Начальные стадии электрокристаллизации покрытий оловом и сплавами олово-медь и олово-медь-ультрадисперсный алмаз

Потребность современной микроэлектроники в разработке технологических процессов формирования наноструктурированных слоев выдвигает необходимость понимания механизмов зарождения и роста осадков. В статье рассмотрены особенности начальных стадий электрокристаллизации покрытий оловом и сплавами олово-медь и олово-медь-ультрадисперсный алмаз. Методом вольтамперометрии исследованы кинетические закономерности электродных процессов. На основе экспериментальных данных рассчитаны параметры зародышеобразования (энергия зародышеобразования, эффективная межфазная поверхностная энергия, радиус и объем зародыша). Получены СЭМ-изображения и изучены особенности шероховатости поверхностей покрытий после осаждения в течение 10, 20, 30 и 60 с. Установлено, что осаждение сплавов олово-медь и олово-медь-ультрадисперсный алмаз повышает значение предельного тока с 2,8 · 10^–2 до 5,0 · 10^–2 А/см². С ростом перенапряжения электрокристаллизации увеличивается скорость образования зародышей и уменьшается их размер, при этом формируются мелкозернистые и плотные осадки. При увеличении длительности осаждения происходят рост кристаллитов и постепенное сращивание их между собой, значение эквивалентного диаметра зерна покрытий увеличивается соответственно для: Sn – с 1 ⋅ 10^–6 до 4 ⋅ 10^–6 м, Sn-Cu – с 0,3 ⋅ 10^–6 до 1,3 ⋅ 10^–6 м, Sn-Cu-ультрадисперсный алмаз – с 0,9 ⋅ 10^–6 до 1,4 ⋅ 10^–6 м. Установленные закономерности позволяют управлять структурой покрытий и получать осадки с заданными свойствами. Представленные результаты могут быть интересны для специалистов, занимающихся формированием паяемых гальванических покрытий.

1. Контактно-барьерные структуры субмикронной электроники / А. П. Достанко [и др.]. Минск: Бестпринт, 2021.

2. Гульпа, Д. Ю. Нестационарный электролиз сплава олово-медь / Д. Ю. Гульпа, И. И. Кузьмар, Л. К. Кушнер // Доклады БГУИР. 2022. Т. 20, № 8. С. 21-27. https://doi.org/10.35596/17297648-2022-20-8-21-27.

3. О применении метода гальваностатического включения при исследовании электрокристаллизации на чужеродной подложке / В. М. Рудой [и др.] // Электрохимия. 1975. Т. 11, № 4. C. 566-570.

4. Белоцкий, И. П. Расчет параметров зародышеобразования при формировании электрохимических покрытий / И. П. Белоцкий, Д. Ю. Гульпа, А. В. Левко // Электронные системы и технологии: сб. тез. докл. 57-й науч. конф. аспирантов, магистрантов и студентов Белор. гос. ун-та информ. и радиоэлек., г. Минск, 19-23 апреля 2021 г. Минск: Белор. гос. ун-т информ. и радиоэлек., 2021. С. 155-157.

5. Антропов, Л. И. Теоретическая электрохимия / Л. И. Антропов. М.: Высш. шк., 1984.

6. Руководство пользователя Gwyddion [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gwyddion.net/documentation. Дата доступа: 15.02.2024.