介绍
3-巯基-1-丙磺酸钠(MPS)作为促进剂,在CuSO4-H2SO4镀液中加入少量的氯离子(Cl-)和对Cu电沉积填充过程起作用,在铜互联的电沉积中起着至关重要的作用,MPS对铜电沉积的初期阶段,电结晶直接与成核和晶体的生长相关,很大程度上决定了铜的电沉积填充性能及填充镀层的物理化学性质。

图一 3-巯基-1-丙磺酸钠
玻碳电极上的循环伏安行为
不同MPS浓度下,Cu在玻碳电极上的循环伏安实验结果如图二。3-巯基-1-丙磺酸钠的加入使铜的沉积峰电位负移,如在没有添加剂作用时,铜的电沉积的峰电位为-0.673 V,MPS浓度为0.080 g·L-1的电解液的CV曲线上Cu的沉积峰电位为-0.764 V,后者较前者负移了0.1 V左右,这说明MPS对Cu的电沉积起阻化的作用。随着MPS浓度的增加,Cu的沉积峰电位逐渐负移,表明MPS对铜电沉积的阻化作用随MPS浓度增大而增大。
采用恒电流实验表明在酸性镀铜电解液中加入单一添加剂MPS时,发现3-巯基-1-丙磺酸钠会抑制铜的电沉积,原因是在含有MPS的电解液中,MPS会在电极表面形成一层强烈的吸附层,该吸附层与MPS的浓度有关。不管硫酸铜溶液中是否含有MPS,其循环伏安曲线在-0.420~-0.650 V范围都出现“感抗性的电流环”,即由于阳极扫描方向上的阴极电流高于阴极扫描方向上的阴极电流所形成的电流环这表明硫酸铜溶液中铜的沉积都是通过成核/生长机理进行,而不是吸附或电荷转移/扩散[1]。

图二 不同MPS浓度电解液中的循环伏安曲线
在电解液中加入添加剂3-巯基-1-丙磺酸钠后,Cu开始沉积的电位负移,而且随着MPS浓度的增加,负移程度更大,表明MPS会阻化铜的电沉积,而且随着MPS浓度的逐渐增加,MPS对铜的电沉积的阻化作用也逐渐增大,结果与CV实验得到的结论一致。
参考文献
[1]钟琴,辜敏,李强.添加剂3-巯基-1-丙烷磺酸钠对铜电沉积影响的研究[J].化学学报,2010,68(17):1707-1712.