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化学镀铜:结构

放大字体  缩小字体发布日期:2013-04-09  浏览次数:674
核心提示:讨论了两种不同结构:薄层(相当于1μm)和厚层(1~25Fm)结构。同时还讨论了化学镀铜层的微孔率。

讨论了两种不同结构:薄层(相当于1μm)和厚层(1~25Fm)结构。同时还讨论了化学镀铜层的微孔率。

1薄层结构

Nakahara和Okinaka[38]、Paunovic和Zeblisky[39]研究表明,化学镀铜薄层(相当于1μm)特点是小的近似等轴的晶粒,粒子的平均直径为0.2Fm。

2厚层结构

正如l7.5节中所提到,化学镀铜厚层(1~25μm)为柱状结构。Paunovic和Zeblisky[39]研究了含EDTA、NaCN、润湿剂、HCH0、pH值10.8~12.5的溶液化学镀铜层的结构,结果证实它为柱状结构,与基体平行方向的粒子平均直径为0.3~0.7μm,与基体垂直方向的粒子平均尺寸(高度)为6~7μm。

3微孔率

Nakahara[35,36]利用透射电子显微镜研究了真空溅射、电沉积、化学沉积制备的晶态和非晶态膜层的结构,发现它们都含有大量微空穴(孔)。膜层中空穴的存在表明其中含有局部未填满的晶格,对膜层早期形成阶段的研究表明,大多数微空穴发生在三维晶粒(TDC,17.5节)的聚结界面,这种空穴形成机理称之为“聚结诱导形成空穴”。

空穴是影响膜层物理性质的一种重要晶格缺陷,在下面的章节将作介绍,其中一例的单位体积空穴数为l015~1016cm-3,空穴平均尺寸为2.5nm[45]。

4渗氨

根据式(17—1),沉积1mol铜随之产生1molH2,从而导致H2气泡渗入镀层。正如l7.2节中式(17—6)和式(17—8)所示,H2中的H原子源自甲醛微粒脱附过程中C-H的断裂。Nakahara和Okinaka[38,43~45]系统地研究了铜镀层的渗入以及H2气泡对镀层物理性能的影响,化学镀铜层中H2含量可高达930mg/L[43]。Nakahara通过透射电子显微镜观察发现,较小(2~30nm)的H2气泡均匀渗入整个铜层(25~30μm),而大(约200nm)气泡被捕集在粒子界面。Nakahara和Okinaka[1]定发现,其数量分布很广[38],图l7—8列出了尺寸分布情况。由于H2的渗入,化学镀铜层的密度低于整块铜的密度,Grunwald等[46]测定,化学镀铜层的密度范围为8.56~8.76g/cm2,整块铜的密度为8.9331(土0.0037)g/cm3。

氢气泡的数量分布与气泡尺寸的关系

图17—8氢气泡的数量分布与气泡尺寸的关系

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