集成电路用磷铜阳极及相关问题研究
集成电路用磷铜阳极
集成电路用磷铜阳极编制说明1 工作简况1.1 任务来源电镀铜层因其具有良好的导电性、导热性和机械延展性等优点而被广泛应用于电子信息产品领域，电镀铜技术也因此渗透到了整个电子材料制造领域，从印制电路板（PCB）制造到IC 封装，再到大规模集成线路（芯片）的铜互连技术等电子领域都起到了关键作用，因此电镀铜技术已成为现代微电子制造中必不可少的关键电镀技术之一。
大规模集成电路中广泛采用电镀铜工艺，制备铜互联线。
磷铜阳极的性能直接影响着金属薄膜电阻率、厚度均匀性、反射率等等性能。
因此铜的电镀工艺，以及电镀阳极的选择越来越成为集成电路行业关注的焦点。
随着集成电路磷铜阳极的消耗量逐渐增加。
目前国内集成电路磷铜阳极的生产处于初级阶段，还没有相应的国家标准，很大程度上制约了国内集成电路磷铜阳极的研发、制作及工业化生产。
因此，需要制定相关的标准，以促进现有产品质量的提高，确保集成电路磷铜阳极的检测规范统一，符合统一标准。
根据国标委《国家标准委关于下达2013年第二批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合[2013]90号）、工信部《工业和信息化部办公厅关于印发2013年第三批行业标准制修订计划的通知》（工信厅科[2013]163号）、有色标委【[2013]32】号“关于转发2013年第二批有色金属国家、行业标准制（修）订项目计划的通知”（项目序列号：20132108-T-610）文下达本标准的制定任务，主管部门为中国有色金属工业协会，技术归口单位为全国有色金属标准化技术委员会，起草单位为有研亿金新材料股份有限公司。
1.2 起草单位有研亿金新材料有限公司，简称有研亿金，2014年1月由“有研亿金新材料股份有限公司”更名为“有研亿金新材料有限公司”，隶属于北京有色金属研究总院。
有研亿金属于中关村科技园高新技术企业、“十百千工程”重点培育企业，拥有北京市企业技术中心, 2012年公司被评定为“国家级科技创新型示范企业”。
PCB磷铜阳极材料的应用及发展趋势
PCB磷铜阳极材料的应用及发展趋势陈世荣;梁志立【摘要】This paper describes the application of hosphofized copper anode in the printed circuit board plating copper; and tells the advantages and developmental trend of the hosphofized copper anode with mico-crystal structure in perfect printed circuit board manufactured process.%介绍了PCB制造中磷铜阳极在酸性镀铜中的应用；及微晶磷铜阳极材料在高品位PcB制造中的优点和发展趋势。
【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2011(000)012【总页数】5页(P45-49)【关键词】印制电路板;电镀铜;铜阳极;微晶磷铜【作者】陈世荣;梁志立【作者单位】广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州510006【正文语种】中文【中图分类】TN411 磷铜阳极材料在PCB制造中的应用铜是玫瑰红色具有良好导电性、导热性和展延性的金属[1]。
密度8.96，熔点1083 ℃，沸点2595 ℃[2]。
铜元素处于元素周期表中的ds区，属第1副族元素。
铜金属具有仅次于银的导电性[3]，是导电材料的首选之一。
铜镀层具有细小的晶粒结构，现代电镀工业可以从廉价的铜镀液中，镀出全光亮、整平性好、韧性高的铜镀层。
在PCB制造工艺上，通孔镀铜和线路镀铜能够获得极好的效果[4]。
随着电子产品的更新换代，对印制线路板的要求越来越高，印制线路板向着线宽更细、孔径更小的方向发展；同时，高层次的HDI板、高多层板，挠性板、刚挠结合板、IC载板等，市场的需求越来越大；这些高层次的印制线路板对制造过程中的技术要求也越来越高。
再谈磷铜阳极
再谈磷铜阳极
蒋雄
【期刊名称】《电镀与涂饰》
【年(卷),期】1989(000)002
【摘要】光亮酸性镀铜工艺的发展,主要取决于两个问题的成功解决:阳极和光亮剂.与人们的预料相反,高纯铜并不是酸性镀铜的好阳极,它产生铜粉,使镀液混浊,镀层粗糙.1954年Nevers等对铜阳极的研究为酸铜工艺的发展作出了重大贡献.他们发现,如果用含有杂质的火法铜做阳极,铜在阳极溶解时几乎不产生铜粉,实际上没有阳极泥,阳极上生成一层结合相当牢固的黑色胶状膜.研究表明,砷是产生所需阳极特性的主要元素,银、碲、硒等微量杂质也有一定作用.此后,由于市场上火法铜的短缺,人们想到在高纯铜中添加磷,结果相当理想.美国黄铜公司通过广泛的研究表明,如果在纯铜上加进0.005%以上的磷或砷,
【总页数】3页(P1-3)
【作者】蒋雄
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM910.3
【相关文献】
1.电感耦合等离子体质谱法测定阳极磷铜中磷含量的方法 [J], 陈嬿娉;章新亮;姚文俐;
2.电感耦合等离子体质谱法测定阳极磷铜中磷含量的方法 [J], 陈嬿娉;章新亮;姚文俐
3.再谈硫酸盐光亮镀铜的磷铜阳极 [J], 周腾芳;程良;等
4.再谈硫酸盐光亮镀铜的磷铜阳极 [J], 程良;邝少林;周腾芳
5.“铜冠”牌阳极磷铜产品通过鉴定 [J],
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2024年磷铜阳极市场调查报告
2024年磷铜阳极市场调查报告1. 背景磷铜阳极是一种具有良好防腐性能的金属阳极材料，广泛应用于电镀、电解冶金、阴极保护等领域。
随着工业领域的发展和技术的进步，磷铜阳极的市场需求呈现出稳步增长的趋势。
本报告旨在对全球磷铜阳极市场进行调查分析，以期为相关企业提供有价值的市场信息和发展建议。
2. 市场规模根据调查数据显示，近年来全球磷铜阳极市场规模不断扩大。
主要原因包括：•工业领域的发展推动了磷铜阳极的需求增长；•新兴电解冶金领域对磷铜阳极的应用需求增加；•对环境友好的金属阳极材料市场需求的提升。
预计到2025年，全球磷铜阳极市场规模将达到X万吨。
3. 市场分布据调查数据显示，目前磷铜阳极市场主要分布在以下几个地区：•亚洲：占据全球市场的30%，主要集中在中国和日本；•欧洲：占据全球市场的25%，主要集中在德国和英国；•北美：占据全球市场的20%，主要集中在美国；•其他地区：占据全球市场的25%。
4. 市场竞争态势磷铜阳极市场存在着激烈的竞争。
目前市场上主要的竞争对手有：•公司A：自主研发技术，产品质量优良，市场份额占比较高；•公司B：价格竞争力强，但产品品质较一般；•公司C：品牌影响力较大，产品技术水平较高。
为了更好地应对市场竞争，相关企业应注重产品质量的提升，并且适时调整产品价格以提高市场竞争力。
5. 市场发展趋势根据调查和分析，未来磷铜阳极市场将呈现以下几个发展趋势：•技术创新：随着技术的不断进步，磷铜阳极材料的生产工艺将更加先进，产品性能将得到进一步提升；•环保要求：越来越多的行业对阳极材料的环保性能有更高要求，磷铜阳极作为一种环保材料将受到更多关注和应用；•国际贸易：全球磷铜阳极市场将进一步扩大，国际贸易将成为市场发展的重要推动力。
6. 市场机遇与挑战磷铜阳极市场发展面临机遇和挑战。
市场机遇：•工业发展的推动，为磷铜阳极市场提供了稳定的需求基础；•技术创新带来的产品性能提升，为企业提供了市场竞争优势；•环保要求带来的市场机会，促使企业转型升级。
贴片电容磷铜阳极的纯度
贴片电容磷铜阳极的纯度
对于每一种贴片电容阳极，希望阳极是由高纯铜制备而来的，但是往往受到价格和产品要求等因素的影响。
常规的磷铜阳极都是采用电解铜、无氧铜和磷铜合金来制备的。
无氧铜的含氧量为3ppm，杂质极少。
由于氧含量极低且固定，因此基本不产生磷的氧化物，基本不消耗磷，所以磷含量很容易控制，电解铜的纯度一般为99.95%,杂质含量也很少，也容易控制，所以国内外不少厂家采用电解铜为原料。
但是，制备磷铜阳极一定不能采用杂铜或回收铜为原料，因为回收的废铜内部杂质种类很多，往往含有过量的铁、镍、锡和银等元素，这些元素过多将污染阳极，从而影响电镀效果。
同时，由于氧含量不确定而含磷量又加得少，造成磷含量失控，严重者导致电镀报废。
对于集成电路用磷铜阳极来说，由于使用的环境更加苛刻，要求的电镀效果更加精细，就要求阳极通常都是由高纯铜（铜含量大于99.99%）来制备的。
这样才能够保证后续加入磷铜中间合金不会明显影响杂质含量，满足集成电路电镀的要求。
集成电路用磷铜阳极相较与普通阳极，要求控制的杂质种类更多，更加苛刻。
对于铜原料纯度的要求要高出普通阳极至少一个数量级以上。
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磷铜阳极市场分析报告
磷铜阳极市场分析报告1.引言1.1 概述磷铜阳极是一种重要的金属阳极材料，具有良好的导电性和耐腐蚀性，被广泛应用于电化学领域和金属表面处理。
磷铜阳极市场近年来呈现出不断增长的趋势，受到行业和市场的高度关注。
本报告旨在对磷铜阳极市场进行深入分析，为市场参与者提供全面的市场情报和发展趋势，以帮助他们更好地把握市场机会和发展方向。
1.2 文章结构文章结构部分将包括以下内容:1. 分析磷铜阳极市场的整体状况和发展趋势2. 探讨磷铜阳极在不同应用领域的市场需求和潜力3. 分析主要市场参与者的竞争态势和市场份额4. 展望磷铜阳极市场的未来发展趋势和前景5. 总结文章中对磷铜阳极市场的分析和观点论证1.3 目的:本报告的目的是对磷铜阳极市场进行深入分析，包括市场概况、应用领域、发展趋势等方面的研究，旨在全面了解磷铜阳极市场的现状和未来发展趋势。
通过对主要市场参与者进行分析，以及对市场前景展望的研究，为相关行业和企业提供决策参考，促进行业持续健康发展。
同时，本报告也旨在为行业内外的各类利益相关方提供有益信息，促进产业链的良性发展。
1.4 总结磷铜阳极作为一种重要的表面处理材料，在市场上具有广泛的应用和发展前景。
本报告对磷铜阳极的市场概况、应用领域以及发展趋势进行了全面的分析和展望。
通过对市场参与者的分析，我们可以看到，磷铜阳极市场竞争激烈，但也存在着发展机遇和空间。
随着相关行业的快速发展，磷铜阳极市场的需求将会持续增长，市场潜力十分巨大。
在未来的发展中，我们相信磷铜阳极将会有更好的发展前景，为相关行业的发展提供更多的支持和保障。
2.正文2.1 磷铜阳极市场概况磷铜阳极是一种在金属加工过程中广泛使用的阳极材料，由磷和铜合金组成。
它具有优良的导电性和耐腐蚀性能，适用于电镀、化工、电解和其他腐蚀环境中的阳极保护。
磷铜阳极在电解加工、金属电镀和防腐蚀行业中有着重要的应用，是生产电子产品、汽车零部件、家具、建筑材料等领域不可或缺的材料之一。
浅谈磷铜阳极纯化的产生原因及解决措施
如是光亮剂的加入量不对，光亮剂太低会造成板面边缘烧焦，光亮剂太高板面的低电流密度区无光泽；
如是有机污染，铜镀层会出现麻点或针孔现象。
3、磷铜阳极表面的黑膜太厚现象：
如果磷铜阳极表面的黑膜太厚，说明磷铜阳极的磷量太高，属于屏蔽性钝化性钝化，应更换磷铜阳极。
7、 如是磷铜阳极中的杂质太高引起的磷铜阳极钝化，应更换磷铜阳极。
四、钝化的磷铜阳极清洗方法：
除因磷铜阳极本身质量引起的磷铜阳极钝化外，其它原因引起钝化的磷铜阳极，可通过清洗处理重新使用。清洗的方法：用低浓度的硫酸与双氧水混合液浸洗至钝化膜消失。
4、磷铜阳极表面的黑膜下，还有一层棕色的膜：
此现象说明磷铜阳极中的杂质含量超标，一般是用杂铜生产的磷铜阳极才会出现此类钝化现象。
三、解决磷铜阳极钝化的措施：
1、 如果铜镀槽长时间停镀，重新启用时，磷铜阳极需重新清洗处理，铜镀槽做“拖缸保养”处理，防止磷铜阳极钝化。
2、 如是氯离子引起的磷铜阳极钝化，首先将钝化的磷铜阳极做清洗处理；调整铜镀液中的氯离子浓度，防止磷铜阳极钝化。（有的厂，没有氯离子的分析仪器，氯离子的化验需外厂协助，很容易造成氯离子的失调，引起磷铜阳极钝化。）
二、产生磷铜阳极钝化现象的剖析：
根据上述四种“磷铜阳极钝化”现象，做进一步的剖析。
1、磷铜阳极表面的阳极膜呈“灰白色的膜层”现象：
一般情况下，铜镀槽如长时间停镀，槽内的磷铜阳极表面的“黑膜”，容易转成“灰白色”的阳极膜，产生磷铜阳极钝化。铜镀槽虽长时间停镀，但铜镀槽的磷铜阳极仍在溶解析出铜离子，此时铜镀槽内的铜离子必然升高，引起铜镀液的分散能力差，造成阴阳极之间电阻增大。
微晶磷铜阳极在不同电流密度下成膜行为r的研究
微晶磷铜阳极在不同电流密度下成膜行为r的研究谭发棠;李劲军;黎科;陈世荣;郭炳昌;谭永鹏【摘要】微晶磷铜阳极由于其优异性,在镀铜上扮演着重要角色.本文探究微晶磷铜阳极在不同电流密度下的成膜行为.结果表明:微晶磷铜阳极在较短的时间就可以形成均匀的磷膜,而且在较高的电流密度下也可以形成均匀的磷膜,有利于生产.【期刊名称】《印制电路信息》【年(卷),期】2017(025)009【总页数】3页(P18-19,70)【关键词】微晶磷铜阳极;电流密度;磷膜;印制电路板【作者】谭发棠;李劲军;黎科;陈世荣;郭炳昌;谭永鹏【作者单位】佛山市承安铜业有限公司,广东佛山 528203;佛山市承安铜业有限公司,广东佛山 528203;广东工业大学,广东广州 510006;广东工业大学,广东广州510006;广东工业大学,广东广州 510006;广东工业大学,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TN41AbstractMicrocrystalline phosphorous copper anode plays an important role in plated copper because of its superiority. The behavior of adherent film was studied at different current densities in microcrystalline phosphorous copper anode. The results showed microcrystalline phosphor copper anode could form a uniform phosphorous fi lm in a short time, anda uniform phosphorous fi lm appeared at a higher current density, which was propitious to production.Key wordsMicrocrystalline Phosphorous Copper Anode; Current Densities; Phosphorous Film; PCB随着人们对电子产品的要求越来越高，PCB向高密度、多功能、低成本方向发展[1]，这对印制线路板的T铜镀层要求提出了新的要求。
2024年磷铜阳极市场需求分析
磷铜阳极市场需求分析引言磷铜阳极是一种重要的金属阳极材料，广泛应用于电镀、电解、防腐等领域。
随着工业的快速发展和技术的不断进步，磷铜阳极的市场需求也呈现出增长的趋势。
本文将对磷铜阳极市场需求进行分析，探讨其发展趋势和潜在机会。
市场概述1. 磷铜阳极的定义和分类磷铜阳极是一种以磷铜为主要成分的金属阳极材料。
根据使用环境和应用领域的不同，磷铜阳极可以分为多种类型，包括电镀用磷铜阳极、电解用磷铜阳极、防腐用磷铜阳极等。
2. 市场规模目前，磷铜阳极市场规模正在逐年扩大。
随着电子工业、汽车工业、航空航天等行业的快速发展，对磷铜阳极的需求不断增加。
根据统计数据，磷铜阳极市场规模正在以每年10%的速度增长。
市场需求分析1. 行业需求a. 电子工业随着电子产品的普及和更新换代，对磷铜阳极的需求不断增加。
磷铜阳极被广泛用于PCB板的电镀过程中，用于保护导线和连接器的金属表面，以提高电子产品的导电性能和稳定性。
b. 汽车工业汽车工业是磷铜阳极的主要应用领域之一。
磷铜阳极被用于汽车零部件的电镀和电解过程中，以提高零部件的耐蚀性和抗磨损性。
c. 航空航天航空航天领域对磷铜阳极的需求也在不断增加。
磷铜阳极用于航空航天设备的电镀、防腐等工艺中，以提高设备的耐腐蚀性和延长使用寿命。
2. 地区需求分析a. 亚太地区亚太地区是磷铜阳极市场需求最大的地区之一。
中国、日本和韩国等国家在电子工业、汽车工业等领域的快速发展推动了磷铜阳极市场需求的增长。
b. 北美地区北美地区是磷铜阳极市场的另一个重要区域。
美国、加拿大等国家的汽车工业和航空航天领域对磷铜阳极的需求稳定增长，推动了市场的发展。
c. 欧洲地区欧洲地区对磷铜阳极的需求也在逐年增加。
德国、法国、英国等国家的电子工业和汽车工业对磷铜阳极的需求增长速度较快。
市场发展趋势1. 新技术的应用随着科学技术的不断进步，新技术在磷铜阳极领域的应用不断涌现。
例如，水基环保磷铜阳极的研发和应用为市场带来了新的机遇。
磷铜阳极钝化的主要原因讨论
0.4
0.6
E /v vs.SCE
图 ４ 温度对高磷铜阳极极化曲线的影响 图 ４ 为不同温度下磷铜阳极的阳极极化曲线，由图可知，不同温度下的阳极极化曲线的 形状类似，只是临界钝化电流的大小不同。这说明温度的改变没有改变反应的机理，只是仅 仅对反应的速度有影响，温度越高，临界钝化电流越大。这说明温度越高，越有利于铜的溶 解，铜阳极的极化越小。 铜阳极的组织分析 我们对含磷量不同的铜阳极进行了组织结构分析，结果示于图 ５、６。可以看出，磷铜阳 极 Ａ 的组织要比磷铜阳 Ｂ 较均匀。磷铜 Ｂ 的晶粒大小不均匀，且不同相间的溶解速度相差很 大，故它的表面在阳极溶解时会出现溶解深度不均，形成的磷膜结合力差，容易脱落。相比 之下，磷铜 Ａ 的组织不仅均匀，各相间的溶解速度也较为一致，故由此形成的磷铜膜更加均 匀，膜与基体结合的也更牢固，可以充分发挥磷铜膜的作用。由此可见，磷铜阳极的含磷量 和制造工艺对其电化学阳极行为有很大影响。
所以，在生产控制过程中，应采取“宁低勿高”的原则， “少量勤加” 如果这个事情发生了，要把阳极全部取出，用 Ｈ２Ｏ２／Ｈ２ＳＯ４ 把白膜去除后使用。 以上为导致阳极钝化的二个最主要因素。其余因素如：有机杂质过多，磷含量过高，温 度过低等等都为次要因素，因为其最终是影响阳极电流密度超过临界钝化电流密度所致。 声明：本文属于原创作品，仅以飨奋战的镀铜一线的同仁们，若发表或转贴请及时通知 作者。时间仓促有错误之出请来信探讨。 Ｒｅｄａ，２００４－７－２４ 于北京
二、硫酸盐铜溶液中的阳极钝化研究
磷铜阳极简介 ： 但在对镀层质量的影响因素的研究中，往往仅重视添加剂的种类、含量及阴极过程，而忽 略了铜阳极的影响。铜阳极对硫酸盐镀铜有重要影响，其质量的优劣直接关系到镀层的质量 及生产的成本，更重要的是铜阳极的优劣直接影响镀液的长期稳定性。 １９５４ 年以前，硫酸盐镀铜所采用的是电解铜或无氧铜做阳极，其存在一系列的问题：铜 粉和阳极泥多、阳极利用率低、镀层容易产生毛刺和粗糙、镀液不稳定等。１９５４ 年美国人
微晶磷铜阳极对pcb电镀品质改善方面的应用研究
微晶磷铜阳极对pcb电镀品质改善方面的应用研究微晶磷铜阳极是一种新型的电镀材料，其在PCB电镀中的应用已经得到了广泛的关注。
本文将从微晶磷铜阳极的特点、应用优势以及对PCB电镀品质的改善方面进行探讨。
一、微晶磷铜阳极的特点微晶磷铜阳极是一种高纯度的铜阳极，其晶粒度非常细小，晶界清晰，表面光洁度高。
此外，微晶磷铜阳极的电化学性能也非常优异，具有较高的电化学活性和稳定性，能够在电镀过程中提供更加均匀的电流密度分布。
二、微晶磷铜阳极的应用优势1. 提高电镀效率：微晶磷铜阳极具有较高的电化学活性和稳定性，能够在电镀过程中提供更加均匀的电流密度分布，从而提高电镀效率。
2. 提高电镀质量：微晶磷铜阳极的晶粒度非常细小，晶界清晰，表面光洁度高，能够在电镀过程中提供更加均匀的镀层，从而提高电镀质量。
3. 降低生产成本：微晶磷铜阳极的电化学性能优异，能够在电镀过程中提供更加均匀的电流密度分布，从而降低了电镀过程中的能耗和化学品消耗，降低了生产成本。
三、微晶磷铜阳极对PCB电镀品质的改善方面1. 提高镀层厚度均匀性：微晶磷铜阳极能够在电镀过程中提供更加均匀的电流密度分布，从而提高了镀层厚度的均匀性，避免了因电流密度不均匀而导致的镀层厚度不均匀的问题。
2. 提高镀层光洁度：微晶磷铜阳极的晶粒度非常细小，晶界清晰，表面光洁度高，能够在电镀过程中提供更加均匀的镀层，从而提高了镀层的光洁度。
3. 提高镀层附着力：微晶磷铜阳极的电化学性能优异，能够在电镀过程中提供更加均匀的电流密度分布，从而提高了镀层的附着力。
4. 提高电镀效率：微晶磷铜阳极具有较高的电化学活性和稳定性，能够在电镀过程中提供更加均匀的电流密度分布，从而提高了电镀效率，缩短了生产周期。
综上所述，微晶磷铜阳极在PCB电镀中的应用具有很大的优势，能够提高电镀效率、提高电镀质量、降低生产成本，同时还能够改善PCB电镀品质，提高镀层厚度均匀性、镀层光洁度和镀层附着力。
集成电路互连线用高纯铜靶材及相关问题研究
材料与器件櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶Materials and DevicesDOI ：10.3969/j.issn.1003－353x.2011.11.003基金项目：国家科技重大专项资助项目（2011ZX02705－004）集成电路互连线用高纯铜靶材及相关问题研究高岩1，2，王欣平1，2，何金江1，2，董亭义1，2，蒋宇辉1，2，江轩1，2（1.北京有色金属研究总院，北京100088； 2.有研亿金新材料股份有限公司，北京102200）摘要：随着半导体技术的发展，芯片特征尺寸缩小到深亚微米和纳米时，铜互连技术在集成电路的设计和制造中成为主流技术，从而对高纯铜靶材的要求越来越高。
从靶材制造的角度利用材料学的知识对铜靶材的晶体结构、纯度、致密度、微观组织及焊接性能等方面作了分析，并且较全面地分析了可能影响靶材溅射性能的很多关键因素，从而为靶材供应商和集成电路制造商对于铜靶材的了解搭建了桥梁，为进一步开发超大尺寸的高纯铜靶材打下基础。
关键词：集成电路IC ；互连线；焊接强度；铜靶材；溅射中图分类号：TG146.11文献标识码：A文章编号：1003－353X （2011）11－0826－05Research on Copper Sputtering Targets in ULSI and Related ProblemsGao Yan 1，2，Wang Xinping 1，2，He Jinjiang 1，2，Dong Tingyi 1，2，Jiang Yuhui 1，2，Jiang Xuan 1，2（1.General Research Institute for Non-Ferrous Metals ，Beijing 100088，China ；2.GRIKIN Advanced Materials Co．，Ltd．，Beijing 102200，China ）Abstract ：With the development of semiconductor technology ，the dimension of CMOS chip reduces into micrometer and nanometer．The technology of copper interconnection is the mainstream technology ，so the requests of the copper target are more and more rigor．From the point of view of the target in manufacture ，crystal structure ，purity ，compact ability ，microstructure and bonding of copper target capability are analyzed ，using the knowledge of material．The key factors influenced the performances of target sputtering are analyzed．A bridge between the copper target provider and the factory of CMOS chip is put up ，and the base for the next generation copper targets is built．Key words ：integrated circuit （IC ）；interconnection ；solder strength ；copper target ；sputter EEACC ：05300引言随着集成电路特征尺寸的不断减小，互连线的RC 延时成为影响电路速度的主要问题。
硫酸铜电镀中的磷铜阳极
招专业人才上一览英才硫酸铜电镀中的磷铜阳极在早期，硫酸铜电镀都是采用电解铜或无氧铜做阳极，其阳极效率高达100%甚至超过100%，这样造成一系列的问题：槽液中的铜含量不断升高，添加剂消耗加快，槽液中的铜粉和阳极泥增多，阳极利用效率降低，镀层极易产生毛刺和粗糙缺陷。
1954年，美国Neverse等对阳极的研究发现：在阳极中掺入少量的磷，经过一段时间的电解处理（电解产生的阳极黑膜对电镀相当重要，因此建议利用电解拖缸板/假镀板/波浪板在2-3ASD的电流密度下电解4—10小时），铜阳极的表面生成一层黑色的磷膜，主要的成分是磷化铜Cu3P。
这层黑膜具有金属导电性，改变了铜阳极溶解过程中的一些反应的步骤，有效克服了上述的一些缺陷，对铜的质量和工艺稳定性起着重要作用。
铜阳极的溶解主要是生成二价铜离子，研究实验证明（旋转环盘电极和恒电流法）：铜在硫酸铜溶液中的溶解分两步进行的。
Cu-e-→Cu+ 基元反应1Cu+--e-→Cu2+ 基元反应2亚铜离子在阳极作用下氧化成二价铜离子是个慢反应，也可以通过歧化反应生成二价铜离子和单质铜，正如在化学沉铜反应中一样。
所生成的铜单质以电泳得方式沉积于镀层中，从而产生铜粉，毛刺，粗糙等。
当阳极中加入少量的磷后，经电解处理（或称拖缸）在阳极表面生成一层黑色的磷膜，阳极的溶解过程就发生了一些变化：1．黑色磷膜对基元反应2有着显著的催化效果，大大加快了亚铜离子的氧化，使慢反应变成快反应，大大减少槽液中亚铜离子的累积。
同时阳极表面的磷膜也可阻止亚铜离子进入槽液，促使其氧化，减少了进入槽液的亚铜离子。
标准阳极黑色磷铜膜的导电率为1.5×104Ω-1CM-1，具有金属导电性，不会影响到阳极的导电性，而且磷铜阳极壁春铜阳极的阳极极化小，在Da为1ASD时，含磷0.02---0.05%的铜阳极的阳极电位比无氧铜阳极低50—80mv.黑色阳极磷膜在允许的电流密度下不会造成阳极的钝化。
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中图分类 号 ： Ｑ ３ １ Ｔ １ ５．
Ｐ ｏ ｐ ｏ ｉｅ ｐ ｅ ｏ ｅ ｉ ｈ ｓ ｈ ｒｚ ｄ Ｃｏ ｐ ｒ Ａｎ ｄ ｎ ＵＬＳ ｎ ｔ ｄ ｅ ｎ ｒ ｌ ｔ ｄ ｐ ｏ ｌｍ ｓ Ｉ ａ ｄ ｓｕ ｉ ｓｏ ｅ ａ ｅ ｒ ｂ ｅ
电镀 成本 。
电镀铜是完成铜填充的主要工艺 （ １ 图 中③ ） ， 该工艺要求在制备超微结构刻槽 的铜连线过程 中电 镀铜必须具有很高 的凹槽填充能力 ，因此就对 电镀
过程 中的电镀 阳极 ， 电镀液 ， 有机添加剂等的要求很
高， 特别是 电镀用磷铜阳极的要求就更高 。 集成电路用磷铜阳极通常是 由高纯磷铜合金构 成； 铜电镀液通常由硫酸铜、 硫酸和水组成 。在 电镀 溶液中，当电源加在带有铜种子层的硅片 （阴极 ）
规模集成线路 （ 芯片 ） 的铜互连技术等 电子领域都 离不开它，因此电镀铜技术已成为现代微电子制造 中必不可少的关键 电镀技术之一 。大规模集成电路 中广泛采用 电镀铜工艺， 制备铜互联线 。 因此铜的电
域 ，电镀铜技术也因此渗透到了整个 电子材料制造 镀工艺 ，以及电镀 阳极 的选择越来越成为集成电路 领域 ， 印制电路板 （ Ｃ ） 从 Ｐ Ｂ 制造到 Ｉ Ｃ封装 ， 再到大 行业关 注 的焦点 。
磁力搅拌效果好 ， 铜磷熔融搅拌均匀 ， 自动控制 ， 这样制造的铜阳极磷分布均匀 溶解均匀 ，结晶细 致 晶粒细小 ， 阳极利用率高 ， 有利于镀层光滑光亮 ， 减少 了毛刺和粗糙缺陷圆 随着大规模集成电路引入酸『电镀铜技术的发 生 晶圆上的更细线宽、 更小孑 径 、 Ｌ 线路 的密集化 和 多层化对铜镀层的要求就越来越严格 镀层的硬度 、 晶粒的精细 小孑 分散能力以及镀层的延展性等物 Ｌ 理化学特性要求磷铜阳极的质量更加的精细
磷 作 阳极 时 ，发 现 阳极 表 面生 成 一 层 黑 色胶 状 膜 （ ｕＰ） 在 电镀 时 阳极 溶解 几 乎 不 产 生铜 粉 ， Ｃ ， 泥渣 极少 ，零 件表 面铜 镀层不 会产 生毛 刺 。这 是 由于含
结合形成镀在硅片表面的铜， 铜离子在外加 电场的 作用下，由阳极 向阴极定向移动并补充阴极附近的 浓度损耗， ２ 如图 所示。 电镀的主要 目的是在硅片上
檄 的 僻 笛 量 国 内 多 为 ０ｉ ０３ ， 要 是 由 十 ．－ ．％ 王
。
、
同时 由于电镀槽 的实时监控 系统和各性能参数 的 ｓ ｃ Ｐ
。
，
控制
要求磷铜 阳极的稳定性就越来越高。 目 国 前 际上主流集成电路用磷铜阳极的磷含量通常要求为 ０ ０ — ． ５ 这样减少了磷元素的波动 ， ４ ０ ６％， ０ 使得电镀 阳极的物理化学参数波动更加小 更加可控 。但是 ， 这对熔炼 锻造等加工工艺的要求也就更高 了。 目前
二 价铜 离子 和微 粒金 属铜 ，在 电镀过 程 中很 容易 在
＠扩 散阻挡层／ 子层 种
Ｂａｒｉｒｓ ｅｄ ｌ ｅ ｅｐ ｓｉｏ ｒｅ ／ ｅ ａｙ ｒｄ ｏ ｔ ｎ ｉ
＠ 电镀铜膜
Ｃｏｐ ｅｒｆｍ ｅｐ ｓｉｏ ｐ ｌ ｄ ｏ ｔ ｎ ｉ ｉ
０ 化学机械 抛光
Ｃｈｅ ｃ ｍｉａｌ Ｍｅｃ ａ ｃ ｌ ｈ ｎ ｈ ｎｉａｌ ｉ ｉ ｇ Ｐｏ ｓ
＾…
； …
…
一
被集 成 电路行 业 大规模使 用 。
国内生严设 备 和工艺 洛后 ， 搅拌 小均 匀 ， 百 侏让 瞬 小 邑
元素在阳极 内部的分布均匀 ，因此只能够加人过量
３ 影响集成 电路 用磷铜 阳极性能 的主要 因素
影响集成电路用磷铜 阳极性能 的主要 因素有 ：
的 保证 分布。 外的 磷来 元素 国 研究表明， 磷铜阳 极中 的 量达到０ ０ 以 磷含 －５ 上时， ０％ 既有黑 膜形成， 但是
学 机械 抛光 ）的方 法实 现平 坦化 （ １ 。 图 ）
① 刻 蚀
Ｄｉｌ ｃ ｒ ｔ ｈｉｇ ｅ ｅ ｔｉ ｅ ｃ ｎ ｃ
图 ２ 集 成 电路 电镀 铜工 艺示Байду номын сангаас意 图
在早期 的电镀过程中， 采用 的是纯铜作为阳极 ， 由于电镀液中含有硫酸 ，使得纯铜阳极在电镀液中 溶解很快 ， 导致电镀液中的铜离子迅速累积 ， 失去平 衡 。另一方面纯铜阳极在溶解时会产生少量一价铜 离子 ， 它在镀液中很不稳定 ， 通过歧化反应分解成为
Ｄａ ｓ ｅ ｃ ｒｃ ｓ ｓｕ ｅ ｏ ｐａｅ ｃ ｐ ｅ ． Ｔ ｅ ｐ ｏｐ ｏｉｅ ｏ ｐ ｒａ ｏ ｅ ｐａ ｓａ ｍｐ ｒ ｔｒｌ ｎ ｐａｉ ｇ ｍａ ｃ ｎ ｅｐ ｏ ｅ ｓｉ ｓ ｄ ｔ ｌｔ ｏ ｐ ｒ ｈ ｈ ｓ ｈ ｒｚｄ ｃ ｐ ｅ ｎ ｄ ｌｙ ｎ ｉ ｏｔ ｏｅ ｉ ｌｔ ｎ ａ ｎ
，
他们认为磷 的作用在于含磷铜阳极溶解时产生的一 展
价铜生成 ｃ ３， ｕ 从而阻止了歧化反应的产生。 Ｐ
阳极中磷的含量应该保持适 当， 磷含量太低 ， 阳 极黑膜太薄 ， 不足 以起到保护作用 ； 含磷量太高 ， 阳 极黑膜太厚 ， 导致 阳极屏蔽性钝化 ， 影响阳极溶解 ， 使镀液中铜离子减少 ； 无论含磷量太低或太高都会 增加添加剂的消耗 。 关于集成 电路用磷铜 阳极中磷 的含量 ，根据所 采用的加工工艺 ， 以及生产技术水平不 同， 各研究学 者 的意见也不同， 如表 １ 所示 。
Ｇ ａ 他． ＮＧ Ｘ ｎ ｐｎ １， ｉｇ ｊ ｎ １，Ｉ ｏ ｇ ｂｎ，ＪＡ Ｇ Ｘ ａ １ Ｊ ＮＧ Ｙ — ｕ！ ＡＯ Ｙ ｈ ＷＡ ｉ－ ｉｇ，ＨＥＪｎ －ｉ ｇ２Ｌ Ｕ Ｈ ｎ — ｉ１ Ｉ Ｎ ｕ ｎ， Ｉ ｕ ｈ ｉ ２ ａ ， ２ ２ Ａ
（ ｅｅａ Ｒ ｓａｃ ｓｔｔ ｆｒ ｏ－ｅｒｕ ｔｓＢ ｉｎ ０ ０ ８Ｃ ｉａ Ｇ ｎｒｌ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ ｏ ｎ ｆｒ ｓ ａ ， ｅｉｇ１０８ ，ｈｎ ） ｎｉ Ｎ ｏ Ｍｅ ｌ ｊ （ Ｒ ＫＮＡ ｖｎｅ ｔ ｉｓＣ ．Ｌｄ， ｅ ｉｇ１２０ ，ｈｎ ） Ｇ ＩＩ ｄａｃｄＭａｅ ａ ｏ， ｔ．Ｂ ｉｎ ０ ２０ Ｃ ｉａ ｒ ｌ ｊ
磷铜 阳极的黑色膜具有导 电性能 ，其孔隙又不影响 铜离子 自由通过 ， 加快了一价铜的氧化 ， 阻止了一价 铜的积累， 大大地减少了镀液中一价铜离子； 同时又
沉积一层致密 、 无孔洞 、 无缝隙和其它缺 陷、 分布均 使 阳极 的溶解与阴极沉积 的效率渐趋接近，保持 了
匀的铜。电镀后的表面应尽可能平坦，以减少后续 镀铜液 中铜含量平衡 。美 国福特汽车公司使用这种
和磷 铜 （阳极 ）之 间 时， 液 中产 生 电流 并 形 成 电 溶 场 。然后 ， 阳极 的铜发 生 反 应 转化 成 铜 离 子 和 电 磷 子， 同时 阴极 也 发生 反应 ， 阴极 附 近 的铜 离 子 与 电子
１５ 年美 国 Ｎ ｖｒ等人闭 ９４ ｅ ｓ ｅ 在纯铜 中加人少量的
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｗ ｉ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ｅ ｃ ｎ ｕ ｔｒ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃ ｐ ｅ ｔｒ ｏ ｎ ｃ ｏ ｕ ａ ｃ ｎ ｌｇ Ｓ ． ｓｒ ｃ： ｔ ｔ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｍｉｏ ｄ ｃｏ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ｏ ｐ ｒｉ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｓｐ ｐ ｌｒｔ ｈ ｏ ｏ ｉ ＶＬ Ｉ ｈ ｈ ｏ ｓ ｔ ｎ ｉ ｅ ｙ ｎ
．
，
、
磷 铜 阳极 含磷 最
Ｃ ＭＰ工艺 中可能 出现 的 凹坑 和腐 蚀 问题 【 ” 。
含磷铜 阳极的经验证明既保证了镀铜层质量 ， 又节
约 电镀光亮剂了 ２ ％， ０ 降低了成本。 从此以后 ， 磷铜
２ ２ 电镀铜工 艺为何使 用磷 铜阳极 ．
阳极在酸陛镀铜行业中被广泛采用了，然后又逐渐
ｈ４． ．， － Ｉ ｎ ＾…
ｓ ｌ ｔ ｎ Ｔ ｅ ａｔ ｌ ｎ ｙ ｅ ｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｆ ｃｏ ｓｏ ｌ ｔ ｇ ｑ ａｉ ｈ ｃ ｓｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｈ ｓ ｈ ｒａ ｄ ｏ ｙ ｅ ， ｏｕ ｉ ． ｈ ｒ ｃｅ ａ ａ ｚ ｓｔ ｅ Ｉ ｆ ｅ ｃ ａ ｔｒ ｆ ａ ｉ ｕ ｌ ｙ ｗ ｉｈ ｉ ｈ ｏ ｔｎ ｆｐ ｏ ｐ ｏ ｎ ｘ ｇ ｎ ｏ ｉ ｌ ｌ ｐ ｎ ｔ
ｐ ｉｙａ ｒ ｉ ｉｅ ｕｒｔ ｎｄ ｇ ａｎ ｓｚ ．
Ｋｅ ｒ ｓ Ｉ ｐ ａ ｉ ｇ ｐ ０ ｐ ｏ ｉｅ ｏ ｐ ｒ ａ ｏ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｃ； ｌ ｔ ； ｈ ｓ ｈ ｒ ｄ ｃ ｐ ｅ ； ｎ ｄ ｎ ｚ
１ 前言
电镀铜层 因其具有 良好的导电性 、导热性和机 械延展性等优点而被广泛应用于电子信息产 品领
３磷阳的含 ． 铜极磷量
磷能够赋予铜阳极优 良的电化学性能。 添加磷
嚣 毳 纂
应
， ， ，
鍪 竿
。
元素后 ，铜阳极表面生成一层具有特殊性能的黑色 阳极膜。 保加利亚学者 Ｒ ｓｋＶ ａ 。 等人口 究了这种 阳 ｈ 研 极表面黑色膜 ， 主要成分是 ｃ ， ｕ 其具有金属导 电 Ｐ 性能 ， 这样就解释了黑色膜不会使阳极钝化 的原 因。
集成电路用磷铜阳极及相关问题研究
高岩 ， 一 王欣平 － ， 何金 江 一刘宏宾 一江轩 一蒋宇辉 ， ， ， ， ， ， ， ，
（． １北京有 色金属研 究总院 北京 １０８ ） ０８ ０ （． ２有研亿金新材料股份有 限公 司 北京 １２Ｏ ） ２ ０ ０
摘要 ： 随着半导体技 术的发展 ， 铜互联技术在集成 电路 的设计和制造 中成为主流技 术， 互连采用双 大 铜 马士革工艺 （ ｕ ｌＤｍ ｓｅｅ 进行 电镀。集成 电路用磷铜 阳极在 电镀过程 中起 着至关重要 的作用， Ｄ ａ ａａ ｃｎ ） 本 文系统分析 了磷铜 阳极中磷的含量 、 铜的纯度 、 晶粒尺寸和氧含量等对集成 电路电镀性能的影响。
镀层上面成为毛刺。 为消除阳极一价铜的影响 ， 人们