[發(fā)明專利]一種Fe-Ni-P或Fe-Ni-P-RE非晶合金鍍層及其電沉積用鍍液和電沉積方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710389877.8
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107142503B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志權(quán);高麗茵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C22C45/02;C22C45/04
• 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

本發(fā)明公開了一種Fe?Ni?P或Fe?Ni?P?RE非晶合金鍍層及其電沉積用鍍液和電沉積方法，屬于電沉積技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以乳酸和EDTA作為絡(luò)合劑，鍍液其余組分為亞鐵鹽、鎳鹽、NaH₂PO₂、RECl₃、H₃BO₃及添加劑。使用以乳酸及乙二胺四乙酸作為絡(luò)合劑的鍍液，電沉積得到Fe?Ni?P或Fe?Ni?P?RE非晶合金鍍層，該鍍層中鐵含量為5％?90％，鎳含量為5％?90％，鐵和鎳含量之和為80％?92％，稀土元素的質(zhì)量百分比為0?5％，余量為磷。本發(fā)明通過調(diào)試鍍液溫度、電流密度和pH等工藝條件，成功制備了具有優(yōu)異軟磁性能的Fe?Ni?P(RE)合金薄膜，應(yīng)用于微電子以及半導(dǎo)體功能器件領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電沉積技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Fe-Ni-P或Fe-Ni-P-RE非晶合金鍍層及其電沉積用鍍液和電沉積方法，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)

電子元器件的小型化、薄膜化是電子產(chǎn)品小型化的前提。電感是最基本電子元器件之一，由其構(gòu)成的功率電感器、扼流器、濾波器等是電子電路必不可少的重要元件。分立電感一般是插裝或者貼裝基板表面，占用較大的基板面積和封裝體積，并且需要電感數(shù)量較多，焊點(diǎn)的數(shù)量增加影響可靠性，增加成本。

有統(tǒng)計表明，電感、電容、電阻三大無源器件在電路板中占到元器件數(shù)目的80％-90％，占基板面積的70％-80％，而芯片面積只占一個系統(tǒng)的10％。電路設(shè)計中電源部分的電感元件往往占用電源板表面40％以上面積。若將分立的無源元件實現(xiàn)集成，產(chǎn)品的尺寸縮小幅度將是現(xiàn)在通常預(yù)計的幾十倍乃至上百倍。隨著三維集成微系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)，如何在芯片上實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換，開發(fā)性能優(yōu)異的芯片電感是微電子行業(yè)的重大挑戰(zhàn)。

在這種發(fā)展背景下，芯片電感集成技術(shù)就成為國內(nèi)外研究的重要熱點(diǎn)。電感的集成化的發(fā)展與微型化工藝、高性能磁芯材料的開發(fā)這兩個方面是息息相關(guān)的。過去20～30年來，芯片薄膜電感在不斷地朝提高磁芯電感的功率密度和Q值方向發(fā)展，相關(guān)研究者已經(jīng)開展了一系列磁芯材料的研究和產(chǎn)品工藝開發(fā)，主要集中在電感結(jié)構(gòu)設(shè)計和磁芯材料開發(fā)上。Gardner等以濺射CoZrTa薄膜為磁芯材料的電感達(dá)到了較高的功率密度，F(xiàn)ukuda等以燒結(jié)的NiZnFeO薄膜為磁芯材料的電感達(dá)到了較高的Q值。為了提高使用頻率，減少損耗，非晶材料和鐵氧體材料受到了極大的關(guān)注。但是以過渡金屬為基體的非晶軟磁材料可以采用低成本、高效率電鍍薄膜工藝達(dá)到讓人滿意的磁性能，這使得電鍍高性能磁芯的研究方興未艾。

根據(jù)為Herzer的隨機(jī)各向異性模型：非晶化能大大地提高軟磁合金薄膜性能，當(dāng)晶粒尺寸D小于鐵磁交換長度(即單個磁疇的大小)時，Hc將與D⁶成正比，起始磁導(dǎo)率μ_i與D⁶成反比；反之，當(dāng)晶粒尺寸較大時，Hc和μ_i將與D成反比。這對鍍層的性能改良(提高磁導(dǎo)率和減小矯頑力)提供了理論指導(dǎo)，表明了非晶材料及后續(xù)熱處理形成的微晶材料理論上有較好的軟磁性能。