介紹

銅的沉積是在晶體的基礎上逐步建立形成的，這些晶體來源於一核子。核子的形成被稱為晶核形成，它對銅沉積最後的結構有重大的影響。在晶核形成率相對高的情況下，更多的晶體以較小的平均尺寸將形成。這使晶核形成率成為控制銅沉積結構一重要的參數。

晶核形成率取決於超電勢。通過看一下核子是如何形成的，我們可以理解這個原理。首先先介紹一下吸附原子這個概念。

吸附原子

簡單起見，假設：在某一核子形成的表面部分是絕對的平坦，沒有任何一點差錯。電解質中的單個銅離子附在這個表面是新晶體在此表面形成的開始，同時這銅離子變成吸附原子。這吸附原子與銅表面不緊密地接觸，僅有一面與銅表面相互作用。在任何時候，一些吸附原子在這表面存在(看圖1)。它們橫越此表面，在其周圍移動，這種現象被稱為表面擴散。一些吸附原子包含在現有的晶體內，一些吸附原子將再次溶解，另一些將成為新核子的一部分。

圖1: 在平坦的銅表面的吸附原子

核子的形成

N核子是怎麼形成的？通常，吸附原子停留在表面的時間不長，因為，它們僅有一面與表面相互作用，所以它們能夠容易地再次溶解。但有時，兩個吸附原子相遇，在一起兩邊互相作用，變得更加穩定。假如表面的吸附原子的數量足夠多，吸附原子群將形成(看圖2)，此原子群為一些吸附原子提供了三面以上的相互作用。

圖2: 吸附原子群的形成

這個群體越大，它也就越穩定。假如這個群體達到一定的臨界大小，它將不再溶解，但是繼續變大，成為晶體。達到臨界大小的群體被稱為核子。

晶核形成率

以上的解釋表明了晶核形成率取決於在表面的吸附原子的數量。在高超電勢情況下，吸附原子的濃度也會很高，顯然，高超電勢將導致更高的晶核形成率和更小的平均晶體大小。這聯繫的有趣特徵是對於任何一個系統，存在著一個鑒定的超電勢，在低於這個超電勢的情況下，幾乎沒有晶核形成的發生，因此，非常大的晶體能夠形成。在高於這個鑒定超電勢的情況下，晶核形成率意味著指數大幅度地上升。

電子線路板包括大批的地區系統，這些系統主要通過超電勢和銅離子濃度斜率來下定義的，鑽孔的中心或是盲孔的底部就是典型的例子。因此，晶核形成率取決於電子線路板地區的情況。這解釋了為什麼在厚嵌板鑽孔的中間形成的晶體要比外表面大。這主要是因為在鑽孔的中間有一低的超電勢。