[发明专利]一种铜银微纳米复合层材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种铜银微纳米复合层材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)提供基材，并对基材依次进行电解除油、酸洗和PdCl₂溶液活化；(2)将步骤(1)处理后的基材在60‑70℃下的铜针层镀液中化学沉积镀铜针层；(3)将步骤(2)镀铜针层后的基材用去离子水清洗干净后在室温下的银层镀液中化学沉积镀银层；(4)将步骤(3)镀银层后的基材用去离子水清洗干净后干燥。本发明方法通过改进化学镀铜银微纳米层材料制备的铜针层镀液和银层镀液配方，实现了不需要特殊的模板，就能够控制铜银微纳米微观晶体单元生长形态和尺寸。本发明的方法可以在各种基材上实现，且不受基材的大小、形状限制，工艺简单，投资少，制造成本低。

技术领域

本发明属于电化学领域，具体涉及一种铜银微纳米复合层材料的制备方法。

背景技术

铜和铜合金因为具有良好的抗电移性能，高导电性和导热性被广泛应用于半导体互连材料中。然而，铜具有较好的亲氧性，容易氧化，这种性能影响器件性能的可靠性。研究表明具有高疏水性表面的铜由于具有特殊的微结构而大大降低了抗腐蚀性。因此，铜的抗氧化性和抗腐蚀性是一个大挑战。银作为一种基本的工程材料，具有优良的抗氧化性能。与铜相比，电沉积铜(银)膜将作为将来电子元件中互连材料的替代材料。银可以使铜-银互连界面获得高抗腐蚀性，高抗电移性，高导电和导热性。据报道，通过银纳米层，铜-铜键合温度大大降低。与铜相比，通过连续沉积的铜(银)对机械强度和可靠性增加有很大作用。

然而，目前的微纳米材料制备的方法有微加工法、阳极氧化法、模板法、气相沉积自组装法。微加工法工艺复杂、设备投资大，形状、面积受限制，精细加工困难。阳极氧化法材质仅限于铝及钛等，且结构多为孔状，尺寸调控难。模板法结构/尺寸受模板限制，产品形状、面积受限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种铜银微纳米复合层材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种铜银微纳米复合层材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)提供基材，并对基材依次进行电解除油、酸洗和PdCl₂溶液活化；

(2)将步骤(1)处理后的基材在60-70℃下的铜针层镀液中化学沉积镀铜针层，其中，所述铜针层镀液由0.06mol/L的硫酸铜、0.013mol/L的硫酸镍、0.48mol/L的硼酸、0.28mol/L的次亚磷酸钠、0.09mol/L的柠檬酸三钠、1g/L的聚乙二醇以及氢氧化钠组成，氢氧化钠用于调节铜针层镀液pH为9.0-9.5；

(3)将步骤(2)镀铜针层后的基材用去离子水清洗干净后在室温下的银层镀液中化学沉积镀银层，其中，所述银层镀液由0.24mol/L的硝酸银、1.42mol/L的硫代硫酸盐、0.18mol/L的焦亚硫酸钾、0.32mol/L的醋酸铵和0.008mol/L的硫代氨基脲组成，银层镀液的pH值为5.5-6.0；

(4)将步骤(3)镀银层后的基材用去离子水清洗干净后干燥。

本发明方法通过改进化学镀铜银微纳米层材料制备的铜针层镀液和银层镀液配方，实现了不需要特殊的模板，就能够控制铜银微纳米微观晶体单元生长形态和尺寸。本发明的方法可以在各种基材上实现，且不受基材的大小、形状限制，工艺简单，投资少，制造成本低。获得具有特殊形貌的微纳米材料，该材料具有二级结构，第一级是纳米范围的铜针层；第二级结构是纳米尺寸的银层。

优选地，步骤(2)中，将步骤(1)处理后的基材在65℃下的铜针层镀液中化学沉积镀铜针层。

优选地，步骤(2)中，所述化学沉积镀铜针层的时间为15-25min。

优选地，步骤(2)中，所述化学沉积镀铜针层的时间为20min。

优选地，步骤(3)中，所述化学沉积镀银层的时间为5-10min。