专利名称：一种碱性化学镀液及其在硅片上的镀液方法
技术领域：
本发明属于化工领域，涉及硅片上化学镀镍的方法。
背景技术：
半导体硅表面功能性金属薄膜的制备是许多高技术领域中极其重要的过程，广泛地应用于集成电路和半导体器件的制造、太阳能电池、微机电系统(MEMS)、薄膜磁记录材料、固态照明等许多领域。化学沉积是形成功能性薄膜的重要方法。由于硅是非催化表面，所以用化学沉积方法在硅表面沉积金属薄膜需要进行前处理过程，使得硅表面呈现化学沉积的活性。目前， 国内外常用的前处理方法有用蒸发或溅射方法形成种子层、用敏化和活化的方法将金属钯吸附在硅表面、采用氢氟酸等强腐蚀性物质对硅表面进行腐蚀活化等。这些处理方法由于活化层或种子层的存在以及腐蚀的不均勻性和过度腐蚀，可能会影响或改变硅基质的性能，或者影响金属薄膜与硅之间的欧姆接触，从而降低硅上功能性金属薄膜的正常使用性能。Bhansali等采用离子注入的方法在硅表面先形成一层可导电的金属薄层作为种子层，然后以这层种子层为基础进行电镀，形成金属薄膜。也有人采用在硅表面印刷上Pd 等的方法使其金属化，然后再进行电镀形成金属薄膜。近年来，有人尝试采用HF等对硅表面进行腐蚀活化处理，然后在硅上直接进行化学镀镍，使硅表面形成金属镍的薄膜。由于采用HF等进行强腐蚀时，腐蚀深度及均勻性难以控制，使得工艺的可靠性和稳定性很差。而且这样的方法复杂、成本高、不利于有些大面积及要求精细制作的领域，如太阳能电池等。
发明内容
本发明的目的是提供一种无需前处理的硅片上直接利用化学沉积法进行镀液的碱性化学镀液及其在硅片上的镀液方法。本发明组成镀液配方的重量份是 主盐硫酸镍 25. 0 30. 0 缓冲剂氯化铵 20 40
络合剂柠檬酸 50 80 还原剂次亚磷酸钠 8. 0 12. 0 稳定剂十二烷基硫酸钠 0. 003 0. 005。本发明碱性化学镀液的配制方法是
a、将硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠分别用去离子水搅拌溶解， 再将柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠混合；
b、将已完全溶解的镍盐溶液，在不断搅拌下倒入含络合物a步的混合溶液中； C、将已经完全溶解的次磷酸钠溶液，在搅拌下，倒入按b步的溶液中；
d、将己溶解好的PH值调节剂边搅拌边加入按c步的溶液中，即得到镀液。
本发明碱性化学镀液在硅片上的镀液方法是将硅片完全浸入镀液中，在60°C下是施镀。本发明对中温条件下硅上直接镀镍进行了一系列的研究，得到了镀液稳定、镀层结合力较好、镀速较快的碱性镀液，综合考虑镀液稳定性、镀层结合力和镀速。提出的碱性镀液方法解决了硅片镀镍复杂的前处理问题，实现了无需前处理的镀
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图1是本发明实施例1镀镍硅片表面的扫描电镜图； 图2是本发明实施例2镀镍硅片表面的扫描电镜图3是本发明实施例3镀镍硅片表面的扫描电镜图； 图4是本发明实施例4镀镍硅片表面的扫描电镜图； 图5是本发明实施例5镀镍硅片表面的扫描电镜图； 图6是本发明实施例6镀镍硅片表面的扫描电镜图； 图7是本发明实施例7镀镍硅片表面的扫描电镜图； 图8是本发明实施例8镀镍硅片表面的扫描电镜图； 图9是本发明实施例9镀镍硅片表面的扫描电镜图。
具体实施例方式本发明组成镀液配方的重量份是 主盐硫酸镍 25. 0 30. 0 缓冲剂氯化铵 20 40
络合剂柠檬酸 50 80 还原剂次亚磷酸钠 8. 0 12. 0 稳定剂十二烷基硫酸钠 0. 003 0. 005。本发明碱性化学镀液的配制方法是
a、将硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠分别用去离子水搅拌溶解， 再将柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠混合；
b、将已完全溶解的镍盐溶液，在不断搅拌下倒入含络合物a步的混合溶液中； C、将已经完全溶解的次磷酸钠溶液，在搅拌下，倒入按b步的溶液中；
d、将己溶解好的PH值调节剂边搅拌边加入按c步的溶液中，即得到镀液。本发明碱性化学镀液在硅片上的镀液方法是将硅片完全浸入镀液中，在60°C下是施镀。以下进一步对本发明详细的描述 实施例1
首先硅片最好用洗衣粉简单清洗表面，用自来水冲洗，然后蒸馏水冲洗，放入搅拌的镀液中，在60°C下是施镀，镀液虽有黑色镍析出，但镀液未分解，镀层结合力一般。镀液的配制硫酸镍25. Og/L,次亚磷酸钠8. Og/L,柠檬酸50g/L，氯化铵30. Og/ L,十二烷基硫酸钠0. 005g/L。
镀液的配制方法是以下均是在常温下进行，并且所有搅拌时间均在3 5分钟
①按上述配方称取硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠分别用去离子水搅拌溶解，配方中均是每升去离子水需要放入的每种物质的量，并将通过去离子水溶解好的柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠再混合；
②将已完全溶解的镍盐溶液，在不断搅拌下倒入含络合物①步的溶液中；
③将已经完全溶解的次磷酸钠溶液，在搅拌下，倒入按②的溶液中；
④将己溶解好的PH值调节剂，PH值调节剂采用5%Na0H溶液或10%的硫酸，边搅拌边加入按③配置的溶液中，同时测PH值为9. 0。实施例2
首先硅片最好用洗衣粉简单清洗表面，用自来水冲洗，然后蒸馏水冲洗，放入搅拌的镀液中，在60°C下是施镀，镀液稳定性大大提高，不再有镍析出，镀层与硅片的结合力良好。镀液的配制硫酸镍25. Og/L,次亚磷酸钠8. Og/L,柠檬酸70g/L，氯化铵30. Og/ L,十二烷基硫酸钠0. 005g/L。镀液的配制方法与实施例1相同。实施例3
首先硅片最好用洗衣粉简单清洗表面，用自来水冲洗，然后蒸馏水冲洗，放入搅拌的镀液中，在60°C下是施镀，镀液澄清无析出，结合力一般。镀液的配制硫酸镍25. Og/L,次亚磷酸钠8. Og/L,柠檬酸80g/L，氯化铵30. Og/ L,十二烷基硫酸钠0. 005g/L。镀液的配制方法与实施例1相同。实施例4
首先硅片最好用洗衣粉简单清洗表面，用自来水冲洗，然后蒸馏水冲洗，放入搅拌的镀液中，在60°C下是施镀，镀液不是很稳定，伴有镍析出，但镀层结合力很好。镀液的配制硫酸镍27. Og/L,次亚磷酸钠10. 0g/L,柠檬酸70g/L，氯化铵20. Og/ L,十二烷基硫酸钠0. 004g/L。镀液的配制方法与实施例1相同。实施例5
首先硅片最好用洗衣粉简单清洗表面，用自来水冲洗，然后蒸馏水冲洗，放入搅拌的镀液中，在60°C下是施镀，镀液澄清但结合力一般。镀液的配制硫酸镍30. 0g/L,次亚磷酸钠12. 0g/L,柠檬酸70g/L，氯化铵40. Og/ L,十二烷基硫酸钠0. 005g/L。镀液的配制方法与实施例1相同。实施例6
首先硅片最好用洗衣粉简单清洗表面，用自来水冲洗，然后蒸馏水冲洗，放入搅拌的镀液中，在50°C下是施镀，反应未进行。镀液的配制硫酸镍25. 0g/L,次亚磷酸钠8. 0g/L,柠檬酸70g/L，氯化铵30. Og/ L,十二烷基硫酸钠0. 003g/L。镀液的配制方法与实施例1相同。实施例7首先硅片最好用洗衣粉简单清洗表面，用自来水冲洗，然后蒸馏水冲洗，放入搅拌的镀液中，在90°C下是施镀，镀层结合力良好，不过镀液有大量黑色镍析出，此时的镀液已经非常不稳定了。镀液的配制硫酸镍25. Og/L,次亚磷酸钠8. Og/L,柠檬酸70g/L，氯化铵30. Og/ L,十二烷基硫酸钠0. 003g/L。镀液的配制方法与实施例1相同。实施例8
首先硅片最好用洗衣粉简单清洗表面，用自来水冲洗，然后蒸馏水冲洗，放入搅拌的镀液中，在60°C下是施镀，反应未进行。镀液的配制硫酸镍25. Og/L,次亚磷酸钠8. Og/L,柠檬酸70g/L，氯化铵30. Og/ L,十二烷基硫酸钠0. 005g/L。镀液的配制方法是以下均是在常温下进行，并且所有搅拌时间均在3 5分钟
①按上述配方称取硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠分别用去离子水搅拌溶解，配方中均是每升去离子水需要放入的每种物质的量，并将通过去离子水溶解好的柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠再混合；
②将已完全溶解的镍盐溶液，在不断搅拌下倒入含络合物①步的溶液中；
③将已经完全溶解的次磷酸钠溶液，在搅拌下，倒入按②的溶液中；
④将己溶解好的PH值调节剂，PH值调节剂采用5%Na0H溶液或10%的硫酸，边搅拌边加入按③配置的溶液中，同时测PH值为8. 0。实施例9
首先硅片最好用洗衣粉简单清洗表面，用自来水冲洗，然后蒸馏水冲洗，放入搅拌的镀液中，在60°C下是施镀，镀液变得不稳定，有镍析出，而且镀层结合力较差。镀液的配制硫酸镍25. Og/L,次亚磷酸钠8. 0g/L,柠檬酸70g/L，氯化铵20. Og/ L,十二烷基硫酸钠0. 005g/L。镀液的配制方法与实施例8相同，测得pH值为10. 0。
权利要求
1.一种碱性化学镀液，其特征在于组成镀液配方的重量份是 主盐硫酸镍 25. 0 30. 0缓冲剂氯化铵 20 40 络合剂柠檬酸 50 80 还原剂次亚磷酸钠 8. 0 12. 0 稳定剂十二烷基硫酸钠 0. 003 0. 005。
2.权利要求1碱性化学镀液的配制方法，其特征在于a、将硫酸镍、次亚磷酸钠、柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠分别用去离子水搅拌溶解， 再将柠檬酸、氯化铵、十二烷基硫酸钠混合；b、将已完全溶解的镍盐溶液，在不断搅拌下倒入含络合物a步的混合溶液中； C、将已经完全溶解的次磷酸钠溶液，在搅拌下，倒入按b步的溶液中；d、将己溶解好的PH值调节剂边搅拌边加入按c步的溶液中，即得到镀液。
3.权利要求1碱性化学镀液在硅片上的镀液方法，其特征在于将硅片完全浸入镀液中，在60°C下是施镀。
全文摘要
一种碱性化学镀液及其在硅片上的镀液方法，属于化工领域，涉及硅片上化学镀镍的方法。本发明的目的是提供一种无需前处理的硅片上直接利用化学沉积法进行镀液的碱性化学镀液及其在硅片上的镀液方法。本发明组成镀液配方主盐、缓冲剂、络合剂、还原剂、稳定剂。本发明对中温条件下硅上直接镀镍进行了一系列的研究，得到了镀液稳定、镀层结合力较好、镀速较快的碱性镀液，综合考虑镀液稳定性、镀层结合力和镀速。提出的碱性镀液方法解决了硅片镀镍复杂的前处理问题，实现了无需前处理的镀镍。
文档编号C23C18/36GK102212804SQ20111013969
公开日2011年10月12日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者刘鹤, 葛彦侠, 贺岩峰, 马立国 申请人:长春工业大学