ผลของอันตรกิริยาระหว่างคลอไรด์กับสารเติมแต่งชนิดอื่นต่อการพอกพูนทองเเดงด้วยไฟฟ้า

ณัทกฤช กิจพิทักษ์

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/22091

Title:	ผลของอันตรกิริยาระหว่างคลอไรด์กับสารเติมแต่งชนิดอื่นต่อการพอกพูนทองเเดงด้วยไฟฟ้า
Other Titles:	Interaction effects between chloride and other additives on copper electrodeposition
Authors:	ณัทกฤช กิจพิทักษ์
Advisors:	นิสิต ตัณฑวิเชฐ
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
Advisor's Email:	Nisit.T@Chula.ac.th
Subjects:	การชุบเคลือบผิวด้วยไฟฟ้า การชุบทองแดง ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน Electroplating Copper plating Oxidation-reduction reaction
Issue Date:	2554
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	ศึกษาผลของสารเติมแต่งต่างๆ คือ คลอไรด์ (Cl), Thiourea (TU), Benzotriazole (BTA), Polyethylene glycol (PEG) และ 3-Mercapto-1-propanesulfonate sodium salt (MPS) และอันตรกิริยาของคลอไรด์กับสารเติมแต่งเหล่านี้ ต่อการพอกพูนทองแดงด้วยกระแสไฟฟ้า โดยผลของไซคลิกโวลแทมเมทรีของสารเติมแต่งต่างๆ พบว่า คลอไรด์จะช่วยทำให้ปฏิกิริยาการพอกพูนเกิดได้ง่ายกว่าเมื่อไม่มีสารเติมแต่ง ส่วน TU และ BTA จะทำให้ปฏิกิริยาการพอกพูนเกิดได้ยาก แต่ PEG ที่ความเข้มข้นน้อย (< 300 µM) จะไม่ส่งผลต่อปฏิกิริยาการพอกพูนอย่างเห็นได้ชัด แต่เมื่อความเข้มข้นมากขึ้น จะพบว่าปฏิกิริยาการพอกพูนจะเกิดได้ยากขึ้น ส่วนผลของ MPS ทุกความเข้มข้นจะพบว่าที่ความต่างศักย์ต่ำ ปฏิกิริยาการพอกพูนจะเกิดได้ง่าย แต่เมื่อความต่างศักย์สูง ปฏิกิริยาการพอกพูนจะเกิดได้ยากขึ้น โดยเมื่อ TU + Cl และ PEG + Cl จะพบว่าปฏิกิริยาการพอกพูนจะเกิดได้ยากขึ้น ในทางกลับกันเมื่อ BTA + Cl และ MPS + Cl จะพบว่าปฏิกิริยาการพอกพูนเกิดได้ง่ายขึ้น โดยผลของ SEM และ AFM จะพบว่า TU และ BTA จะได้ผลึกมีขนาดเล็ก ซึ่งจะทำให้ผิวเรียบและเงามากกว่าเมื่อไม่มีการเติมสารเติมแต่ง โดย TU จะมีความคมชัดน้อยกว่า BTA เนื่องจากมีฟิล์มขาวเคลือบพื้นผิวอยู่ ส่วน TU + Cl จะพบว่าผลึกมีขนาดเล็กมากในพื้นผิวที่เรียบ ซึ่งทำให้พื้นผิวมีความเงาและคมชัดมาก แต่จะมีพื้นผิวบางส่วนขรุขระซึ่งสังเกตได้ด้วยตาเปล่า ส่วน BTA + Cl, PEG + Cl, MPS + Cl ผลึกจะมีขนาดใหญ่กว่าเมื่อไม่เติมสารเติมแต่ง ซึ่งส่งผลให้พื้นผิวของทองแดงที่พอกพูนได้มีลักษณะหยาบและด้าน ขณะที่ PEG และ MPS จะให้ผลในลักษณะเดียวกันกับเมื่อไม่มีการเติมสารเติมแต่งคือผลึกมีขนาดใหญ่ ผิวด้าน เมื่อพิจารณาลักษณะการเจริญเติบโตของผลึกโดยรวม จะพบว่า BTA จะช่วยลดกระบวนการเจริญเติบโตของผลึก (Grain growth) ซึ่งทำให้ผลึกที่พอกพูนได้มีขนาดเล็กได้ดีที่สุด รองลงมาคือ TU และ MPS ตามลำดับแต่ที่ความหนาแน่นประจุไฟฟ้าต่ำๆ MPS มีแนวโน้มที่จะให้ผลึกที่เล็กและละเอียดที่สุด แต่การมีปุ่มโผล่ขึ้นที่ผิวส่งผลให้เกิดการรวมตัวของปุ่มให้เป็นผลึกที่ใหญ่ เมื่อความหนาแน่นประจุไฟฟ้าสูงๆ ส่วน PEG จะให้ผลในลักษณะเดียวกับเมื่อไม่มีสารเติมแต่ง เมื่อศึกษาผลของคลอไรด์กับสารเติมแต่งต่างๆ พบว่ากระบวนการเจริญเติบโตของผลึกจะเกิดในอัตราที่สูงทุกสารเติมแต่ง
Other Abstract:	This study investigated the effect of additives such as Chloride (Cl), thiourea (TU), benzotriazole (BTA), polyethylene glycol (PEG) and 3-mercapto-1-propanesulfonate sodium salt (MPS) and their interactions with Cl ion on copper electrodeposition. Cyclic voltammetry (CV) results indicated that the presence of Cl alone accelerated the electrodeposition process, whereas the presence of TU or BTA alone inhibited it with dose dependence. The presence of PEG alone did not change the CV much at low concentrations (< 300 µM), but at high concentrations the electrodeposition of Cu were found inhibited. The presence of MPS was found accelerating the electrodeposition process at low potentials, but inhibiting it at higher potentials. When Cl was present with other additives, Cl interacted with each additive differently. TU + Cl and PEG + Cl inhibited electrodeposition process, whereas BTA + Cl and MPS + Cl accelerated it. Overall, the copper deposits prepared by DC plating indicated that TU, TU + Cl- and BTA improved the deposit properties, where small grained structures and bright surfaces were obtained. On the other hand Cl-, BTA + Cl- and MPS + Cl- worsened the deposit properties, while PEG did not show substantial change from the copper deposit obtained in the plating solution without additive. The qualities of deposits prepared from MPS alone, however, were found depending on the charge density where small and fine grains with smooth deposits were obtained at low charge densities, but coarse structures and rough deposits were produced at high charge densities. Overall, except the TU system, the additions of Cl with other additives were found worsening the deposit structures, but in different ways, the presences of TU and Cl tended to improve the deposit microscopically, but might lead to macroscopically rough deposit surface.
Description:	วิทยานิพนธ์ (วท.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2554
Degree Name:	วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level:	ปริญญาโท
Degree Discipline:	เคมีเทคนิค
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/22091
URI:	http://doi.org/10.14457/CU.the.2011.698
metadata.dc.identifier.DOI:	10.14457/CU.the.2011.698
Type:	Thesis
Appears in Collections:	Sci - Theses

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
nuttakit_ki.pdf		4.77 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record