[發明專利]含有2?咪唑烷硫酮化合物的銦電鍍組合物和電鍍銦的方法

在審

• 申請號: 201710496974.7
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107630236A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: Y·秦;K·弗拉伊斯里克;M·列斐伏爾
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限責任公司
• 主分類號: C25D3/54
• 分類號: C25D3/54
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳哲鋒,胡嘉倩

技術領域

本發明涉及含有2-咪唑烷硫酮化合物的銦電鍍組合物和用于將銦金屬電鍍于金屬層上的方法。更具體來說，本發明涉及含有2-咪唑烷硫酮化合物的銦電鍍組合物和將銦金屬電鍍于金屬層上的方法，其中銦金屬沉積物為均一、基本上無空隙的并且具有平滑表面形態。

背景技術

可再現地將具有目標厚度和平滑表面形態的無空隙均一銦鍍覆于金屬層上的能力具有挑戰性。銦還原在比質子還原的電位更負的電位下發生，并且陰極處顯著的氫鼓泡會造成表面粗糙度增加。形成于銦沉積工藝中的由于惰性電子對效應(inert pair effect)而穩定化的銦(1⁺)離子會催化質子還原并且參與歧化反應以再生銦(3⁺)離子。在不存在絡合劑的情況下，銦離子在大于pH>3下開始從溶液沉淀。將銦鍍覆于如鎳、錫、銅和金的金屬上具有挑戰性，因為這些金屬為針對質子還原的良好催化劑并且比銦更具惰性，因此其可在電流相互作用中造成銦的腐蝕。銦還可與這些金屬形成不合需要的金屬間化合物。最后，尚未充分研究銦化學性質和電化學性質，因此與可充當添加劑的化合物的相互作用是未知的。

一般來說，常規銦電鍍浴尚不能電鍍與多種凸塊下金屬(under bump metal；UBM)(如鎳、銅、金和錫)相容的銦沉積物。更重要的是，常規銦電鍍浴尚不能在包括鎳的襯底上電鍍具有高共面性和高表面平坦度的銦。然而，銦由于其獨特的物理特性而為許多行業中高度期望的金屬。舉例來說，其足夠軟而使其易于變形并且填充兩個配合部分之間的微結構，具有低熔融溫度(156℃)和高熱導率(～82W/m°K)、良好電導率、與堆疊中的其它金屬合金化并且形成金屬間化合物的良好能力。其可用作3D堆疊組裝的所需工藝的低溫焊料凸塊材料，以減少在回焊加工期間所誘發的熱應力對所組裝芯片的破壞。此類特性使銦在電子和相關行業(包括半導體和多晶薄膜太陽能電池)中實現各種用途。

銦還可用作熱界面材料(TIM)。TIM對于保護電子裝置(如集成電路(IC)和有源半導體裝置(例如微處理器))避免超過其操作溫度極限來說是至關重要的。其使得發熱裝置(例如硅半導體)能夠粘結到散熱片或散熱器(例如銅和鋁組件)而不會產生過剩的熱屏障。TIM還可用于構成總熱阻抗路徑的散熱片或散熱器堆疊中的其它組件的組裝中。

使用若干類別的材料，例如熱油脂、熱凝膠、粘合劑、彈性體、熱墊和相變材料作為TIM。盡管前述TIM已經足以用于許多半導體裝置，但半導體裝置的性能增加已使得此類TIM不足。許多當前TIM的熱導率不超過5W/m°K并且許多小于1W/m°K。然而，目前需要以超過15W/m°K的有效熱導率形成熱界面的TIM。

因此，銦對于電子裝置為高度期望的金屬，并且存在對用于將銦金屬電鍍于金屬襯底上的改良的銦組合物的需要。

發明內容

組合物包括一種或多種銦離子源、一種或多種2-咪唑烷硫酮化合物和檸檬酸、其鹽或其混合物。

方法包括提供包括金屬層的襯底；使襯底與包括一種或多種銦離子源、一種或多種2-咪唑烷硫酮化合物和檸檬酸、其鹽或其混合物的銦電鍍組合物接觸；且用銦電鍍組合物將銦金屬層電鍍在襯底的金屬層上。

銦電鍍組合物可在基本上無空隙、均一并且具有平滑形態的金屬層上提供銦金屬的沉積物。可再現地鍍覆具有目標厚度和平滑表面形態的無空隙均一銦的能力實現銦在電子行業，包括半導體和多晶薄膜太陽能電池中的擴大用途。從本發明的電鍍組合物中沉積的銦可用作3D堆疊組裝所需的低溫焊料材料，以減少在回焊加工期間所誘發的熱應力對所組裝芯片的破壞。銦還可用作熱界面材料以保護電子裝置，如微處理器和集成電路。本發明解決了先前不能電鍍為了滿足先進電子裝置中的應用要求而具有足夠特性的銦層的多種問題。

附圖說明

圖1A為具有75μm直徑的鍍鎳通孔的光學顯微鏡圖像。

圖1B為具有75μm直徑的鍍鎳通孔上的銦層的光學顯微鏡圖像。

圖2為具有75μm直徑的鍍鎳通孔上的銦層的光學顯微鏡圖像，其中銦從含有0.25g/L的1-(2-羥乙基)-2-咪唑烷硫酮的銦組合物電鍍。

圖3為具有50μm長度的鍍鎳矩形通孔上的銦層的光學顯微鏡圖像，其中銦從含有1.25g/L的1-(2-羥乙基)-2-咪唑烷硫酮的銦組合物電鍍。

圖4為具有75μm直徑的鍍鎳通孔上的銦層的光學顯微鏡圖像，其中銦從含有0.01g/L的1-(2-羥乙基)-2-咪唑烷硫酮的銦組合物電鍍。