脈沖電鍍納米級(jí)金層工藝分析.pdf

1、本文針對(duì)在單晶硅襯底上經(jīng)脈沖電鍍獲取納米級(jí)金層這一工藝進(jìn)行研究。重點(diǎn)在于從電化學(xué)、固體物理等理論知識(shí)入手，對(duì)具體工藝參數(shù)進(jìn)行研究和確定，從而謀求獲取平均半徑在納米級(jí)的金鍍層。具體內(nèi)容主要包括如下幾個(gè)方面：
　　 首先從電化學(xué)理論入手，分析在通電金屬溶液中電極電位、過(guò)電位和電流密度等參數(shù)之間的關(guān)系。在電鍍過(guò)程中，陰極上硅晶片表面的電流密度對(duì)在其上生成的金鍍層顆粒大小有直接作用。我們經(jīng)由Nernst方程入手，可以在如上幾個(gè)參數(shù)間建立

2、聯(lián)系，為下一步精確控制金層顆粒建立基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，此部分的理論分析的結(jié)論可以較好的控制金層顆粒大小。接著通過(guò)法拉第定律，對(duì)生成金層厚度進(jìn)行理論計(jì)算，然后通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)理論值進(jìn)行驗(yàn)證比較，目的是能夠在確定電流密度和電鍍時(shí)間的前提下，對(duì)獲得金鍍層的厚度進(jìn)行較為精確的控制。經(jīng)過(guò)后續(xù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從法拉第定律入手控制金鍍層厚度是比較成功的，在確定參數(shù)下得到的金鍍層厚度和理論值較為接近。最后，借助金屬物理和Hoffman-Laurizen成核理

3、論對(duì)生成金顆粒半徑尺寸進(jìn)行分析，可以獲取金鍍層中金顆粒半徑變化關(guān)系，我們通過(guò)在不同參數(shù)下對(duì)得到的樣片進(jìn)行測(cè)量，可以得到金顆粒半徑相對(duì)電流密度的比值，這個(gè)數(shù)值和理論值也是較為吻合的。
　　 具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要選取不同的電鍍液進(jìn)行比較，確定選取電化學(xué)性質(zhì)最為穩(wěn)定的鍍液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且在實(shí)驗(yàn)中要時(shí)刻注意其中金離子濃度變化。然后按照下述過(guò)程進(jìn)行具體操作：1、對(duì)硅晶片進(jìn)行切割、清洗；2、在樣片上進(jìn)行原子濺鍍，得到厚度在50納米左右的金層；

4、3、對(duì)電鍍液進(jìn)行調(diào)配，確定其成分、溫度并采用氨水控制其PH值；4、進(jìn)行脈沖電鍍；5、對(duì)樣片進(jìn)行清洗然后用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察；6、使用臺(tái)階儀對(duì)金層平整度和厚度進(jìn)行測(cè)量；7、使用掃描電子顯微鏡對(duì)所得金鍍層表面進(jìn)行微觀觀測(cè)并對(duì)其中金顆粒半徑尺寸進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)理論分析的結(jié)果設(shè)置不同組實(shí)驗(yàn)參數(shù)，然后按步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最終結(jié)果顯示，在控制金層厚度方面，理論值可以較好的指導(dǎo)實(shí)際工藝。而在控制金顆粒大小方面，實(shí)驗(yàn)中得到的金鍍層中金顆粒尺寸在150