Разработка полифункциональных органических добавок для процессов химического и электрохимического осаждения металлов и сплавов, применяемых в электронной промышленности

Объектами исследования являются электролиты, используемые в процессах меднения и никелирования, органические добавки, используемые для получения электролитов. Цель работы – исследование фундаментальных основ, разработка стратегии и тактики направленного синтеза полифункциональных органических добавок (катализаторов, ингибиторов, стабилизаторов и других специальных химических добавок), используемых в процессах химического и электрохимического осаждения металлов (на примере никеля и меди) и сплавов, применяемых в электронной промышленности. Разработка многофункциональных и многокомпонентных составов инновационных электролитов для осаждения слоев металлов, в том числе при изготовлении печатных плат и/или интегральных схем и/или приборов фотоники и/или интерпозеров. Исследование химического и электрохимического осаждения никеля, а также электрохимического осаждения меди в присутствии разработанных добавок. Оптимизация условий проведения процессов химического и электрохимического осаждения металлов и сплавов. Анализ поверхности осажденных металлов и сплавов, структуры и состава слоев, оптимизация основных физико-химических свойств и эксплуатационных характеристик получаемых слоев с помощью варьирования структуры и состава органических добавок. Разработка оптимальных ресурсосберегающих методов и технологий получения специальных химических добавок из доступного для России сырья. Разработка технологий получения специальных химических добавок. Разработка технологических процессов никелирования и меднения с использованием разработанных добавок для нужд микроэлектроники. За третий год реализации проекта: - были проведены дополнительные патентные исследования по органическим добавкам и составам электролитов, применяемым в процессах осаждения металлов, и составлен отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ 15.011-96. Поданы 5 заявок на патент РФ. - получены данные о влиянии структурных особенностей разработанных полифункциональных орагнических добавок (ПФХД) на протекание процессов осаждения металлов и на основные физико-химические и эксплуатационные свойства получаемого покрытия. - предложены физико-химические модели осаждения и электроосаждения металлов в присутствии ПФХД различной структуры и состава. - проведена оптимизация основных физико-химических свойств получаемых слоев с помощью варьирования структуры и состава ПФХД. - разработаны пять лабораторных технологических регламентов получения органических добавок, обладающих оптимальными характеристиками и позволяющих получать качественное покрытие. - предложены составы инновационных электролитов для осаждения слоев металлов для нужд микроэлектроники в процессах химического и электрохимического осаждения никеля, а также электрохимического осаждения меди в присутствии разработанных добавок, обеспечивающие высокую скорость осаждения; высокую стабильность раствора; длительный срок службы; возможность корректировки раствора по площади покрываемой поверхности, т.е. без анализа состава раствора. - разработаны схемы технологических процессов никелирования для нужд микроэлектроники (по рекомендации заказчика), включая: последовательность технологических операций, в том числе условия предварительных стадий (очистка заготовки, травление), условия основной стадии химического или электрохимического металлирования (электролит (состав исходного и корректирующего электролита, включая разработанные доавки, температура, время), необходимость перемешивания, время работы электролита, необходимость регенерации (замены) электролита и др.); контроль качества полученных покрытий (совместно с заказчиком выбор критериев качества покрытия с последующим контролем на всех стадиях технологии); методы контроля состава электролитов, методы регенерации электролитов. Технологическое задание на оборудование: требования, предъявляемые к ваннам для определенного процесса (травление, промывка, осаждение и т.д.). Разработаны технические требования к установкам (pH, температура, перемешивание, время выдержки, расход, корректировка и регенерация электролита). - получены тестовые образцы кремниевых пластин с TSV-колодцами (по согласованию с заказчиком) и получены результаты исследования их характеристик. - проведено обобщение и сделаны выводы по результатам НИР, проведена оценка эффективности результатов исследований в сравнении с современным научно-техническим уровнем, разработаны предложения по использованию полученных результатов на предприятиях реального сектора экономики. По результатам, полученным в ходе выполнения проекта в 2024 году опубликовано 28 научных работ, из которых 18 статей в журналах, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus (из них 6 статей в журналах 1-2 (Q1-Q2) квартиля), 20 публикаций РИНЦ, 4 статьи по материалам конференции, 3 тезисов докладов. рецензируемая монография. Сделано 7 докладов на четрех профильных конференциях. Поданы 5 заявок на патент РФ, получено 3 патента РФ. Подготовлена диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук, выполненная сотрудником лаборатории. Защищена кандидатская диссертация, выполненная сотрудником лаборатории. В процессе реализации этапа проведен ряд совещаний с предприятиями реального сектора экономики – индустриальными партнерами, в том числе: АО «НИИМЭ» (г. Зеленоград), АО «ЗНТЦ» (г. Зеленоград), АО «ВЗПП-Сборка» (г. Воронеж), АО "ОКБ-Планета" (г. Великий Новгород). По результатам совещаний составлен и реализован план командировок сотрудников лаборатории на предприятия реального сектора экономики (АО «ЗНТЦ») по согласованию с индустриальным партнером (АО «НИИМЭ») для проведения испытаний разработанных электролитов на специализированных установках для получения и исследования экспериментальных образцов кремниевых пластин с TSV-колодцами, используемых при производстве 3D интегральных схем.