• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.326-326
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• 2011

반도체 소자의 집적화/소형화에 따라, 낮은 비저항을 가진 구리(Cu)를 이용한 배선공정에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 구리배선 공정에 있어 전기 도금법이 다양하게 적용됨에 따라, 구리도금 박막 형성을 위해 사용되는 Cu seed 층의 상태는 배선으로 형성된 Cu박막 특성에 크게 영향을 미친다 [1-3]. 본 연구에서는 sputter 방식으로 증착된 Cu seed 층(Cu seed / Ti / Si) 위에 형성된 자연산화막을 제거하기 위하여 다양한 세정방법을 도입하여 비교 분석하였다. 계면활성제인 TS-40A를 비롯한 NH4OH 용액과 H2SO4 용액을 사용하여 Cu seed 층 위에 형성된 구리산화막을 제거함으로서 형성된 표면형상 및 표면상태를 조사분석 하였다. FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope)을 이용하여 표면 처리된 Cu seed층 표면의 형상 및 roughness 등을 측정하였고, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 이용하여 표면 처리된 Cu seed 표면의 화학구조 및 불순물 상태를 조사하였다.

• 전기화학회지
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• 제16권1호
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• pp.19-29
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• 2013

피로인산구리용액에서 전기도금공정을 이용하여 상온과 $55^{\circ}C$에서 각각 제조된 Cu박막의 특성에 미치는 전류밀도, 도금용액 온도, pH의 영향에 대한 연구를 수행하였다. 전류효율은 전류밀도가 증가함에 따라 감소하였으나, 도금용액의 온도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 pH 는 전류효율에 거의 영향을 미치지는 않았으며, 상온과 $55^{\circ}C$에서 모두 90% 이상으로 측정되었다. 상온에서 전기도금 된 Cu 박막의 잔류응력은 전류밀도의 증가에 따라 감소하며, 60 $mA/cm^2$ 이상에서는 거의 0에 근접하였다. $55^{\circ}C$에서 전기도금 된 Cu 박막은 0~40 MPa의 잔류응력을 나타내었다. 상온에서 도금하는 경우 수지상 표면 형상이 30 $mA/cm^2$ 이상의 전류밀도로부터 관찰되었고, $55^{\circ}C$에서는 100 $mA/cm^2$ 이상의 전류밀도부터 관찰되었다. 상온과 $55^{\circ}C$의 도금용액으로부터 전기도금 된 Cu 박막은 거의 (111) 피크들로 구성되어 있다. 특히 $55^{\circ}C$, 30 $mA/cm^2$에서 전기도금 된 Cu 박막의 경우 (111) 피크의 강한 우선방향을 나타내었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.88.2-88.2
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• 2012

활성 물질의 원활한 확산을 위한 경사형 마이크로 기공과 넓은 반응 면적을 제공하는 나노 기공을 동시에 가지는 하이브리드 다공성 구리의 전기화학적 합성법이 보고된 이후, 이를 기능성 전기화학 장치에 활용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만, 구리는 일반적으로 전기화학적 비활성 물질이기 때문에 전극 활물질로서 직접 활용되는 것은 극히 제한적이다. 또한, 전해 도금에 의하여 합성되므로 비전도성 기재 위에 형성이 불가능하여, 비전도성 기재가 기본이 되는 장치에 적용하는 것 역시 어렵다. 본 연구에서는 전해 도금법을 기본으로 하여 마이크로-나노 하이브리드 다공성 구조를 가지는 니켈을 전도성 및 비전도성 기재 위에 형성하였다. 전도성 기재 위에 제조된 니켈의 구조는 전반적으로 기존의 다공성 구리와 거의 유사하였으나 마이크로 기공의 밀도와 수지상의 형태에 있어 차이점을 보였다. 비전도성 기재 위에 형성된 니켈의 경우에는 중간 열처리 과정으로 인해 나노 수지상 구조의 다소간의 뭉침이 발견될 뿐 전도성 기재 위에 형성된 니켈과 구조가 동일하였다. 전도성 및 비전도성 기재 위에 형성된 니켈 다공성 구조를 기본을 하여 각각 전기화학적 캐패시터용 전극과 연료전지용 전극을 제작하였고, 기본적인 전기화학 특성을 파악하여 니켈 다공성 구조의 응용 가능성을 타진하였다.

• 전기화학회지
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• 제25권2호
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• pp.81-87
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• 2022

본 연구에서는, 알킬아민이 구리전해도금에 미치는 영향을 cyclic voltammetry를 이용해 분석해보았다. 수용액상 용해도를 갖는 알킬아민을 도금액에 첨가할 경우, Cu²⁺의 환원반응이 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 다양한 알킬아민 중 1,12-diaminododecane에 대해 다양한 농도 및 도금액 조건에서 억제 효과를 관찰하였다. 1,12-diaminododecane은 산성 도금액상에서 protonation 되어, Cu²⁺의 착화제로써 작용하지 않았으며, 따라서 1,12-diaminododecane의 억제 효과는 Cu 표면상 흡착에 의한 것임을 확인할 수 있었다. 1,12-diaminododecane는 (i) protonation에 의한 양이온화와 그에 따른 Cu 표면상 기흡착한 음이온과의 정전기적 인력에 의한 흡착과 (ii) amine에 의한 Cu 표면상 직접 흡착의 두가지 특성을 모두 가지고 있었다. 흡착한 1,12-diaminododecane은 도금 반응을 억제할 뿐만 아니라, 구리도금막 형성시 3차원적 성장과 표면 미세화를 야기하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.192.2-192.2
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• 2016

최근 차세대 휴대용 전자기기나 전기자동차의 상용화 연구가 활발히 이루어짐에 따라 리튬이온 배터리가 주력 에너지 저장장치로써 활발히 개발되고 있다. 이러한 리튬이온 배터리의 음극 물질로써 주로 탄소재료가 많이 사용되어 왔지만 낮은 이론용량 (372 mAh/g)으로 인하여 좀더 높은 용량을 가지는 금속이나 합금 등이 주목을 받게 되었다. 그 중에서도 주석이 탄소재료에 비해 3배 정도 높은 이론 용량 (993 mAh/g)을 가지고 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 주석의 경우 리튬이온 배터리의 충방전 과정 중에 급격한 부피 변화가 발생하여 음극이 손상되고 이에 따라 용량이 급격하게 감소하는 한계점이 있다. 이 한계를 극복하기 위한 많은 방법들 중 하나가 구리-주석 합금을 음극으로 사용하는 것이다. 구리는 비활성 금속으로 충방전 중의 부피 변화에 완충제 역할을 하고, 연성과 전기전도성이 있어서 배터리의 전기화학적 성능 또한 향상시켜 준다. 이에 따라, 본 연구에서는 주석이 풍부한 구리-주석 합금 도금을 통하여 구조적으로 튼튼한 리튬이온 배터리의 음극을 만들었고 그 성능을 확인하기 위하여 반쪽전지 실험을 통하여 500회 충방전 동안의 싸이클 특성 및 효율을 확인하였고 순환전압전류 실험 또한 진행하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.37-37
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• 2013

무전해도금법 (electroless plating)은 Brenner와 Riddell이 1946년에 처음으로 환원제를 이용한 금속의 침적을 electroless plating이라고 명명한 뒤 전기를 이용하지 않고 금속막을 얻을 수 있는 방법으로 인지되어왔다. 초기에는 용액이 불안정하였으나 용액의 안정성을 향상시키면서 꾸준히 산업체에 쓰여왔다. 무전해도금의 응용이 처음에는 니켈에 국한되었으나 구리의 무전해도금이 PCB에 사용되면서 80년대부터 전자산업에서 많이 쓰이게 되었다. 최근에는 무전해도금을 이용한 전자산업뿐만 아니라 MEMS와 같이 전기도금을 위한 전기접촉이 어려우면서 정밀한 균일도를 요구하는 분야에도 많이 쓰이고 있다. 본 발표에서는 무전해도금법의 일반적인 원리와 이를 이용한 IT 산업에서의 응용에 대하여 알아본다.

• 공업화학
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• 제23권6호
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• pp.554-560
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• 2012

전자 통신 산업이 발달하면서 도전성 재료의 사용이 증가하게 되었다. 그에 따라 주로 사용되어오던 귀금속들을 대신할 저렴한 재료들이 필요하게 되었다. 그 중 구리는 귀금속에 비해 값이 저렴하고, 유사한 열 전기적 특성을 가졌지만 대기 중에서 쉽게 산화가 되는 문제점이 있다. 산화를 방지하기 위해서는 제조공정이 복잡해져 사용에 제한이 되어왔다. 구리의 산화 방지를 위한 방법 중 하나로 산화에 강한 금속을 Core-Shell 구조로 도금시켜 고유의 특성을 유지하며 산화를 방지하는 방법이 있다. 본 연구에서는 무전해 도금법으로 구리분말에 주석(Sn) 도금을 했고, 도금에 영향을 주는 인자들에 대해서 연구했다. XRD, FE-SEM, FIB, 4-Point Probe 등의 분석결과 구리 표면에 치밀한 주석피막이 도금되었고, 대기 중에서 산화가 되지 않았다. 분석결과를 바탕으로 최적의 도금 조건을 도출했고, 추가적으로, 도전성 필러 응용 가능성에 대한 실험을 했다. 합성된 분말을 pellet 형태로 압분 성형한 후 저온 열처리 전과 후의 변화를 분석했다. 그 결과 저온 치밀화를 통해 용융된 주석이 구리 입자들을 상호연결 시켰고, 전기 전도가 향상되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제12권2호
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• pp.129-134
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• 2005

SiP의 3D패키지에 있어서 구리도금은 매우 중요한 역할을 한다 이러한 구리 도금의 조건을 알아보기 위하여 조건이 다른 전해질에서 전기화학적 I-V특성을 분석하였다. 첨가제로 억제제와 촉진제의 특성을 분석하였다. 3D 패키지에 있어서 직경 50, 75, $100{\mu}m$의 via를 사용하였다. Via의 높이는 $100{\mu}m$로 동일하였다. Via의 내부는 확산방지층으로 Ta을 전도성 씨앗층으로 Cu를 magnetron 스퍼터링 방법으로 도포하였다. 직류, 펄스, 펄스-역펄스 등 전류의 파형을 변화시키면서 구리 도금을 하였다. 직류만 사용하였을 경우에는 결함 없이 via가 채워지지 않았으며 펄스도금을 한 경우 구리 충진이 개선을 되었으나 결함이 발생하였다. 펄스-역펄스를 사용한 경우 결함 없는 구리 충진층을 얻을 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권2호
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• pp.43-48
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• 2011

구리의 전해정련공정에서의 최대 전류밀도는 350 A/$m^2$ 이며 생산성의 증가를 위해선 고전류밀도가 필요하다. 회전전극(RDE)을 이용하면 구리의 표면 확산층의 두께조절이 가능하게 되며 안정적인 1000 A/$m^2$의 고전류밀도 구리 도 금이 가능하게 된다. 회전 속도 400rpm조건에서 안정적인 고전류밀도 구리 도금이 가능하였다. 구리 전해정련 과정 중 구리표면의 전착특성 향상을 위해 첨가제는 thiourea와 glue가 사용된다. 고전류밀도 조건에서 첨가제의 거동을 알아보기 위 해 구리가 전착되는 영역에서 첨가제의 농도에 따른 potentiodynamic polarization 실험을 하였고, 1000 A/$m^2$ 조건에서 정전류 실험을 하였다. 동일한 선속도를 인가하기 위해 원통형 회전전극을 이용해 구리도금을 하였고, 도금층의 표면조도 측정에서 thiourea가 16 ppm 들어갔을 때 가장 낮은 조도와 안정적인 취성특성을 나타내었다. 첨가되는 glue의 양이 증가할 수록 표면 조도는 증가하였고, 구리도금층의 경도는 큰 차이가 없었다. 결정립 미세화제로 사용되는 thiourea의 첨가량의 증가에 따라 구리의 핵 성장은 미세해졌고, glue 첨가량의 증가에 따라서는 핵 성장이 영향을 받지 않았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제14권3호
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• pp.37-42
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• 2007

반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 3D SiP에 대한 관심이 높아지고 전기도금법을 이용한 구리 via filling이 활발히 연구되어왔다. Via filling시 via 입구와 바닥에 전류밀도 차이로 인해 via 내부에 결함이 발생하기 쉽다. 여러 가지 유기물 첨가제와 전류인가 방식의 변화를 통한 via filling을 하였다. 첨가된 유기물은 PEG, SPS, JGB, PEI를 사용하였다. 유기물이 첨가된 용액을 이용하여 펄스와 역펄스 방법을 이용하여 via filling을 하였다. 유기물의 첨가에 따른 도금된 구리 입자의 크기 및 형상에 관하여 고찰하였으며 도금 후 via 시편의 단면을 FESEM으로 관찰하였다. JGB에 비하여 PEI를 사용한 경우 치밀한 도금층을 얻을 수 있었다. 2 step via filling을 사용한 경우 via filling 시간을 단축시킬 수 있었다.