Medidas de impedancia electroquímica en la electrodeposición de cobre en presencia de aditivos

M.A. PASQUALE; L.M. GASSA; A.J. ARVIA

Medellín, Colombia

Congreso; XVIII Congreso de la Sociedad Iberoamericana de Electroquímica; 2008

Sociedad Iberoamericana de Electroquímica

La electrodeposición de cobre se utiliza en la industria electrónica de circuitos integrados desde hace dos décadas, introduciendo mejoras en la conductividad de los contactos. La electrodeposición se realiza sobre substratos conductores con geometrías que generan una distribución de potencial no homogénea, como es el caso de cavidades y canales en la escala del submicrómetro, que posee una relación profundidad/ancho de hasta diez. En este proceso se emplea una mezcla de aditivos orgánicos e inorgánicos, que aumenta la complejidad del sistema y que dificulta la interpretación molecular del mecanismo de electrodeposición. En esta contribución se estudia la electrodeposición de cobre a partir de soluciones ácidas de sulfato de cobre, conteniendo distintas cantidades de ión cloruro y polietinenglicol (PEG) y ácido 3-mercapto-2-propensulfónico (MPSA) como aditivos orgánicos. Se utilizan la impedancia electroquímica (EIS) en electrodos estacionarios y rotantes, además de técnicas voltamperométricas y de caracterización superficial. Los datos de impedancia representados como diagramas de Nyquist, dependen del potencial aplicado, la composición y las condiciones hidrodinámicas. A bajos potenciales de electrodeposición los parámetros determinados de los datos experimentales de EIS, en la región de frecuencias altas y medianas, se asocian a la transferencia de carga y a la adsorción de iones cloruro o complejos aditivo orgánico–ión cloruro. En la región de baja frecuencia y en mayor extensión para las soluciones que contienen PEG, se infiere la formación de una película móvil obteniéndose valores de capacidad del orden del faradio por cm-2. Por otra parte, a potenciales más catódicos no se observa adsorción apreciable y el proceso está controlado por transporte de las especies reactivas. Los parámetros obtenidos de los ajustes permiten distinguir el efecto de cada aditivo y el respectivo sinergismo en el proceso de electrodeposición a partir de soluciones que contienen mezclas de aditivos. Otros datos voltamperométricos complementarios y las micrografías de microscopía electrónica avalan las observaciones inferidas de los experimentos de EIS.