[發(fā)明專利]一種Fe-Ni-P-RE多元合金鍍層及其電沉積制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310489128.4
• 申請(qǐng)日: 2013-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN104561768A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉志權(quán);吳迪;高麗茵;郭敬東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): C22C38/08
• 分類號(hào): C22C38/08;C22C19/03;C22C30/00;C25D3/56
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電鍍領(lǐng)域，具體涉及一種Fe-Ni-P-RE多元合金鍍層及其電沉積制備方法和應(yīng)用，所制備的合金鍍層適用于微電子領(lǐng)域以及半導(dǎo)體功能器件等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以因瓦合金、可伐合金和坡莫合金為代表的鐵鎳合金，其熱膨脹性能和軟磁性能的優(yōu)勢(shì)得到了普遍的認(rèn)可。近年來，微電子行業(yè)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使得鐵鎳合金材料本身的無鉛可焊性、界面反應(yīng)速率等優(yōu)勢(shì)逐漸被研究人員認(rèn)識(shí)并進(jìn)行了深入的研究，相關(guān)研究成果不斷發(fā)表。大量研究數(shù)據(jù)顯示鐵鎳薄膜材料具備良好的可焊性、以及緩慢的界面反應(yīng)速率，這為鐵鎳薄膜材料在微電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。但同時(shí)，現(xiàn)有的鐵鎳薄膜材料作為芯片上電感器件的磁芯時(shí)，往往不可避免高頻使用條件下的損耗，導(dǎo)致電感值的迅速下降，喪失功率轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢(shì)，這也促使更多的研究人員為提升材料的性能展開進(jìn)一步的研究。

相比微電子行業(yè)常用的磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積等材料制備方法，電鍍薄膜材料憑借前期設(shè)備投入小、操作簡(jiǎn)單易行、材料制備周期短、效率高、運(yùn)行成本低廉等優(yōu)勢(shì)長(zhǎng)久以來受到產(chǎn)業(yè)界的青睞。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足不處，本發(fā)明的目的在于提供一種Fe-Ni-P-RE多元合金鍍層及其電沉積制備方法和應(yīng)用，通過適當(dāng)添加劑的加入和工藝參數(shù)的調(diào)整，電鍍出成分可控的合金鍍層。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種Fe-Ni-P-RE多元合金鍍層，采用電鍍的方法在基材表面上鍍有所述Fe-Ni-P-RE多元合金鍍層，該合金鍍層由Fe、Ni、P和RE元素組成；其中：各元素重量百分含量為：Fe20～65%，Ni25～70%，F(xiàn)e+Ni＝65～90%，RE2～25%，余量為P；RE為稀土元素。。

所述稀土元素為L(zhǎng)a、Ce、Pr、Nd、Eu、Gd和Tb中的任意一種或兩種。

所述基材為銅或其他金屬材料。

上述Fe-Ni-P-RE多元合金鍍層的電沉積制備方法，該方法是在恒電壓或恒電流條件下，在基材上電沉積合金鍍層；其中：所采用鍍液包括主鹽、絡(luò)合劑和水，所述主鹽的化學(xué)成分及濃度為：亞鐵鹽0.01-0.09mol/L，鎳鹽0.01-0.09mol/L，NaH₂PO₂0.1mol/L，RECl₃0.5-4g/L，H₃BO₃0.5mol/L；所述絡(luò)合劑為Na₃C₆H₅O₇，其在鍍液中濃度為0.1-0.2mol/L；水為余量。用HCl或H₂SO₄調(diào)節(jié)鍍液的pH值為2～5，鍍液溫度45～70℃。

恒電流條件下的電流密度為3.0～9.0A/dm³，恒電壓條件下的電壓為-0.9～-3.0V。

所述鍍液中，亞鐵鹽選自于FeSO₄和FeCl₂中的一種或兩種；鎳鹽來源于NiSO₄和NiCl₂中的一種或兩種。所述鍍液中還可以含有輔助絡(luò)合劑，促進(jìn)多元體系共沉積，輔助絡(luò)合劑濃度為0.005-0.015mol/L；所述輔助絡(luò)合劑為EDTA-2Na和NH₄Cl中的一種或兩種。

所述鍍液中還可以含有光亮劑和潤(rùn)濕劑，用以提升鍍導(dǎo)的表面質(zhì)量，所述光亮劑為糖精鈉或丁炔二醇，光亮劑濃度0.5-2.5g/L；所述潤(rùn)濕劑為十二烷基硫酸鈉，其濃度為0.1-0.5g/L。

本發(fā)明在基材上電沉積合金鍍層前，對(duì)銅片進(jìn)行表面處理，去除可能存在的灰塵、油酯、氧化物等，以5%的稀H₂SO₄進(jìn)行表面活化，待去離子水沖洗后將其置于鍍槽中進(jìn)行電沉積過程。

本發(fā)明鍍層中各組分的比例可通過更改鍍液中主鹽的含量、鍍液中絡(luò)合劑的含量和電沉積過程中的工藝參數(shù)中任意一項(xiàng)或幾項(xiàng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本發(fā)明合金鍍層應(yīng)用于微電子領(lǐng)域以及半導(dǎo)體功能器件等領(lǐng)域。

本發(fā)明原理如下：