什么是电流效率?
晶圆电镀中的电流效率表示电流在电镀过程中有多少比例用于了目标金属的沉积,而不是被副反应(如氢气析出、添加剂还原等)消耗。电流效率的定义公式? η=金属实际沉积质量/理论沉积质量×100%基于法拉第定律,理论金属沉积质量为:其中:
I为电流,单位A
t 电镀时间 s
M 金属的摩尔质量 g/mol
n 每个金属原子转移的电子数(如 Cu²⁺ 是 2)
F 法拉第常数(96485 C/mol) C/mol
实际沉积质量的测量?
称重法:镀前后称晶圆质量变化,得出沉积质量: m实际=m后−m前
厚度-面积法:
如果已知沉积金属的密度 ρ,面积 A,厚度 h,可计算:
m实际=ρ⋅A⋅h
最后带入公式中即可算出电流效率。
电流效率的例子(以铜为例)
假设晶圆电镀铜条件如下:
电流:2 A
镀时:10 分钟 = 600 秒
铜摩尔质量:63.55 g/mol
铜价态:+2(n = 2)
铜密度:8.96 g/cm³
镀后测得厚度为 1 μm,8寸晶圆
m理论=2*600*63.5/(2*96485)=0.395g
m实际=3.14*100*1*10(-4)*8.96=0.28g
电流效率=0.28/0.395=70.89%
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