书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：动态化学镀铜沉积

编号：JFKJ-21-

作者：炬丰科技

摘要

摘要

本文介绍了一种新的直接化学镀铜方法，称为动态化学镀。这种低成本技术基于喷洒单独的含铜金属离子和硼氢化物还原剂的水溶液。它能在室温下以30米/小时的速度电镀化学铜，一般可用作聚合物和非导体金属化的工业过程。

为了金属化，研究了镀铜的动力学参数和基体特性。塑料表面的润湿性和偶联剂板作为底涂层金属层的使用，是开始电镀和增加金属铜层对基材的粘附力的主要重要参数。研究了电晕放电等预处理条件对铜膜电镀动力学和电性能的影响。

介绍

自催化或化学镀铜广泛用于非导体表面的金属化，是制造印刷电路板的关键技术。它还用于连接器应用，以及在塑料上预镀一层导电薄膜，用于随后的电化学电镀。它最成功的应用之一也是电磁干扰屏蔽。这种“湿法”电镀技术是一种独特的方法，可以在催化表面获得完全均匀的金属沉积物，它可以应用于任何复杂或复杂形状的基材。尽管有这些优点，化学镀仍然存在一些实际问题，例如:

镀液控制和有限的溶液寿命

毒性(即。:致癌物甲醛化合物)和生态缺点。

大尺寸零件电镀的困难

大多数商用镀液的镀速限制在5米/小时

本文讲述铜动态电镀的实验研究和详细研究。介绍了电镀条件的实验优化及其动力学评价。还介绍了矿床的形态和电性特征。

实验

样品电极距离为固定的4毫米，在环境大气中进行处理。接触角是使用“DIGIDROP”接触角测量仪测量的，该测量仪连接到用于图像分析的微型计算机。对市售的同心双喷嘴喷枪(DeViliss-AGPV2K)进行了改进，并将其用于喷涂用于电镀的水溶液。喷涂设备是自动化的，并使用“自制”软件进行控制。实验中使用了无油空气压缩机作为喷雾系统。它向两个不同的罐提供压缩空气，这两个罐分别装有还原剂溶液和金属盐溶液.使用两个不同的压力计可以独立调节不同隔间的气压。两个坦克都与自动喷枪相连。在这项研究中，样品垂直于喷雾垂直固定。样品和双喷嘴喷枪之间的距离保持在40厘米。这在图2中示出。1.

结果和讨论

图2显示了作为喷涂溶液中活性物质浓度的函数的动态镀铜速率.为了确定硫酸铜的最佳浓度，还原剂的含量首先随机保持在4g/l。还原溶液和氧化溶液的喷射量在所有测量过程中都是相同的。相当于喷。考虑到喷涂时间为毫秒，松弛时间为毫秒，在这种情况下，整体电镀时间为90秒，并用于评估电镀速率。我们可以注意到，当铜盐浓度为30g/l时，获得了最佳电镀速率。然后，固定该值以测定硼氢化物浓度.相应的曲线表明，当还原剂含量为7g/l时，镀速达到最高值。超过这些浓度，两条曲线都趋于渐近演化。

如上所述，铜或镍金属薄膜的沉积不允许形成高导电性的薄膜。电阻在两种情况下都达到相对较高的极限值。在第一种情况(a)中，铜生长动力学是线性的，镀覆速率达到28m/h。第二种情况(b)，薄膜生长动力学可以细分为3个步骤。在第一步中，DCP镀铜的速度为12米/小时。铜沉积开始的这一步骤特征和包含偶联剂的镍初级膜的催化性能的影响是主要的。在步骤二中，NiB膜被第一铜层覆盖，并且这种纯铜的催化作用现在占优势，并且铜沉积的动力学在短暂的时间内达到17m/h。在第三步中，动力学生长达到其标称值28米/小时，我们可能会注意到这种电镀速度适合不含任何偶联剂残留物的纯铜。无论是基底还是基底主膜都对生长动力学没有任何影响。

图9a示意性示出了3m电镀圆形区域。我们还使用XRF研究了整个圆形区域的厚度分布。在电镀区域中间从左到右进行的测量表明，厚度分布呈规则的高斯分布，如图1所示。9b。我们可以注意到，电镀圆形区域的中心区域(两条虚线之间)的沉积物比左右边缘厚在这些边缘的末端(曲线上未显示数据)，金属膜变得非常薄(0.5m)。图。9c显示了从电镀区域中间的顶侧到底侧进行的厚度测量。

结论

为了减少化学镀铜步骤(催化步骤通常在氯化亚锡/氯化钯混合胶体溶液中进行)的数量，并克服环境问题，聚合物的铜金属化形成了直接动态化学镀工艺。研究了在NiB和Cu底涂层上镀铜膜的生长，证明水接触角的减小(良好的润湿性和高表面能)是启动DCP的关键参数。新的处理工艺在电性能和理想的屏蔽效果方面有其优势。此外，铜镀层达到30米/室温，比传统的无电镀工艺快得多。

该工艺适用于需要电磁屏蔽的电路板制造和电子设备.作为电镀枪，它应该在金属化的同时扫描待镀的衬底，特别是如果该衬底具有复杂的几何形状。镀膜的附着性能优异，在非蚀刻ABS上获得了高附着膜(厚度10μm)。