單晶硅表面有機(jī)硅烷薄膜的制備及鍍銅工藝研究.pdf

1、單晶硅表面金屬化可進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，在電子計算機(jī)、電動控制、通信工程以及電氣配件等方面具有重要的作用。對單晶硅表面進(jìn)行金屬化，能使其在保持半導(dǎo)體光電特性的同時，兼具金屬導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性等優(yōu)點。單晶硅表面的前處理是施鍍成功與否的關(guān)鍵因素之一，但傳統(tǒng)的表面處理工藝不僅操作復(fù)雜，還會不同程度地?fù)p壞材料表面。因此，尋找一種不損壞材料表面，且能使得化學(xué)鍍銅和電鍍銅順利進(jìn)行的前處理工藝勢在必行。
　　本文以單晶硅為基底，通過電暈放電以及親水

2、劑處理的方法，對單晶硅基底進(jìn)行前處理，然后在前處理后的基底表面制備3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)自組裝薄膜，最后進(jìn)行化學(xué)鍍銅和電鍍銅的研究。利用接觸角測量儀、X射線能譜儀(EDX)、掃描電子顯微鏡(SEM)和循環(huán)伏安法(CV)對銅膜形貌進(jìn)行表征，從而得到以下結(jié)論:
　　(1)單晶硅表面自組裝APTES薄膜的最佳工藝條件為:APTES濃度為3mmol/L，醇/水=90/10，35℃下水解24h，進(jìn)行自組裝30min，100℃固

3、化50min，在該條件下獲得了粗糙度和親水性良好的單晶硅基底，為后續(xù)的鍍銅工藝奠定了基礎(chǔ)。
　　(2)在組裝了APTES薄膜的單晶硅基底表面進(jìn)行化學(xué)鍍銅，通過正交試驗確定化學(xué)鍍銅的最佳工藝參數(shù)為鍍銅液pH=12.6，化學(xué)鍍30min，化學(xué)鍍溫度55℃，SEM結(jié)果證明該條件下得到的銅鍍層完全覆蓋基底，銅層均勻致密并呈現(xiàn)出金屬光澤，與基底粘結(jié)性能良好，為后續(xù)的電鍍銅工藝研究奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)在具有良好化學(xué)鍍銅層的單晶硅基底

4、表面進(jìn)行電鍍銅研究，電鍍液配方為133g/L CuSO4·5H2O，6.6mL/L H25O4，53.3mg/L NaCl，以單因素試驗為基礎(chǔ)結(jié)合循環(huán)伏安分析確定了最佳電鍍參數(shù)為電流密度1.56A/dm2，電鍍時間600s，此時得到的銅顆粒與基底通過配位鍵連接，粘結(jié)力強(qiáng)，銅膜具有金屬光澤且均一致密，導(dǎo)電能力最強(qiáng)。
　　由于APTES自組裝薄膜中的N原子與鍍層金屬原子之間存在強(qiáng)化學(xué)配位作用，本研究既獲得了與單晶硅基底結(jié)合牢靠的銅層，