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使用相场法模拟电镀添加剂作用下的铜电沉积
Publié en 2026
铜电沉积填孔是集成电路铜互连制造中的关键过程,其填充形貌受到界面电化学反应、Cu²⁺传质及添加剂吸附等多种因素共同影响。为描述沉积过程中固–液界面的动态演化,本研究利用COMSOL Multiphysics®软件,以案例库中的“”使用相场法模拟沟槽中镀铜”为基础,建立了基于相场法的铜电沉积填孔多物理场模型(图1)。模型采用相场方程追踪铜沉积界面的移动,通过Butler–Volmer方程描述Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu的界面电化学反应,并耦合离子传质与局部电流密度,将电化学反应速率转化为界面沉积速度,实现微孔内部铜层生长过程的动态模拟。同时,引入添加剂表面覆盖率描述其吸附–解吸行为,并通过覆盖率调控交换电流密度,从而表征添加剂对局部沉积速率的影响。结果表明,界面反应速率与局部传质能力共同决定沉积界面的演化;适当的表面抑制能够降低孔口区域的沉积速率,使孔底保持相对较高的生长速度,从而促进保形填充的形成并降低提前封口及空洞形成的风险(图1)。本研究建立了电化学反应、离子传质、添加剂吸附与界面形貌演化之间的耦合关系,为分析铜电沉积填孔机制及优化添加剂调控策略提供了数值模拟基础。
