[发明专利]无电镀镀金浴

说明书

本发明涉及无电镀镀金浴，其包含a)金离子；b)亚硫酸根离子；c)碘离子；d)至少一种根据式(1)的膦酸盐化合物其中各X独立地为烷二基；R¹、R²、R³和各R⁴独立地为烷二基；M独立地为氢、金属原子或形成阳离子的自由基；各n为有理数目且根据各别M的价数选择；且b为1到10范围内的整数。本发明进一步涉及所述浴的用途和用于将金层沉积于衬底的表面上的方法。所述浴尤其适用于制造印刷电路板、IC衬底、半导性装置、由玻璃制得的中介层等等。

技术领域

本发明关于一种无电镀镀金浴、其用于将金层沉积于衬底的表面上的用途和一种用于将金层沉积于衬底的表面上的方法。本发明进一步关于适用于提供所述无电镀镀金浴的分装部分的试剂盒。无电镀镀金浴尤其适用于制造印刷电路板、集成电路(IC)衬底、半导性装置、由玻璃制得的中介层等。

背景技术

金层在电子组件的制造和半导体工业中受到首要关注。其在印刷电路板、IC衬底、半导性装置等的制造中被频繁地用作可焊和/或可导线结合的表面。通常，其在焊接和/或导线接合之前被用作最终修饰面层。为了在铜线与结合到其上的导线之间提供具有充足的传导性和稳固性的电连接，同时提供导线结合的良好强度，存在各种此项技术中习知使用的各种层组合件。此类层组合件通常在铜在线包含镍、钯和金中的一者或多者。

其中，存在无电镀镍/无电镀金(ENIG)、无电镀镍/无电镀钯/浸镀金(ENEPIG)、直接浸镀金(DIG)、无电镀钯/浸镀金(EPIG)和无电镀钯/自催化金(EPAG)。

所有此些修饰面层均需要特定无电式电镀方法。由于如今电气组件的极小尺寸，不可能使用需要与衬底电连接的电解方法。因此，使用无电式电镀方法(无电镀金属沉积)。无电式电镀一般描述不使用外部电流源来还原金属离子的方法。通常将使用外部电流源的电镀方法描述为电解或电流电镀法。非金属表面可经预处理以使得其对金属沉积更具有接受性或催化性。表面的全部或选定部分可经适当预处理。一种类型的无电式电镀为自催化电镀。自催化金属浴的主要组分为金属盐、还原剂和作为任选的成分的络合剂、pH调节剂和添加剂，例如稳定剂。络合剂(此项技术中也被称作螯合剂)用于螯合所沉积的金属且预防金属从溶液沉淀(即以氢氧化物等形式)。螯合金属使得金属可供还原剂使用，所述还原剂将金属离子转化成其金属形式。

金属沉积的另一形式为浸镀。浸镀为既不使用外部电流源也不使用化学还原剂的另一金属沉积。所述机制依赖于来从底层衬底的金属对存在于浸镀溶液中的金属离子的取代。浸镀的一个缺点为较厚层的沉积通常受所形成的层的孔隙度限制。因此，一旦形成待沉积的金属的密集层，则电镀停止。

在大多数情况下，无电镀镀金浴使用一种或两种类型的无电式电镀。即使已将还原剂添加到电镀浴中，但仍然会发生浸没型电镀，但比例可降低。在本发明的上下文中，无电式电镀应被理解为藉助于化学还原剂(本文中被称为“还原剂”)和浸镀的自催化电镀的组合沉积。

尽管不久前已确立此些技术，但仍存在许多未解决的难题。此类难题为例如放置于金与铜线之间的镍层的腐蚀(此项技术中也被称作镍腐蚀)及现有技术的镀金浴的不充足稳定性，其由于所述浴的成本而为极不期望的。一些现有技术的电镀浴在刚制备时产生令人满意的结果，但在使用时快速丧失其特性。此接着也需要频繁替换那些浴。

在制造工业中具有重要性的另一方面为电镀速率。极希望以充足的电镀速率沉积金层以便以经济可行的方式执行制造工艺。通常需要镀金浴具有100nm/h或高于100nm/h、优选150nm/h或高于150nm/h、尤其优选200nm/h或高于200nm/h的电镀速率以符合当今的工业需求。

金层的另一所需特性为光学外观，其应为柠檬黄，因为金层的变色是不可接受的，会导致废金属产生。

尽管在现有技术中已知许多无电镀镀金浴，但那些无电镀镀金浴中的多种无法提供满足上文所概述的技术需求的长期性能。此使得频繁替换镀金浴成为必要，造成经济和环境问题。