電鍍液是由各種添加劑組成，不同的添加劑種類具有不同的作用，今天，我來給大家匯總關于電鍍液中添加劑的種類及作用，一起進來詳細的了解一下吧！通過對其成分的掌握，我們可以更好的把握電鍍的工藝制作。
電鍍過程，由于鍍件表面形貌不同，使各個區(qū)域的電流密度不同，如上圖所示為模擬電流線分布圖，在邊緣區(qū)域的電流密度偏高于平面以及孔內，因此常采用添加劑控制鍍液原子分布密度，從而實現(xiàn)均勻性電鍍，如下圖所示。
電鍍液中的添加劑分為有機添加劑和無機添加劑，目前使用最為廣泛的是有機添加劑。有機添加劑在各種電鍍液中應用廣泛，對于控制電鍍鍍層質量和表面形貌起著至關重要的作用。有機添加劑主要分為三種：加速劑（Accelerate）、抑制劑（Suppressor）以及整平劑（Leveler）。以晶圓電鍍中的銅電鍍液為例進行介紹。
（1）加速劑
加速劑（accelerator）也可以稱為光亮劑或晶粒細化劑，是比較成熟的添加劑，填孔中最常見的是聚二硫二丙烷磺酸鈉（bis-（3-sulfopropyl）disulfide，SPS），也有一些鍍液采用3-巰基-1-丙磺酸鈉（Sodium 3-mercaptopropanesulphonate，MPS）或N，N-二甲基-二硫代羰基丙烷磺酸鈉（Sodium 3-[[（dimethylamino）thioxomethyl]thio]propanesulphonate，DPS）。
加速劑一般含有S原子且分子量較小，在鍍液中擴散相對較快，加速銅還原決速步：Cu2+→Cu+的反應速率，能夠在電鍍初期吸附在孔底，降低還原電位，有去極化的作用。在酸銅電鍍液中，SPS與MPS之間可以相互轉化，反應如下：
加速劑一般是水溶性硫基酸性有機鹽，呈負電，在電鍍過程中吸附在銅金屬表面，并參與電荷轉移反應。因為其水溶性的特質，它是三種添加劑中唯一能夠到達通孔底部的添加劑，一般吸附在銅表面和通孔底部，使其所在部位沉積速率加快，實現(xiàn)通孔填充。
（2）抑制劑
抑制劑（suppressor）是控制銅沉積的關鍵，一般為分子量較大（>1000）的長鏈有機聚合物，常見的有聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）、聚丙烯二醇（polypropylene glycol，PPG）以及PEG-PPG共聚物等。
抑制劑對填孔的影響與其分子量密切相關，其特征結構中的π鍵作為配體可以與Cu2+空的價電子軌道絡合。抑制劑一般是含氧聚合物，因其長鏈形態(tài)，常吸附在通孔開口處，以降低通孔開口處的銅離子濃度，從而降低通孔開口處電鍍速率，防止通孔提前封口造成空洞缺陷。
在氯離子的幫助下，抑制劑更容易擴散到鍍件的表面，在鍍銅過程中吸附在陰極上形成薄膜來減弱電流導通，通過阻止銅離子擴散到鍍件表面來抑制銅的繼續(xù)沉積。抑制劑單獨使用對沉積的影響很小，與氯離子協(xié)同作用可以增加阻擋性及吸附性。
（3）整平劑
整平劑(leveler)可以被看作是一類特殊的抑制劑，一般是含氮分子，在酸性鍍液中帶正電，吸附在陰極電流密度較高的凸起區(qū)抑制銅沉積達到整平的效果，可以被分為染料類和其他有機胺類。
染料類整平劑有健那綠B(Janus green,JGB)二嗪黑(diazine black, DB)、阿爾新藍( Alcian Blue,ABPV)、甲基橙(methyl orange,MO)、四硝基四氮唑藍(Tetranitroblue tetrazolium chloride, TNBT)等，染料類整平劑在擴寬電流密度范圍以及提高鍍層光亮程度等方面的效果十分顯著。
有機胺類整平劑有苯并三氮唑（1H-Benzotriazole，BTA）、十二烷基三甲基氯化銨（Dodecyltrimethylammonium chloride，DTAC）、聚乙烯亞胺烷基鹽（Polyethylenimine alkyl salt，PN）、三乙基芐基氯化銨（Benzyltriethylammonium chloride，TEBA）等，這類整平劑在盲孔或通孔電鍍中性能優(yōu)異，但其具有強對流依賴性，即對流強度強的區(qū)域抑制作用強，對流強度弱的地方抑制程度減弱。
在整平劑分子上引入季銨基團可以增加分子溶解度，促進吸附。季銨鹽類表面活性劑不僅可以降低水溶液表面張力，同時其結構中的季銨化中心N+能吸附在陰極凸起位點形成半膠團阻礙層，是整平劑的一個重要分支。
整平劑具有黏附性強的特點，靠質量傳遞，因此整平劑在通孔中的作用比較有限，但在平坦和突出的表面，質量傳輸更明顯，整平劑的效用才得以發(fā)揮。在通孔填充完成之后，加速劑仍活躍于通孔周圍，在加速劑的作用下電流持續(xù)作用使得銅繼續(xù)沉積，此時整平劑可吸附于電流密度較高的陰極區(qū)，從而抑制銅的過度沉積，實現(xiàn)了更好的平坦化，確保了預先填充較小尺寸的圖案，有效地降低了鍍層的表面粗糙度。
發(fā)展至今，添加劑成分與濃度已成為電鍍液的核心競爭力，諸如國際常用的陶氏、樂思、安美特等電鍍液中，添加劑均是其核心商業(yè)秘密。
以上便是電鍍液中添加劑的種類及作用的詳細介紹，通過對其成分的掌握，我們可以更好的把握電鍍的工藝制作。本文轉自網(wǎng)絡，版權歸原作者所有，如有侵權，可聯(lián)系后臺刪除。
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參考文獻
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