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）、有标委【[2013]32】号“关于转发2013年第二批有金属国家、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，主管部门为中国有金属工业协会，技术归口单位为全国有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”。公司是中国半导体行业协会支撑分会理事单位、中关村集成电路产业联盟理事单位、上海黄金交易所综合类会员、中国有金属学会贵金属学委会副主任单位、全国有金属标委会贵金属分标委会副主任单位、全国外科植入物和矫形器械标委会标委、北京医药行业协会和中国医疗器械行业协会手术器械专业委员会理事单位。经过10多年的发展，有研亿金已成为具备一定产业规模、在半导体和医疗器械行业内具有良好影响力的快速成长性企业。有研亿金拥有30多年专业从事稀有和贵金属材料研究、开发和生产经验，获得并积累了一大批国家和部级科研成果，培养造就了大批科研、生产人才。有研亿金是国内率先开展集成电路用磷铜阳极研究开发的单位，
在集成电路用超纯金属制备加工领域具有国内领先的优势。多年来，有研亿金利用具有自主知识产权
的高性能金属材料制备技术，开发了独具特的集成电路产品，产品涉及各种材料Al、Cu、Ti及其合金，各种难熔金属等，形成了具有年产值近亿元的产业基地，如先进镀膜用半导体材料、光学材料、稀土材料、集成电路相关材料等，具备一大批对超金属材料制备加工技术具有较坚实理论基础和丰富实践经验的专家和技术人员。有研亿金历年承担国家军工配套项目和军工新产品试制项目近百项，获部级奖56项，国家专利38项，国家科技进步奖3项，国家发明奖9项，全国科学大会奖2项，国家科技进步奖特等奖子项奖1项。
1.3主要过程和内容
本标准主管部门为中国有金属工业协会，技术归口单位为全国有金属标准化技术委员会，起草单位为有研亿金新材料有限公司。
车载卫星电视
有研亿金新材料有限公司接到标准制定任务后，组织起草人员查阅和检索了国内外有关技术标准和资料，并征求了相关生产和使用企业的意见，作为建立本技术标准的技术依据，总计发放调查表9份，回收反馈意见7份。同时也考虑了国内生产、加工能力和分析水平等实际情况，于2014年1月完成草案稿。
2 编制原则和依据
本标准起草单位自接受起草任务后，本标准编制组收集了生产国内外客户要求、国内厂家实际生产水平等信息，初步确定了《集成电路用磷铜阳极》标准起草所遵循的基本原则和编制依据：1）查阅相关标准和国内外客户的相关技术要求； 2）根据国内外集成电路磷铜阳极使用企业具体情况，力求做到标准的合理性与实用性；
3）广泛适用，操作可行的原则；
4）有利于创新发展与国际接轨的原则。
3 主要内容的分析综述
3.1主要内容与适用范围
本标准规定了集成电路用磷铜阳极的要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输存贮、订货单（或合同）等内容。
本标准适用于用集成电路用的各类磷铜阳极材料。
3.2规范性引用文件
本标准针对客户对磷铜阳极要求编写。要求包括：原材料纯度、晶粒尺寸、尺寸、外观、包装等方面。引用了推荐性国家标准5项，推荐性行业标准1项。
3.3 技术要求
3.3.1类别与纯度
对于每一种阳极，电镀公司都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。铜原材料中往往含有铁、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。表2列出了国内的几家主要的磷铜阳极生产厂家的产品和集成电路用磷铜阳极对于杂质含量的要求。如表2可知，国内的生产厂家在杂质含量的控制上各有不同，但都无法满足集成电路用磷铜阳极的要求。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。
表1 国内几家主要的磷铜生产厂家的产品和集成电路用磷铜阳极
来源苏州优耐广东南方特种材料高力集团铜都铜业铜材有限公司集成电路磷铜阳极Cu(除磷外) ≥99.935% ≥99.9% ≥99.92% ≥99.0% ≥99.995% 磷含量(ppm) 450-550 400-650 400-650 400-650 450-550 Al(ppm下同) －－－－≤0.5
As ≤10 ≤30 ≤10 －≤3
Ag －－－－≤25
Bi －－≤10 －≤1
Cr －－－－≤1
Cd －－－－≤1
Fe ≤30 ≤25 ≤30 ≤30 ≤5
Mn －－≤50 －≤0.5
Ni ≤20 ≤30 ≤30 ≤30 ≤10
Pb ≤30 ≤30 ≤30 ≤30 ≤3
无线报警系统>新金瓶酶2
S ≤30 ≤30 ≤30 －≤10
Se －－－≤30 ≤3
Si －－≤30 －≤1
Sn ≤10 ≤30 ≤30 ≤30 ≤1
mide-277
Zn ≤10 －≤30 ≤30 ≤0.5
O －20 －－≤5
由于集成电路的集成度越来越高，互联线宽度不断减小，因此对磷铜阳极提出非常严格的要求，产品的成分和纯度直接影响着电子薄膜性能。集成电路用磷铜阳极材料根据不同客户的生产需求情况，在标准中按铜的纯度分为99.999%、99.995%、99.95%等三种。
集成电路用磷铜阳极的形状和尺寸主要由设备机台确定，与设备配套，需要依据设备零件设计尺寸，外形主要为圆形、矩形和异型，无法确定具体尺寸规格要求，因此在标准中规定为圆形的尺寸主要有直径150 mm、200 mm、250 mm，300mm, 350mm，400mm,450mm,500mm；厚度通常为3mm～100mm。另外还有矩形和异形。见图1。
图1. 集成电路用磷铜阳极
3.3.2合金成分
我们需要的是形成镀层的“铜”，而“磷”的加入有两个功能：一是为了抑制Cu+的产生；二是阻止Cu+进入溶液，促使它进一步被氧化成Cu2+。磷能够赋予铜阳极优良的电化学性能。添加磷元素后，铜阳极表面生成一层具有特殊性能的黑阳极膜，其主要成分是Cu3P，其具有金属导电性能，从而阻止了歧化反应的产生。在电镀的生产过程中，理论上也是杂质的“磷”，只要它在满足以上两个功能的基础上，添加需要控制在一定范围内。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2所示。
表2 电镀磷铜阳极的磷含量
磷铜阳极含磷量文献出处来源
0.04%－0.06% 《印刷电路技术》沈希宽等
小鼠步态分析实验0.02%－0.08% 《材料标明技术及其应用手册》吴以南等
0.04%－0.065% 《镀铜工艺中基础电镀材料
的技术发展及进步》张立轮
0.03%－0.065% 《铜都铜业铜材厂磷铜产品
营销环境分析》赵金敏
0.035%－0.065% 《一种阳极磷铜合金材料的加工方法》发明专利
0.005%－0.02% 《电解镀铜法、电解镀铜的磷铜阳极和
利用所述方法及阳极镀铜的半导体晶片》发明专利
0.002%－0.08% 《PHOSPHORIZED COPPER ANODE
FOR ELECTROPLATING》发明专利
0.1%-0.3%《硫酸盐镀铜溶液中铜阳极性能的研究》王为等
按摩锤
国际上现有的一些磷铜阳极的磷含量标准：美国安美特公司酸性光亮镀铜工艺指明阳极含磷量为0.03%－0.06%；励乐COPPER GLEANPCM 酸性镀铜工艺指明阳极含磷量为0.02%－0.06%；ST-901酸性镀铜工艺指明阳极含磷量为0.04%－0.08%；美国冶金公司阳极磷铜产品为二个品种：一种含磷量为0.02%－0.04%，另一种为0.04%－0.06%。
阳极的磷含量国内多为0.1-0.3%，主要是由于国内生产设备和工艺落后，搅拌不均匀，不能保证磷元素在阳极内部的分布均匀，因此只能够加入过量的磷来保证元素分布。国外的研究表明，磷铜阳极中的磷含量达到0.005%以上时，既有黑膜形成，但是膜过薄，结合力不好。但是当磷含量超过
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议