3）水合铜离子在活化剂表面上脱水，甲叉二醇发生羟基(OH-)断H+反应，放出电子给Cu+离子后，变成甲酸脱离活化剂与溶液中NaOH反应形成甲酸钠。按结构式此化学反应为：
H 0
│ │
2HO-C-O-H+Cu2++2OH- pd → Cu+2H2↑ +2H-C-O-+2H2O
│
H
O O
│ │
H-C-O-+NaOH → H-C-ONa+OH-
4）新沉积出来的铜很快被活化剂掩盖，铜本身变成新的活化中心，不断的吸附甲叉二醇完成新的铜沉积循环。
从上述过程可以看出，化学镀铜的速率取决于单位时间内所发生化学反应的分子数。
Idp=VNF:
V:单位时间内所发生化学反应的分子数
N:化学反应中得失电子数
F:法拉第常数26.8安培· 小时
Idp：沉积反应电流
应用电化学方法可以准确地测量出化学镀铜反应时的沉积电流，以及由活化剂甲叉二醇和铜离子之间构成的双电子层所形成的极化电位称之为甲醛还原铜的混合电位（Emix）.
图6-7示出了化学镀铜时沉积电流idp及混合位Emix.测量时将化学镀铜液放入H型三电极室的电解槽内，用恒温水浴加热到要求的温度，研究电极用活化处理过的铂电极。电源采用正负锯齿波电源，上升速率10mv/sec,并将电流I和极化电位E输入到X,Y记录仪，就可以得到图6-8所示的E和I的关系曲线，从曲线可以看出，当电源电压相对于研究电极为正电位时，随着外加电位升高，通过的电流也跟着增加，而研究电极相对于甘汞电极的电位并不变化，同时被活化的电极镀铜反应也能正常进行反应。当外加电位继续增大时，研究电位相对于甘汞电极的电位发生突变，随着外加电位增加而增大而且可以看到在电位突变时，研究电极表面的化学镀铜反应停止。如果对研究电极施加负电位的锯齿波电压，随着负电位增加反向电流增大，但研究电极与甘汞电极电极之间的电位恒定不变，而且化学镀铜反应照常进行，当外加的负电位锯齿波继续增加到一定值时，研究电极相对于甘汞电极的电位发生突变，随着外加负电位增加向负的方向变化。此时可以观察到研究电极的化学镀铜反应加快。图6-8示出了电流电位的变化情况。
从图6-8可以看出，对于含有甲醛的化学镀铜液，用电解的方法研究电极电位的变化，对研究电极无论施加正电压，还是施加负电压，研究电极与甘汞电极之间的电位突变是相同的，称此突变电位为混合电位Emix。此电位值是甲醛的还原电位和络合铜离子的氧化电位的向量和，向量和的交点分别代表了沉积电流和混合单位，施加正据齿波所得到的沉积电流是甲醛的还原电流IR,施加负据齿波所得到的电流是Cu+2离子的氧化电流Io,对于无杂质污染的化学镀铜液，IR和IO是相等的，IR=IO=idp:为化学镀铜的沉积电流。Emix/idp=R,R代表化学镀铜液的极化电阻率。它们之间的关系是，idp数值大小体现出化学镀铜液的沉积速率的快慢，idp越大沉积速率越快，而极化电阻率R,代表了化学镀铜质量，R值愈大化学镀铜质量越好，可以发现当镀液被污染时，如有机物过多，SO42-.H-C-O-积累过多，Emix下降，R值变小，则产生粗糙的化学镀铜层。
图6-8 化学镀铜反应时的混合电位Emix和沉积电流idp
3.4.2影响化学镀铜速率的因素。
①铜离子Cu2+浓度的影响：
化学镀铜速率随着镀液中Cu2+离子浓度增加加快，当硫酸铜含量为10g/l以下时，几乎是成正比例增加，其关系曲线见图6-9，当硫酸铜含量超过12g/l以后化学镀铜速率不再增加反而会造成副反应增加，使化学镀铜液不稳定。
图6-9 硫酸铜含量对沉积速率的影响
②络合剂：
络合剂的浓度对沉积速率几乎没有影响，只要保证使铜离子在强碱条件下不产生氢氧化铜沉淀就可以。络合剂的浓度一般控制在相当于铜离子克分子浓度的1-1.5倍为宜。影响化学镀铜速率最关键的因素是络合剂的化学结构。有很多种络合剂可以用于化学镀铜，由于这些络合剂的化学结构不同对化学镀铜速率影响很大，下面表6-3列出四种不同类型的络合剂对化学镀铜速率的影响。
表6-3 络合剂类型对化学镀铜速率的影响
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络合剂名称 |
混合电位Emix |
沉积电流idp |
沉积速度 |
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洒石酸钾钠 |
610mV |
0.075A/DM2 |
0.997μ/hr |
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EDTA.2Na |
650 mV |
0.1 A/DM2 |
1.4μ/hr |
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NN'NN'一四羟丙基乙二胺 |
680 mV |
0.36 A/DM2 |
4.7μ/hr |
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苯基乙二胺四乙酸 |
685 mV |
0.54 A/DM2 |
7.17μ/hr |
|
