學位論文
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Item 微機電LIGA製程之銅合金電鑄技術開發(2006) 劉榮德摘 要 由於半導體銅鑲嵌製程的發展，且銅因具有高導電、高導熱等優點，故本研究以低成本之直流電鍍技術來沉積銅合金，並應用於微機電LIGA製程中微結構之製作。 本研究探討了銅鉬、銅鈷及銅鎳三種合金。實驗首先藉由哈爾氏槽試驗來測試鍍液與添加劑對鍍層的影響，再挑選較合適的鍍液組成進行不同電流密度之銅合金電鍍。研究中採用不同的錯合劑、電流密度、鍍液成分、鍍液濃度及沉積時間來進行銅合金電鍍，再經由SEM、EDS、Alpha-Step及ESCA等設備觀察量測鍍層之表面形貌、金屬沉積比率、粗糙度及厚度等特性。最後，從三種銅合金中選定較佳的鍍層與電鍍參數，經微影及電鑄等步驟完成以LIGA製程製作微結構之應用。 由實驗結果可知：(1)以焦磷酸銅鍍液進行銅鉬合金電鍍時，在電流密度2~5 ASD下具有銅鉬合金沉積，但鉬的含量僅2~3 at%。此外，因合金中有大量的氧原子沉積，造成鍍層出現嚴重的裂痕。(2)銅鈷合金可藉由添加檸檬酸鈉於硫酸銅鍍液中被沉積出，鍍層中鈷離子沉積量會隨著電流密度、鍍液中鈷離子濃度及檸檬酸鈉濃度的增加而增加，但會隨著沉積厚度的增加而逐漸減少，造成此現象的原因可能是鍍層中鈷原子易遭銅離子置換所造成。(3)銅鈷合金中，鍍層在電流密度4~5 ASD時，鈷離子含量可達50~60 at%。若鍍浴中加入銅光澤劑時，在電流密度6 ASD以上可沉積出具金屬光澤之銅鈷鍍層，但因過多的氫氣泡阻礙鍍層的沉積，導致坑洞的產生及電沉積效率的降低。(4)硫酸銅鍍液中添加檸檬酸鈉可沉積出銅鎳合金，但所沉積出之鍍層色澤偏暗且具粉末狀顆粒。光澤劑的添加，於電流密度2~3 ASD時，可得金屬光澤之銅鎳合金。(5)經微影及電鑄過程後，5 m厚之銅鎳合金微結構可被製作，但所沉積的結構有應力、粗糙度及厚度等問題，仍有待進一步探討。