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2-mercaptobenzothiazole和碘化鉀對化學銅析鍍的影響

在積體電路的金屬化製程中，銅因為有較低的電阻值與較佳的抗電子遷移特性，因此被用來取代鋁合金做為內連線材料。目前商業上的銅製程大都採用電鍍法，但是此方式需要黏著層及高品質的晶種層。如果使用化學鍍銅，則其所需的成本遠比其他方式低，如化學氣相沈積或物理蒸鍍。 這篇論文主要針對不同添加劑對化學銅析鍍影響之研究。化學鍍銅的應用廣泛，而鍍層結構的良窳，以及鍍液的穩定性，主要是依靠添加劑的作用。當鍍浴加入各種添加劑後，對化學鍍銅鍍層之析鍍速率、表面形態、結晶結構、組成分、電阻率之影響。利用XRD與SEM觀察鍍層的結晶情形及鍍層表面形態。 化學鍍銅過程中，甲醛的氧化反應會釋出氫氣，其會影響鍍浴的穩定性。因此良好的攪拌方式，可以快速去除氫氣，進而改善膜厚分佈以及鍍浴穩定性等多項優點。一般常見的攪拌方法：( 1 ) 空氣攪拌( 2 ) 超音波震盪( 3 ) 工件移動（陰極擺動）。 交流阻抗技術在電化學的應用相當廣泛，例如腐蝕工程、半導體、電池工業，電鍍程序和電化合成等方面，最主要它可提供一些反應動力學和反應機構上的訊息。本文利用電化學阻抗光譜（electrochemical impedance spectroscopy, EIS）來研討添加劑2-mercaptobenzothiazole影響化學鍍銅析鍍之機制，並模擬求出以銅為工作電極之電化學電解之等效電子電路圖。研究發現在含有添加劑之化學鍍銅鍍液中，以銅為工作電極之電雙層電荷轉移阻抗值 與電容值 都有增加。

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硫尿對化學銅析鍍之影響

銅製程之出現乃因半導體晶片上原有之鋁導線材料面臨瓶頸，當製程技術縮小至0.25微米甚至更小，導線寬度也隨之變窄，鋁之高阻值（r =2.8mW-cm）特性使得訊號傳輸時間愈來愈長，在IC產品對速度要求極高之特性下，導電性極佳之銅（r =1.7mW-cm）將成為下一代導線技術之主要材料。 本實驗室發展一化學銅配方於鍍浴中加入硼酸緩衝溶液但銅鍍層粗糙、電阻率高。為改善鍍層性質本論文加入添加劑Thiourea 於鍍浴中，探討Thiourea 對化學鍍銅鍍層之析鍍速率、表面形態、晶粒大小及電阻率，結果發現鍍液中含微量 Thiourea 析鍍速率變快 、電阻下降、表面較平整、結構較緻密…等。亦利用電化學阻抗光譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS）來研討添加劑Thiourea 影響化學鍍銅析鍍之機制，並模擬求出以銅為工作電極之電化學電解之等效電子電路圖。研究發現在含有添加劑Thiourea 之化學鍍銅析鍍液中，以銅為工作電極之電雙層電荷轉移阻抗值（Rct）與電容值（Cdl）都增加。

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有機光阻絕緣層導入量產之評估研究

關於有機光阻(壓克力系光阻)的研究報告，大多數著重於探討合成方法或其基本性質研究，在實際量產線的評估研究較為缺乏。因此本篇論文將以實際四代量產線生產機台作為評價有機光阻絕緣層之用，希望能建立簡單的評估方式得到最佳的結果。 本研究主要使用S公司所提供之有機光阻作一系列評估：塗佈轉速、光阻塗佈均一性、損失量、曝光能量、顯影時間...等，來求得最適量產的條件，進而利用有機光阻絕緣層可以增加開口率、平坦化、絕緣之優點，使薄膜電晶體液晶顯示器能有更好的發展及未來。

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以溶膠凝膠法製備非冷卻型紅外光感測薄膜V1-x-yWxSiyO2及其優質係數之研究

具熱致變特性之V1-x-yWxSiyO2複合薄膜因有較高的電阻溫度係數，所以是應用在非冷卻型輻射熱感測器元件的重要熱敏電阻材料之一。在本論文中，以溶膠凝膠法及旋轉塗佈法製備V1-x-yWxSiyO2複合薄膜，經由還原氣氛爐在500℃~600℃條件下煅燒成V1-x-yWxSiyO2 複合薄膜。除此之外，V1-x-yWxSiyO2 複合薄膜再利用黃光製程製備成非冷卻型輻射熱感測器元件。 將所製備 V1-x-yWxSiyO2複合薄膜分別藉由四點探針量測儀檢測在不同溫度條件下其電性性質的改變及原子力顯微鏡檢測其表面分佈型態與晶粒大小。除此之外，利用半導體製程將高電阻溫度係數的薄膜做成非冷卻型輻射熱感測器元件；提供其元件直流電源且並聯一個電阻，在500K的黑體模擬器輻射下利用鎖像放大器及截波器檢測在不同頻率條件下元件應答及雜訊。 研究結果顯示V1-x-yWxSiyO2複合薄膜相轉變溫度可由70℃改質到20℃，且在室溫，電阻溫度係數可達11%/K。當複合薄膜摻雜莫耳比(Wx+/V4+)0.02，可得到一對線性的遲滯迴圈；摻雜莫耳比(Siy+/V4+)0.15可得一對窄頻寬的遲滯迴圈。除此之外，在不同的摻雜量與操作條件下，都可得到高再現性的熱電性質。在非冷卻型輻射熱感測器元件優質係數檢測方面，其研究結果顯示，電壓響應在截波頻率60Hz達到最大值2600V/W；感應度最大值為9*106 cm Hz1/2 /W。

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聚合型水溶性界面活性劑合成與性質研究

本研究在於以1,3-propane sultone為主體作為水溶性高分子親水基，分別與2-(Dimethylamino) ethyl methacrylate、Methacrylamide、4-Vinylpyridine及Acrylic acid等化合物進行開環磺化反應，合成含有磺酸基親水作用之水溶性單體，接著以自由基起始劑 (2,2-azobisisobutyronitrile , AIBN)、及穩定自由基(2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy ,TEMPO)，進行活性自由基聚合反應，獲得具有親水-疏水功能之水溶性高分子。在結構方面利用FT-IR、NMR進行鑑定，再以TGA、DSC作熱性質分析，以表面張力計、接觸角及粒徑分析等儀器，來探討此具有界面活性劑效能之水溶性高分子的界面型態及性質。 由結果可知，以活性自由基聚合反應所得的高分子除了原本的親水性外，其PDI 值可控制於1.5的窄分子量分布以下，平均粒徑也比單體減小許多，同時也有一定程度的降低表面張力效果及其適合作為高分子凝集劑，在水溶性界面活性劑研究尚可增添不少應用性。

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鹽析現象降低溶劑間互溶的效應

這個實驗的部分是探討乙酸正丁酯－正丁醇－水 三成份系統受到不同種類的鹽類而產生鹽析效應的影響，因此在此25℃下，用乙酸正丁酯－正丁醇－水所設計的系統，分別加入飽和磷酸鈉、磷酸氫鈉濃度下，進行液液平衡實驗得到各成份的莫耳分率。由實驗結果得到的液液平衡相圖中，兩相的不互溶區很明顯的變大了，並發現此兩種鹽產生的鹽析效應的大小關聯性。 這個理論的部分以 TTK - Wilson 活性係數模式來描述溶液到底有多偏離理想溶液，為了模擬鹽效應在混合溶劑系統之液液平衡，以TTK-Wilson活性係數模式作理論模擬結果與實驗的結果相符合。

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苯咪唑四芽配子與銀、鎘離子自組裝合成與結構探討

本論文利用帶有四個苯咪唑配位基 (benzimidazole) 的有機配子 1,2,4,5- tetrakis(5,6-dimethylbenzimidazol-1-ylmethyl)benzene (L1) 及 1,2,4,5-tetrakis (benzimidazol-1-ylmethyl)benzene (L2)，與金屬鹽類 (Ag+ 或 Cd2+) 進行室溫自組裝，得到籠狀化合物 1 ， 2 及配位聚合物 3。產物結構經由單晶X射線繞射解析，並以元素分析、1H NMR、MASS、IR等儀器鑑定，再以 UV-Visible、TGA 等儀器研究化合物的性質。由單晶解析發現，化合物 1－3 皆利用苯咪唑配位基間的 π–π 微作用力，而使化合物在堆疊過程中形成更穩定的結構。 化合物 1 的化學式為 [{(L1)2Ag4(NO3)}Ag(NO3)4(CH3OH)(CH2Cl2)(H2O)]n，因配子 L1 苯環橋接的四個亞甲基碳鏈向同ㄧ方向彎曲，每一個銀離子周圍由兩個配子的咪唑N原子及一個硝酸根離子的兩個O配位，故形成四個四配位的銀離子中心，連結上下兩個苯咪唑配子而構成籠型結構，且在各籠間又存在著一個銀離子，作為橋鍵將各個籠狀化合物串聯起來，形成線性柱狀體的結構，各籠內含有兩個硝酸根陰離子。 化合物 2 的化學式為 {(L2)2Ag4(NO3)2}(NO3)2(CH3OH)2(CH2Cl2)0.5 ，與化合物1結構稍微不同，雖然也是形成籠形結構，但銀離子與兩個有機配子 (L2) 的咪唑N原子及硝酸根離子上的O原子，形成四個三配位銀離子中心，構成籠狀結構單元，這些籠型結構間，由於 L2 上無甲基的立體障礙關係，而改採錯開平行排列方式，再藉著苯咪唑上的π-π作用力進行堆疊，最後形成鋸齒狀 (zigzag) 的結構體，在各籠內含一個硝酸根陰離子。 化合物 3 的化學式為 [{Cd(L1)(CH3OH)4}(ClO4)2(CH3OH)2.5]n，其鎘離子與兩個有機配子 (L1) 上的兩個苯咪唑N原子(位在苯環的 1- 與 4- 位置)，及四個甲醇分子的O原子形成六配位八面體模式，且各配子間是以 trans 的形態與鎘金屬配位，使化合物 3 的結構是以一維線性鋸齒狀呈現，而在一維線性與另一線性之間，由於上下兩對苯咪唑環基以面對面排列方式，故呈現π－π堆疊微作用力，使化合物 3 進而堆疊為三維蜂巢狀結構，在構成的網狀結構中形成多孔渠道，在各穴中包含兩個半的甲醇分子及兩個過氯酸根離子。

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以新穎金屬羧酸鹽添加劑攙合於液體安定劑對聚氯乙烯加工性 能的影響。

本論文分成兩部份加以敘述: (一)合成含稀土金屬的新穎液型添加劑 本研究採用新穎方法將無機稀土鑭系金屬氧化物Ln2O3反應為 Ln(OOC-R)3，並探討如何使其成為液狀的均勻相，使便於添加至PVC 粉中，作為一種新穎的添加劑。 (二)新穎金屬羧酸鹽液體添加劑對PVC性能之探討 以所合成的有機羧酸錯合物Ln(OOC-R)3，分別以不同添加量加至無毒液狀的鈣鋅系的PVC安定劑內，再以此混合型液體添加劑加至 PVC(MW=1000)粉內，作成品測試探討，以此對照當PVC粉經加入各 種添加劑時，在使用前後的各項PVC的物性探討，包括PVC加工時之 耐熱性、流變性及加工成型的產品之光學特性、電阻特性、抗UV老化特性等性能上的影響。

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添加奈米黏土對阻燃級EPDM熱安定性與燃燒性之影響

此研究首先先製備有機黏土，並將其黏土與金屬氧化物以不同比例添加於EPDM中，探討黏土對於阻燃型EPDM之熱物性影響。 利用C18~NH3與Na-MMT進行陽離子交換成有機黏土。且從X-ray繞射圖可知，改質前Na-MMT的2θ角為7.02o，而改質後有機黏土的2θ角為3o，由此可證，改質劑已成功的和黏土層的Na+進行交換。 將有機黏土加入EPDM中，成為EPDM/黏土奈米複合材料，並經由XRD、TEM檢測顯示，可知黏土呈現脫層型態於EPDM中，熱重損失測試也顯示，添加奈米黏土於EPDM及阻燃級的EPDM的熱性質隨著奈米黏土添加量增加而有所提升。將所得EPDM/黏土奈米複合材料摻合金屬氫氧化物製成阻燃級的複合材料，經由Cone Calorimeter檢測燃燒性質，實驗結果顯示，添加奈米黏土可使尖峰釋放率和遮煙係數明顯降低。以上結果均顯示，添加奈米黏土不僅可提升熱安定性，對於阻燃性也有所提升，原因是有機黏土具有火焰阻絕性，在燃燒過程中會形成焦炭區降低發熱量，能有效的阻隔氧氣及熱傳遞之功效。

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添加穩定劑對化學銅析鍍的影響

由於銅金屬具有較低之電阻率、應力裂縫及較好的電性可靠度，加上金屬鑲嵌技術之研發，近年來超大型積體電路（ULSI）之製程漸漸以銅導線來取代過去的鋁合金導線。利用金屬鑲嵌技術製作銅導線之關鍵在於銅金屬填入技術之開發，而化學析鍍銅技術為可應用於銅金屬填入之技術，近年來為發展IC銅導線研發之重點。 本實驗室發展於化學銅鍍液中加入硼酸緩衝溶液，除了可以維持鍍液的pH值之外，還可以有效的提升鍍液的穩定性，但是銅鍍層較粗糙、電阻率也較高。為改善鍍層性質，本論文探討分別添加碘化鉀和1,10-菲繞啉對化學鍍銅鍍層之析鍍速率、表面形態、組成份、電阻之影響。結果發現添加穩定劑碘化鉀及1,10-菲繞啉會使析鍍速率變慢、電阻值隨膜厚增加而降低、表面較平整、結構較緻密.....等。亦利用電化學阻抗光譜（electrochemical impedance spectroscopy, EIS）來研討添加碘化鉀影響化學鍍銅析鍍之機制，並模擬求出以銅為工作電極之電化學電解之等效電子電路圖。