一种脉冲反向电镀方法技术

本发明专利技术提供了一种脉冲反向电镀方法，包括：提供待电镀衬底；将所述待电镀衬底作为阴极并浸入电镀液中；在所述阴极和阳极之间施加周期性重复的电流，每个周期内的电流包括一个正向脉冲电流和一个反向脉冲电流，所述反向脉冲电流为预设电流，且所述反向脉冲电流小于所述正向脉冲电流。由于反向脉冲电流小于正向脉冲电流，因此，可以通过较小的反向脉冲电流来对阴极表面的尖锐的粗大晶粒和潜在缺陷部分进行刻蚀，并修正原子的排列规律，以此控制晶粒的生长方向，形成表面更光滑更标准的单晶结构。构。构。

【技术实现步骤摘要】
一种脉冲反向电镀方法


[0001]本专利技术涉及技术电镀金领域，更具体地说，涉及一种脉冲反向电镀方法。

技术介绍

[0002]金微纳米结构由于高导电性、生物相容性和信号保真度等特性被广泛应用于工业和基础研究领域，包括电路互联、生物传感、纳米光学和微机系统等。电镀金技术是形成金微纳米结构的常规工艺手段，这种方法具有高生长率和高薄膜保真度等优势，而且所制备的金薄膜具有优异的电导特性和强抗腐蚀能力。
[0003]电镀金技术主要分为直流电镀、脉冲电镀和脉冲反向电镀三种，直流电镀是最为初始的电镀金手段，在阳极施加直流电，镀液中的离子向阴极方向运动沉积到表面，但由于没有驰豫时间导致扩散层不断变宽，所以镀层一般比较粗糙，质量差。脉冲电镀是对直流电镀的一个简单改进，引入了一定的驰豫时间，在脉冲关断期间，阴极附近的扩散层会得到一定的补充，改善沉积质量。为了提高镀层质量，对阳极和阴极进行临时转换，引入脉冲反向电流，从而选择性地溶解结构表面的突起。而溶解离子也会重新加入扩散层，保证了镀层的均匀沉积。
[0004]但是，现有的脉冲反向电镀工艺中，一般采用较高的电流密度进行沉积，这将会导致一些尖峰区域的出现和镀层表面的部分损伤，造成内在结构中有一定缺陷和表面粗糙度较大。虽然引入反向电流会不断的对金镀层表面的尖峰和缺陷进行修饰，进而得到微细金结构，但是，如何调节反向脉冲电流，实现表面更光滑更标准的单晶金镀层是本领域技术人员亟需解决的问题之一。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种脉冲反向电镀方法，以改善镀层薄膜的内在结构和表面粗糙度。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种脉冲反向电镀方法，包括：
[0008]提供待电镀衬底；
[0009]将所述待电镀衬底作为阴极并浸入电镀液中；
[0010]在所述阴极和阳极之间施加周期性重复的电流，每个周期内的电流包括一个正向脉冲电流和一个反向脉冲电流，所述反向脉冲电流为预设电流，且所述反向脉冲电流小于所述正向脉冲电流。
[0011]可选地，所述反向脉冲电流的范围为0～2mA。
[0012]可选地，所述反向脉冲电流为0.4mA。
[0013]可选地，所述正向脉冲电流为15mA～20mA。
[0014]可选地，所述反向脉冲电流与所述正向脉冲电流的脉冲宽度之比等于9。
[0015]可选地，所述正向脉冲电流的脉冲宽度为2ms，所述反向脉冲电流的脉冲宽度为
18ms。
[0016]可选地，所述电镀液为亚硫酸金盐电镀液。
[0017]可选地，所述电镀液的温度为40℃，搅拌速率为200r/min。
[0018]可选地，所述正向脉冲电流的电流密度为8.9mA/cm2。
[0019]与现有技术相比，本专利技术所提供的技术方案具有以下优点：
[0020]本专利技术所提供的脉冲反向电镀方法，将待电镀衬底作为阴极并浸入电镀液中，在阴极和阳极之间施加周期性重复的电流，每个周期内的电流包括一个正向脉冲电流和一个反向脉冲电流，由于反向脉冲电流为预设电流，且反向脉冲电流小于正向脉冲电流，因此，可以通过较小的反向脉冲电流来对阴极表面的尖锐的粗大晶粒和潜在缺陷部分进行刻蚀，并修正原子的排列规律，以此控制晶粒的生长方向，形成表面更光滑更标准的单晶结构。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0022]图1为脉冲反向电镀方法的原理示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例提供的一种脉冲反向电镀方法的流程示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例提供的脉冲电流的波形图；
[0025]图4为本专利技术实施例提供的0、0.4mA、1.4mA和2.0mA的不同脉冲反向电流下沉积的金薄膜的STEM图像以及相应的电子衍射图案；
[0026]图5为本专利技术实施例提供的不同脉冲反向电流下金薄膜表面形貌变化图。
具体实施方式
[0027]正如
技术介绍
所述，对阳极和阴极进行临时转换，引入脉冲反向电流，可以选择性地溶解结构表面的突起。如图1所示，随着电镀工艺的进行，金离子在电场的作用下向阴极附近扩散，经历放电过程变为中性原子长入晶格中。由于在电镀期间高电流密度区比低电流密度区消耗离子能力更强，所以在脉冲关断期间离子总是向耗尽区域运动，而不断提高反向电流会增加对扩散层的离子补充，保证随后的正向电镀有充足的离子进行沉积。
[0028]由于成核点的随机分布，金镀层表面会形成一定的高度差，因此，阴极的不同区域的形态会有一定的差异。在引入反向电流后，由于尖端区域所受到的原子束缚力低，所以表面上一些尖峰区域中的原子将被刻蚀并补充到扩散层中。但是，过高的反向电流会刻蚀掉一些原本密集排布区域中的原子，进而破坏原有的镀层结构。
[0029]基于此，本专利技术提供了一种脉冲反向电镀方法，以克服现有技术存在的上述问题，包括：
[0030]提供待电镀衬底；
[0031]将所述待电镀衬底作为阴极并浸入电镀液中；
[0032]在所述阴极和阳极之间施加周期性重复的电流，每个周期内的电流包括一个正向脉冲电流和一个反向脉冲电流，所述反向脉冲电流为预设电流，且所述反向脉冲电流小于
所述正向脉冲电流。
[0033]本专利技术所提供的脉冲反向电镀方法，将待电镀衬底作为阴极并浸入电镀液中，在阴极和阳极之间施加周期性重复的电流，每个周期内的电流包括一个正向脉冲电流和一个反向脉冲电流，由于反向脉冲电流为预设电流，且反向脉冲电流小于正向脉冲电流，因此，可以通过较小的反向脉冲电流来对阴极表面的尖锐的粗大晶粒和潜在缺陷部分进行刻蚀，并修正原子的排列规律，以此控制晶粒的生长方向，形成表面更光滑更标准的单晶结构。
[0034]以上是本专利技术的核心思想，为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]本专利技术实施例提供了一种脉冲反向电镀方法，如图2所示，包括：
[0036]S101：提供待电镀衬底；
[0037]提供待电镀衬底，并采用电子束蒸发技术在待电镀衬底上蒸发上金种子层，随后进行接触式光刻，显影得到矩形电镀区，去除残余光刻胶后准备进行电镀。当然，本专利技术并不仅限于此，在其他实施例中，也可以不进行光刻步骤，在此不再赘述。
[0038]S102：将所述待电镀衬底作为阴极并浸入电镀液中；
[0039]参考图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉冲反向电镀方法，其特征在于，包括：提供待电镀衬底；将所述待电镀衬底作为阴极并浸入电镀液中；在所述阴极和阳极之间施加周期性重复的电流，每个周期内的电流包括一个正向脉冲电流和一个反向脉冲电流，所述反向脉冲电流为预设电流，且所述反向脉冲电流小于所述正向脉冲电流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反向脉冲电流的范围为0～2mA。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述反向脉冲电流为0.4mA。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述正向脉冲电流为15mA～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱效立，刘林韬，裴宪梓，谢常青，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：