電鍍技術(shù)是實(shí)現(xiàn)芯片制程中金屬互連的核心技術(shù)， 而電鍍所用添加劑是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量互連的關(guān)鍵。哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院安茂忠教授團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地概述了電鍍互連中添加劑的研究方法。 首先對添加劑的電化學(xué)研究方法進(jìn)行介紹， 將電化學(xué)研究法分為伏安與阻抗分析法、恒電流研究法和其他電化學(xué)方法三類， 并對電化學(xué)方法的應(yīng)用和缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)。

隨后， 從分子動(dòng)力學(xué)模擬和量子化學(xué)計(jì)算兩方面介紹了理論計(jì)算在添加劑研究中的應(yīng)用。 最后， 介紹了各種先進(jìn)表征技術(shù)在研究添加劑機(jī)理方面的應(yīng)用。 從波譜分析方法、電子顯微鏡研究方法和二次離子質(zhì)譜研究方法三個(gè)方面介紹了先進(jìn)表征方法在研究添加劑作用機(jī)理的應(yīng)用。 總結(jié)添加劑研究的不同方法為后續(xù)開展添加劑的篩選及作用機(jī)理的研究提供指導(dǎo)。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 電子設(shè)備進(jìn)入人們生活的方方面面。 芯片（即集成電路， integrated circuit， IC）， 作為電子產(chǎn)品的核心部件， 其制造技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)了信息技術(shù)的發(fā)展。 自1971年Intel公司的4004芯片發(fā)展到2020年英偉達(dá)（NVIDIA）公司的A100芯片， 晶體管數(shù)目從2300個(gè)增加至540億個(gè)。 進(jìn)入5G時(shí)代以來， 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展， 構(gòu)建了覆蓋工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、交通等各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈， 有效推動(dòng)了各行業(yè)的智能化發(fā)展， 使有限的資源被更加合理的分配， 人類社會(huì)生活進(jìn)入萬物互聯(lián)時(shí)代， 極大地提升了人們的生活水平和生活質(zhì)量。

現(xiàn)如今， 隨著高端芯片中集成度越來越高（臺(tái)積電已試產(chǎn)2 nm芯片）， 金屬布線也越來越密。 不斷減小的互連線寬會(huì)降低芯片的性能和良率。 電沉積技術(shù)是實(shí)現(xiàn)金屬互連的關(guān)鍵技術(shù)。 然而在電沉積過程中， 由于受尖端效應(yīng)和微納孔內(nèi)傳質(zhì)的限制， 溝槽開口處金屬沉積過快， 導(dǎo)致形成縮孔缺陷， 降低互連線的質(zhì)量和穩(wěn)定性。 在傳統(tǒng)的銅大馬士革工藝中， 通過引入組合添加劑（加速劑、抑制劑和整平劑）， 在添加劑的協(xié)同作用下， 銅在開口處的沉積速率低于底部的沉積速率， 形成自下而上的生長（Bottom-up growth）。 這一過程也稱為“超填充”（Superfilling）。然而， 傳統(tǒng)的銅互連電沉積技術(shù)正面臨挑戰(zhàn)。 一方面， 當(dāng)互連線寬小于傳統(tǒng)互連金屬銅的平均電子自由程時(shí)， 電子在晶界和晶面的散射大大增強(qiáng)， 電阻率顯著高于銅的本征電阻率。 極大地增加了RC延遲; 另一方面， 因?yàn)樘砑觿┑某叽巛^大、且阻擋層/種子層在溝槽內(nèi)部所占比例增加， 容易形成縮孔缺陷， 降低可靠性。

金屬鈷因具有較低的平均電子自由程， 在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)下仍能保持較好的電氣性能， 已取代銅用于先進(jìn)制程中。 雖然鈷互連可以通過電鍍技術(shù)實(shí)現(xiàn)， 與現(xiàn)有的銅互連電鍍工藝相兼容， 但實(shí)現(xiàn)金屬互連的核心是找尋合適的添加劑， 需要開發(fā)出新的鍍鈷添加劑。 理解添加劑的作用機(jī)理對后續(xù)添加劑的設(shè)計(jì)與開發(fā)具有積極意義。 近20年來， 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步， 包括計(jì)算化學(xué)、先進(jìn)分析表征等， 層出不窮的方法被用來探究電沉積過程中添加劑的作用機(jī)理， 并助力電子電鍍技術(shù)的發(fā)展。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院安茂忠教授團(tuán)隊(duì)主要介紹了目前研究添加劑的主要方法， 包括傳統(tǒng)的電化學(xué)研究法， 如伏安分析法（Voltammetry）和電化學(xué)阻抗譜（ElectrochemicalImpedance Spectra， EIS）、恒電流研究法（GalvanostaticMeasurement， GM）， 電化學(xué)石英晶體微天平（Electrochemical QuartzCrystal Microbalance， EQCM）等; 理論研究法包括分子動(dòng)力學(xué)模擬， 如經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)模擬和從頭算分子動(dòng)力學(xué)模擬， 以及密度泛函理論計(jì)算方法; 先進(jìn)表征方法， 包括波譜分析方法、電子顯微鏡研究方法和二次離子質(zhì)譜研究方法等。 最后， 對電鍍添加劑的研究進(jìn)行了總結(jié)與展望。 該綜述可為讀者在后續(xù)的添加劑研究中提供方法上的指導(dǎo)幫助.