電沉積構建印制電路薄介質(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，這一變化趨勢要求印制電路板的介質(zhì)層越來越薄。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，進而影響其上支撐著的電子元器件功能的發(fā)揮。當介質(zhì)層越來越薄，薄于100μm以下時，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展開研究，解決了薄介質(zhì)型通孔

2、電鍍非均勻沉積（PTH）TP值小的問題，同時還實現(xiàn)了薄介質(zhì)型通孔電鍍填充(THF)過程。
　?。?）添加劑在電鍍過程中發(fā)揮重要作用，它能有效改善電鍍過程中的電流分布，提高鍍液的均鍍能力。本論文采用分子動力學模擬、量子化學計算和電化學方法相結(jié)合的方式對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、電化學特性進行了研究分析。分子動力學模擬結(jié)果表明在水溶液條件下DPS、SPS或MPS在Cu(111)晶面的吸附為化學吸附。DFT量子化學計算分子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為N-C=S分子結(jié)構中的S原子，SPS

4、分子在銅表面最佳吸附位點為C-S-S-C分子結(jié)構中的兩個S原子，MPS分子在銅表面最佳吸附位點為-SH分子結(jié)構中的S原子。電化學測試表明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)合實驗結(jié)果，本文還預測了DPS在銅沉積過程中的作用機理。
　?。?）電鍍銅技術的發(fā)展將對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。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)物的電化學性能測試、電鍍效果測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。同時本文對兩組分添加劑體系電鍍銅影響因素進行了分析。
　?。?）為提高高密度互連的可靠性、導電性能、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運而生。本文在基于一系列整平劑篩選的基礎上，選出一種目標整平劑，實現(xiàn)了薄介質(zhì)型通孔的電鍍填充。同時，本文對通孔填孔的影響因素進行了詳盡的研究。分別研究了氣流量高低、硫酸濃度、氯離子濃度、整平劑濃度、抑制劑濃度對通孔填充效果的影響。其中氣流量高低是影