程度。另外,与自退火相比,由于热处理速度极快,再结晶后镀层晶粒尺寸较小,掺杂的杂质含量较高。而镀层的方阻很大程度上取决于晶粒尺寸与杂质含量,因此热处理对于镀层电性能的优化程度不及自退火,优势更多体现在时间上。
殷利涛[4]（2019）在《微孔电沉积与微区电偶腐蚀过程的有限元数值仿真研究》文中进行了进一步梳理界面微区电化学体系往往涉及多相之间、多动力学过程之间的相互耦合,通过实验手段获得的动力学信息往往是多因素耦合的表观结果,当其特征尺寸下降到微米级、甚至亚微米级时,实验手段很难对其进行原位实时的追踪,为了深入研究微区电化学体系不同影响因素的作用机理,揭示不同因素之间、不同动力学过程之间的耦合作用机制,本工作选取了两个典型的界面微区电化学过程（微孔电沉积铜和高性能铝合金第二相诱发的微观电偶腐蚀）进行有限元建模仿真研究。在讨论和解决两个体系共有的关键问题的基础上,如多相边界连续性、多动力学进程耦合、电极表面新相形成/旧相溶解造成的几何变化及其对后续动力学过程的影响等,建立了综合性、普适性强的界面微区电化学模型,为相关领域大量的经验性规律提供定量解释,加深了对界面微区电化学过程中各因素耦合作用机理的理解。具体来说,在微孔电沉积铜的研究中,利用Matlab自编程,实现了平板电极上不同添加剂体系中动力学模型的建立,综合考虑了电极表面的阴极还原反应和添加剂的吸脱附过程,溶液中的物质传输以及不同动力学过程之间的相互耦合;通过与实验数据的拟合修正,获得了相关过程的动力学参数,提出了铜离子还原过程中单电子与双单子路径竞争的反应模型,并明确给出了铜还原反应路径的电位依赖性,完善了现有的铜还原反应机理;定量描述了抑制剂PEG对液相传质的物理阻挡效应,解释了旋转圆盘电极上观测到的PEG抑制效果随电极转速增加而加强的现象;另外,定量研究了促进剂SPS与亚铜离子形成的中间产物的耗散对其促进效果的影响,解释了强对流条件下SPS表现出的反常弱抑制效果,对微孔电沉积铜中常用的添加剂作用机理进行了必要补充。在平板电极模型基础上,利用有限元计算软件（COMSOLMultiphysics）进一步引入了微孔几何因素的影响,实现了对移动沉积表面的实时追踪;并且通过控制单一变量法,重点研究了不同添加剂体系中,添加剂浓度,微孔孔深、孔径等对微孔电沉积铜填孔动力学的影响;揭示了 PEG-SPS-Cl-添加剂体系能够实现自下而上超级填充的作用机理,并且对不同因素的影响权重提供定量的描述与评估;最终,通过调节不同的添加剂浓度,给出了本文中采用的微孔几何条件下（孔深10μm,孔径4μm）,实现超级填充需要的添加剂浓度配比,为工业生产提供参考。对铝合金局部腐蚀的研究中,本工作构建了第二相诱发铝合金微观电偶腐蚀的综合动力学模型,不仅考虑了纯电偶效应驱动的界面局部电化学反应、液相中的物质传输及均相反应、腐蚀产物在电极表面的沉积及其对后续腐蚀过程的抑制作用,并且能够描述腐蚀界面由于金属溶解造成的位置移动和几何变化及其对局部腐蚀环境的影响;本模型首次对腐蚀产物的沉积及其抑制电极表面活性的现象给出了定量描述,实现了对腐蚀电极表面“再钝化”过程的模拟仿真。考虑到材料微观结构及局部溶液环境对发生在闭塞环境中的微观电偶腐蚀的发展具有重要影响,在前述模型的基础上,本工作分别对这两种因素的影响进行了深入研究和定量分析。其中,通过设置不同的第二相尺寸及腐蚀坑开口尺寸,为判断局部腐蚀能否稳态发展的经验性判据提供理论支持和定量阐释。具体来说模拟结果显示局部腐蚀的稳态发展一方面需要较高的阳极溶解速度,释放足够多的金属离子,其水解才能提供较恶劣的局部腐蚀环境;另一方面,腐蚀坑开口尺寸必须小到能够有效隔离腐蚀坑内的局部环境,阻碍本体溶液对坑内环境的稀释,两方面同时满足才能导致局部腐蚀的稳态发展。在此基础上,本工作确定了所研究铝合金发生稳态微观电偶腐蚀需要的第二相半径及活性溶解边界区开口的临界尺寸。另外,通过利用受溶液环境因素（pH,O2浓度）影响的单相电化学极化曲线作为模型的输入动力学参数,首次实现了非均相的溶液局部环境对铝合金中微观电偶腐蚀影响的研究,为揭示该局部腐蚀的触发机理提供参考。在研究微区电化学这类实时原位,涉及多相、多动力学进程耦合的复杂界面过程,有限元建模仿真在揭示其深层机理上表现出明显的优势,作为传统实验手段的补充已经变得越来越重要。鉴于模型的共通性、参数设置的可塑性,本工作中建立的综合性模型可以很方便地扩展应用到其他类似体系的研究中,对相关实验研究,甚至实际生产过程（条件设置,参数选择等）提供有参考价值的指导建议,也为后续更多、更深入的理论研究提供必要的模拟平台。
向静[5]（2018）在《封装基板互连结构电沉积铜机理与应用研究》文中指出集成电路封装基板（简称封装基板）是芯片与外部电子电路、电子元器件等电气互连的桥梁,其性能直接影响到集成电路设计性能的实现。电沉积铜技术用于直接制作封装基板互连金属结构,该技术是半加成法制作电子线路的重要组成部分,且受到研究学者广泛关注。铜电沉积技术是封装基板互连结构制作过程中极其重要的环节,属于微区电沉积技术。互连结构电沉积机理与性能研究是目前国际研究热点和难点。基于溅射种子层的电沉积铜技术制作互连结构是无核（Coreless）封装基板制造的核心技术之一,其关键在于电沉积铜互连结构生长速率与沉积层质量控制。互连结构电沉积铜过程是电场、流场等多物理场耦合过程。本文采用数值模拟、电化学测试等手段,对封装基板电沉积铜机理展开研究,探讨了封装基板上微孔、微线路等电沉积铜的多物理场效应,重点研究了铜电沉积过程中加速剂的反应机理、整平剂的作用机理、互连结构（包括线路、通孔和铜柱）的电沉积均匀性等,获得了电沉积铜的速率和质量与电镀液添加剂、电流密度等之间的规律,提出相关理论模型。研究结果应用于合作企业,并获得较好的经济效益与社会效益。主要研究如下。（1）封装基板铜线路电沉积机理及应用研究。采用数值模拟技术,结合实际工厂生产设备和参数条件,建立图形线路电沉积铜模型。通过计算不同图形设计的电流密度分布和电沉积铜层厚度分布,提出了不同图形设计电沉积铜层厚度均匀性的优化方案,并通过实际电沉积实验进行验证。对比数值模拟和实际工厂的图形电沉积铜层厚度分布,探讨了铜线路电沉积中挡板和阴极辅助边条影响。结果表明:挡板和辅助阴极边条对图形电沉积均匀性的影响较大;数值模拟对预测图形电沉积结果的准确性和效率均较高;解决了工业生产中线宽/线距15?m/15?m精细线路均匀性电沉积难题,使该工序中间产品的合格率提升7.91%。（2）封装基板电沉积铜加速剂的作用机理研究。将氧化亚铜、聚二硫二丙烷磺酸钠（SPS）、3-巯基丙烷磺酸钠（MPS）等为原料,通过混合反应获得新型加速剂A和B。采用物质表征方法及数值模拟技术分析后,发现:A和B为同一种化合物,其分子式为MPS-2Cu（Ⅰ）;另一方面,证明了SPS与Cu（Ⅰ）反应过程中,SPS中的S-S键断裂生成MPS-2Cu（Ⅰ）。此外,采用恒电位测试（GM）、循环伏安法测试（CV）等电化学手段,研究Cu（Ⅰ）分别对含SPS、MPS和N,N-二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸钠（DPS）的电镀液体系的电沉积铜性能影响,获得了自制加速剂在铜电沉积过程的作用机理。结果表明:Cu（Ⅰ）对加速剂为SPS和MPS的电镀液的电化学性能和电沉积铜层表面形貌、铜晶面取向影响较大;Cu（Ⅰ）对加速剂为DPS的电镀液的电化学性能和电沉积铜层的表面形貌无明显影响,但对铜晶面取向有一定的影响。（3）封装基板电沉积铜整平剂的作用机理及应用研究。采用GM测试和计时电位流测试等电化学方法,探讨电沉积铜过程中整平剂引起的绝对电位差（△η）和相对电位差（△ηr）与电镀液塔菲尔曲线斜率的关系,并建立电沉积通孔的数值模型。借助多物理场耦合技术,研究整平剂的△η和△ηr与通孔电沉积均匀性（TP）的关系,分析△ηr和△η在电沉积通孔TP影响的权重。通过电沉积通孔实验验证多物理场耦合技术的正确性和可靠性。结果表明:随着△η或△ηr的负移,电沉积通孔TP值呈现先增加后不变的趋势。（4）封装基板中通孔电沉积铜机理及应用研究。采用GM测试、极化曲线测试等电化学测试方法,研究电沉积铜过程中不同电镀液的△η、△ηr变化规律。结合数值模拟技术,研究封装基板中不同厚径比通孔的镀液交换、电力线分布情况,探讨电镀液性能对不同厚径比通孔电沉积铜TP的影响,建立通孔电沉积TP值与电镀液性能的关系及相应理论模型。结果表明:铜沉积电位越负的电镀液适用于厚径比越大的通孔电沉积铜。（5）封装基板铜柱电沉积制作机理及应用研究。根据Coreless技术特点,采用O2-CF4等离子和大气等离子体对干膜实施性能重筑,并借用红外反射光谱分析（ATR-FTIR）、X射线光电子能谱分析（XPS）、X射线能谱分析（EDS）和轮廓仪等,表征干膜的表面形貌、浸润性、粗糙度、元素成分及结构。探讨了影响铜柱电沉积均匀性关键因素,获得Coreless技术途径封装基板铜柱电沉积机理。结果表明:大气等离子处理后的干膜表面浸润性好,且电沉积后的铜柱均匀性较好;解决了工业生产中直径为60?m、高度为45?m的铜柱均匀性电沉积难题,该工序中间产品的合格率上升了5.64%,获得较好的经济效益。
冯雪[6]（2016）在《垂直铜互连成形中的应力研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着电子产业的高速发展,集成电路（IC）功能不断增强,晶体管比例也在不断缩小。然而,日渐缩小的半导体尺寸已经触及了纳米尺度的物理极限。更高密度化,更高集成化的需求给半导体制造业提出的新的挑战。为了延续“摩尔定律”,芯片立体堆叠式的三维封装形式逐渐走入研究人员的视野。通过芯片垂直铜互连技术将芯片堆叠起来以实现密度更高的集成电路、功耗更低的集成设备得到了研究人员的普遍认可。但是,铜互连中的应力问题会在制造工艺中造成很大的影响,从而引发铜互连的失效,是影响电子产品可靠性的隐患。因此应力的研究对于3D电子封装产品的可靠性和工业化应用具有重要意义。本文就铜互连技术中的金属电沉积应力和热应力进行了一系列研究。我们以电沉积工艺窗口更为宽泛,更为环保高效的甲基磺酸盐电沉积铜体系为基础电沉积液体系,详细研究了加速剂-抑制剂-整平剂体系中各类添加剂对电沉积铜应力的影响;运用第一性原理和量子化学计算方法,对添加剂的吸附性能进行了分析;运用ANSYS有限元模拟软件和EBSD分析软件,对TSV通孔中铜在不同热处理温度下的应力和组织结构变化进行了研究。1、研究了电沉积铜溶液中添加剂对电沉积铜层内应力的影响。分别研究了加速剂（SPS）、抑制剂（PEG）和整平剂（JGB、2-MP和2-ABT）对电沉积层内应力、织构、表面形貌、晶粒尺寸以及电化学行为的影响。研究结果表明电沉积液中的添加剂对电沉积铜的应力具有非常明显的影响,主要表现在:加速剂SPS使电沉积铜层呈现压应力,抑制剂PEG使电沉积铜层呈现拉应力,并且这种影响几乎不随加速剂和抑制剂的浓度变化而变化。而整平剂对电沉积铜层应力的影响更为复杂:整平剂的种类和浓度都会对电沉积铜应力和织构产生影响。2-MP使电沉积铜呈现拉应力,2-ABT使电沉积铜呈现压应力,而不同浓度JGB会使电沉积铜呈现拉应力或者压应力。整平剂这种不同种类和浓度影响电沉积应力的性质,适和用于通过改变添加剂来实现对电沉积铜内应力进行调节的方法。2、研究了电沉积铜溶液中整平剂（2-MP和2-ABT）对电沉积铜层自退火行为的影响。运用密度泛函和第一性原理计算的方法,分析了2-MP和2-ABT的量子化学性质以及通过分子动力学方法计算其在铜的（111）、（200）和（220）晶面的吸附性能,解释了抑制剂对电沉积铜自退火过程影响机理。2-MP作为整平剂时,电沉积铜电沉积层的应力、织构、晶粒等性质在自退火过程中基本保持不变。相反,2-ABT作为整平剂时,电沉积铜电沉积层的应力、织构、晶粒等性质在自退火过程中均会发生明显的改变。两种添加剂在不同晶面的优先吸附性以及抑制或加速性,导致了电沉积铜晶面的生长分别呈现不同的织构。量子化学计算结果表明,2-MP吸附强于2-ABT,特别是2-MP中的硫原子。XPS结果也很好的证明了Cu（MP）电沉积层中含有的硫杂质数倍于Cu（ABT）的。2-MP的抑制性能以及电沉积层含有更高浓度的残留杂质阻止了晶粒在自退火过程中的长大,因此电沉积铜层在自退火过程中保持了组织结构和应力的稳定。同时2-ABT的加速性能和电沉积层含有更低的残留杂质使电沉积铜层在自退火过程中具有不同的变化。3、研究了不同温度热处理对100μm×13μm深宽比的硅通孔（TSV）中铜材料的影响。由于铜和硅的热膨胀系数相差大,400°C热处理条件下TSV会产生明显的铜挤出现象。有限元模拟结果表明:在热处理过程中,TSV通孔中的热应力主要分布在铜与硅的接触面附近区域,而且在孔口处的应力值最大;电沉积拉应力有利于缓解热处理过程中产生的热应力,但无法从根本上减小热应力的产生。EBSD分析结果表明:400°C退火处理后的铜热软取向的晶粒分布相比300°C退火处理后的铜有所减少,具有低能量的高稳定性的共格Σ3分布增加。这些结果表明,TSV中的铜在400°C退火处理后具有更强的在热应力情况下抵御塑性变形的能力。400°C热处理优于300°C热处理。因此,采用400oC高温热处理并附加CMP处理的工艺可能解决TSV制造过程中的铜挤出问题。
董福弟[7]（2012）在《三维芯片过硅通孔容错技术研究》文中研究指明集成电路复杂度的提高和半导体制造工艺的发展使得单个芯片上所能集成的器件数量越来越多，造成了功耗迅速增加和芯片内布线更加复杂，使得集成电路性能的提升遇到了挑战。为了进一步提高芯片集成度和工作速度，研究人员提出了三维集成电路。三维堆叠提升了芯片性能，减小了面积和延迟，被认为具有广阔的发展前景。然而，对三维集成电路的研究刚处于起步阶段，面临着许多挑战。在三维芯片内一般使用数量巨大的过硅通孔（Through-Silicon-Vias，TSVs）作为互连线，但由于半导体制造工艺水平的限制，TSVs在制作过程中会不可避免出现故障，导致芯片失效。容错技术作为一种故障修复手段可以大大提高系统的可靠性，所以在三维集成电路中采用可配置容错技术对故障TSV进行容错，使芯片能够继续正常工作。针对故障TSV，本文提出了多链式可配置容错结构。在该结构中，将多个TSVs划分为一个TSV链，每四个TSV链划分为一个TSV块，然后在每一个TSV块中增加两个冗余TSVs。当出现故障TSV时，对电路结构进行重组，使冗余TSV代替故障TSV正常传输信号，完成故障TSV的容错。这种结构与已有故障TSV容错结构相比降低了冗余TSV个数，减少了容错结构的复杂度并且提高了故障TSV的修复率。然而三维芯片内TSV数量已经很多，采用多链式可配置容错结构，每个TSV块都要新增加若干冗余TSVs，面积开销较大；此外在容错结构的关键路径上额外增加了多路选择器和三态门，也增加了信号延迟。为了进一步减少冗余TSV个数，减少芯片面积和降低延迟，本文提出了基于交叉开关结构的可配置容错结构。通过将TSVs划分为多个TSV链后与交叉开关单元互连，当TSV链中出现故障TSV时，通过配置交叉开关控制信号以完成故障TSV的容错。实验数据表明，该结构不仅TSV修复率较高，而且可以有效减少冗余TSV个数和降低信号延迟。
杨防祖,吴伟刚,田中群,周绍民[8]（2011）在《铜电化学沉积在微孔金属化中的应用》文中研究指明以分布有微孔的印刷线路板（PCB）作为模板,按照PCB孔金属化工艺路线,研究乙醛酸化学镀铜和柠檬酸盐体系铜电沉积工艺在PCB微孔金属化中的应用.结果表明,乙醛酸化学镀铜和柠檬酸盐体系电沉积铜可以成功地应用于PCB微孔金属化加工工艺中.微孔化学镀铜金属化导电处理后,铜附着于微孔内壁,颗粒细小,但排列疏松且局部区域发生漏镀现象.微孔一经电镀铜加厚,镀层电阻显着下降;孔壁内外的铜沉积速率达到0.8:1.0;铜颗粒具有一定的侧向生长能力,能够完全覆盖化学镀铜时产生的微小漏镀区域;微孔内壁铜镀层连续、结构致密并紧密附着于内壁,大大增强了PCB上下层互连的导电性能.
赵文婷[9]（2011）在《金属衬底对电沉积铜互连层氧化可靠性能的影响》文中研究表明在21世纪,半导体器件发展日新月异。随着器件的集成度越来越高,要求器件的特征尺寸也在迅速减小,这对于器件内部互连线的材料提出了很高要求。由于铜具有优良的导电、导热性能,目前已经成为互连线的重要材料,广泛应用于大规模集成电路芯片、微电子封装、微型机电系统、太阳能电池等设备中。虽然铜具备以上诸多优点,然而铜具有很高的亲氧性,在放置、封装加热等过程中,表面极易发生氧化,氧化的互连导线电阻会急剧升高,造成器件性能不稳甚至发生损坏;而氧化膜过厚会降低引线框架与封装树脂之间的结合强度,从而导致封装体发生开裂、分层现象。因此研究和解决铜层的氧化失效问题对于提高器件可靠性有至关重要的作用。本文主要研究基衬底对电沉积铜互连层可靠性能的影响,因为基衬底对电沉积铜层的形貌及结构有重大影响,而这种影响直接关系到铜层的抗氧化性能。本实验以三种金属衬底为基体材料,用电沉积方法在其上形成铜互连层。分析并比较不同衬底上生长的铜互连层在形貌和结构上的差异,研究这些差异对于铜氧化后,氧化物的微观结构、氧化膜厚度以及氧化膜/树脂结合界面的结合强度的影响,并从氧化动力学的角度探讨铜氧化行为机理。研究结果表明,在C194合金衬底上和纯镍金属衬底为多晶型衬底,其上生长的铜层受到衬底形貌影响较大,镀层颗粒较大,排列不致密。镍磷合金衬底为非晶衬底,其上生长的铜层不受衬底外延生长作用的影响,在25oC、电流密度2A/dm2的条件下呈现Cu（111）密排面生长取向,镀层平整致密。氧化后的产物中,可以明显观察到氧化物形貌受到之前镀层结构的影响。C194合金衬底上和镍衬底上的铜层氧化产物颗粒粗大,排列稀疏,而镍磷合金衬底上的铜层氧化产物颗粒较细,排列致密。通过X射线衍射分析（XRD）检测到氧化物主要成分为氧化铜和氧化亚铜,镍衬底上电沉积铜层中氧化物含量随着氧化温度升高迅速增加,而镍磷合金衬底上的电沉积铜层中氧化物含量随着氧化温度升高迅速不明显,证明前者的氧化反应速度较快,因而生成的氧化物较多。通过计时电流法可测得氧化膜厚度,实验结果表明氧化膜厚度与氧化膜/树脂界面的结合强度并不成正比。C194合金衬底上的铜氧化膜厚度比镍磷衬底上的铜氧化膜厚,但是结合强度较好。氧化动力学研究结果显示,两种类型衬底上铜氧化机理类似,其氧化物的生长均符合对数生长规律。氧气分子和铜离子通过缺陷进行快速离子交换,以晶界扩散的形式完成氧化反应。C194衬底上的铜氧化膜结构没有镍磷衬底上的铜氧化膜结构致密,所以氧化速度快。另一方面C194衬底上的铜氧化扩散激活能比镍磷衬底上的铜氧化扩散激活能小,这意味着C194衬底上的电沉积铜层进行氧化反应需要克服更少的能量,所以有更易发生氧化反应的倾向。
崔荣洪,于志明,何宇廷,舒文军,杜金强[10]（2010）在《超声电沉积铜薄膜的耐腐蚀性能研究》文中进行了进一步梳理采用超声电沉积法制备了一种铜薄膜,利用浸泡腐蚀实验、电化学测试、金相显微观察和X射线衍射分析等研究了其显微组织和耐腐蚀性.结果表明:与普通电沉积铜薄膜相比,超声电沉积铜薄膜在20%HNO3溶液中开始冒气泡的时间延迟了近2倍,腐蚀速率明显降低;在3.5%NaC l溶液中自腐蚀电位明显高于普通电沉积铜薄膜,自腐蚀电流不及后者的1/2;超声电沉积铜薄膜,晶粒明显小于普通电沉积试样;（200）晶面取向明显增强,（111）衍射峰值也有所增加,（220）取向则显着减弱;从微观上解释了超声电沉积铜薄膜具有较好耐腐蚀性能的原因.
二、超大规模集成电路中的电沉积铜（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、超大规模集成电路中的电沉积铜（论文提纲范文）
（1）高速高密度电路互连结构的传输特性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及选题意义 |
| 1.2 国内外研究现状与选题研究目标 |
| 1.2.1 研究现状 |
| 1.2.2 面临挑战与发展趋势 |
| 1.3 论文的主要内容和结构 |
| 2 典型互连结构的基础理论 |
| 2.1 互连线的传输理论模型 |
| 2.1.1 平面电磁波 |
| 2.1.2 互连结构的基本传输特性 |
| 2.1.3 互连线的RLGC传输模型 |
| 2.2 互连线的RLGC模型计算 |
| 2.2.1 互连线RLGC模型参数理论计算 |
| 2.2.2 互连线RLGC模型的端口网络分析 |
| 2.3 典型结构互连线的RLGC模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 印刷电路板上微米级平行结构互连线电磁串扰特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 平行互连线串扰模型的构建与解析 |
| 3.2.1 互连线结构分布参数的RLGC模型 |
| 3.2.2 分布式RLGC等效电路模型的解析 |
| 3.3 微米级平行结构串扰特性的仿真模型 |
| 3.3.1 带测试结构的平行互连线设计方案 |
| 3.3.2 理论分析有/无测试结构对平行互连线传输特性影响 |
| 3.3.3 仿真分析有无测试结构对平行互连线传输特性影响 |
| 3.4 微米级平行互连线电磁传输特性 |
| 3.4.1 微米级与毫米级平行互连线串扰特性的不同点 |
| 3.4.2 不同介质层微米级平行互连线的串扰特性 |
| 3.4.3 不同制作工艺的微米级平行互连线有不同阻抗特性 |
| 3.5 微米级平行互连线的串扰特性 |
| 3.5.1 互连线线间距对串扰的影响 |
| 3.5.2 互连线线长度对串扰的影响 |
| 3.5.3 互连线线宽度对串扰的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 印刷电路板上微米级平行结构互连线电磁串扰特性测试 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 测试实验方案分析 |
| 4.2.1 加工与测试方案分析 |
| 4.2.2 不同负载匹配的平行互连线串扰测试与分析 |
| 4.2.3 串扰频域传输特性相关性 |
| 4.2.4 微米级、毫米级平行互连线的串扰测试 |
| 4.3 平行结构互连线的串扰测试性能分析 |
| 4.3.1 互连线线间距对串扰的影响 |
| 4.3.2 互连线线长度对串扰的影响 |
| 4.3.3 互连线线宽度对串扰的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 印刷电路板上过孔型互连结构电磁传输特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 过孔互连结构模型的构建 |
| 5.2.1 空中源区强电磁脉冲干扰环境的模拟 |
| 5.2.2 空中源区强电磁脉冲耦合过孔型电磁防护结构 |
| 5.2.3 电路间的过孔型电磁滤波互连结构 |
| 5.3 过孔互连结构的电磁防护及滤波特性仿真分析 |
| 5.3.1 独立过孔结构 |
| 5.3.2 过孔加载枝节谐振器 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 印刷电路板上过孔型互连结构电磁滤波特性测试 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 过孔互连结构电磁滤波电路的实验方案 |
| 6.3 过孔型互连结构滤波器 |
| 6.3.1 过孔加载枝节互连结构滤波器的设计分析 |
| 6.3.2 过孔加载枝节互连结构滤波器的加工测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 集成电路中微米级互连结构电磁辐照效应研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 分段结构互连线辐照模型 |
| 7.2.1 连续结构互连线辐照模型的构建 |
| 7.2.2 构建辐照仿真平台模型 |
| 7.2.3 互连线RLGC电路模型的解析 |
| 7.3 分段结构电磁辐照模型的设计 |
| 7.4 互连线分布参数电路模型的电磁辐照特性 |
| 7.4.1 互连线结构参数与辐照相关影响 |
| 7.4.2 辐照对有效传输信号互连线的等效线长影响 |
| 7.4.3 分段结构互连线分布参数辐照特性分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 总结与展望 |
| 8.1 全文工作总结 |
| 8.2 进一步研究的展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）高速电镀铜构建印制电路互连微孔的研究与应用高速电镀铜构建印制电路互连微孔的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 PCB电镀铜技术简介 |
| 1.2.1 铜电结晶和电沉积原理 |
| 1.2.2 电镀铜体系发展概况 |
| 1.3 酸性电镀铜在PCB制造中的应用 |
| 1.3.1 酸性电镀铜在PCB的通盲孔电镀中的应用 |
| 1.3.2 酸性电镀铜在封装基板的铜柱电镀中的应用 |
| 1.3.3 酸性电镀铜设备发展概况 |
| 1.4 酸性电镀铜研究进展 |
| 1.4.1 酸性电镀铜添加剂研究进展 |
| 1.4.2 电镀铜模型和数值分析 |
| 1.4.3 量子化学计算和分子动力学模拟在添加剂研究中的应用 |
| 1.4.4 酸性电镀铜目前存在的问题与难点 |
| 1.5 本文的研究思路和内容 |
| 第二章 电镀铜中三类典型添加剂作用的理论研究 |
| 2.1 添加剂结构的密度泛函分析 |
| 2.1.1 计算步骤与计算参数设置 |
| 2.1.2 量子化学参数简介 |
| 2.1.3 添加剂分子量子化学参数分析 |
| 2.2 添加剂分子在铜面吸附的分子动力学模拟研究 |
| 2.2.1 吸附模型的建立 |
| 2.2.2 分子动力学模拟设置 |
| 2.2.3 四种添加剂分子在铜面的吸附模拟分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 加速剂MPS的作用机制研究 |
| 3.1 MPS作用机制的理论分析 |
| 3.1.1 MPS作用机制的量子化学分析 |
| 3.1.2 MPS作用机制的分子动力学模拟 |
| 3.2 MPS作用机制的实验分析 |
| 3.2.1 实验仪器及材料 |
| 3.2.2 MPS作用机制的电化学实验分析 |
| 3.2.3 MPS作用机制的电镀铜实验分析 |
| 3.3 MPS的加速机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 两类典型整平剂的作用机制研究 |
| 4.1 IMEP和 JGB整平机制的理论分析 |
| 4.1.1 IMEP和 JGB整平机制的量子化学分析 |
| 4.1.2 IMEP和 JGB整平机制的分子动力学模拟 |
| 4.2 IMEP和 JGB整平机制的实验分析 |
| 4.2.1 实验仪器及材料 |
| 4.2.2 IMEP和 JGB整平机制的电化学实验分析 |
| 4.2.3 IMEP和 JGB整平机制的通孔电镀铜实验分析 |
| 4.3 IMEP和 JGB的整平机制 |
| 4.4 高ESP值的整平剂在高速通孔电镀铜中的应用 |
| 4.4.1 IBDGE的量子化学分析 |
| 4.4.2高速通孔电镀铜实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 高温高速下电镀铜构建印制电路互连微孔的研究 |
| 5.1 实验仪器与材料 |
| 5.2 温度对电镀铜体系影响的研究 |
| 5.2.1 温度对电镀铜极限电流密度的影响 |
| 5.2.2 温度对电镀铜沉积过程的影响 |
| 5.2.3 温度对氯离子在铜电沉积中电化学行为的影响 |
| 5.2.4 温度对抑制剂在铜电沉积中电化学行为的影响 |
| 5.2.5 温度对加速剂在铜电沉积中电化学行为的影响 |
| 5.2.6 温度对整平剂在铜电沉积中电化学行为的影响 |
| 5.3 高温高速盲孔电镀铜研究 |
| 5.3.1 盲孔电镀实验设置 |
| 5.3.2 盲孔电镀实验结果与讨论 |
| 5.4 高温高速通孔电镀铜研究 |
| 5.4.1 通孔电镀实验设置 |
| 5.4.2 通孔电镀实验结果与讨论 |
| 5.5 对流方式对高温电镀铜光亮性影响的研究 |
| 5.5.1 电镀实验设置 |
| 5.5.2 电镀实验结果与讨论 |
| 5.6 温度对电镀铜中卤素电子桥影响的研究 |
| 5.6.1 理论分析升高温度对氯离子在铜面吸附的影响 |
| 5.6.2 理论分析升高温度对PEG-Cu(I)-Cl抑制结构的影响 |
| 5.6.3 电化学实验验证升高温度对PEG-Cu(I)-Cl抑制结构的影响 |
| 5.6.4 电镀铜实验验证升高温度对PEG-Cu(I)-Cl抑制结构的影响 |
| 5.6.5 高温下使用溴离子替代氯离子电镀铜的理论分析 |
| 5.6.6 高温下使用溴离子替代氯离子电镀铜的电化学实验分析 |
| 5.6.7 高温下溴离子电镀铜的实验分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）整平剂及热处理对芯片大马士革铜镀层电性能的影响机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 三维系统封装 |
| 1.2.1 三维系统封装的优势 |
| 1.2.2 三维系统封装中的互连方式 |
| 1.3 垂直铜互连工艺 |
| 1.3.1 垂直铜互连工艺的重要作用 |
| 1.3.2 垂直铜互连基本介绍 |
| 1.3.3 TSV垂直铜互连工艺 |
| 1.3.4 大马士革铜互连工艺 |
| 1.4 电化学沉积铜镀层技术 |
| 1.4.1 电化学沉积铜工艺的镀液体系 |
| 1.4.2 电化学沉积铜工艺的添加剂 |
| 1.5 大马士革铜互连技术面临的问题及研究现状 |
| 1.5.1 大马士革铜互连技术面临的问题 |
| 1.5.2 大马士革铜镀层自退火行为及研究现状 |
| 1.5.3 大马士革铜镀层热处理及研究现状 |
| 1.6 本文的研究意义及主要研究内容 |
| 1.6.1 本文的研究意义 |
| 1.6.2 本文的主要研究内容 |
| 第二章 实验方法及表征手段 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 实验基体材料 |
| 2.1.2 电沉积镀铜液及添加剂 |
| 2.2 电沉积制备铜镀层设备及工艺 |
| 2.2.1 电沉积设备与材料 |
| 2.2.2 电沉积工艺 |
| 2.3 铜镀层热处理设备及工艺 |
| 2.3.1 热处理设备 |
| 2.3.2 热处理工艺 |
| 2.4 测试与分析方法 |
| 2.4.1 电化学分析测试 |
| 2.4.2 四探针电阻测试仪监测镀层方阻 |
| 2.4.3 FIB-SEM观察镀层形貌 |
| 2.4.4 XRD测定镀层初始晶粒尺寸 |
| 2.4.5 EBSD观察镀层微观组织结构 |
| 2.4.6 TOF-SIMS分析镀层杂质含量及分布 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 整平剂对铜镀层自退火行为及电性能的影响机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 铜镀层自退火过程中方阻的演变 |
| 3.3 铜镀层自退火前后的表面形貌 |
| 3.4 铜镀层自退火前的初始晶粒尺寸 |
| 3.5 铜镀层自退火后的微观组织结构 |
| 3.6 整平剂的电化学行为分析 |
| 3.7 铜镀层自退火前后杂质分布及含量 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 热处理对大马士革铜镀层电性能的影响规律研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 分段热处理时铜镀层方阻的变化 |
| 4.3 连续热处理后铜镀层方阻的变化 |
| 4.4 连续热处理后铜镀层的表面形貌 |
| 4.5 不同温度热处理后铜镀层的微观组织结构 |
| 4.6 连续热处理后铜镀层的杂质分布及含量 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 全文总结和研究展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（4）微孔电沉积与微区电偶腐蚀过程的有限元数值仿真研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 电化学体系的特点及研究方法 |
| 2.1.1 电化学体系的特点 |
| 2.1.2 电化学问题的数学描述及数值求解 |
| 2.2 有限元法简介 |
| 2.2.1 有限元法的发展 |
| 2.2.2 有限元法的基本原理 |
| 2.3 微孔电沉积铜的实验及模拟研究 |
| 2.3.1 微孔电沉积铜的应用背景及生产工艺 |
| 2.3.2 不同添加剂在微孔电沉积铜中作用机理的实验研究 |
| 2.3.3 建模与数值模拟在微孔电沉积铜研究中的应用现状 |
| 2.4 高强铝合金局部腐蚀的实验及模拟研究 |
| 2.4.1 高强铝合金应用背景及性能 |
| 2.4.2 第二相对高强铝合金抗腐蚀性能的影响 |
| 2.4.3 建模与数值模拟在高强铝合金微观腐蚀研究中的应用现状 |
| 2.5 小结 |
| 2.6 课题研究意义,研究内容,研究方法及创新点 |
| 2.6.1 课题研究目的及意义 |
| 2.6.2 课题主要研究内容 |
| 2.6.3 课题研究技术路线及研究方法 |
| 2.6.4 课题创新点 |
| 3 平板电极上电沉积铜体系中添加剂作用机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验研究内容及结果 |
| 3.2.1 实验体系及实验内容 |
| 3.2.2 实验结果及讨论 |
| 3.3 数学建模及数值模拟研究 |
| 3.3.1 无添加剂体系(溶液A)数学模型及模拟结果 |
| 3.3.2 单一抑制剂PEG作用机理的数学模型及模拟结果 |
| 3.3.3 单一促进剂SPS作用机理的数学模型及模拟结果 |
| 3.3.4 复合添加剂体系作用机理的数学模型及模拟结果 |
| 3.4 小结 |
| 4 微孔电极上添加剂在电沉积铜过程中作用机理的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 无添加剂体系(溶液A)数学模型及模拟结果 |
| 4.2.1 模型建立 |
| 4.2.2 微孔孔深对微孔中铜电沉积行为的影响 |
| 4.2.3 微孔孔径对微孔中铜电沉积行为的影响 |
| 4.2.4 槽压对微孔中铜电沉积行为的影响 |
| 4.3 单一抑制剂PEG作用机理的数学模型及模拟结果 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 抑制剂PEG浓度对微孔中铜电沉积行为的影响 |
| 4.3.3 微孔孔深对抑制剂PEG作用的影响 |
| 4.3.4 微孔孔径对抑制剂PEG作用的影响 |
| 4.4 单一抑促进剂SPS作用机理的数学模型及模拟结果 |
| 4.4.1 模型建立 |
| 4.4.2 促进剂SPS浓度对微孔中铜电沉积行为的影响 |
| 4.4.3 微孔孔深对促进剂SPS作用的影响 |
| 4.4.4 微孔孔径对促进剂SPS作用的影响 |
| 4.5 复合添加剂体系作用机理的数学模型及模拟结果 |
| 4.5.1 模型建立 |
| 4.5.2 添加剂配比对抑制剂和促进剂协同作用的影响 |
| 4.6 小结 |
| 5 高强铝合金微观电偶腐蚀的实验研究及基础模型建立 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验研究内容及结果讨论 |
| 5.2.1 Al7075微观形貌及成分分析 |
| 5.2.2 Al7075中第二相电化学活性测试 |
| 5.2.3 Al7075中第二相诱发基体局部溶解的AFM原位追踪 |
| 5.2.4 Al7075中第二相单相电化学极化曲线定量测量 |
| 5.3 基础模型建立 |
| 5.3.1 模型假设及特征 |
| 5.3.2 物理模型及数学模型描述 |
| 5.3.3 数值求解 |
| 5.3.4 模拟结果及讨论 |
| 5.4 小结 |
| 6 几何因素对高强铝合金微观电偶腐蚀影响的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 几何因素的设置 |
| 6.3 第二相半径(R_(particle))对铝合金微观电偶腐蚀的影响 |
| 6.3.1 对阴阳极电流密度的影响 |
| 6.3.2 对Al(OH)_3沉积动力学及其抑制腐蚀发展作用的影响 |
| 6.3.3 对溶液pH分布的影响及活性界面推进的二维可视化结果 |
| 6.3.4 对电极表面阴阳极总积分电流/活性溶解速度的影响 |
| 6.4 活性溶解边界区半径(R_(ring))对铝合金微观电偶腐蚀的影响 |
| 6.4.1 对阴阳极电流密度的影响 |
| 6.4.2 对Al(OH)_3沉积动力学及其抑制腐蚀发展作用的影响 |
| 6.4.3 对溶液pH分布的影响及活性界面推进的二维可视化结果 |
| 6.4.4 对电极表面阴阳极总积分电流/活性溶解速度的影响 |
| 6.5 小结 |
| 7 溶液化学环块对高强铝合金微观电偶腐蚀影响的研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 受化学因素影响的电化学动力学参数 |
| 7.2.1 考虑pH影响的三维电化学动力学参数 |
| 7.2.2 考虑pH和O_2浓度影响的四维电化学动力学参数 |
| 7.2.3 电偶腐蚀驱动力随时间的变化 |
| 7.3 本体溶液pH对铝合金微观电偶腐蚀的影响 |
| 7.3.1 对阴阳极电流密度的影响 |
| 7.3.2 对Al(OH)3沉积动力学及其抑制腐蚀发展作用的影响 |
| 7.3.3 对溶液局部pH分布的影响及活性界面推进的二维可视化结果 |
| 7.3.4 对阴阳极积分电流/腐蚀速度的影响 |
| 7.4 局部pH对铝合金微观电偶腐蚀的影响 |
| 7.4.1 对阴阳极电流密度的影响 |
| 7.4.2 对阴阳极积分电流/腐蚀速度的影响 |
| 7.5 溶解氧浓度对铝合金微观电偶腐蚀影响研究 |
| 7.5.1 对阴阳极动力学的影响 |
| 7.5.2 对Al(OH)_3沉积动力学及其抑制腐蚀发展作用的影响 |
| 7.6 小结 |
| 8 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）封装基板互连结构电沉积铜机理与应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 封装基板的作用与地位 |
| 1.1.1 封装基板的定义与种类 |
| 1.1.2 封装基板的结构 |
| 1.1.3 封装基板制造技术及现状 |
| 1.2 封装基板中互连结构电沉积铜技术理论基础及现状 |
| 1.2.1 封装基板电沉积铜技术的理论基础 |
| 1.2.2 封装基板电气互连结构电沉积制作流程 |
| 1.2.3 封装基板电气互连结构电沉积铜的有机添加剂研究 |
| 1.2.4 封装基板电气互连结构电沉积铜的均匀性研究理论基础及现状 |
| 1.3 封装基板电气互连结构电沉积铜的研究方法 |
| 1.3.1 实验法 |
| 1.3.2 数值模拟法 |
| 1.4 本论文选题依据和研究内容 |
| 第二章 封装基板铜质互连线路电沉积机理及应用研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法与仪器 |
| 2.2.1 实验材料及仪器 |
| 2.2.2 Coreless技术途径封装基板改良型半加成法线路制作 |
| 2.2.3 封装基板铜质互连线路电沉积理论模型 |
| 2.2.4 实验与分析测试方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 不同图形设计的线路电沉积均匀性研究 |
| 2.3.2 改善露铜设计为20%的铜线路的均匀性研究 |
| 2.3.3 改善露铜设计为80%的铜线路的均匀性的研究 |
| 2.3.4 图形铜线路形貌 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 封装基板电沉积铜加速剂的作用机理研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验仪器与方法 |
| 3.2.1 实验材料及仪器 |
| 3.2.2 实验与分析测试方法 |
| 3.3 亚铜离子与加速剂反应的结果与讨论 |
| 3.3.1 亚铜离子与MPS、SPS的反应过程 |
| 3.3.2 亚铜离子与MPS、SPS的反应产物的性能表征 |
| 3.3.3 亚铜离子与MPS、SPS的反应的电化学性能测试 |
| 3.4 亚铜离子对铜电沉积性能影响的结果与讨论 |
| 3.4.1 亚铜离子与MPS、SPS和DPS反应过程 |
| 3.4.2 亚铜离子与MPS、SPS和DPS反应的电化学性能测试 |
| 3.4.3 亚铜离子与MPS、SPS和DPS反应的共轭关系 |
| 3.4.4 亚铜离子-MPS和亚铜离子-DPS的表面电荷分布 |
| 3.4.5 亚铜离子对电沉积铜层性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 封装基板电沉积铜整平剂的作用机理及应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验仪器与方法 |
| 4.2.1 实验材料及仪器 |
| 4.2.2 封装基板沉积铜整平剂作用模型建立 |
| 4.2.3 封装基板电沉积铜沉积层品质分析与表征方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 整平剂对通孔铜电沉积过程作用的流场仿真 |
| 4.3.2 整平剂作用的电化学测试 |
| 4.3.3 整平剂对通孔电沉积铜过程影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 封装基板通孔电沉积铜机理及应用研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验仪器与方法 |
| 5.2.1 实验材料及仪器 |
| 5.2.2 封装基板通孔电沉积铜机理模型建立 |
| 5.2.3 封装基板电沉积铜沉积层品质分析与表征方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 通孔电沉积过程的多物理场仿真 |
| 5.3.2 通孔电沉积铜中不同电镀液体系的电化学测试 |
| 5.3.3 电镀液体系的电化学性能对通孔电沉积铜影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 封装基板铜柱电沉积制作机理及应用研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验仪器与方法 |
| 6.2.1 实验材料及仪器 |
| 6.2.2 Coreless途径无核封装基板互连铜柱基本流程 |
| 6.2.3 实验与分析测试方法 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 等离子处理对干膜表面及微孔形貌的影响 |
| 6.3.2 等离子处理对干膜表面粗糙度的影响 |
| 6.3.3 等离子处理对干膜表面浸润性的影响 |
| 6.3.4 等离子处理对干膜表面分子结构的影响 |
| 6.3.5 等离子处理对干膜表面元素价态的影响 |
| 6.3.6 等离子处理对铜柱电沉积均匀性的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 课题展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（6）垂直铜互连成形中的应力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 三维电子封装概况 |
| 1.1.1 三维电子封装发展背景 |
| 1.1.2 三维电子封装的优势 |
| 1.1.3 三维封装中垂直铜互连工艺 |
| 1.1.4 三维电子封装在电子器件中的运用 |
| 1.2 垂直铜互连成形中的应力问题 |
| 1.2.1 铜电沉积应力问题 |
| 1.2.2 热处理过程中的铜互连应力问题 |
| 1.3 相关领域研究现状 |
| 1.3.1 电沉积铜的研究现状 |
| 1.3.2 TSV中热处理研究现状 |
| 1.4 本论文的主要内容及研究意义 |
| 第二章 加速剂和抑制剂对电沉积层内应力影响的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验方法设计 |
| 2.2.1 实验设计原理 |
| 2.2.2 实验和测试方法 |
| 2.3 加速剂和抑制剂对电沉积层内应力影响 |
| 2.4 加速剂和抑制剂对电沉积层内织构的影响 |
| 2.5 加速剂和抑制剂对电沉积层内表面形貌的影响 |
| 2.6 加速剂和抑制剂在电沉积液中的电化学行为分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 整平剂对电沉积层内应力影响的研究 |
| 3.1 整平剂对电沉积层内应力的影响 |
| 3.2 整平剂对电沉积层内织构的影响 |
| 3.3 整平剂对电沉积层内表面形貌的影响 |
| 3.4 整平剂在电沉积液中的电化学行为分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 整平剂对电沉积层自退火行为影响与分子动力学与量子化学模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 2-MP和2-ABT对电沉积铜层自退火影响的研究 |
| 4.2.1 2-ABT和2-MP对电沉积铜自退火过程中织构的影响 |
| 4.2.2 2-ABT和2-MP对电沉积铜自退火过程中内应力的影响 |
| 4.3 铜不同晶向的优化和态密度的计算 |
| 4.3.1 铜的结构优化 |
| 4.3.2 晶面态密度计算 |
| 4.4 添加剂的量子化学计算 |
| 4.4.1 2-MP量子化学计算和分子动力学计算 |
| 4.4.2 2-ABT量子化学计算和分子动力学计算 |
| 4.5 2-MP和2-ABT在铜不同晶面上的吸附性能研究 |
| 4.5.1 铜晶面的形成 |
| 4.5.2 2-MP和2-ABT在铜不同晶面上的吸附 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 TSV通孔中热应力的模拟与组织结构研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 TSV热应力分析 |
| 5.2.1 建模 |
| 5.2.2 热应力分析 |
| 5.3 TSV热处理组织结构变化 |
| 5.3.1 晶粒大小分析 |
| 5.3.2 斯密特因子变化分析 |
| 5.3.3 CSL特殊晶界变化 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 全文总结、创新点及展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 进一步的工作和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表的论文与研究成果 |
（7）三维芯片过硅通孔容错技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 致谢 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 故障概述 |
| 1.1.2 容错技术概述 |
| 1.1.3 三维集成电路的发展 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文内容概况 |
| 第二章 三维集成电路发展概述 |
| 2.1 三维集成电路提出的背景 |
| 2.2 三维集成电路的特点 |
| 2.3 三维集成电路堆叠方式 |
| 2.4 三维集成电路制作概述 |
| 2.5 三维芯片面临的挑战 |
| 2.5.1 三维芯片的故障问题 |
| 2.5.2 三维芯片的散热问题 |
| 2.5.3 三维芯片的测试问题 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 一种 3D-SIC 中多链式 TSV 容错方案 |
| 3.1 TSV 冗余方案简介 |
| 3.2 3D-SIC 结构与 TSV 失效率分析 |
| 3.2.1 3D-SIC 结构 |
| 3.2.2 TSV 失效率分析 |
| 3.3 多链式的 3D-SIC 容错结构及其修复方案 |
| 3.3.1 多链式 3D-SIC 容错结构 |
| 3.3.2 TSV 链长度的划分 |
| 3.4 多链式容错结构的失效 TSV 修复过程 |
| 3.4.1 初始化阶段 |
| 3.4.2 修复阶段 |
| 3.5 实验结果 |
| 3.5.1 整体修复率分析 |
| 3.5.2 面积分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于交叉开关结构的可配置容错结构 |
| 4.1 TSV 失效率分析 |
| 4.2 基于交叉开关结构的可配置容错结构及修复过程 |
| 4.2.1 交叉开关（Crossbar Switch）概述 |
| 4.2.2 可配置的容错结构 |
| 4.2.3 基于交叉开关结构的可配置容错方案修复过程 |
| 4.3 TSV 链长度的划分 |
| 4.4 芯片整体修复率方案描述 |
| 4.5 实验结果 |
| 4.5.1 芯片整体修复率分析 |
| 4.5.2 面积分析 |
| 4.5.3 延迟分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 下一步工作 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（8）铜电化学沉积在微孔金属化中的应用（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 工艺流程与实验条件 |
| 2.1 工艺流程 |
| 2.2 实验条件 |
| 3 结果与讨论 |
| 3.1 铜电化学沉积后微孔截面形貌 |
| 3.2 电沉积时间对微孔内外铜镀层形貌的影响 |
| 3.3 孔壁内外铜镀层的沉积速率 |
| 3.4 铜镀层电阻和显微硬度 |
| 4 结论 |
（9）金属衬底对电沉积铜互连层氧化可靠性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 铜互连在微电子中的应用 |
| 1.1.1 铜互连在IC 芯片中的应用 |
| 1.1.2 铜互连在电子封装中的应用 |
| 1.1.3 太阳能电池中铜互连的应用 |
| 1.2 铜互连工艺 |
| 1.2.1 大马士革工艺 |
| 1.2.2 引线框架加工工艺 |
| 1.3 铜互连的可靠性问题 |
| 1.4 铜氧化失效研究现状 |
| 1.4.1 铜引线框架氧化失效现象 |
| 1.4.2 铜合金材料氧化失效问题研究现状及进展 |
| 1.5 本课题研究意义及内容 |
| 第二章 实验及研究方法 |
| 2.1 材料制备及处理工艺 |
| 2.1.1 衬底材料制备 |
| 2.1.2 铜电沉积工艺 |
| 2.1.3 氧化处理 |
| 2.2 氧化膜检测 |
| 2.2.1 氧化膜形貌观察 |
| 2.2.2 氧化膜厚度测定 |
| 2.2.3 电沉积铜层的取向 |
| 2.2.4 氧化膜结合力测试 |
| 第三章 不同衬底铜层的组织结构及其氧化/失效特性 |
| 3.1 三种衬底金属的形貌与组织结构 |
| 3.2 不同衬底上电沉积铜层的形貌与组织结构 |
| 3.3 不同衬底上铜层的氧化特性 |
| 3.3.1 氧化膜形貌 |
| 3.3.2 温度对铜氧化膜的影响 |
| 3.3.3 电子封装中铜氧化对树脂结合性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 铜氧化动力学研究 |
| 4.1 铜层氧化膜厚度及其与温度、时间的关系 |
| 4.2 衬底上电沉积铜层氧化机理分析 |
| 4.2.1 金属氧化的基本过程 |
| 4.2.2 影响材料抗氧化性能的因素 |
| 4.2.3 铜氧化动力学描述 |
| 4.2.4 氧化机理分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 全文总结及展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（10）超声电沉积铜薄膜的耐腐蚀性能研究（论文提纲范文）
| 1 实验方法 |
| 2 结果与讨论 |
| 2.1 浸泡腐蚀试验 |
| 2.2 电化学测试 |
| 2.3 金相分析 |
| 2.4 X射线衍射分析 |
| 3 结论 |
四、超大规模集成电路中的电沉积铜（论文参考文献）
- [1]高速高密度电路互连结构的传输特性研究[D]. 许晓飞. 北京交通大学, 2020(03)
- [2]高速电镀铜构建印制电路互连微孔的研究与应用高速电镀铜构建印制电路互连微孔的研究与应用[D]. 赖志强. 电子科技大学, 2020(07)
- [3]整平剂及热处理对芯片大马士革铜镀层电性能的影响机理研究[D]. 张昭阳. 上海交通大学, 2020(09)
- [4]微孔电沉积与微区电偶腐蚀过程的有限元数值仿真研究[D]. 殷利涛. 北京科技大学, 2019(02)
- [5]封装基板互连结构电沉积铜机理与应用研究[D]. 向静. 电子科技大学, 2018(04)
- [6]垂直铜互连成形中的应力研究[D]. 冯雪. 上海交通大学, 2016(05)
- [7]三维芯片过硅通孔容错技术研究[D]. 董福弟. 合肥工业大学, 2012(03)
- [8]铜电化学沉积在微孔金属化中的应用[J]. 杨防祖,吴伟刚,田中群,周绍民. 物理化学学报, 2011(09)
- [9]金属衬底对电沉积铜互连层氧化可靠性能的影响[D]. 赵文婷. 上海交通大学, 2011(07)
- [10]超声电沉积铜薄膜的耐腐蚀性能研究[J]. 崔荣洪,于志明,何宇廷,舒文军,杜金强. 腐蚀科学与防护技术, 2010(03)
标签：超大规模集成电路论文; 电镀工艺论文; 测试模型论文; 机理分析论文; 电化学论文;