用于铟或铟合金沉积的方法和制品技术

本发明专利技术涉及一种用于沉积铟或铟合金的方法和通过所述方法获得的制品，其中所述方法包括以下步骤：i.提供具有至少一个金属或金属合金表面的基底；ii.在所述表面的至少一部分上沉积第一铟或铟合金层，从而由所述金属或金属合金表面的一部分和所述第一铟或铟合金层的一部分形成合成相层；iii.部分或完全地去除所述第一铟或铟合金层的未参与形成所述合成相层的部分；iv.在步骤iii中获得的表面的至少一部分上沉积第二铟或铟合金层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于铟或铟合金沉积的方法和制品
本专利技术涉及一种用于铟或铟合金沉积的方法和通过所述方法获得的制品。本专利技术还涉及所形成的非常光滑且有光泽的铟或铟合金层的形成以及其在电子和半导体器具中的用途。特别涉及在电子和半导体工业中使用的互连体(interconnection)，诸如倒装芯片、卷带自动结合(tapeautomatedbonding)等。
技术介绍
由于铟具有独特的物理特性，所以其在众多工业中都是高度理想的金属。例如，其足够柔软，从而容易变形并且填充在两个配合部件之间的微结构中，具有低融熔温度(156℃)和高热导率。此类特性使铟能用于电子和相关工业中的多种用途。例如，铟可用作热界面材料(TIM)。TIM对于防止电子器件诸如集成电路(IC)和有源半导体器件例如微处理器超出其工作温度极限是至关重要的。其使热产生器件(例如硅半导体)能够与散热片或散热器(例如铜和铝组件)粘合而不会产生过量热障。TIM还可用于组装散热片或散热器叠层中的其它组件，从而构成整个热阻抗路径。形成有效的热路径是TIM的一个重要特性。热路径可根据通过TIM的有效热导率来描述。TIM的有效热导率主要归因于TIM与散热器热导率之间的界面的完整性以及TIM的(固有)体积热导率。根据特定应用而定，TIM的多种其它特性也很重要，例如：在连接两种材料时缓和热膨胀应力的能力(也称为“顺应性”)、形成在热循环期间稳定的机械可靠接头的能力、对水分和温度变化缺乏敏感性、制造可行性和成本。本领域中早已确立了铟的电解沉积。已知铟的电解沉积具有多种技术缺陷。在宽的pH范围内，铟很容易以氢氧化物或氧化物的形式从水溶液中沉淀出来，这通常需要采用强螯合剂和/或强碱性或酸性镀浴。US2,497,988公开了一种使用氰化物作为添加剂进行的电解铟沉积方法。由于氰化物的毒性，使用氰化物非常不适宜。尤其在US2,287,948和US2,426,624中报道了采用多种螯合剂(诸如草酸盐)的碱性方法。然而，碱性介质不能用于印刷电路制造和半导体的后期阶段，因为焊接掩模和光致抗蚀剂对此类处理是不稳定的。在US2,458,839中示例性地教导了酸性铟镀浴。尽管如此，由此形成的沉积物是不均匀的，并且经常具有岛样结构，从而使其在亚微米范围内无用。然而，由于当今电子工业中小型化需求的增加，这些方法不适用，因为需要亚微米铟或铟合金层。为了防止上述岛样结构，US8,092,667教导了一种多步方法。首先，形成由铟和/或镓以及硫、硒或另一种金属(诸如铜)组成的中间层，接着将镓、铟或其合金电解沉积在所述中间层上。尽管该方法可提供薄至500nm的铟层，但这种方法非常费力。其中教导的方法需要超过一个镀浴，这是不适宜的，因为这增加了处理时间并延长了所需的生产线，并因此增加了制造组件的成本。此外，由于所需的中间层由与其它元素的合金制成，所以不能提供非常光滑和纯净的铟层。JournaloftheElectrochemicalSociety(电化学学会杂志)2011,第158卷(2),第D57-D61页报道了在铜上进行电解铟沉积的方法。报道的铟沉积遵循Stranski-Krastanov生长特性，但稍有改变。其中公开的方法导致快速形成高达50nm的金属间层，接着在上面形成由铟组成的岛样结构。然而，其中描述的方法未能使得形成光滑的亚微米铟层。所公开的方法不能提供在50或100nm至小于1μm或小于500nm范围内的铟或铟合金层厚度。此外，该公开内容仅针对铜作为基底，但铜很少作为基底使用。电子工业通常在铜线或触点上涂覆阻挡层以避免铜的电迁移。铜的这种迁移趋向对电子组件的寿命造成严重的风险。铟电解沉积期间的氢气释放是与此相关的另一个问题。应减少氢气释放，因为氢气是可燃气体，并且氢气的形成是与铟沉积竞争的反应，因此降低了铟沉积方法的效率。US8,460,533B2教导了使用聚合物氢清除剂的铟镀浴。聚合物氢清除剂是表氯醇的加成聚合物，由于该聚合物具有高毒性，所以使用其是不适宜的。此外，不希望为每个技术问题提供单独的镀浴制剂。本专利技术的目的本专利技术的一个目的是提供一种在金属或金属合金上，特别是在镍和镍合金上沉积光滑的铟或铟合金层的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种铟或铟合金沉积方法，所述方法使用常规的铟或铟合金镀浴来改善铟或铟合金层的形貌，诸如光泽度和/或光滑性。本专利技术的又一个目的是提供一种用于由铟或铟合金制成的倒装芯片和焊料凸块的可靠结合位点。本专利技术的另一个目的是提供一种克服现有技术限制的有效铟或铟合金沉积方法。
技术实现思路
通过使用根据独立权利要求所述的方法和制品来解决这些目的。从属权利要求中提及优选实施方式。附图说明图1显示根据本专利技术的方法的示意性非限制性示意图。图2显示铟或铟合金镀浴的示意性电流-电压曲线。图3显示实施例1中所用的铟镀浴的电流-电压曲线。图4显示用常规铟沉积方法处理的镍表面的表面形貌。图4A显示所述镍表面的顶视图说明，该镍表面具有通过如本领域常规进行的单步电解电镀形成的铟沉积物；图4B显示侧视的同一个样品。图5显示采用本专利技术方法在上面沉积铟的镍表面的表面形貌。图5A再次显示了顶视图，图5B显示镍表面的相应侧视图。具体实施方式根据本专利技术沉积铟或铟合金的方法包括如下步骤：i.提供具有至少一个金属或金属合金表面的基底；ii.在所述表面的至少一部分上沉积第一铟或铟合金层，从而由金属或金属合金表面的一部分和第一铟或铟合金层的一部分形成合成相层(composedphaselayer)；iii.部分或完全地去除第一铟或铟合金层的未参与形成(forminto)合成相层的部分；iv.在步骤iii中获得的表面的至少一部分上沉积第二铟或铟合金层。所述步骤按照上述次序进行。本说明书中的所有电位都是参比利用3mol/LKCl作为电解质的银/氯化银电极(Ag+│AgCl)给出的。除非另外说明，否则本说明书通篇的百分比是重量百分比(重量％)。除非另外说明，否则本说明书中给出的浓度是指整个溶液的体积。本文的术语“沉积”包括术语“镀敷”，其被定义为由镀浴进行的沉积方法。在本领域中，术语“电解”有时与本领域中的“电镀”作为同义词使用，或此类过程有时被称为“电沉积”。术语“电位”和“电压”在本文中可互换使用。本文给出的层厚度值是指可通过XRF获得的平均层厚度值。如图1A所示，提供具有至少一个金属或金属合金表面(100a)的基底(100)。通常用于本专利技术的基底是印刷电路板、晶片基底、IC(集成电路)基底、芯片载体、电路载体、互连器件和显示器件。本专利技术中所用的基底包含至少一个金属或金属合金表面。所述至少一个金属或金属合金表面通常是外层或对于沉积方法来说可实现的其它层。因此，术语“一个金属或金属合金表面”和“一个金属或金属合金层”具有相同含义。所述至少一个金属或金属合金表面优选包含一种或超过一种选自以下的物质或由一种或超过一种的所述物质组成：镍、铝、铋、钴、铜、镓、金、铅、钌、银、锡、钛、钽、钨、锌和上述物质的合金。合金是指尤其包含至少由两种或更多种所述金属形成的合金；一种或超过一种的所述金属与磷、硼或磷和硼的合金；以及所述金属的相应氮化物和硅化物。由于铜和铜合金的迁移趋向，更优选所述至少一个金属或金属合金表面不由铜或其合金组成。所述至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于沉积铟或铟合金的方法，所述方法包括如下步骤：i.提供具有至少一个金属或金属合金表面的基底；ii.在所述表面的至少一部分上沉积第一铟或铟合金层，从而由所述金属或金属合金表面的一部分和所述第一铟或铟合金层的一部分形成合成相层；iii.部分或完全地去除所述第一铟或铟合金层的未参与形成所述合成相层的部分；iv.在步骤iii中获得的表面的至少一部分上沉积第二铟或铟合金层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.06 EP 15188618.11.一种用于沉积铟或铟合金的方法，所述方法包括如下步骤：i.提供具有至少一个金属或金属合金表面的基底；ii.在所述表面的至少一部分上沉积第一铟或铟合金层，从而由所述金属或金属合金表面的一部分和所述第一铟或铟合金层的一部分形成合成相层；iii.部分或完全地去除所述第一铟或铟合金层的未参与形成所述合成相层的部分；iv.在步骤iii中获得的表面的至少一部分上沉积第二铟或铟合金层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一个金属或金属合金表面并非由铜或铜合金组成。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于基本上未剥离所述合成相层。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于步骤ii.中所获得的所述合成相层和第一铟或铟合金层的总厚度在0.1nm至500nm范围内。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于通过铟或铟合金的电解沉积来形成步骤ii.中的所述第一铟或铟合金层。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在步骤iii.中去除了所述第一铟或铟合金层的未参与形成所述合成相层的至少90重量％。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于步骤iii.中获得的表面没有所述第一铟或铟合金层这么粗糙。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于通过电解沉积、无电沉积、化学气相沉积或物理气相沉积来进行步骤iv.中铟或铟合金的沉积。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于步骤iv.中铟或铟合金的沉积是铟或铟合金的电解沉积。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于未参与形成所述合成相层的所述第一铟或铟合金层的去除是恒电流剥离方法或恒电位剥离方法。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：-确定开路电位。12.根据权利要求10或11所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：格里戈里·瓦热宁，扬·斯普尔灵，斯特凡·皮珀，莫罗·卡斯泰拉尼，安德烈亚斯·奇拉比斯，迪尔克·罗德，
申请(专利权)人：埃托特克德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE