有机添加剂对铜电沉积机理影响研究
近年来，随着社会的进步与发展，电镀铜工艺广泛应用于电子信息行业，日常家具的表面装饰，其他金属的中间镀层等领域。其中电镀液添加剂是优化工艺性能的重要手段之一，一直备受专家学者关注。但是不少对电极反应过程起到十分重要作用的添加剂，其反应机理仍众说纷纭，没有统一的定论。电分析化学测试技术是铜电沉积性能测试的重要研究方法，本文主要围绕EQCM技术，应用电化学分析方法，在硫酸盐镀液中几种添加剂对铜沉积过程影响的机理探讨。 本论文的主要研究内容如下: 1、综述了目前电镀行业常用的几种镀铜工艺以及镀液与镀层性能测试技术，重点介绍了EQCM技术的原理、电解池构造以及其在分析电极反应机理和反应动力学方面的研究。 2、通过循环伏安法(CV)和电化学石英晶体微天平(EQCM)方法研究了N-甲基硫脲(MTU)添加剂的铜阳极溶出和阴极沉积过程;通过塔菲尔方程研究了N-甲基硫脲和Cl-共同存在时对镀层耐腐蚀性的影响。结果表明:N-甲基硫脲能吸附在铜电极表面，改变了反应历程，生成Cu(Ⅰ)的中间产物;当Cl-质量浓度为70mg/L时，镀层的耐腐蚀性最好。 3、运用循环伏安法(CV)、计时电流法(CA)、原子力显微镜(AFM)以及电化学石英晶体微天平(EQCM)技术研究硫酸盐镀液中玻碳电极以及铂电极上2-巯基-1-甲基咪唑对铜沉积过程的影响。由CV曲线可知在玻碳电极上2-巯基-1-甲基咪唑与铜发生反应能抑制铜的沉积，使晶体晶粒细化。CA测试结果及拟合数据表明添加剂不改变玻碳电极上铜沉积的成核机理，有无添加剂，沉积过程都是瞬时成核。AFM图像表明，虽然不改变成核机理，2-巯基-1-甲基咪唑能改善镀层整平效果，EQCM测试表明铂电极上铜沉积过程的M/n值不发生改变，2-巯基-1-甲基眯唑能不改变影响反应机理。但添加剂可以在表面沉积，抑制铜的反应过程。 4.EQCM和CV法研究硫酸盐镀铜工艺中脒基硫脲对铜电沉积过程的影响。不同扫描速率的CV曲线表明添加剂存在情况下，铜电沉积过程是受扩散控制。基础镀液与含有脒基硫脲添加剂镀液的CV曲线比较表明脒基硫脲对铜的电沉积起阻化的作用。EQCM测试表明添加剂脒基硫脲的加入改变了阳极溶出和阴极沉积过程，使原来Cu+反应历程转变为Cu+反应历程。
铜电沉积;有机添加剂;电化学石英晶体微天平;EQCM技术
闽南师范大学
硕士
分析化学
陈国良
2013
中文
TQ153.14
58
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）