[发明专利]通过ALD进行涂覆以用于抑制金属晶须

说明书

提供了一种减少金属晶须形成、电迁移和腐蚀的沉积方法，其包括提供衬底以及通过清洁预处理衬底。也通过预加热和/或排气预处理衬底。最后，通过ALD(原子层沉积)在衬底上沉积叠层。还提供了一种具有用于执行该方法的控制装置的ALD反应器，以及使用该沉积方法所获得的产品。

技术领域

本发明总体涉及原子层沉积技术，其中材料被沉积到衬底表面上。

背景技术

该部分阐述了有用的背景信息，而没有承认本文中所描述的任何技术代表现有技术。

原子层沉积(ALD)是一种特殊的化学沉积方法，其基于将至少两种反应性前体物质顺序引入反应空间中的至少一个衬底。等离子体增强ALD(PEALD)是一种ALD方法，其中对衬底表面的附加反应性以等离子体产生的物质的形式被递送。此外，相关的工艺是原子层蚀刻(ALE)，其是反向的ALD，并且其中一个(可能是特定的)原子或分子层的共形去除，借助于特定的化学方法来去除。此外，ALD的子类是分子层沉积MLD，其指的是每次在每层沉积多于一个原子，并且这通常涉及有机材料。这些材料在由Pia Sundberg和Maarit Karppinen发表于Beilstein J.Nanotechnol.2014,5,1104–1136上的“通过分子层沉积的有机和无机-有机薄膜结构：综述(Organic and inorganic–organic thin film structures bymolecular layer deposition:A review)”中进行了讨论。

在ALD工艺中，衬底通常不被清洁，因为它们从其它清洁工艺或洁净的衬底盒被传递到洁净室中的ALD工具。来自空气或环境的所吸收的分子层通常通过将常用的硅晶片衬底在惰性气体流中加热到高达300摄氏度的温度来减轻。相比之下，正常的回流焊接或手工焊接步骤会留下一些焊剂痕迹，这对ALD沉积是有害的。此外，例如PCB不允许硅晶片如此高的温度，并且需要不同的清洁。

金属晶须形成是金属和金属合金特别地遇到的问题，诸如Sn和Sn合金，Cd和Cd合金，以及Zn和Zn合金。金属晶须包括在表面上的金属毛刺或其它不规则物，其可能导致短路、腐蚀、诱导腐蚀、由于增加的表面积而导致的不需要的颗粒的累积增加、以及RF线和部件的RF性能改变。另一方面，腐蚀通常被认为是晶须倾向的重要因素。金属晶须形成可以例如开始于电子部件或板的电镀，开始于印刷电路板(PCB)的焊接工艺(也被称为焊膏的回流)，并且无论PCB的存储或使用条件如何，即使很多年后也会引起问题。

金属晶须形成的问题在电子电路的情况下是关键的，但也与例如被用于例如电子器件的部件以及电子器件的外壳有关，电子器件的外壳通常由电镀金属制成。

特别地，通过在合金中添加Pb，锡晶须的形成先前已经被显著减少。然而，由于Pb的毒性，需要新的方法来减轻或最终防止锡晶须形成并可能增强腐蚀保护。特别地，PCB和电子部件中的丝型锡晶须形成可能引起问题，并且相应地需要防止它们的形成。

在文献中，作为影响锡晶须的形成的各种因素已经被提出。这些因素包括：表面张力；温度；湿度；电势；静电电荷；以及由于结构缺陷、氧化层、晶界、离子污染、局部应力和应力梯度而导致的不完美的金属表面。其中一些细节在以下最近出版物中进行了讨论：DianaShvydka和V.G.Karpov发表于Journal of Applied Physics 119,085301(2016)上的“确定金属晶须倾向的表面参数(Surface parameters determining a metal propensity forwhiskers)”。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种减少金属晶须形成、电迁移和腐蚀的沉积方法，包括：

提供衬底

通过清洁预处理衬底

通过预加热和/或排气预处理衬底；以及