[发明专利]脉冲电镀金的方法及形成的金镀层

说明书

技术领域

本发明涉及纳米加工技术领域，尤其涉及一种脉冲电镀金的方法及形成的金镀层。

背景技术

电镀金技术是一种制备理想金薄膜材料的传统加工方法，所制备的金薄膜具有优异的电导特性和强抗腐蚀能力，并且具备出色的电学、化学和光学特性，已经成为多个相关领域的标准材料。其经济高效的加工方式使得电镀金在汽车电子、生物传感、计算机、通信、航空航天等领域得到了广泛的应用。电镀金技术分为电镀硬金和电镀软金两种，硬金通常采用添加铁、钴、镍等金属来增加镀金薄膜的硬度和抗磨损性能，在电学互连和印刷电路板等场合应用广泛；而电镀软金纯度非常高，在集成电路的互连、封装、MEMS、X射线光学元件中是一种不可替代的材料。技术层面上，金镀液分为氰化物镀液和亚硫酸金盐镀液。其中，氰化物镀液由于金利用率高、镀层致密、镀层表面光滑等优点得到最广泛的应用，但氰化物镀液制造和处理过程都污染严重，已经被很多国家和地区禁止。亚硫酸金盐电镀液由于不含氰成为人们研究的热点。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：

在镀液为亚硫酸金盐电镀液的电镀金中，金镀层表面不够光滑，镀层致密度不高。

发明内容

本发明提供的一种脉冲电镀金的方法及形成的金镀层，能够使得形成的金电镀层表面光滑，致密度高。

第一方面，本发明提供一种脉冲电镀金的方法，包括：

采用亚硫酸金盐溶液作为电镀液；

采用镀铂金的钛网作为阳极；

将制备有金种子层的衬底作为阴极，所述制备有金种子层的衬底上形成有电镀区域图像；

在所述阳极和所述阴极之间施加电镀电流进行电镀，在所述阴极的所述电镀区域形成金薄膜层，所述电镀电流的每一个脉冲周期由正向脉冲电镀电流和反向直流刻蚀电流两部分构成，由正向脉冲电镀电流在所述电镀区域引发金晶粒的生长，利用反向直流刻蚀电流的刻蚀作用消除电镀过程中形成的锐利的金纳米晶粒结构。

可选地，所述反向直流刻蚀电流在一个脉冲周期内随时间的积分与所述正向脉冲电镀电流在一个脉冲周期内随时间的积分的比值为0.14-0.2。

可选地，所述正向脉冲电镀电流的脉冲宽度为1-3ms，脉冲周期为10-30ms，所述正向脉冲电镀电流的占空比为0.033-0.33，所述正向脉冲电镀电流的电流密度为0.1-2mA/cm²。

可选地，所述反向直流刻蚀电流在一个脉冲周期内的时间为7-27ms。

可选地，所述亚硫酸金盐电镀液的PH值为6.5-7.5，温度为40-55℃。

第二方面，本发明提供一种金镀层，所述金镀层采用权利要求1-5中任一项所述的脉冲电镀金的方法制备形成。

可选地，所述金镀层的表面粗糙度在1nm以下。

可选地，随着金镀层厚度的增加，所述金镀层的表面粗糙度基本保存一致。

本发明实施例提供的脉冲电镀金的方法及形成的金镀层，是在铬金种子层衬底上进行电镀，阳极和阴极之间施加的电流由正向脉冲电镀电流和反向恒定 的直流刻蚀电流组成。由正向脉冲电镀电流通过无氰的镀液在镀件表面引发金晶粒的生长，利用反向直流刻蚀电流的刻蚀作用消除电镀过程形成的锐利的纳米晶粒结构，实现形成的金镀层表面光滑、镀层致密度高。随着电镀时间的增加，金镀层厚度的增厚，金镀层的表面粗糙度无明显变化，保持在1nm以下。

附图说明

图1为本发明一实施例脉冲电镀金的方法的流程图；

图2为本发明一实施例脉冲电镀金原理示意图；

图3为本发明一实施例脉冲电镀金中的电镀电流的示意图；

图4为本发明另一实施例脉冲电镀金的方法生成的金镀层的扫描电子显微镜照片；

图5为本发明另一实施例脉冲电镀金的方法生成的金镀层随镀层厚度增加的变化示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种脉冲电镀金的方法，如图1所示，所述方法包括：

S11、采用亚硫酸金盐溶液作为电镀液；

S12、采用镀铂金的钛网作为阳极；