[發明專利]脈沖電鍍金的方法及形成的金鍍層

在審

• 申請號: 201610321817.8
• 申請日: 2016-05-16
• 公開（公告）號: CN107385486A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 朱效立;謝常青;華一磊;李海亮;劉明;施百齡
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: C25D5/18
• 分類號: C25D5/18;C25D3/48
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明涉及納米加工技術領域，尤其涉及一種脈沖電鍍金的方法及形成的金鍍層。

背景技術

電鍍金技術是一種制備理想金薄膜材料的傳統加工方法，所制備的金薄膜具有優異的電導特性和強抗腐蝕能力，并且具備出色的電學、化學和光學特性，已經成為多個相關領域的標準材料。其經濟高效的加工方式使得電鍍金在汽車電子、生物傳感、計算機、通信、航空航天等領域得到了廣泛的應用。電鍍金技術分為電鍍硬金和電鍍軟金兩種，硬金通常采用添加鐵、鈷、鎳等金屬來增加鍍金薄膜的硬度和抗磨損性能，在電學互連和印刷電路板等場合應用廣泛；而電鍍軟金純度非常高，在集成電路的互連、封裝、MEMS、X射線光學元件中是一種不可替代的材料。技術層面上，金鍍液分為氰化物鍍液和亞硫酸金鹽鍍液。其中，氰化物鍍液由于金利用率高、鍍層致密、鍍層表面光滑等優點得到最廣泛的應用，但氰化物鍍液制造和處理過程都污染嚴重，已經被很多國家和地區禁止。亞硫酸金鹽電鍍液由于不含氰成為人們研究的熱點。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下技術問題：

在鍍液為亞硫酸金鹽電鍍液的電鍍金中，金鍍層表面不夠光滑，鍍層致密度不高。

發明內容

本發明提供的一種脈沖電鍍金的方法及形成的金鍍層，能夠使得形成的金電鍍層表面光滑，致密度高。

第一方面，本發明提供一種脈沖電鍍金的方法，包括：

采用亞硫酸金鹽溶液作為電鍍液；

采用鍍鉑金的鈦網作為陽極；

將制備有金種子層的襯底作為陰極，所述制備有金種子層的襯底上形成有電鍍區域圖像；

在所述陽極和所述陰極之間施加電鍍電流進行電鍍，在所述陰極的所述電鍍區域形成金薄膜層，所述電鍍電流的每一個脈沖周期由正向脈沖電鍍電流和反向直流刻蝕電流兩部分構成，由正向脈沖電鍍電流在所述電鍍區域引發金晶粒的生長，利用反向直流刻蝕電流的刻蝕作用消除電鍍過程中形成的銳利的金納米晶粒結構。

可選地，所述反向直流刻蝕電流在一個脈沖周期內隨時間的積分與所述正向脈沖電鍍電流在一個脈沖周期內隨時間的積分的比值為0.14-0.2。

可選地，所述正向脈沖電鍍電流的脈沖寬度為1-3ms，脈沖周期為10-30ms，所述正向脈沖電鍍電流的占空比為0.033-0.33，所述正向脈沖電鍍電流的電流密度為0.1-2mA/cm²。

可選地，所述反向直流刻蝕電流在一個脈沖周期內的時間為7-27ms。

可選地，所述亞硫酸金鹽電鍍液的PH值為6.5-7.5，溫度為40-55℃。

第二方面，本發明提供一種金鍍層，所述金鍍層采用權利要求1-5中任一項所述的脈沖電鍍金的方法制備形成。

可選地，所述金鍍層的表面粗糙度在1nm以下。

可選地，隨著金鍍層厚度的增加，所述金鍍層的表面粗糙度基本保存一致。

本發明實施例提供的脈沖電鍍金的方法及形成的金鍍層，是在鉻金種子層襯底上進行電鍍，陽極和陰極之間施加的電流由正向脈沖電鍍電流和反向恒定 的直流刻蝕電流組成。由正向脈沖電鍍電流通過無氰的鍍液在鍍件表面引發金晶粒的生長，利用反向直流刻蝕電流的刻蝕作用消除電鍍過程形成的銳利的納米晶粒結構，實現形成的金鍍層表面光滑、鍍層致密度高。隨著電鍍時間的增加，金鍍層厚度的增厚，金鍍層的表面粗糙度無明顯變化，保持在1nm以下。

附圖說明

圖1為本發明一實施例脈沖電鍍金的方法的流程圖；

圖2為本發明一實施例脈沖電鍍金原理示意圖；

圖3為本發明一實施例脈沖電鍍金中的電鍍電流的示意圖；

圖4為本發明另一實施例脈沖電鍍金的方法生成的金鍍層的掃描電子顯微鏡照片；

圖5為本發明另一實施例脈沖電鍍金的方法生成的金鍍層隨鍍層厚度增加的變化示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明提供一種脈沖電鍍金的方法，如圖1所示，所述方法包括：

S11、采用亞硫酸金鹽溶液作為電鍍液；

S12、采用鍍鉑金的鈦網作為陽極；