Mikroelektronik uygulamalar için ince film HFO2 tabakası ile kaplanmış bakırın korozyon direncinin incelenmesi
Investigation of corrosion resistance of copper coated with thin film HFO2 layer for microelectronic applications
- Tez No: 987797
- Danışmanlar: PROF. DR. ENİSE AYYILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: korozyon, hafniyum dioksit (HfO2), RF manyetik saçtırma, temas açısı, EIS, mikroelektronik cihazlar, corrosion, hafnium dioxide (HfO2), RF magnetron sputtering, contact angle, EIS, microelectronic devices
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bakır iletken ince filmler mikroelektronik cihazlarda ciddi korozyon sorunlarıyla karşı karşıyadır. Bu çalışmada, bakır altlık üzerine RF manyetik saçtırma yöntemiyle 150 ve 300 nm kalınlıklarında biriktirilen HfO₂ koruyucu bariyer tabakalarının performansı kapsamlı şekilde incelenmiştir. Yapı, özellik ve performans ilişkileri SEM-EDX, AFM, XRD, FTIR, UV-Vis, temas açısı, potansiyodinamik polarizasyon ve EIS analizleriyle değerlendirilmiştir. EDX ve SEM sonuçları, özellikle 300 nm HfO₂ kaplamanın (C300) yüzeyde sürekli ve homojen bir yapı oluşturduğunu göstermiştir. Bu durum, C300 numunesinde güçlü Hf–O ve Hf–O–Hf bağlarını doğrulayan FTIR sonuçlarıyla desteklenmiştir. AFM analizleri, Volmer–Weber tipi ada büyümesi nedeniyle HfO₂ kalınlığı arttıkça yüzey pürüzlülüğünün arttığını, temas açısı ölçümleri ise bu bulgularla uyumlu olarak artan hidrofobikliği ortaya koymuştur. UV-Vis sonuçlarına göre C300, tüm dalga boyu aralığında en yüksek geçirgenlik ve en düşük absorbans değerlerine sahiptir. Elektrokimyasal testler, 300 nm HfO₂ kaplamanın yapay ter ortamında korozyon akım yoğunluğunu %21,2 azaltarak 8,89 µA/cm²'ye düşürdüğünü ve polarizasyon direncini %29 artırarak 1,87 kΩ·cm²'ye yükselttiğini göstermiştir. Artan hidrofobiklik (49,13°–57,99°) ile korozyon bariyer performansı arasında güçlü bir ilişki tespit edilmiştir. Sonuç olarak, RF manyetik saçtırma ile biriktirilen HfO₂ kaplamalar, mikroelektronik ve giyilebilir biyosensör uygulamalarında bakır için etkili ve ölçeklenebilir bir korozyon koruma çözümü sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Copper conductive thin films face serious corrosion problems in microelectronic devices. In this study, the performance of HfO₂ protective barrier layers deposited on a copper substrate using the RF magnetic sputtering method at thicknesses of 150 and 300 nm was comprehensively investigated. Structure, property, and performance relationships were evaluated using SEM-EDX, AFM, XRD, FTIR, UV-Vis, contact angle, potentiodynamic polarization, and EIS analyses. EDX and SEM results showed that the 300 nm HfO₂ coating (C300) formed a continuous and homogeneous structure on the surface. This was supported by FTIR results confirming strong Hf–O and Hf–O–Hf bonds in the C300 sample. AFM analyses revealed that surface roughness increased with increasing HfO₂ thickness due to Volmer–Weber-type island growth, while contact angle measurements showed increased hydrophobicity consistent with these findings. According to UV-Vis results, C300 has the highest transmittance and lowest absorbance values across the entire wavelength range. Electrochemical tests showed that the 300 nm HfO₂ coating reduced the corrosion current density in an artificial sweat environment by 21.2% to 8.89 µA/cm² and increased the polarization resistance by 29% to 1.87 kΩ·cm². A strong correlation has been identified between increased hydrophobicity (49.13°–57.99°) and corrosion barrier performance. Consequently, HfO₂ coatings deposited by RF magnetic sputtering provide an effective and scalable corrosion protection solution for copper in microelectronic and wearable biosensor applications.
Benzer Tezler
- Cerium oxide thin film growth using pulsed electron deposition method
Darbeli elektron biriktirme yöntemiyle seryum oksit ince film büyütülmesi
THEKRA ABDELQADER RADWAN ALQUTAMY
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA TOLGA YURTCAN
- Yazdırılabilir piller için açık atmosferde kararlı polietilen oksit esaslı polimer elektrolitlerin geliştirilmesi
Development of air-stable polyethylene oxide based polymer electrolytes for printable batteries
BEYZA BATU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- Deposition of fluorocarbon-based polymer thin films using initiated chemical vapor deposition (icvd) method
Floropolimer ince filmlerin başlatmalı kimyasal buhar biriktirme yontemi ile kaplanması
OMID MOHAMMADMORADI
Doktora
İngilizce
2021
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖZDE İNCE
- Deposition and characterization of single and multilayered boron carbide and boron carbonitride thin films by different sputtering configurations
Tek ve çok katmanlı bor karbür ve bor karbonitrür ince filmlerinin farklı sıçratma teknikleriyle biriktirilmesi ve karakterizasyonu
TOLGA TAVŞANOĞLU
Doktora
İngilizce
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. MİCHEL JEANDİN
PROF. DR. OKAN ADDEMİR
- Boya laserlerinin optik ve spektroskobik özelliklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
TURAN ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BASRİ ÜNAL