络合剂和添加剂对化学镀铜影响的电化学研究.pdf

维普资讯 第 10卷 第 1期 电化学 V0_【10 No．1 2004年 2月 ELECTR0CHEMISTRY Feb．2004 文章编号：1006—3471(2004)01—0014—06 络合剂和添加剂对化学镀铜影响的电化学研究 谷 新，王周成，林 昌健 (固体表面物理化学国家重点实验室。厦门大学化学系。材料科学与工程系，福建 厦门361005) 摘要： 以CuSO4·5H20作主盐，乙二胺四乙酸二钠盐(Na2E亡rrA)作主络合剂，三乙醇胺(m ) 作辅助络合剂，2，2一联吡啶(dipyridine)作添加剂。组成化学镀铜液体系，研究络合剂、添加剂对该 镀液 电化学极化性能的影响，并结合化学沉积速率考察TEA和 2，2一联吡啶对镀液性能的影响． 关键词 ： 化学镀铜；络合剂；添加剂；极化；峰电流值 中图分类号 ： O646 文献标识码 ： A 近年来，由于电子工业的需求，化学镀铜技术得到快速发展 ．虽然有关化学镀铜的研究 已有大量报道。但大都侧重于工艺方面，诸如添加剂、络合剂或缓冲剂等对镀层形貌和性能 的影响 【1--5J．而有关镀液性能的电化学研究相对不多，且主要集中在 以乙二胺 四乙酸 (ED— TA)为单一络合剂或以EDTA为主络合剂、酒石酸盐、柠檬酸盐为辅助络合剂，以及 以2，2． 联吡啶、L一精氨酸和亚铁氰化钾等为添加剂的化学镀铜液等范围之内 ·． Kondo等[8,9J报道了使用三乙醇胺(TEA)兼作络合剂和加速剂，可在高镀速下获得高质 量的镀层，然而国内对此镀液体系的研究较少，特别是有关 电化学方面的探索还未见有报 道．LinEJ等 曾应用电化学方法对 以EDTA和 TEA作复合络合剂的化学镀铜液进行过一些研 究，结果认为，EDTA对 甲醛的阳极极化基本没影响；EDTA的络合能力比TEA的络合能力 强得多，溶液中主要是生成 Cu2与EDTA的络合物，但有关TEA对阴极极化的影响，未能作 出较明确的结论；此外也没有就复合络合剂与单一络合剂镀液体系的极化性能进行 比较．而 董超 ，J等的研究发现，EDTA能抑制甲醛 的氧化，低浓度的L．精氨酸与 2，2一联吡啶或亚铁 氰化钾组合使用与单独使用 L一精氨酸相 比，前者对 甲醛有去极化作用． 针对以上研究E ，7J存在的问题，本文即以EDTA作主络合剂、TEA作辅助络合剂、2，2一 联吡啶作添加剂，由此组成化学镀铜镀液体系，研究其 电化学性能，并对包含复合络合剂或单 一 络合剂镀液体系的极化性能进行 比较，成功地检测到EDTA对阳极极化和 TEA对阴极 极化的影响，再结合称重法所测得的镀速变化规律，讨论了TEA和 2，2一联吡啶对镀液性能 的影响 ． 收稿 日期 ：2003—06—17，修订 日期 ：200308—27 *通讯联系人，Tel：(86—592)2189354，E-mail：cjlin@XT／IU．edu．cn 国家 863计划 (2001AA325100)资助 维普资讯 第 1期 谷 新等：络合剂和添加剂对化学镀铜影响的电化学研究 · 15 · 1 实验方法 镀液基本组成 ：CuSO4·5H2O，Na2EDTA · 2H2O(简称 Na2EDTA)，三乙醇胺 (TEA)(78％)， 2，2一联吡啶，HCHO(37％)，表面活性剂，NaOH (调 pH值)，所用试剂均为分析纯． 化学镀在温度为 (70±0．3)℃，pH值为12．5 (25℃)的条件下进行，用称重法测定沉积速率 ． 极化 曲线测定在室温 (25±1℃)，溶液 pH 为 12．5(25℃)的条件下进行，每次实验电解液 用量为 50H止：常规三电极系统 ：工作 电极为铜 4