化学镀铜沉积分两步进行：①薄膜阶段(相当于3μm)；②增厚阶段。 1薄膜阶段 薄膜形成机理的特点是三个同时进行的晶体产生过程[32～34]：成核，生长，聚结三维晶粒(TDC)。 在单个铜晶基体(100)面上化学沉积铜的初始阶段，TDC的平均密度随沉积时间的增加而提高，该阶段中成核是主要过程[32～34]，TDC的平均密度达到一个最大值，然后随着时间的延长而降低。在TDC密度降低过程中，聚结是主要的晶体产生过程[34]，通过横向生长和TDC的聚结形成连续的化学镀层。由于镀层的许多物理性能取决于聚结的类型，聚结过程应引起特别注意。TDC的聚结有两种类型：一种是没有恰如其分地填满TDC间的空隙，导致杂质和添加剂掺入，产生应力、空穴和错位[如图l7—6(b)所示]；另一种是正好填满TDC间隙，晶体连接良好[如图l7—6(a)所示]，镀层质量优于第一种聚结方式[35,36]。聚结过程(类型)很大程度取决于溶液中添加剂的浓度和类型[34]，Sard和Rantell[37]研究了  图17—6三维晶粒(TDC)的两种聚结方式：(a)良好连接的TDC，镀层质量优良；(b)不规则连接晶体，导致杂质或添加剂掺入，产生应力空穴和错位 2增厚阶段 形成连续薄膜以后，大多数情况下厚(1～15μm)膜层的沉积经过以下过程[27,38～41]：①优先生长良好取向晶粒；②限制(抑制)不良取向晶粒的垂直生长；③横向连接优先生长粒子；④原始粒子生长终止；⑤成核和新晶层的生长。 在横向和纵向(垂直)生长过程中，优先生长粒子(TDC)宽度增加，随后与其他优先生长粒子横向连接，最后这些粒子宽度达到一个定值，在以后的纵向生长过程中发展成柱状(如图l7—7所示[38～41])粒子，达到一定阶段后，柱状粒子不再纵向生长。单个粒子生长终止后，接着又成核，开始新粒子层的生长，垂直于基体粒子生长的终止受过电位和抑制度的影响，其中最主要的关系是：①结构与镀液参数之间的关系；②结构与化学镀铜沉积电化学动力学参数之间的关系。  图17—7柱状镀层的横截面(与基体垂直)示意图实验观察了不同单一晶体取向上生长速度的差异，结果表明，某些晶相表面更有利于晶粒生长[40,42]，优先生长方向取决于溶液组成和添加剂浓度[40]。 |
