[논문]구리전해도금에서 알킬아민의 영향 연구

이재원; 신영민; 방대석; 조성기

doi:10.5229/jkes.2022.25.2.81

초록
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본 연구에서는, 알킬아민이 구리전해도금에 미치는 영향을 cyclic voltammetry를 이용해 분석해보았다. 수용액상 용해도를 갖는 알킬아민을 도금액에 첨가할 경우, Cu²⁺의 환원반응이 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 다양한 알킬아민 중 1,12-diaminododecane에 대해 다양한 농도 및 도금액 조건에서 억제 효과를 관찰하였다. 1,12-diaminododecane은 산성 도금액상에서 protonation 되어, Cu²⁺의 착화제로써 작용하지 않았으며, 따라서 1,12-diaminododecane의 억제 효과는 Cu 표면상 흡착에 의한 것임을 확인할 수 있었다. 1,12-diaminododecane는 (i) protonation에 의한 양이온화와 그에 따른 Cu 표면상 기흡착한 음이온과의 정전기적 인력에 의한 흡착과 (ii) amine에 의한 Cu 표면상 직접 흡착의 두가지 특성을 모두 가지고 있었다. 흡착한 1,12-diaminododecane은 도금 반응을 억제할 뿐만 아니라, 구리도금막 형성시 3차원적 성장과 표면 미세화를 야기하였다.

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In this study, the effect of alkylamine on copper electroplating was analyzed using cyclic voltammetry. When water-soluble alkylamines were added to the plating solution, the reduction reaction of Cu2+ was inhibited. The inhibition effect of 1,12-diaminododecane has been investigated at various conc...

In this study, the effect of alkylamine on copper electroplating was analyzed using cyclic voltammetry. When water-soluble alkylamines were added to the plating solution, the reduction reaction of Cu2+ was inhibited. The inhibition effect of 1,12-diaminododecane has been investigated at various concentrations and conditions of the plating solution. 1,12-diaminododecane was protonated in the acidic plating solution, and therefore, it did not act as a complexing agent for Cu2+. Accordingly, it was confirmed that the inhibiton effect of 1,12-diaminododecane was attributed to adsorption on the Cu surface. The adsorption of 1,12-diaminododecane exhibits two characteristics: (i) protonation and subsequent electrostatic attraction with anions pre-adsorbed on Cu surface, and (ii) direct adsorption on Cu surface via amine functional group. The adsorbed 1,12-diaminododecane caused three-dimensional growth and grain refining, as well as the inhibition effect, during Cu electroplating.

주제어

표/그림 (6)

그림 Fig. 1. CVs (scan rate: 50 mV/s) for the electrochemical reduction of Cu²⁺ on a Cu disk electrode in an electrolyte containing 0.25 M Cu²⁺, 1.0 M H₂SO₄, and various (a) alkylamines and (b) alkyldiamines (5 mM), respectively.
그림 Fig. 2. CVs (scan rate: 50 mV/s) for the electrochemical reduction of Cu²⁺ on a Cu disk electrode in an electrolyte containing various amounts of C12-diamine and (a) 0.25 M Cu²⁺ and 1.0 M H2SO4, and (b) 2.0 mM Cu²⁺ and 0.1 M H₂SO₄.
그림 Fig. 3. The change in [H⁺] according to the addition of C12-diamine in 0.1 M H₂SO₄ aqueous solution.
그림 Fig. 4. CVs (scan rate: 50 mV/s) for the electrochemical reduction of Cu²⁺ on (a) a Cu disk electrode and on (b) a Cu rotating disk electrode in electrolytes containing 0.25 M Cu²⁺, 1.0 M H₂SO₄, 5 mM C12-diamine, and various amounts of NaCl (0~1 mM).
그림 Fig. 5. CVs (scan rate: 50 mV/s) for the electrochemical reduction of Cu²⁺ on (a) a Cu disk electrode and on (b) a Cu rotating disk electrode in electrolytes containing 0.25 M Cu²⁺, 1.0 M HClO₄, 5 mM C12-diamine, and various amounts of NaCl (0~1 mM).
그림 Fig. 6. (a) Current-time curves for Cu electroplating (at - 0.55 V vs Hg/Hg₂SO₄, for 300 s) on a Cu seed layer in an electrolyte containing 0.25 M Cu²⁺, 1.0 M H₂SO₄, and 5 mM C12-diamine, and (b) FESEM surface images (scale bar: 1 μm) of Cu films electroplated with and without C12-diamine, respectively.

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