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由于氰化物毒性大,氰化物镀铜废液对环境污染大,无氰碱性镀铜工艺成为了电镀工作者的研究热点。本文重点研究了在焦磷酸盐体系无氰碱性镀铜中络合剂HEDP(羟基乙叉二膦酸)及外场(超声波,磁场,脉冲)对薄膜的结构、微观形貌、电化学曲线和成核机理等方面的影响。本文研究成果主要包括以下四个方面:(1)脉冲参数对焦磷酸盐体系铜电沉积的影响在无氰电镀铜过程中使用脉冲电镀,脉冲电镀有关断时间存在,被消耗的金属离子利用这段时间扩散补充到阴极附近,当下一个导通时间到来时,阴极附近的金属离子得以恢复,故可以使用较高的电流密度。在电镀时间(T on)是1s,暂停时间(T off)分别是0.1s,1s,5s时,增加暂停时间(T off)有利于铜镀层晶粒的细化和改善微观结构。随着暂停时间(T off)的增加,瘤状颗粒尺寸减小,表面覆盖得相对致密。在暂停时间(T off)是1s,电镀时间(T on)分别是5s,0.5s时,电镀时间(T on)是5s得到的铜镀层覆盖较致密,孔洞较少。(2)HEDP对焦磷酸盐体系铜电沉积机理的影响在焦磷酸盐体系电镀铜过程中,随着HEDP浓度的增加,铜镀层变的粗糙,铜镀层的厚度减小。在40 g/L的HEDP时,铜镀层表面平滑,覆盖致密,铜镀层的厚度为7.5μm,电流效率为93.76%。在研究成核机制时发现,不添加HEDP时,Cu电沉积初期为三维瞬时成核。在添加HEDP时,Cu电沉积初期为三维连续成核。(3)超声波对焦磷酸盐体系铜电沉积的影响在无氰电镀铜过程中引入超声波,可以有效地增加电结晶的成核速度,降低晶粒的长大速度,使镀层均匀细致。在没有超声波作用下,镀层粗糙且有许多孔洞,而在60W和80W的超声波作用下,镀层致密,瘤状颗粒细小、均匀,没有明显的缝隙和裂痕。当超声波功率为100W时,镀层表面不均匀,瘤状颗粒粗大,表面非常粗糙,有许多孔洞。在超声波功率为0W,60W,80W和100W时,镀液的电流效率分别为91.95%,92.14%,89.25%和96.11%。(4)磁场对焦磷酸盐体系铜电沉积的影响在无氰电镀铜过程中引入平行于电场的磁场,有助于改善薄膜的表面形貌,随着磁场的增加,表面逐渐平整致密,但是薄膜厚度逐渐减小。无磁场时,电沉积层表面产生大量气孔,表面粗糙,其粗糙度Ra=520nm。而在0.3T,0.5T和0.8T磁场作用下,表面气孔明显逐渐减少,表面逐渐平整,覆盖逐渐致密,且粗糙度逐渐减小,在0.8T时电沉积层的粗糙度为Ra=226nm。