隨著科技進步日新月異，銅的製程技術也在不斷地發展與創新。傳統的銅製程技術大多都為減法製程，會有流程繁瑣、成本昂貴、汙染嚴重等諸多問題。相比之下，於近幾年來興起的銅置換製程具備了流程簡便、低成本、節省材料、環保、安全低危害等眾多優勢，其發展潛力相當可觀。然而，關於這項技術的詳細研究仍相對稀少。本次研究以交流阻抗法來仔細探討置換反應的作用機制，並進一步瞭解BTA、TU、ETU、糖精、維生素C這五種添加劑在不同濃度下對於銅鋁置換所造成的影響，藉由比對和探討實驗數據與置換成品的特性數值之間的關聯，我們希望能獲得特性更好、品質更高的銅層，並進一步在商業應用上發展和推廣銅置換製程。
本研究分為兩個部分，第一部分為交流阻抗實驗，調配出置換液之後，再加入所需重量的添加劑，以獲得指定的添加劑濃度。接著使用恆電位儀和三電極系統進行交流阻抗的量測，得到五種添加劑各自在不同濃度下所產生的交流阻抗圖，並搭配內建軟體找出其模擬等效電路的元件數值。觀察、比較與分析各項實驗結果的數據資料之後，我們從中發現五種添加劑各自的最佳濃度分別是: BTA: 1ppm、TU: 1ppm、ETU: 10ppm、糖精: 10ppm、維生素C: 4g/L，而在這當中，BTA和ETU為抑制劑；TU、糖精和維生素C為加速劑。
第二部分為銅鋁置換實驗，先調配出一杯未加入任何添加劑的置換液，和五杯分別加入了五種添加劑各自最佳濃度的置換液，將準備好的鋁膏樣品放進這總共六杯的置換液當中，進行銅鋁置換反應。在實驗完之後，觀察與量測六個實驗樣品的表面形貌、粗糙度、厚度、橫截面、電阻率、元素組成比例等各項特性和數值，並進行比較與分析。最後我們研究發現，總體而言，ETU的表現在五種添加劑之中最為優秀。而糖精雖具備了五種添加劑之中最低的電阻率，甚至低於ETU，但在實際應用上必須嚴格地謹慎控制各個操作因素，有一定的使用難度。至於其他添加劑也都有它們各自獨特的特性，能在實際應用當中有所發揮。
未來希望能進一步詳細研究在置換液內同時加入二種以上的添加劑，對於置換出來的銅層所造成的影響。期待能夠更加提昇銅層的特性和品質，讓銅置換製程能持續地在商業應用上獲得更多的發展與推廣。

The copper replacement process, which has emerged in recent years, has many advantages such as simple process, low cost, material savings, environmental protection, and low safety hazards, and its potential for development is considerable. However, detailed research on this technology is still relatively scarce. To investigate the mechanism of the replacement reaction and to further understand the effects of the five additives, BTA, TU, ETU, saccharin and vitamin C, at different concentrations on the Cu-Al replacement, we decided to use AC impedance method in this research. By AC impedance experiment, we found out that the characteristics, effects, and trends of each of the five additives, and their optimum concentrations: BTA: 1ppm, TU: 1ppm, ETU: 10ppm, saccharin: 10ppm, vitamin C: 4g/L. We also found that BTA and ETU are inhibitors; TU, saccharin and vitamin C are accelerators. Then, by analyzing and comparing the results and data of Cu-Al replacement experiments, we can draw the conclusion: In general, ETU has the most excellent performance of the five additives. It is also easy to use, and its inhibition ability is powerful and stable. The resistivity of saccharin is the lowest, but when using it, we need to carefully control and pay attention to the thickness and replacement time of Al paste. In this way, we are able to get the ideal result. Other additives also have their own unique and special characteristics.

[1] 蕭宏，“半導體製程技術導論(第三版)”，全華圖書股份有限公司，2020

[2] Wolf, S.C.R. Silicon Processing for the VLSI Era. Vol. 4. 2002.574.

[3] 陳來助，ULSI超大型積體電路之銅導線技術，電子與材料，1998.1.

[4] 張玉塵，兩種含硫醇基添加劑對電鍍銅填孔力影響之研究，國立交通大學，2008

[5] 徐魁博，添加劑和電鍍溫度對銅沉積性質之影響，國立聯合大學，2009

[6] 鋁- 維基百科，https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%93%9D

[7] 銅- 維基百科，https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%93%9C

[8] 孫郁琳，利用置換反應製備雙金屬材料及其應用，國立成功大學，2013

[9] 林侑融，一種新穎低溫銅覆晶應用於二極體封裝，國立成功大學，2022

[10] P. Vanýsek, "Electrochemical series," Handbook of Chemistry and Physics, vol. 93, pp. 5-80, 2012.

[11] D. R. Lide, CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data. CRC press, 1995.

[12] A. Bard, Standard potentials in aqueous solution. Routledge, 2017.

[13] J. Chen, B. Wiley, J. McLellan, Y. Xiong, Z.-Y. Li, and Y. Xia, "Optical properties of Pd- Ag and Pt- Ag nanoboxes synthesized via galvanic replacement reactions," Nano letters, vol. 5, no. 10, pp. 2058-2062, 2005.

[14] 標準電極電勢表 - 維基百科，https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%A0%87%E5%87%86%E7%94%B5%E6%9E%81%E7%94%B5%E5%8A%BF%E8%A1%A8#cite_note-van88-18

[15] 安文娟，含硫、含氮類添加劑對酸性電鍍銅粗糙度的影響及機理研究，江西理工大學，2019

[16] 黃俊傑，交流阻抗法研究含氯環境下苯駢三氮五圜對銅之腐蝕抑制行為，元智大學，2002

[17] Łukomska, A., Smoliński, S., & Sobkowski, J. (2001). Adsorption of thiourea on monocrystalline copper electrodes. Electrochimica acta, 46(20-21), 3111-3117.

[18] Kang, M. S., Kim, S. K., & Kim, J. J. (2005). A novel process to control the surface roughness and resistivity of electroplated Cu using thiourea. Japanese journal of applied physics, 44(11R), 8107.

[19] Wang, H., Hu, J., Li, K., Wang, Y., Zhang, F., & Wang, H. (2021). Effect of Additives on the Direct Electrodeposition of Copper From Acid Solution Containing 20 g/L Copper (II). INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SCIENCE, 16(1).

[20] Zhu, Y. L., Katayama, Y., & Miura, T. (2014). Effects of coumarin and saccharin on electrodeposition of Ni from a hydrophobic ionic liquid. Electrochimica Acta, 123, 303-308.

[21] Troyon, M., & Wang, L. (1996). Influence of saccharin on the structure and corrosion resistance of electrodeposited CuNi multilayers. Applied surface science, 103(4), 517-523.

[22] Balaramesh, P., Jayalakshmi, S., Fdo, S. A., Anitha, V., & Venkatesh, P. (2021). Thin film to nano copper deposition by special additives on an ecofriendly electroless bath. Materials Today: Proceedings, 47, 1862-1867.

[23] Cui, Y. R., Xu, Y. H., Li, K. M., Li, X. M., Yang, J., & Wang, J. (2010, November). Electroless Copper Plating on Ti3SiC2 Powder Surface Using Ascorbic Acid as a Reducing Agent. In Materials Science Forum (Vol. 658, pp. 471-474). Trans Tech Publications Ltd.

[24] 曾啟恩, 吳翊慈, & 蔡秉均. (2022). 電化學阻抗頻譜的原理與應用. 化工, 69(4), 36-50.

[25] 模拟分析微盘电极的循环伏安法，https://cn.comsol.com/blogs/analyzing-cyclic-voltammetry-at-a-microdisk-electrode-with-simulation/

[26] 三電極體系工作原理，https://ppfocus.com/0/hi5bbb2c3.html

[27] 電化學中的三電極體系及選擇標準，https://www.gushiciku.cn/dc_tw/105943599

[28] 蘇勇誌，平整劑與加速劑在印刷電路板製程中對填孔電鍍的影響，國立雲林科技大學，2003

[29] pH參考電極- 產品介紹 - 騏銳企業，http://chijui.com.tw/product_d.php?lang=tw&tb=2&id=1043

[30] Randviir, E. P., & Banks, C. E. (2013). Electrochemical impedance spectroscopy: an overview of bioanalytical applications. Analytical methods, 5(5), 1098-1115.

[31] 2-2 電化學交流阻抗全解析 - 禪譜科技，https://www.zensor.com.tw/Article18.html

[32] 恒电位仪基础知识连载 - ALS 电化学，http://als-japan.com.cn/1798.html

[33] 吳君薇，電化學機械研磨金屬銅與其電化學特性的研究，國立臺灣大學，2011

[34] 吳慧屏，奈米管染料敏化太陽能電池的製備與鑑識及其交流阻抗圖譜的研究，國立交通大學，2010

[35] CORNING 加熱攪拌器數字式PC420D - 德記儀器，https://dgs.com.tw/product/CO-PC420D/CO-PC420D

[36] 模組式恆電位/電流儀 – Metrohm，https://www.metrohm.com/zh_tw/products/electrochemistry/modular-line.html

[37] 王裕強，精密網版印刷應用於熱電材料膜之成形技術開發，國立臺灣師範大學，2008

[38] Kumari, R., & Kumar, V. (2020). Impact of zinc doping on structural, optical, and electrical properties of CdO films prepared by sol–gel screen printing mechanism. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 94, 648-657.

[39] DENG YNG 熱風循環烘箱高溫型 - 德記儀器，https://dgs.com.tw/product/headCode/D9LD-DH400

[40] PRODUCTS | KeyLink，https://keylink-japan.com/?page_id=63

[41] 能量色散X射線譜 - 維基百科，https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E8%83%BD%E9%87%8F%E8%89%B2%E6%95%A3X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E8%B0%B1

[42] Goldstein, J. I., Newbury, D. E., Echlin, P., Joy, D. C., Lyman, C. E., Lifshin, E., ... & Michael, J. R. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis Third Edition.

[43] 低電阻測量-四線式精準測量0.01Ω的原理 - 實作派電子實驗室，https://www.strongpilab.com/four-wire-measurement-how-it-work/

[44] HIOKI RM3545 四線式低阻計 - 唐和股份有限公司，https://www.donho.com.tw/hioki-rm3545-resistance-meter.html

[45] 陳振文，以循環伏安法檢測電鍍銅光澤劑之劣化，逢甲大學，2014

[46] 賴儀紋，一種新穎加成法在LCP軟板研製24GHz陣列貼片天線於車用雷達頻段，國立成功大學，2022