專利名稱：一種堿性化學(xué)鍍液及其在硅片上的鍍液方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及硅片上化學(xué)鍍鎳的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體硅表面功能性金屬薄膜的制備是許多高技術(shù)領(lǐng)域中極其重要的過程，廣泛地應(yīng)用于集成電路和半導(dǎo)體器件的制造、太陽能電池、微機電系統(tǒng)(MEMS)、薄膜磁記錄材料、固態(tài)照明等許多領(lǐng)域?；瘜W(xué)沉積是形成功能性薄膜的重要方法。由于硅是非催化表面，所以用化學(xué)沉積方法在硅表面沉積金屬薄膜需要進行前處理過程，使得硅表面呈現(xiàn)化學(xué)沉積的活性。目前， 國內(nèi)外常用的前處理方法有用蒸發(fā)或濺射方法形成種子層、用敏化和活化的方法將金屬鈀吸附在硅表面、采用氫氟酸等強腐蝕性物質(zhì)對硅表面進行腐蝕活化等。這些處理方法由于活化層或種子層的存在以及腐蝕的不均勻性和過度腐蝕，可能會影響或改變硅基質(zhì)的性能，或者影響金屬薄膜與硅之間的歐姆接觸，從而降低硅上功能性金屬薄膜的正常使用性能。Bhansali等采用離子注入的方法在硅表面先形成一層可導(dǎo)電的金屬薄層作為種子層，然后以這層種子層為基礎(chǔ)進行電鍍，形成金屬薄膜。也有人采用在硅表面印刷上Pd 等的方法使其金屬化，然后再進行電鍍形成金屬薄膜。近年來，有人嘗試采用HF等對硅表面進行腐蝕活化處理，然后在硅上直接進行化學(xué)鍍鎳，使硅表面形成金屬鎳的薄膜。由于采用HF等進行強腐蝕時，腐蝕深度及均勻性難以控制，使得工藝的可靠性和穩(wěn)定性很差。而且這樣的方法復(fù)雜、成本高、不利于有些大面積及要求精細制作的領(lǐng)域，如太陽能電池等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無需前處理的硅片上直接利用化學(xué)沉積法進行鍍液的堿性化學(xué)鍍液及其在硅片上的鍍液方法。本發(fā)明組成鍍液配方的重量份是 主鹽硫酸鎳 25. 0 30. 0 緩沖劑氯化銨 20 40
絡(luò)合劑檸檬酸 50 80 還原劑次亞磷酸鈉 8. 0 12. 0 穩(wěn)定劑十二烷基硫酸鈉 0. 003 0. 005。本發(fā)明堿性化學(xué)鍍液的配制方法是
a、將硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉分別用去離子水攪拌溶解， 再將檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉混合；
b、將已完全溶解的鎳鹽溶液，在不斷攪拌下倒入含絡(luò)合物a步的混合溶液中； C、將已經(jīng)完全溶解的次磷酸鈉溶液，在攪拌下，倒入按b步的溶液中；
d、將己溶解好的PH值調(diào)節(jié)劑邊攪拌邊加入按c步的溶液中，即得到鍍液。
本發(fā)明堿性化學(xué)鍍液在硅片上的鍍液方法是將硅片完全浸入鍍液中，在60°C下是施鍍。本發(fā)明對中溫條件下硅上直接鍍鎳進行了一系列的研究，得到了鍍液穩(wěn)定、鍍層結(jié)合力較好、鍍速較快的堿性鍍液，綜合考慮鍍液穩(wěn)定性、鍍層結(jié)合力和鍍速。提出的堿性鍍液方法解決了硅片鍍鎳復(fù)雜的前處理問題，實現(xiàn)了無需前處理的鍍
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圖1是本發(fā)明實施例1鍍鎳硅片表面的掃描電鏡圖； 圖2是本發(fā)明實施例2鍍鎳硅片表面的掃描電鏡圖3是本發(fā)明實施例3鍍鎳硅片表面的掃描電鏡圖； 圖4是本發(fā)明實施例4鍍鎳硅片表面的掃描電鏡圖； 圖5是本發(fā)明實施例5鍍鎳硅片表面的掃描電鏡圖； 圖6是本發(fā)明實施例6鍍鎳硅片表面的掃描電鏡圖； 圖7是本發(fā)明實施例7鍍鎳硅片表面的掃描電鏡圖； 圖8是本發(fā)明實施例8鍍鎳硅片表面的掃描電鏡圖； 圖9是本發(fā)明實施例9鍍鎳硅片表面的掃描電鏡圖。
具體實施例方式本發(fā)明組成鍍液配方的重量份是 主鹽硫酸鎳 25. 0 30. 0 緩沖劑氯化銨 20 40
絡(luò)合劑檸檬酸 50 80 還原劑次亞磷酸鈉 8. 0 12. 0 穩(wěn)定劑十二烷基硫酸鈉 0. 003 0. 005。本發(fā)明堿性化學(xué)鍍液的配制方法是
a、將硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉分別用去離子水攪拌溶解， 再將檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉混合；
b、將已完全溶解的鎳鹽溶液，在不斷攪拌下倒入含絡(luò)合物a步的混合溶液中； C、將已經(jīng)完全溶解的次磷酸鈉溶液，在攪拌下，倒入按b步的溶液中；
d、將己溶解好的PH值調(diào)節(jié)劑邊攪拌邊加入按c步的溶液中，即得到鍍液。本發(fā)明堿性化學(xué)鍍液在硅片上的鍍液方法是將硅片完全浸入鍍液中，在60°C下是施鍍。以下進一步對本發(fā)明詳細的描述 實施例1
首先硅片最好用洗衣粉簡單清洗表面，用自來水沖洗，然后蒸餾水沖洗，放入攪拌的鍍液中，在60°C下是施鍍，鍍液雖有黑色鎳析出，但鍍液未分解，鍍層結(jié)合力一般。鍍液的配制硫酸鎳25. Og/L,次亞磷酸鈉8. Og/L,檸檬酸50g/L，氯化銨30. Og/ L,十二烷基硫酸鈉0. 005g/L。
鍍液的配制方法是以下均是在常溫下進行，并且所有攪拌時間均在3 5分鐘
①按上述配方稱取硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉分別用去離子水攪拌溶解，配方中均是每升去離子水需要放入的每種物質(zhì)的量，并將通過去離子水溶解好的檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉再混合；
②將已完全溶解的鎳鹽溶液，在不斷攪拌下倒入含絡(luò)合物①步的溶液中；
③將已經(jīng)完全溶解的次磷酸鈉溶液，在攪拌下，倒入按②的溶液中；
④將己溶解好的PH值調(diào)節(jié)劑，PH值調(diào)節(jié)劑采用5%Na0H溶液或10%的硫酸，邊攪拌邊加入按③配置的溶液中，同時測PH值為9. 0。實施例2
首先硅片最好用洗衣粉簡單清洗表面，用自來水沖洗，然后蒸餾水沖洗，放入攪拌的鍍液中，在60°C下是施鍍，鍍液穩(wěn)定性大大提高，不再有鎳析出，鍍層與硅片的結(jié)合力良好。鍍液的配制硫酸鎳25. Og/L,次亞磷酸鈉8. Og/L,檸檬酸70g/L，氯化銨30. Og/ L,十二烷基硫酸鈉0. 005g/L。鍍液的配制方法與實施例1相同。實施例3
首先硅片最好用洗衣粉簡單清洗表面，用自來水沖洗，然后蒸餾水沖洗，放入攪拌的鍍液中，在60°C下是施鍍，鍍液澄清無析出，結(jié)合力一般。鍍液的配制硫酸鎳25. Og/L,次亞磷酸鈉8. Og/L,檸檬酸80g/L，氯化銨30. Og/ L,十二烷基硫酸鈉0. 005g/L。鍍液的配制方法與實施例1相同。實施例4
首先硅片最好用洗衣粉簡單清洗表面，用自來水沖洗，然后蒸餾水沖洗，放入攪拌的鍍液中，在60°C下是施鍍，鍍液不是很穩(wěn)定，伴有鎳析出，但鍍層結(jié)合力很好。鍍液的配制硫酸鎳27. Og/L,次亞磷酸鈉10. 0g/L,檸檬酸70g/L，氯化銨20. Og/ L,十二烷基硫酸鈉0. 004g/L。鍍液的配制方法與實施例1相同。實施例5
首先硅片最好用洗衣粉簡單清洗表面，用自來水沖洗，然后蒸餾水沖洗，放入攪拌的鍍液中，在60°C下是施鍍，鍍液澄清但結(jié)合力一般。鍍液的配制硫酸鎳30. 0g/L,次亞磷酸鈉12. 0g/L,檸檬酸70g/L，氯化銨40. Og/ L,十二烷基硫酸鈉0. 005g/L。鍍液的配制方法與實施例1相同。實施例6
首先硅片最好用洗衣粉簡單清洗表面，用自來水沖洗，然后蒸餾水沖洗，放入攪拌的鍍液中，在50°C下是施鍍，反應(yīng)未進行。鍍液的配制硫酸鎳25. 0g/L,次亞磷酸鈉8. 0g/L,檸檬酸70g/L，氯化銨30. Og/ L,十二烷基硫酸鈉0. 003g/L。鍍液的配制方法與實施例1相同。實施例7首先硅片最好用洗衣粉簡單清洗表面，用自來水沖洗，然后蒸餾水沖洗，放入攪拌的鍍液中，在90°C下是施鍍，鍍層結(jié)合力良好，不過鍍液有大量黑色鎳析出，此時的鍍液已經(jīng)非常不穩(wěn)定了。鍍液的配制硫酸鎳25. Og/L,次亞磷酸鈉8. Og/L,檸檬酸70g/L，氯化銨30. Og/ L,十二烷基硫酸鈉0. 003g/L。鍍液的配制方法與實施例1相同。實施例8
首先硅片最好用洗衣粉簡單清洗表面，用自來水沖洗，然后蒸餾水沖洗，放入攪拌的鍍液中，在60°C下是施鍍，反應(yīng)未進行。鍍液的配制硫酸鎳25. Og/L,次亞磷酸鈉8. Og/L,檸檬酸70g/L，氯化銨30. Og/ L,十二烷基硫酸鈉0. 005g/L。鍍液的配制方法是以下均是在常溫下進行，并且所有攪拌時間均在3 5分鐘
①按上述配方稱取硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉分別用去離子水攪拌溶解，配方中均是每升去離子水需要放入的每種物質(zhì)的量，并將通過去離子水溶解好的檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉再混合；
②將已完全溶解的鎳鹽溶液，在不斷攪拌下倒入含絡(luò)合物①步的溶液中；
③將已經(jīng)完全溶解的次磷酸鈉溶液，在攪拌下，倒入按②的溶液中；
④將己溶解好的PH值調(diào)節(jié)劑，PH值調(diào)節(jié)劑采用5%Na0H溶液或10%的硫酸，邊攪拌邊加入按③配置的溶液中，同時測PH值為8. 0。實施例9
首先硅片最好用洗衣粉簡單清洗表面，用自來水沖洗，然后蒸餾水沖洗，放入攪拌的鍍液中，在60°C下是施鍍，鍍液變得不穩(wěn)定，有鎳析出，而且鍍層結(jié)合力較差。鍍液的配制硫酸鎳25. Og/L,次亞磷酸鈉8. 0g/L,檸檬酸70g/L，氯化銨20. Og/ L,十二烷基硫酸鈉0. 005g/L。鍍液的配制方法與實施例8相同，測得pH值為10. 0。
權(quán)利要求
1.一種堿性化學(xué)鍍液，其特征在于組成鍍液配方的重量份是 主鹽硫酸鎳 25. 0 30. 0緩沖劑氯化銨 20 40 絡(luò)合劑檸檬酸 50 80 還原劑次亞磷酸鈉 8. 0 12. 0 穩(wěn)定劑十二烷基硫酸鈉 0. 003 0. 005。
2.權(quán)利要求1堿性化學(xué)鍍液的配制方法，其特征在于a、將硫酸鎳、次亞磷酸鈉、檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉分別用去離子水攪拌溶解， 再將檸檬酸、氯化銨、十二烷基硫酸鈉混合；b、將已完全溶解的鎳鹽溶液，在不斷攪拌下倒入含絡(luò)合物a步的混合溶液中； C、將已經(jīng)完全溶解的次磷酸鈉溶液，在攪拌下，倒入按b步的溶液中；d、將己溶解好的PH值調(diào)節(jié)劑邊攪拌邊加入按c步的溶液中，即得到鍍液。
3.權(quán)利要求1堿性化學(xué)鍍液在硅片上的鍍液方法，其特征在于將硅片完全浸入鍍液中，在60°C下是施鍍。
全文摘要
一種堿性化學(xué)鍍液及其在硅片上的鍍液方法，屬于化工領(lǐng)域，涉及硅片上化學(xué)鍍鎳的方法。本發(fā)明的目的是提供一種無需前處理的硅片上直接利用化學(xué)沉積法進行鍍液的堿性化學(xué)鍍液及其在硅片上的鍍液方法。本發(fā)明組成鍍液配方主鹽、緩沖劑、絡(luò)合劑、還原劑、穩(wěn)定劑。本發(fā)明對中溫條件下硅上直接鍍鎳進行了一系列的研究，得到了鍍液穩(wěn)定、鍍層結(jié)合力較好、鍍速較快的堿性鍍液，綜合考慮鍍液穩(wěn)定性、鍍層結(jié)合力和鍍速。提出的堿性鍍液方法解決了硅片鍍鎳復(fù)雜的前處理問題，實現(xiàn)了無需前處理的鍍鎳。
文檔編號C23C18/36GK102212804SQ20111013969
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者劉鶴, 葛彥俠, 賀巖峰, 馬立國 申請人:長春工業(yè)大學(xué)