亚硫酸金钠体系无电镀金的研究

2016-06-19
研发部

                                        亚硫酸金钠镀液  

  无电镀作为一种重要的金属化技术,其优越性不仅仅在于不需要提供电流,操作简单,还在于与样品的表面位置无关,相对于电镀,无电镀生成的金属层可以具有更低的针孔密度.更重要的是,无电镀工艺可以使金属在硅和金属上实现保形覆盖,而不生长在介质材料上.康奈尔大学的Yeh等利用无电镀铜成功地实现了多晶硅金属化,并加工出高质量电感,北京大学的李轶等又利用这种技术实现单晶硅电感.但该工艺会在整个硅结构上形成金属层.为了形成开关等更复杂的器件,需要在器件的某些结构上选择性地形成金属层,并对金属材料、形貌有更严格的要求.铜金属具有电导率高的特点,可以起到提高微细加工结构器件的Q值、降低插入损耗等作用;但是,铜表面在加工过程中容易受到水汽等的侵蚀,表面生成氧化层,造成电阻升高,特别是接触面的接触电阻升高,使器件的性能变差.相对于无电镀铜,无电镀金在金属化方面,有着更大的优势,它易于焊接、黏合和键合,因而具有更广阔的前景.但是,目前工业上的主流技术,包括大部分研究工作,还是基于含有氰化物的金盐,氰化物不仅本身具有剧毒,并且还难以与正性光刻胶兼容.在基于非氰化物金盐的无电镀金研究方面,少数采用具有其他基团的金盐如[AuCl4]-,这些金盐虽然较氰化物毒性降低,从长远看来仍然不可取.更多研究是基于[SO3]2-和[S2O3]2-基团与Au形成的复合类无毒性金盐的镀液。

       北京大学微米/纳米加工技术国家重点实验室李志宏等人,采用一种商用无氰配方无电镀金溶液,通过两步无电镀方法,控制实验样品的激活时间、水浴温度等条件和两步镀覆的时间,使用无电镀镍作为中间层,实现了在特定材料层上的无电镀金;其针孔密度低,表面平整度较好,具有高的选择性,为高性能器件的研制打下了基础.

       镀层的质量可以决定最终器件的性能,对于结构复杂的器件(如开关等),还需要解决选择性的问题,不仅要使金属区的电阻降低,同时也要保持隔离区以及其他绝缘区的性质不变.

       为此,他们详细研究了影响选择性的因素,发现主要有激活时间、水浴温度、搅拌、镀覆时间等.激活时间过短,达不到激活的效果,可能有些应该镀上(如铜)的地方由于激活不足,镀覆效果不佳;激活时间过长,或者激活之后清洗不充分,由于PdCl2的强吸附性,会导致局部氧化层或者其他绝缘材料上吸附过多,在镀镍时失去选择性.水浴温度保持在55—60℃为宜,超过60℃或更高,镀镍的速度加快,表面的粗糙度和针孔密度增大,同时观察到的选择性也会变差;添加机械搅拌或者移动镀件,能够改善镀镍层的表面质量;镀镍时间过短,会使下一步镀金的镀液渗入到铜基底层腐蚀铜,导致最终结果不佳,但是如果镀镍时间过长,镍金属层纵向生长的同时也会沿着表面横向生长,对于尺寸要求严格的器件甚至可能使最终器件失效.

来源:内江洛伯尔材料科技有限公司