● 摘要
铁、钴、镍及相关的合金具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和特殊的电磁学性质，被广泛应用在汽车及其电子工业。 Kim等人在电镀镍方面成功的实现了微道沟的超级填充，Lee等人将2-巯基苯并咪唑（MB）添加到电镀镍溶液里，发现也可以实现电镀镍的微道沟超级填充。但是随着科技的发展，电子产品开始向轻薄、智能化、多功能等方面发展，因而会对电路板提出越来越多的要求，多层次化、高密度的线路布局是其发展的趋势，因此在超大规模集成电路中，对金属间互连线的制作方面提出越来越高的要求。但是在电镀镍填充时会出现导电层技术上问题，因而会被超级化学镀镍填充微道沟技术所取代。
本文在乳酸为络合剂次磷酸钠为还原剂的化学镀镍溶液里，主要研究加速剂、抑制剂、混合添加剂对化学镀镍沉积速率的影响，找到合适添加剂基本实现了镍在微道沟中的超级化学填充。利用电化学方法对可能实现镍超级化学填充的添加剂进行机理研究。
本论文研究的主要内容有：
首先，本文选择在乳酸为络合剂次磷酸钠为还原剂的镍的化学镀溶液体系里，对适合该体系的加速剂、抑制剂进行大量筛选，选择出硫代丙烷磺酸钠、2-巯基苯并噻唑、硫代硫酸钠作为比较合适的加速剂，可溶性壳聚糖、聚乙烯亚胺-5000作为比较合适的抑制剂，然后，将选择出的加速剂和抑制剂混合添加，进一步研究混合添加剂对化学镀镍沉积速率、镀层表面形貌以及镀液阴、阳极极化曲线的影响，选择出合适的混合添加剂MPS和PEI-5000。研究发现化学镀镍沉积速率随着MPS浓度的增大而增大，当MPS浓度从0 mg/L增加到5.0 mg/L，化学镍的沉积速率从5.12 μm/h增加到6.92 μm/h；在添加5.0 mg/L MPS的镀液里继续添加抑制剂PEI-5000，而当PEI-5000浓度从0 mg/L增加到2.0 mg/L时，化学镀镍的沉积速率从6.92 μm/h减小到1.31 μm/h，单独添加2.0 mg/L抑制剂PEI-5000时，化学镀镍沉积速率是2.33 μm/h，结果表明当加速剂和抑制剂混合添加时，即5.0 mg/L MPS和2.0 mg/L PEI-5000，对化学镀镍的抑制效果更强，出现了协同抑制效应。
然后，通过线性扫描伏安法和混合电位理论研究混合添加剂对化学镀镍溶液阴、阳极极化曲线的影响，合理的解释了添加剂对化学镀镍沉积速率的影响。
最后，将选择出的5.0 mg/L MPS和2.0 mg/L PEI-5000添加到化学镀镍溶液里，研究其对不同尺寸微道沟化学镀镍填充的影响，由填充微道沟断面图可知，随着填充时间的增加，并没有将微道沟填充完全，而是在填充后期出现了镍颗粒的粘结的现象，这不利于镍的超级化学填充的继续。由于表面活性剂十二烷基磺酸钠可以改善镍层颗粒的大小，所以在添加了混合添加剂的化学镀镍溶液里添加表面活性剂十二烷基磺酸钠，继续研究其对不同尺寸微道沟化学镀镍填充以及同一尺寸不同时间的影响，由填充微道沟断面图可知，无论是宽的微道沟还是窄的微道沟都基本可以实现镍的超级化学填充，但是填充效果并不是很令人满意。