close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14421

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.06.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 23C 18/31
СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ СТАБИЛИЗАЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
АВТОКАТАЛИТИЧЕСКИХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
(21) Номер заявки: a 20070874
(22) 2005.12.13
(31) 0403042-5 (32) 2004.12.14 (33) SE
(85) 2007.07.14
(86) PCT/SE2005/001930, 2005.12.13
(87) WO 2006/065221, 2006.06.22
(43) 2008.06.30
(71) Заявитель: ПОЛИМЕР КОМПОЗИТЕР И ГЁТЕБОРГ АБ (SE)
(72) Автор: РЕМГАРД, Андерс (SE)
BY 14421 C1 2011.06.30
BY (11) 14421
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: ПОЛИМЕР КОМПОЗИТЕР И ГЁТЕБОРГ АБ (SE)
(56) US 2842561, 1958.
US 2002/0064676 A1.
US 2004/0038073 A1.
US 6235093 B1, 2001.
(57)
1. Способ покрытия подложки металлом с использованием ванны для автокаталитического химического осаждения, включающий контактирование подложки с ванной, которая
содержит поверхностно-активный агент, соль металла и восстановитель, отличающийся
тем, что ванна работает при температуре выше точки помутнения раствора ванны, так что
в ванне присутствуют, по меньшей мере, две фазы.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ванне присутствуют две фазы.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металл выбирают из группы, состоящей из
Ag, Cu, Pd и Co.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что металл выбирают из группы, состоящей из
Ag и Cu.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что металлом является Ag.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ванна для автокаталитического химического осаждения работает при температуре от 20 °С до 100 °С, предпочтительно от 23 до
85 °С, более предпочтительно между от 50 °С до 80 °С.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхностно-активный агент присутствует
в концентрации от 0,01 г/л до 10,00 г/л включительно, предпочтительно от 0,1 г/л до 1,0 г/л
включительно, более предпочтительно от 0,1 г/л до 0,3 г/л включительно.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхностно-активный агент является неионогенным.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что поверхностно-активный агент является замещенным соединением окиси алкилена.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что поверхностно-активный агент содержит
мономерные звенья этиленгликоля.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что поверхностно-активный агент является
нонилфенолэтоксилатом.
BY 14421 C1 2011.06.30
12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ванна для автокаталитического химического осаждения дополнительно содержит полиэтиленгликоль с молекулярной массой от
100 до 4000, причем часть полимера растворима в водном растворе.
13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ванна для автокаталитического химического осаждения дополнительно содержит добавку, повышающую pH.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что добавка, повышающая pH, является
сильным основанием, в частности гидроксидом металла.
15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что pH ванны для осаждения составляет от 9,5
до 13,0, предпочтительно от 10 до 12.
16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ванна для автокаталитического химического осаждения дополнительно содержит кислоту.
17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что восстановитель выбирают из группы, содержащей глюкамины, декстрозу, глиоксаль, сегнетову соль, смесь сегнетовой соли и
кристаллизованного сахара, инвертированный сахар, ионы кобальта, гидриды, гидразин,
сульфат гидразина, диметиламинборан, диэтиламинборан, триэтиламинборан, формальдегид, гипофосфит, глюконаты, многоатомные спирты, альдоновую кислоту, альдоновый
лактон и сульфиды.
18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металл присутствует в концентрации от
0,05 до 5,00 г/л, предпочтительно от 0,3 до 3,0 г/л, более предпочтительно от 0,4 до 2,0 г/л.
19. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют нанесение
слоя золота поверх слоя металла, указанного в пп. 3-5, с помощью осаждения погружением в раствор.
20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что металл, указанный в пп. 3-5, является серебром.
21. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подложка представляет собой кремниевую поверхность, а металл - серебро.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что между кремниевой поверхностью и серебром отсутствует промежуточный слой.
23. Подложка, покрытая металлом способом по п. 19 или 20.
24. Ванна для автокаталитического химического осаждения серебра способом по п. 1,
содержащая водный раствор соли серебра, замещенное соединение окиси алкилена, борную кислоту и восстановитель.
25. Ванна по п. 24, отличающаяся тем, что содержит серебро в концентрации от 0,5
до 5,0 г/л, предпочтительно от 0,3 до 3,0 г/л, более предпочтительно от 0,4 до 2,0 г/л.
26. Ванна по п. 24, отличающаяся тем, что замещенное соединение окиси алкилена
является нонилфенолэтоксилатом.
27. Ванна по п. 24, отличающаяся тем, что содержит замещенное соединение окиси
алкилена в концентрации от 0,1 г/л до 10,0 г/л включительно, предпочтительно от 0,1 г/л
до 1,0 г/л включительно, более предпочтительно от 0,1 г/л до 0,3 г/л включительно.
28. Ванна по п. 24, отличающаяся тем, что дополнительно содержит полиэтиленгликоль с молекулярной массой от 100 до 4000, причем часть полимера растворима в водном
растворе.
29. Ванна по п. 28, отличающаяся тем, что содержит полиэтиленгликоль в концентрации до 0,2 г/л.
30. Ванна по п. 24, отличающаяся тем, что дополнительно содержит основание.
31. Ванна по п. 30, отличающаяся тем, что основание выбрано из группы, содержащей гидроксиды металлов групп I и II и органических оснований.
32. Ванна по п. 24, отличающаяся тем, что восстановитель выбран из группы, содержащей декстрозу, глиоксаль, сегнетову соль, смесь сегнетовой соли и кристаллизованного
сахара, инвертированный сахар, ионы кобальта, гидриды, глюкамины, гидразин, сульфат
гидразина, диметиламинборан, диэтиламинборан, триэтиламинборан, формальдегид, ги2
BY 14421 C1 2011.06.30
пофосфит, глюконаты, многоатомные спирты, альдоновую кислоту, альдоновый лактон и
сульфиды.
33. Ванна по п. 24, отличающаяся тем, что дополнительно содержит комплексообразующий агент.
34. Ванна по п. 33, отличающаяся тем, что комплексообразующий агент выбран из
группы, содержащей этилендиаминтетрауксусную кислоту, сегнетову соль, лимонную
кислоту, лимоннокислый натрий, янтарную кислоту, проприоновую кислоту, гликолевую
кислоту, ацетат натрия, молочную кислоту, пирофосфат натрия, пиридин-3-сульфоновую
кислоту, виннокислый калий, квадрол, фосфат натрия, лимоннокислый калий, борат
натрия, цианид натрия, цианид калия, триэтилентетрамин и метиламин.
35. Способ покрытия кремниевой поверхности серебром без необходимости наличия
промежуточного слоя металла с использованием ванны для автокаталитического химического осаждения по п. 24, при котором осуществляют травление поверхности кремния,
погружают кремниевую поверхность в ванну по п. 24, осуществляют покрытие кремниевой
поверхности серебром, удаляют покрытую серебром кремниевую поверхность из ванны.
Данное изобретение относится к усовершенствованному способу автокаталитического
химического осаждения металлов на различные подложки и устройства. В частности, данное изобретение относится к новому способу стабилизации процессов автокаталитического химического осаждения металлов, например серебра и меди, в результате которого
создаются однородные слои, обладающие улучшенной электрической характеристикой.
Обычно это относится к проводящим и защитным от воздействия окружающей среды слоям на СВЧ-компонентах, способных припаиваться и соединяться с поверхностями печатных плат, покрытию солнечных элементов, каталитическим слоям и межсоединениям для
многослойной объемной кремниевой архитектуры в многоплатных наборах.
Имеется несколько хорошо известных способов осаждения металлов, например электроосаждение, осаждение погружением и автокаталитическое химическое осаждение. Эти
три способа, описанные ниже, каждый по-своему определяют состав раствора и тип подложки и позволяют получать покрытия с различными свойствами.
Электролитическое осаждение включает образование электролитического элемента, в
котором осаждаемый металл является анодом, а подложка - катодом, а для нанесения покрытия на подложку к элементу прилагается электрический заряд.
Осаждение погружением (замещение) представляет собой осаждение металлического
покрытия на металл основы из раствора, который содержит металл покрытия. Ион первого металла замещается ионом второго металла, который имеет более низкий потенциал
окисления, чем замещаемый ион первого металла. При осаждении погружением для восстановления ионов металла на основе не требуются особые восстановители, поскольку
сам металл основы действует как восстановитель. Толщина покрытия, получаемого способом осаждения погружением, ограничена, поскольку осаждение прекращается, когда
вся поверхность металла основы покрыта. Примерами процессов осаждения погружением,
в которых металл наносится на подложку без использования восстановительного агента,
являются US 2.842.561 и US 2002/0064676.
Автокаталитическое химическое осаждение относится к автокаталитическому или химическому восстановлению ионов металла, наносимых на подложку. Процесс отличается
от осаждения погружением тем, что осаждение металла является автокаталитическим или
непрерывным. Одним из полезных преимуществ автокаталитического химического осаждения над электроосаждением является способность нанесения однородного металлического покрытия на подложку, имеющую неправильную форму. Покрытия, наносимые
способом химического восстановления, также являются практически сплошными (не
3
BY 14421 C1 2011.06.30
имеющими пор), что увеличивает сопротивление коррозии по сравнению с покрытиями,
выполненными электроосаждением. В общем случае, ванны для химического осаждения
содержат соли металлов, комплексообразующие агенты, восстановители и различные добавки для увеличения блеска покрытия, повышения стабильности и скорости осаждения.
При автокаталитическом химическом осаждении соль металла восстанавливается на месте
с помощью восстановительного агента, и металл при этом образует покрытие подложки.
Данное изобретение относится к автокаталитическому осаждению способом химического восстановления. Имеется несколько известных составов для автокаталитического
осаждения серебра, содержащих различные соли серебра, комплексообразующие агенты,
восстановители и добавки.
Например, применяются такие восстановители, как глюкамины (EP 0292087 A2) и бороводород калия (JP 55044540). Общеизвестным комплексообразующим агентом является
цианид, менее токсичным альтернативным веществом является аммиак. Растворы, содержащие нитрат серебра и аммиак (US 6387542 B1), могут, однако, в сухом виде быть
взрывчатыми.
В ваннах для химического осаждения золота известно применение стабилизаторов.
Например, в US 5.803.957 описывается ванна для химического осаждения золота, которая
в качестве стабилизатора включает поли(винилполипирролидон) (PVPP), а в US 5.364.460
описывается раствор золота, содержащий неионогенный поверхностно-активный агент. В
US 4.293.591 описывается система для каталитического химического осаждения, в которой в качестве активных компонентов применяются коллоиды металлов.
Однако процессы химического осаждения золота являются слишком восприимчивыми
к влияющим факторам при выполнении, а предварительная обработка подложки является
критическим фактором. Кроме того, имеется много проблем, связанных с образованием
"черных контактных площадок" ("black pads") между золотом и никелем. Вдобавок, золото крайне дорого.
Желательно иметь возможность изготовления металлических покрытий на подложках,
которые (покрытия) обладали бы высокой оптической отражательной способностью и
электрической проводимостью, но без недостатков, связанных с золотом.
Основными проблемами, связанными с процессами осаждения серебра, являются стабильность растворов и свойства осаждаемых слоев. Нестабильный раствор может быстро
разложиться, то есть, все серебро будет выделено из раствора в течение нескольких минут. На электрические свойства осажденных слоев будет оказано влияние, если имеется
соосаждение добавок. Например, очень блестящая поверхность может быть совсем бесполезной для применения в СВЧ-устройствах, если удельная электропроводность поверхности недостаточно хороша в результате соосаждения добавок - блескообразователей и
стабилизаторов. С другой стороны, если уровень добавок уменьшается, стабильность раствора может понизиться и шероховатость поверхности возрастет. Серебро также известно
как металл, наиболее склонный к дендритным образованиям. Дендритное образование
вследствие электрохимической миграции очень рискованно для применений в печатных
платах, и часто имеются основания для выбора альтернативного материала.
В данном изобретении предлагается способ покрытия подложки металлом с использованием ванны для автокаталитического химического осаждения, включающий контактирование подложки с ванной, которая содержит поверхностно-активный агент, соль
металла и восстановитель, причем в ванне присутствуют две фазы.
В изобретении, кроме того, предлагается ванна для автокаталитического химического
осаждения серебра, содержащая: (I) водный раствор соли серебра; (II) замещенное соединение окиси алкилена, (III) борную кислоту и восстановитель.
Здесь также описывается способ покрытия кремниевой поверхности серебром без
необходимости наличия промежуточного слоя металла с использованием упомянутой
ванны для автокаталитического химического осаждения, при котором осуществляют
4
BY 14421 C1 2011.06.30
травление поверхности кремния, погружают кремниевую поверхность в упомянутую ванну, осуществляют покрытие кремниевой поверхности серебром, удаляют покрытую серебром кремниевую поверхность из ванны.
В данном изобретении предлагается новый способ стабилизации автокаталитических
процессов химического осаждения в общем и процессов нанесения покрытия из серебра в
частности. Покрытия из серебра являются однородными, лишенными пор и обладают
превосходными электрическими свойствами. Кроме того, покрытия проявляют превосходную сопротивляемость электрохимической миграции и образованию дендритов, особенно когда поверхность химически пассивирована. Способ может быть применен для
различных процессов и состава растворов, то есть, различных металлов, комплексообразующих агентов и восстановителей.
Способ стабилизации основывается на многофазном процессе нанесения покрытий; в
нем применяются неионогенные поверхностно-активные агенты (например, окись алкилена) или сочетания таких поверхностно-активных агентов и полиалкиленоксидных соединений, или сочетание такого поверхностно-активного агента с кислотами, или сочетание
поверхностно-активный агент/полиалкиленоксидные соединения и кислоты. В предпочтительном виде полиалкиленоксидное соединение содержит, по крайней мере, две алкоксильные группы. Традиционной функцией поверхностно-активного агента в ванне для
нанесения покрытий является улучшение смачиваемости. Активность поверхностноактивного агента и его эффективность обычно являются наибольшими при значениях
температуры немного ниже точки помутнения. Если температура поднимается выше точки помутнения, поверхностно-активный агент выпадает из раствора, то есть, в ванне сосуществуют две различные фазы, и раствор становится мутным. Доминирующей
практикой в этой области, следовательно, является необходимость поддержания температуры ванны ниже точки помутнения раствора в ванне, то есть, однородной (однофазной)
ванны. Примерами обычных химических процессов нанесения покрытия являются US
2004/638073 и US 6235093. Однако неожиданно было обнаружено, что действие такой
ванны (с температурой выше точки помутнения раствора в ванне) ведет к регулируемому
нанесению металла, пониженному разложению раствора, повышенной степени блеска
наносимого металла и возможности обеспечения высокой скорости осаждения при очень
низких концентрациях металла. Если также имеет место дисперсия полиакриленоксида,
например, полиэтиленгликоля или блоксополимеров полиэтиленоксида и полипропиленоксида, в ванне для нанесения покрытия появятся, по меньшей мере, три различные фазы. Использование таких компонентов в многофазном процессе приведет к значительному
повышению стабильности ванны как результату и химического, и физического взаимодействия в процессе нанесения. Можно также понизить точку помутнения с помощью
кислоты. Кроме того, обнаружено, что применение кислот улучшает покрытие и уменьшает излишнее осаждение на подложках с частыми сетками.
В первом варианте осуществления данное изобретение касается способа покрытия
подложки металлом с использованием ванны для автокаталитического химического осаждения, причем упомянутая ванна содержит поверхностно-активный агент, а упомянутый
способ включает контактирование подложки с ванной, температура которой поддерживается выше точки помутнения поверхностно-активного агента, так что в ванне присутствуют, по меньшей мере, две фазы. Предпочтительно, чтобы в растворе ванны
присутствовали две фазы. Это может происходить в случае, когда раствор имеет точку
помутнения ниже температуры окружающей среды, так что температура ванны всегда
выше точки помутнения поверхностно-активного агента. Иначе, ванна может поддерживаться в нагретом состоянии и в то время, когда она не используется, при этом сводятся в
минимуму нежелательные разложение и выпадение. Оба эти мероприятия позволяют
удерживать ванну в состоянии готовности в течение длительных периодов времени.
Предпочтение отдается растворам, имеющим точку помутнения немного ниже 20 °С, а
5
BY 14421 C1 2011.06.30
также ниже 40 °С, ниже 50 °С или ниже 70 °С. Предпочтительно ванна действует при температуре, которая на несколько градусов (например, 2-5 °С) выше точки помутнения раствора. Предпочтительная рабочая температура ванны составляет, по крайней мере, 20 °С,
более предпочтительно 30 °С, еще более предпочтительно 50 °С.
С помощью этого способа могут быть осаждены различные металлы. В частности, металл выбирают из группы, содержащей Ag, Cu, Pd и Co. Предпочтение отдается серебру
или меди, даже более предпочтительно серебру. Металл может присутствовать в концентрации между 0,05-50 г/л, предпочтительно 0,3-1 г/л, более предпочтительно 0,4-2,0 г/л.
В описываемом способе ванна для автокаталитического химического осаждения может работать при температуре между 20 °С и 100 °С, предпочтительно между 23-85 °С,
более предпочтительно между 50-80 °С. В соответствии с описываемым способом применяемый в ванне поверхностно-активный агент предпочтительно является неионогенным и
обычно присутствует в концентрации от 0,01 г/л до 10 г/л включительно, предпочтительно
от 0,1 г/л до 1,0 г/л включительно, более предпочтительно от 0,1 г/л до 0,3 г/л включительно. В одном из вариантов осуществления поверхностно-активный агент содержит мономерные звенья этиленгликоля. В предпочтительном варианте осуществления
поверхностно-активный агент является нонилфенол-этоксилатом. Альтернативно, поверхностно-активным агентом может являться Ethylan ® 1008W, Ethylan ® HBl, Ethylan ®
D253, Ethylan ® CO35, Ethylan ® CPG660, Ethylan ® 1005, Ethylan ® CD127 P/N, Ethylan ®
А4, Ethylan ® BCD42 или любой из неионогенных поверхностно-активных агентов, предлагаемых для продажи под торговым знаком Berol ® причем все они производятся компанией "Akzo Nobel".
Ванна для автокаталитического химического осаждения, применяемая в вышеописанном способе, может дополнительно содержать некоторые добавки, например соединения
полиакриленоксида, полимеры или кислоты.
Полимеры, используемые в ванне, предпочтительно являются полимерами на основе
оксиэтилена (гомополимеры, привитые сополимеры и блоксополимеры), а более предпочтительно полиэтиленгликолем со средней молекулярной массой между 100 и 4000. Полимеры обычно присутствуют в концентрации от 0,01 г/л до 10,0 г/л включительно,
предпочтительно от 0,01 г/л до 1,0 г/л включительно, более предпочтительно от 0,10 г/л до
1,0 г/л. В качестве добавок можно использовать органические кислоты, например аминокислоты, а также неорганические кислоты. Кислоты обычно присутствуют в концентрации от 0,1 г/л до 300 г/л.
К другому виду добавок относится добавка, повышающая pH. Она является сильным
основанием, в частности гидроксидом металла, и помогает поддерживать pH ванны между
9,5 и 13, предпочтительно между 10 и 12.
В соответствии со способом, предлагаемым в данном изобретении, в ванне для автокаталитического химического осаждения присутствует восстановительный агент. Такой
восстановительный агент может быть выбран из группы, содержащей глюкамины, декстрозу, глиоксаль, сегнетову соль, смесь сегнетовой соли и кристаллизованного сахара, инвертированный сахар, ионы кобальта, гидриды, гидразин, сульфат гидразина,
диметиламинборан, диэтиламинборан, триэтиламинборан, формальдегид, гипофосфит,
глюконаты, многоатомные спирты, альдоновую кислоту, альдоновый лактон и сульфиды.
Ванна для автокаталитического химического осаждения, применяемая для осуществления способа, предлагаемого в данном изобретении, может содержать один или несколько комплексообразующих агентов. Комплексообразующие агенты могут выбираться из
группы, содержащей этилендиаминтетрауксусную кислоту, сегнетовую соль, лимонную
кислоту, лимоннокислый натрий, янтарную кислоту, проприоновую кислоту, гликолевую
кислоту, ацетат натрия, молочную кислоту, пирофосфат натрия, пиридин-3-сульфоновую
кислоту, виннокислый калий, квадрол, фосфат натрия, лимоннокислый калий, борат
натрия, цианид натрия, цианид калия, триэтилентетраамин и метиламин.
6
BY 14421 C1 2011.06.30
Второй вариант осуществления данного изобретения также относится к ванне для автокаталитического химического осаждения серебра, содержащей: I) водный раствор соли серебра; II) замещенное соединение окиси алкилена, III) борную кислоту и восстановитель.
Обнаружено, что борная кислота повышает стабильность таких ванн. Эту ванну можно использовать для осуществления способа, описанного выше. В такой ванне металл может присутствовать в концентрации между 0,05-5 г/л, предпочтительно 0,3-3,0 г/л, более
предпочтительно 0,4-2,0 г/л; замещенное соединение окиси алкилена может присутствовать в концентрации от 0,01 г/л до 10 г/л включительно, предпочтительно от 0,10 г/л до
1,0 г/л включительно, более предпочтительно от 0,10 г/л до 0,30 г/л включительно.
Ванна для автокаталитического химического осаждения может дополнительно содержать полиэтиленгликоль с молекулярной массой от 100 до 4000, причем часть полимера
растворяется в водном растворе. Такой полиэтиленгликоль может присутствовать в концентрации вплоть до 10 г/л.
Ванна для автокаталитического химического осаждения в соответствии с этим вариантом осуществления может дополнительно содержать основание. Основание может выбираться из группы, содержащей: гидроокиси металлов группы I и II (такие как KOH,
NaOH, LiOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2 или органические основания).
Ванна для автокаталитического химического осаждения может дополнительно содержать восстановитель. Такие восстановители могут быть выбраны из группы, содержащей:
декстрозу, глиоксаль, сегнетову соль, смесь сегнетовой соли и кристаллизованного сахара,
инвертированный сахар, ионы кобальта, гидриды, глюкамины, гидразин, сульфат гидразина, диметиламинборан, диэтиламинборан, триэтиламинборан, формальдегид, гипофосфит, глюконаты, многоатомные спирты, альдоновую кислоту, альдоновый лактон и
сульфиды.
Кроме того, ванна для автокаталитического осаждения может дополнительно содержать комплексообразующий агент. Такой комплексообразующий агент может быть выбран из группы, содержащей этилендиаминтетрауксусную кислоту, сегнетову соль,
лимонную кислоту, лимоннокислый натрий, янтарную кислоту, проприоновую кислоту,
гликолевую кислоту, ацетат натрия, молочную кислоту, пирофосфат натрия, пиридин-3сульфоновую кислоту, виннокислый калий, квадрол, фосфат натрия, лимоннокислый калий, борат натрия, цианид натрия, цианид калия, триэтилентетрамин и метиламин.
В предпочтительном варианте осуществления замещающее соединение окиси алкилена является нонилфенол-этоксилатом. Альтернативно, поверхностно-активным агентом
может являться Ethylan ® 1008W, Ethylan ® HBl, Ethylan ® D253, Ethylan ® CO35, Ethylan
® CPG660, Ethylan ® 1005, Ethylan ® CD127 P/N, Ethylan ® А4, Ethylan ® BCD42 или любой из неионогенных поверхностно-активных агентов, предлагаемых для продажи под
торговым знаком Berol ® причем все они производятся компанией "Akzo Nobel".
Кроме того, ванна для автокаталитического химического осаждения может дополнительно содержать кислоту. Такой кислотой может быть органическая кислота, например
аминокислота, или неорганическая кислота.
Обычно слои серебра, получаемые с помощью использования такой ванны, находятся
в диапазоне от полублестящих до блестящих.
В одном из вариантов осуществления описываемый способ дополнительно содержит
этап осаждения слоя золота с помощью покрытия замещением поверх слоя металла, который нанесен первоначально. Это, в частности, полезно в случае, когда металл, наносимый
первым, является серебром. Данное изобретение, кроме того, относится к объекту, покрываемому этим специфическим способом (то есть, первоначальным автокаталитическим
осаждением слоя серебра, а затем нанесением методом замещения слоя золота поверх
слоя серебра). Обычно золото наносится поверх никеля (ENIG-процесс). Для ENIGпроцесса минимальная толщина слоя золота для предотвращения окисления никелевой
поверхности обычно составляет 0,05-0,1 микрона. Когда применяется автокаталитическое
7
BY 14421 C1 2011.06.30
серебро, нет необходимости предотвращать окисление, поэтому можно использовать более тонкий слой, например 0,01 микрона. Тем самым достигается значительное уменьшение стоимости.
Весьма желательна возможность нанесения серебра на кремний. Однако непосредственное осаждение серебра на кремний связано с большими трудностями, и поверхность
кремния часто требует подготовки, например нанесения первого слоя покрытия из Sn, Pd,
Cu или Ni, либо, альтернативно, серебра путем погружения. Серебряное покрытие непосредственно на кремнии находит применение в солнечных элементах (например, для
скрытых контактов, испарительных Ti-Pd-Ag-выводов, тонких печатных выступов передней стороны, плавящейся Ag-пасты, BSF (области задней поверхности)), в каталитических
слоях, в пластинах (межсоединения для многослойной пространственной кремниевой архитектуры в многопластинчатых устройствах и т.д.), печатных платах (например, покрытие способных припаиваться несвинцовых и связываемых поверхностей) и в СВЧкомпонентах (например, покрытие металлических, пластмассовых и керамических компонентов). Ванна для химического осаждения и способ, предлагаемый в данном изобретении, могут быть использованы для нанесения серебра непосредственно на кремний без
каких-либо промежуточных слоев серебра, олова, палладия, меди или никеля, наносимых
с помощью замещения.
Неожиданно обнаружено, что осаждение серебра в соответствии с данным изобретением можно начинать непосредственно на протравленную кремниевую поверхность без
каких-либо промежуточных слоев. Адгезия вполне удовлетворительна, и процесс позволяет покрывать крайне тонкие полоски кремния. Примерами применения являются гравированные травлением схемы на кремниевых пластинах или скрытые контакты солнечных
элементов.
Следовательно, третий вариант осуществления данного изобретения относится к способу покрытия кремниевой поверхности серебром без необходимости наличия промежуточного слоя металла с использованием вышеописанной ванны для автокаталитического
химического осаждения, причем упомянутый способ содержит: I) травление поверхности
кремния; II) погружение поверхности кремния в ванну, описанную выше; III) покрытие
поверхности кремния серебром; и IV) удаление покрытой серебром поверхности кремния
из ванны.
Этап травления выполняется в соответствии с любым известным способом. В общем
случае, травление выполняется путем погружения поверхности кремния в ванну, содержащую HF, обычно в виде HN4F-HF.
Способ осаждения в соответствии с данным изобретением может использоваться как
главный одноэтапный процесс на поверхности меди для обеспечения способности припаивания и соединения поверхностей.
Примеры, приведенные ниже, являются иллюстрацией данного изобретения. Следовательно, изобретение не должно рассматриваться как ограниченное данными примерами, а
только лишь объемом формулы.
Примеры.
Ванна для нанесения покрытий, предлагаемая в данном изобретении, обычно имеет
следующий состав:
металлы Ag, Cu, Pg или Co
0,5-5 г/л
поверхностно-активный агент
0,01-10 г/л
полиэтиленгликоль (необязательно) < 0,2 г/л.
Нанесение выполняют выше точки помутнения ванны при температуре от 20 °С до
100 °С, предпочтительно в границах 23-85 °С, более предпочтительно в границах 5080 °С, а pH ванны составляет от 9,5 до 13.
8
BY 14421 C1 2011.06.30
Пример 1.
Активированный Pd полимерный компонент подвергали нанесению меди путем использования ванны со следующим составом и условиями:
этилендиаминотетраацетат, (ЭДТУ) 13,6 г/л
NaOH
13,3 г/л
нонилфенолэтоксилат
0,5 г/л
полиэтиленгликоль (4000)
1 г/л
CH2O
11 г/л
температура
57 °С
вентиляция.
Нанесение покрытия выполняли при температуре выше точки помутнения, а скорость
нанесения составляла приблизительно 1 микрон в час. Компонент был полностью покрыт
гладким не имеющим пор медным слоем.
Пример 2.
В обычную органическую борановую ванну добавляли соединения окиси полиакрилена, как указано у Пирлштейна и Вейтмана, применение которых давно известно при спонтанном распаде раствора:
NaAg(CN)2
1,83 г/л
NaCN
1,0 г/л
DMAB
2,0 г/л
соединения окиси полиакрилена 0,4 г/л.
(Пирлштейн Ф., Вейтман Р.Ф. Химическое осаждение серебра с использованием диметиламинборана. "Plating". Т. 61, 1974. - С. 154-157).
Медную пластину подвергали химическому осаждению серебра в 200-литровой ванне,
которая была приготовлена 8-ю месяцами ранее. В нерабочий период ванна находилась
при комнатной температуре, перемешивалась, и уровень жидкости регулировался автоматически. Ванна еще сохраняла стабильность и обладала автокаталитическими свойствами.
Состав ванны был тем же самым, что и в примере 2. Условия осаждения были следующими: температура 60 °С, pH 11,6.
Осаждение выполнялось при температуре выше точки помутнения (55 °С). Скорость
нанесения составляла 1,5 микрон в час, и слой серебра получался гладким и полублестящим.
Измерения проводимости.
Имеются различные способы измерения проводимости. Например, проводимость
можно измерить непосредственно, используя прибор для вихревых токов, или проводимость можно вычислить из замеренного коэффициента отражения покрытых полостей
устройств СВЧ. В данных примерах проводимость вычислялась из замеренных коэффициентов отражения.
Концентрация стабилизатора (г/л)
0,2
1,0
Проводимость (S/мм)
6,2x10-4
3,6x10-4.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
9
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
130 Кб
Теги
by14421, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа