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研究生:蔡昕辰
論文名稱:鈀金屬奈米粒子應用於銅製程積體電路以無電鍍電化學行為沉積導電層之研究
論文名稱(外文):The application of Pd nano-particles for copper seed layer electroless deposition in ULSI
指導教授:萬其超萬其超引用關係王詠雲
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:化學工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:鈀金屬奈米粒子無電鍍積體電路銅製程
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金屬奈米粒子近年來廣泛的應用於許多領域,在化學反應中,許多的金屬被用來作為催化劑,而奈米級的金屬粒子由於其比表面積的比值變大,將可有效地大幅提昇其催化的速率。
本論文係利用界面活性劑(SDS)和醋酸鈀所合成出之奈米鈀金屬粒子,作為化學鍍銅之催化劑,研究其與PCB工業上使用之錫鈀膠體(Pd/Sn)催化活性的比較,並將Pd/SDS應用於超大型積體電路(ULSI)中,評估在無電鍍銅製程之可行性。
實驗結果發現Pd/SDS由於其吸附性並不如Pd/Sn,大部分活化後吸附於基材上之Pd/SDS粒子,經過水洗後會大量流失,但我們可以利用硫酸調整Pd/SDS溶液之pH值使其小於1.0,或利用乾燥取代水洗,或將可大幅改善其活化後的效果。
在0.25 m之pattern中,Pd/SDS和Pd/Sn活化無電鍍銅後,所展現的銅層在填孔方面皆有不錯的效果,而兩者所得之銅鍍層性質經由SEM、XRD觀察,並無太大差異。而就ULSI中銅導線製程而言,以奈米鈀金屬粒子進行活化pattern後無電鍍銅之溼製程有其可能性,但吸附性所造成的活化液損耗還有待改善。
目 錄
摘要
謝誌
目錄
圖目錄
表目錄
第一章 緒論………………………………...…………………….1
第二章 文獻回顧………………………………………….4
2.1 積體電路內連線金屬……………………………..4
2.2 內連線金屬沉積技術……………………………..6
2.3 積體電路內連線製程……………………………..9
2.4 銅製程於半導體工業中問題及解決方式……….11
2.5 無電電鍍應用於ULSI…………………………...13
2.6 電化學沉積銅內連線遭遇的問題……………….16
2.7 活化液………………………………………….....19
2.7-1 錫鈀膠體(Pd/Sn)..…………………..…19
2.7-2有機鈀膠體(Pd/SDS)…………………...20
2.8 PCB無電鍍銅製程………………………….……22
2.9 研究目的…...………………………………….…..23
第三章 研究方法…………………………………..……….24
3.1實驗項目…………………………………………...24
3.2 藥液配製…………………………………………..25
3.2-1 無電鍍銅浴組成………………..………….26
3.2-2 活化液合成 ……………………………...…28
3.3 分析儀器及其量測原理 …………………………..30
3.4 錫鈀膠體(Pd/Sn)與自備有機鈀膠體(Pd/SDS)比較………………………………………………..37
3.4-1 探討Pd/Sn與Pd/SDS的基本比較………..37
3.4-2 銅吸附量之量測…………………………...38
3.4-3 活化時間對無電鍍速率的影響…………...40
3.4-4 酸和鹼對Pd/SDS的影響………………….41
3.4-5 鈀濃度的測量 ……………………………...42
3.5 Pd/SDS和Pd/Sn在ULSI之應用…………….…44
3.5-1微蝕所產生的效應…………………………44
3.5-2 ULSI製程中之活化………………………..45
3.5-3 Spinning coating方式活化…………………45
3.5-4 Pattern上之無電鍍銅………………………46
3.6 銅層分析 …………………………………………..46
3.6-1銅層的厚度測量……………………………46
3.6-2 XRD之分析………………………………...46
3.6-3 電阻率之量測…………………...…………47
3.7 退火(Annealing)………………………………..47
第四章 實驗結果及討論 .…..………………………………48
4.1 錫鈀膠體(Pd/Sn)與有機鈀膠體(Pd/SDS)比較……………………………………………………….48
4.1-1 Pd/SDS和Pd/Sn無電鍍銅比較……………48
4.1-2 銅沈積量之測量 …………………………...49
4.1-3 Pd吸附量測量……………………………...53
4.1-4酸、鹼對Pd/SDS的影響…………………..54
4.2 Pd/SDS和Pd/Sn在ULSI之應用.………………60
4.2-1 微蝕………………………………………...61
4.2-2 活化………………………………………...64
4.2-3 Spinning coating…………………………….67
4.2-4 pattern上之無電鍍銅………………………67
4.3 銅層分析………………………………………….71
4.3-1 XRD分析…………………………………...71
4.3-2 銅層厚度之測量…………………………...72
4.3-3電阻率的計算………………………………72
4.4 退火.……………………………………………….74
第五章 結論 ……………………………………………….75
第六章 參考文獻…………...…………………………
第六章、參考文獻
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