阻挡层抛光中布线槽铜电阻R_s的控制机制研究

布线槽处铜线条的电阻R_s关系着集成电路的响应速度和芯片的电特性。阻挡层抛光的过程中会造成布线槽处铜线条电阻R_s的变化,为了实现R_s的变化可控,使用FA/O螯合剂和JFC活性剂进行实验测试和机制研究。测试结果表明布线槽铜线条电阻R_s的变化取决于铜线条厚度的大小,铜线条厚度的大小是由铜线条去除速率VCu决定的。对含有不同浓度FA/O螯合剂和JFC活性剂的抛光液进行电化学实验研究,结果表明螯合剂FA/O对Cu2+有很强的螯合作用,可以促进抛光液对布线槽铜线条的化学作用,提高布线槽铜线条的去除速率VCu;活性剂JFC对布线槽铜线条表面有很强的钝化作用,可以抑制抛光液对布线槽铜线条的化学作用,减小布线槽铜线条的去除速率VCu。利用螯合剂FA/O的强螯合作用和活性剂JFC的强钝化作用实现了布线槽铜电阻R_s的控制。     

摩擦化学反应活化能对CMP的影响

根据质量作用定律,测定了铜膜在静态腐蚀和化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)两种反应条件下的化学反应速率常数;通过Arrhenius方程,测定了铜膜在两种反应条件下的化学反应活化能.结果表明:当抛光液温度为298.15K,工作压力为13 780Pa时,静态腐蚀条件下体系化学反应速率常数是114.80s~(-1),而CMP条件下体系的化学反应速率常数是412.11s~(-1),同时,CMP条件下的反应活化能为4 849.80J,静态腐蚀条件下的反应活化能为31 870.30J,由此得出,反应活化能的降低是CMP过程中的机械摩擦作用所致.因此,根据CMP过程中铜膜和抛光垫各自克服滑动摩擦力所作的系统功,推导出CMP过程中活化能降低值的系统功表达式,并通过改变工作压力和转速来验证该表达式的适用性.     

铜化学机械平坦化过抛过程中平坦化效率的计算方法

为了确保整个晶圆片上残余铜的去除,精抛后的过抛步骤至关重要,然而在铜过抛过程中会产生铜碟形坑和介质蚀坑等问题,去除残余铜的同时控制铜碟形坑和介质蚀坑是铜化学机械平坦化(CMP)研究的最重要的课题之一。为了解决这一问题,提出了一种铜过抛化学机械平坦化过程中基于氧化反应的平坦化效率计算方法。实验显示该方法计算结果与实验数据一致。采用碱性铜精抛液对铜光片进行抛光,获得的数据显示,增加过氧化氢浓度可以获得较低的铜去除率以及几乎为零的阻挡层去除速率。布线片CMP的结果表明,增加过氧化氢浓度可以获得较小的碟形坑。对含有不同浓度过氧化氢的抛光液进行电化学实验研究,研究结果表明在铜表面有钝化层形成。综上所述,该计算方法是计算过抛过程平坦化效率的适当方法。     

超精密加工中铜表面CMP后残余金属氧化物的去除

多层铜布线经过化学机械平坦化(CMP)后,铜线条表面会残留CuO颗粒,它会对器件的稳定性有很大的影响,因此在CMP后清洗时必须把CuO从铜表面去除。这就要求有一种可以有效去除铜表面CuO的清洗剂。本研究中提出的新型复合清洗剂主要解决两个问题:一个是CuO的去除,另一个是防止清洗液对铜表面造成腐蚀。清洗剂的主要成分有两种,一种是FA/OⅡ型碱性螯合剂,它主要用来去除CuO,另一种是FA/OI型表面活性剂,它主要用来解决铜表面的腐蚀问题。通过在铜光片的表面生成氧化铜膜层,利用清洗剂对氧化层的清洗能力来反映其对于CuO的去除能力。表面活性剂的抗腐蚀能力主要通过电化学实验来反映。最后通过对清洗后12英寸图形片上的缺陷分析,验证清洗液对抛光后铜表面残余CuO实际清洗效果。结果表明,本文提出的复合清洗剂在不腐蚀铜表面的前提下能有效去除CuO,并且对晶圆表面缺陷的整体去除效果良好。     

装配对典型螺栓/螺母紧固件盐雾环境腐蚀行为的影响

海军航空装备的快速发展导致飞机必将面临更为严峻的海洋大气腐蚀问题,而军用飞机紧固件的腐蚀,尤其电偶腐蚀将严重影响飞机结构的安全性水平.因此,本文采用盐雾腐蚀模拟、扫描电镜观察与分析、电化学测试分析（自腐蚀电位测试、动电位极化测试、电偶腐蚀电流测试）等试验研究方法,将航空装备常用的30CrMnSiA镀镉钝化螺栓与三种不同螺母（30CrMnSiA镀镉钝化螺母、30CrMnSiA镀锌钝化螺母和0Cr16Ni6钝化螺母）偶接装配,研究由于装配导致的电偶腐蚀效应对典型螺栓/螺母紧固件腐蚀行为的影响.结果表明,在三种不同组合装配中,30CrMnSiA镀镉钝化螺栓与0Cr16Ni6钝化螺母之间电位差最大,电偶腐蚀电流密度最高,对应螺栓电偶腐蚀敏感性评级达到E级,电偶腐蚀作用促进了镀镉钝化螺栓基体表面点蚀的扩展,腐蚀进程被加速,加速系数AF达到3.4;30CrMnSiA镀镉钝化螺栓与30CrMnSiA镀锌钝化螺母之间电偶效应则较弱,且螺母为电偶腐蚀阳极,腐蚀进程被加速,加速系数AF为1.2,电偶腐蚀敏感性评级为D级;相比上述两种组合,30CrMnSiA镀镉钝化螺栓与30CrMnSiA镀镉钝化螺母之间电偶效应最不明显,对应电偶腐蚀敏感性评级为A级.      

新型Cu/Ti/SiO_2碱性精抛液对TSV碟形坑和塌边的修正

研发了一种无氧化剂无抑制剂的新型碱性TSV精抛液,通过单因素实验确定FA/O Ⅰ型非离子表面活性剂和有机胺碱的体积分数,以使Cu/Ti/SiO_2的去除速率满足选择比。根据表面活性剂的优先吸附理论来降低碟形坑内部反应界面的能量,同时运用大分子有机胺碱的自钝化原理来控制碟形坑的延伸,使用HPMPLP工作压力模式来解决通孔边界处的塌边问题。结果表明:当抛光液中FA/O Ⅰ型非离子表面活性剂和大分子有机胺碱的体积分数分别为3.0%和1.5%时对Cu/Ti/SiO_2的选择性最好。用优化后的抛光液在TSV图形片上进行了测试并比较了不同通孔间距下碟形坑的修正能力。台阶仪检测结果显示,优化后的抛光液对碟形坑的修正能力为1500~2000 nm·min~(-1),且对间距分别为20,40,60和80μm的4种通孔内碟形坑的修正能力均在1500 nm·min~(-1)以上,当HPMPLP模式中3个阶段的持续时间分别为总抛光时间的50%,30%和20%时塌边现象得到解决。     

铜互连线低磨料化学机械平坦化机制

主要研究了低磨料浓度下铜互连线的平坦化机制,建立了凸处和凹处的铜膜去除模型,并在MIT 854铜布线片上进行了验证实验,进一步证明了机制模型的正确性。在工作压力存在的条件下,凸处铜膜的去除以化学机械作用为主,凹处铜膜去除以化学作用为主,由此得出,在忽略机械作用对化学反应增益作用的前提下,低磨料浓度有利于得到较高的高低处速率差,进而实现晶圆的表面平坦化。在MIT 854铜布线片上进行了实验验证,实验证明,当磨料浓度为0.5%时,铜膜的去除速率已达到最大值,此时,线宽/线间距(L/S)为100μm/100μm,50μm/50μm和10μm/10μm的铜线条剩余高低差分别由初始的470,460和450 nm变为平坦化后的30.0,15.0和3.1 nm,另外还得出宽线条比窄线条对抛光液的利用率要高,为了实现进一步的平坦化,提高窄线条区域对抛光液的利用率成为重中之重。     

2507双相不锈钢在SO2污染模拟海水中的腐蚀行为

采用开路电位、电化学阻抗谱(EIS)、Mott-Schottky曲线和浸泡腐蚀实验研究了2507双相不锈钢在含不同浓度(0,0.001和0.01 mol·L-1)NaHSO₃模拟海水中的腐蚀行为. 研究表明:开路电位随NaHSO₃浓度的增加而负移,腐蚀倾向增大;电荷转移电阻R_t随浓度的增加而减小,耐蚀性降低;2507不锈钢的腐蚀形态为局部腐蚀,点蚀程度随浓度升高有所加剧,腐蚀速率随浓度的增加而增大;Mott-Schottky曲线和成膜后电化学阻抗谱测试表明,NaHSO₃的加入增加了2507不锈钢表面钝化膜的点缺陷浓度,降低了钝化膜的稳定性,电荷转移阻力减小,腐蚀更容易发生. 这可能归因于NaHSO₃的加入增加了模拟海水的酸度,并随NaHSO₃浓度的增加促进了不锈钢表面钝化膜的破坏.      

甲酸浓度对316L不锈钢腐蚀钝化?活化转变行为的影响

为深入认识316L不锈钢在甲酸溶液中的钝化-活化转变行为,在90 ℃、质量分数为0~30%的甲酸溶液中对316L不锈钢进行全浸试验和阳极极化曲线测试。研究了甲酸质量分数对316L不锈钢腐蚀速率、腐蚀形貌、开路电位、初始钝化电位、临界电流密度、钝化电流密度和钝化膜破裂电位的影响规律,分析了H+ 和HCOO? 含量对活化区、过渡区和钝化区阳极反应的影响机制。结果表明,316L不锈钢在甲酸溶液中发生非均匀的全面腐蚀。当甲酸质量分数达到30%、腐蚀速率为1.2×10?3 mm·a?1时,316L不锈钢就具有明显的钝化?活化转变。随着甲酸质量分数增加,316L不锈钢的初始钝化电位正移、临界电流密度增大、钝化电流密度增大、钝化膜破裂电位负移。甲酸溶液中H+ 和HCOO? 含量的增加,会加速316L不锈钢活性溶解,抑制钝化膜生长,促进钝化-活化转变。      

时效对Al-2Li二元合金钝化膜耐蚀性及结构的影响

Al-Li合金具有低密度、高强韧性和低的腐蚀疲劳扩展速率的优点,在航空领域有着广泛应用.Al3Li(δ′)相是Al-Li合金中主要强化相之一,因含有活性元素Li对该合金的腐蚀行为产生显著影响.为明确δ′相在Al-Li合金电化学腐蚀中的作用,真空熔炼制备Al-2Li二元合金,固溶后进行180℃等温时效,用X射线衍射(XRD)检测合金的相组成.在质量分数为3.5%的NaCl水溶液中,用动电位极化的方法测量了该合金的极化曲线.-0.85 V vs SCE钝化电位下形成钝化膜后,用电化学阻抗(EIS)检验钝化膜的耐蚀性;用恒电位阳极极化和Mott-Schottky(M-S)曲线对该合金钝化膜的结构进行分析.结果表明,Al-2Li合金的自腐蚀电位随时效时间增加先正移后负移;固溶和时效合金钝化膜的EIS都由两个容抗弧组成,时效未改变钝化膜的腐蚀机制;钝化膜耐蚀性由高到低的顺序为:时效20 h>固溶>时效40 h>时效1 h,且耐蚀性与其致密性及膜内的载流子密度有关.     

外控电位法浮选分离黄铜矿和辉钼矿

利用自制外控电位浮选槽研究了矿物粒度、矿浆pH值、外控电位大小等因素对黄铜矿和辉钼矿浮选行为的影响, 从而找到二者分离的条件并进行了铜钼混合精矿的外控电位浮选分离, 采用循环伏安测试和腐蚀电偶测试验证了上述试验结论. 研究结果表明, -150+31 μm的黄铜矿受外控电位影响大, 容易被抑制, 而辉钼矿则不容易被抑制. -31 μm的黄铜矿和辉钼矿可浮性均较差, 受外控电位影响较小. 外控电位浮选在碱性条件下进行有利于实现抑铜浮钼. 在pH值11的条件下, 抑铜浮钼的最佳分离外控电位为-1100~-700 mV(vs Ag/AgCl). 在pH值为11、外控电位-800 mV(vs Ag/AgCl)的条件下对多宝山铜钼混合精矿进行浮选分离, 经过一次浮选分离可得到钼回收率80.57%、铜回收率10.19%的钼粗精矿, 辉钼矿和黄铜矿的浮游差达到70.38%, 这使外控还原电位下浮选分离黄铜矿和辉钼矿成为可能. 另外, 腐蚀电偶测试结果表明: 黄铜矿和辉钼矿间的电偶腐蚀对于抑铜浮钼浮选有促进作用.      

定向凝固合金DZ466在涂 NaCl/Na2 SO4盐条件下热腐蚀行为

采用涂Na Cl/Na2SO4盐方法研究了DZ466合金在850℃和950℃条件下热腐蚀行为.结果表明:合金的腐蚀层包括三个区域,最外层为(Ni,Co)O氧化物层,次外层为尖晶石结构氧化层(Ni,Co)Cr2O4,内层为内腐蚀层,850℃时该层为Ni3S2,而950℃时除Ni3S2外,在靠近次外层还形成内氧化Al2O3;在850℃和950℃时合金的热腐蚀机制相同,氧化膜连续性的破坏,是合金遭受热腐蚀的主要原因;热腐蚀增重曲线均符合抛物线规律,其速率常数分别为3.1×10-11g2·cm-4·s-1和1.5×10-9g2·cm-4·s-1,热腐蚀激活能分别为179.2 k J·mol-1和138.3 k J·mol-1.     

304不锈钢在稀硫酸溶液中的腐蚀行为探讨

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和全浸试验研究了304不锈钢在硫酸溶液中的腐蚀行为。试验结果表明:在浓度5%的硫酸溶液中,304不锈钢出现3个自腐蚀电位,分别为-0.38V、-0.14V和0.0V,为不稳定体系;电化学阻抗谱中钝化膜电阻为228.7Ω·cm2,表明不锈钢耐蚀性主要由表面钝化膜提供;浸泡试验发现在低于50%的硫酸浓度下,不锈钢的腐蚀速率随着硫酸浓度的增加而增大。     

湿法提铜电积工程实践及添加剂优化探讨

总结了国内外铜电积的工程实践,对铜电积过程添加剂进行优化。结果表明,铜电积液添加Co2+有利于减缓阳极腐蚀速度和降低阳极电位,合适的Co2+浓度为100mg/L;古尔胶有利于生成表面光滑、平整的阴极铜,适宜用量为每吨铜50g;硫脲在不同的电流密度下对阴极铜质量影响不同;铜电积液不适宜添加盐酸。     

晶粒尺寸梯度分布对316L不锈钢耐腐蚀性能的影响

采用表面机械碾压处理,在316L不锈钢表面制备出纳米晶-粗晶梯度过渡结构,对纳米晶、梯度区和粗晶区样品分别进行化学浸泡实验和电化学腐蚀实验,测试其腐蚀速率、腐蚀电位和点蚀电位等腐蚀性能参数,并对不同状态样品上钝化膜的形态、元素组成、织构及残余应力进行分析,研究晶粒尺寸梯度分布对316L不锈钢耐腐蚀性能的影响。结果表明,纳米晶和粗晶样品浸泡20 h出现稳定腐蚀坑,而梯度区样品浸泡50 h依然保持表面完整。腐蚀电位从纳米晶的-230 mV提高到梯度区的-4 mV,同时腐蚀电流从纳米晶的0.137 A/cm~2下降到0.036 A/cm~2。晶粒尺寸梯度分布不改变钝化膜形成动力学,梯度区表面钝化膜优异的耐蚀性能与其形成厚度较大、较完整致密且残余应力较小的钝化膜有关。     

海洋工程用9CrMo耐蚀钢筋组织及腐蚀行为

采用周浸加速腐蚀试验和饱和Ca(OH)₂溶液浸泡试验，结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、动电位极化、电化学阻抗谱、电容电位法和线性极化法等表征手段研究9CrMo耐蚀钢筋的显微组织和腐蚀行为，从钝化、破钝和腐蚀稳定扩展的全寿命周期角度展开研究，研究结果可为其应用于高湿热海洋环境及服役寿命预测提供参考。结果表明，9CrMo钢筋显微组织为铁素体和贝氏体。在钝化阶段，相比普通碳钢钢筋(HRB400),9CrMo钢筋的电荷转移电阻和钝化膜电阻均更大，其钝化膜为n型和p型半导体的复相(Fe氧化物和Cr氧化物),且钝化膜施主电荷密度是HRB400的1/2,表明9CrMo钢筋钝化膜阻碍电子传导能力更强。相比HRB400,在不同Cl^-含量的模拟混凝土孔隙液中，9CrMo钢筋具有更低的腐蚀电流密度和维钝电流密度、更高的点蚀电位、电荷转移电阻和钝化膜电阻，表明其在较高Cl^-含量还保持良好的钝化效果。在破钝阶段，9CrMo钢筋的破钝临界氯离子浓度是HRB400的10倍以上。在模拟腐蚀稳定...     

Na1.7-x CaX (Co0.85Cu0.15)2O4粉体的制备及其热电性能的研究

本文采用自蔓延法与固相反应相结合的方法,以Na2CO3、CaCO3、Co(NO3)2·6H2O、CuO、HNO3为原料,去离子水为溶剂,柠檬酸为螯合剂,制备了Na1.7-xCax(Co0.85Cu0.15)2O4(0≤x≤0.20)粉体.对制备的粉末XRD以及烧结试样的SEM进行分析.结果表明随着Ca2+掺杂量的增加,...     

高Ta钛合金在沸腾硝酸中的腐蚀行为

对高Ta含量钛合金Ti-32Ta在8 mol/L沸腾硝酸溶液中进行了全浸腐蚀实验,研究了Ti-32Ta合金在沸腾硝酸中的腐蚀行为。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线衍射光电子能谱(XPS)等分析方法对钛合金腐蚀表面的钝化膜进行了成分、组织结构及合金价态分析。结果表明:Ti-32Ta合金在沸腾硝酸溶液中呈现均匀腐蚀行为,在介质中通入一定流量的新鲜空气对合金稳定腐蚀阶段的腐蚀速率影响不大。与Ti-6Ta合金相比,Ti-32Ta合金腐蚀后形成的钝化膜更薄更致密,耐蚀性能更好。两种合金腐蚀钝化膜中Ti和Ta的价态组成相同,Ti-32Ta合金腐蚀表面Ta及Ta2O5的含量高于Ti-6Ta合金腐蚀表面。     

HVAF喷涂超细WC-10Co-4Cr粉末涂层的耐腐蚀性研究

对比研究超细和常规粒度WC-10Co4Cr粉末喷涂制备涂层的性能,根据显微形貌、力学性能与电化学特性比较两种涂层的耐腐蚀性并分析机理。在304不锈钢基体上,利用空气助燃高速(High Velocity Air Fuel, HVAF)热喷涂技术制备WC-10Co-4Cr涂层。采用SEM和XRD分析了涂层的物相组成和显微形貌,采用维氏硬度仪和万能拉伸试验机分别测试了涂层的显微硬度与结合强度以表征力学性能,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中对涂层进行电化学分析。结果表明：两种WC-10Co-4Cr粉末涂层均具有优异的耐腐蚀性能,超细粉末涂层自腐蚀电位(-0.199 V)高于常规粉末粒径涂层(-0.267 V);超细粉末粒径涂层腐蚀电流密度(1.996×10^-7 A/cm2)小于常规粉末粒径涂层(3.123×10^-6 A/cm²),对基体能起到良好的保护作用。超细粉末与常规粉末WC-10Co-4Cr涂层电位腐蚀的机理主要是WC与粘结相的电偶腐蚀、Cl-对涂层表面钝化膜的破坏引起的孔蚀,腐蚀机理基本一致,主要差异在于,超细粉末涂...     

Ti35合金在沸腾硝酸中钝化膜及过渡层形成及组成分析

研究了Ti35合金在8 mol/L沸腾浓硝酸中腐蚀240 h后表面钝化膜及过渡层的相结构。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对Ti35合金腐蚀后样品的钝化膜和过渡层形貌、相结构等进行分析。研究结果表明,Ta原子优先与硝酸反应,钝化膜最终产物Ti O2和Ta2O5是通过逐步的化学反应形成的,Ta元素的加入能有效改善钛合金的耐硝酸腐蚀性能。