電沉積構(gòu)建印制電路薄介質(zhì)型通孔互連的研究.pdf

1、小型化、薄型化、高性能化的電子產(chǎn)品牽引著印制電路板朝薄型化、高密度化、高可靠性的方向發(fā)展，這一變化趨勢(shì)要求印制電路板的介質(zhì)層越來(lái)越薄。通孔作為一種印制電路板的電氣互連方式，其電鍍質(zhì)量的好壞將直接影響印制電路板的可靠性，進(jìn)而影響其上支撐著的電子元器件功能的發(fā)揮。當(dāng)介質(zhì)層越來(lái)越薄，薄于100μm以下時(shí)，原有的適用于厚介質(zhì)層的電鍍液配方將不再適用于薄介質(zhì)型通孔電鍍。因而，本論文圍繞印制電路薄介質(zhì)型通孔電沉積互連技術(shù)展開(kāi)研究，解決了薄介質(zhì)型通孔

2、電鍍非均勻沉積（PTH）TP值小的問(wèn)題，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了薄介質(zhì)型通孔電鍍填充(THF)過(guò)程。
　　（1）添加劑在電鍍過(guò)程中發(fā)揮重要作用，它能有效改善電鍍過(guò)程中的電流分布，提高鍍液的均鍍能力。本論文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬、量子化學(xué)計(jì)算和電化學(xué)方法相結(jié)合的方式對(duì)電鍍加速劑聚二硫二丙烷磺酸鈉（Bis-(3-sulfopropyl)-disulfide，SPS）、N,N-二甲基二硫代甲酰胺丙烷磺酸鈉(3-N,N-Dimethylaminodith

3、iocarbamoyl-1-propanesulfonic acid，DPS)、3-巰基丙烷磺酸鈉（Mercaptopropane Sulfonic Acid，MPS）的吸附特性、分子軌道特性、電化學(xué)特性進(jìn)行了研究分析。分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果表明在水溶液條件下DPS、SPS或MPS在Cu(111)晶面的吸附為化學(xué)吸附。DFT量子化學(xué)計(jì)算分子HOMO軌道和LUMO軌道結(jié)果表明DPS分子在銅表面最佳吸附位點(diǎn)為N-C=S分子結(jié)構(gòu)中的S原子，SPS

4、分子在銅表面最佳吸附位點(diǎn)為C-S-S-C分子結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)S原子，MPS分子在銅表面最佳吸附位點(diǎn)為-SH分子結(jié)構(gòu)中的S原子。電化學(xué)測(cè)試表明DPS的電鍍效果將隨著濃度的升高由低濃度下的加速作用變?yōu)楦邼舛认碌囊种谱饔?，而SPS隨著濃度的升高呈現(xiàn)出持續(xù)性的加速作用。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文還預(yù)測(cè)了DPS在銅沉積過(guò)程中的作用機(jī)理。
　　（2）電鍍銅技術(shù)的發(fā)展將對(duì)添加劑提出新的要求，具有多重特性的添加劑將成為一種發(fā)展趨勢(shì)。本文以含有氮雜環(huán)的化合物2

5、,5-二巰基-1,3,4-噻二唑（DMTD）、1,3-丙磺酸內(nèi)酯、硫磺粉為基本原料合成了一種新的含氮雜環(huán)的加速劑，使其具有加速劑和整平劑的雙重特性。合成產(chǎn)物的電化學(xué)性能測(cè)試、電鍍效果測(cè)試表明此合成加速劑是一種高區(qū)加速劑，具有較好的加速效果。
　?。?）結(jié)合SPS和DPS的作用特性，本文進(jìn)行了薄介質(zhì)型PTH電鍍銅研究。三組分添加劑體系和兩組分添加劑體系電鍍銅對(duì)比研究表明兩組分添加劑的電鍍效果（TP≥200％）明顯要比三組分添加劑的電

6、鍍效果（TP≈100%）要好。同時(shí)本文對(duì)兩組分添加劑體系電鍍銅影響因素進(jìn)行了分析。
　?。?）為提高高密度互連的可靠性、導(dǎo)電性能、散熱性能，提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，通孔電鍍填孔工藝應(yīng)運(yùn)而生。本文在基于一系列整平劑篩選的基礎(chǔ)上，選出一種目標(biāo)整平劑，實(shí)現(xiàn)了薄介質(zhì)型通孔的電鍍填充。同時(shí)，本文對(duì)通孔填孔的影響因素進(jìn)行了詳盡的研究。分別研究了氣流量高低、硫酸濃度、氯離子濃度、整平劑濃度、抑制劑濃度對(duì)通孔填充效果的影響。其中氣流量高低是影