[发明专利]含水的铟或铟合金镀浴以及用于沉积铟或铟合金的方法

说明书

一种含水的铟或铟合金镀浴以及一种用于沉积铟或铟合金的其中使用所述镀浴的方法，所述镀浴包含‑铟离子源，‑酸，‑卤离子源，‑根据式(I)的表面活性剂，其中A选自支链或非支链的C₁₀‑C₁₅烷基；B选自氢和烷基；m是5至25范围内的整数；每个R彼此独立地选自氢和甲基；和‑根据式(II)的二羟基苯衍生物，其中每个X独立地选自氟、氯、溴、碘、烷氧基和硝基；n是1至4范围内的整数。

技术领域

本发明涉及含水的铟或铟合金镀浴以及用于沉积铟或铟合金的方法。利用所述浴和方法，可以获得非常平滑的铟或铟合金层。

背景技术

由于独特的物理性质，铟在众多行业中都是非常理想的金属。例如，它足够柔软，使得其容易变形并填充两个配合部件之间的微结构，它具有低的熔化温度(156℃)和高的热导率。这些性质使得铟能够用于电子和相关行业中的多种用途。

例如，铟可以用作热界面材料(TIM)。TIM对于保护电子器件如集成电路(IC)和有源半导体器件例如微处理器不超出其工作温度极限是至关重要的。它们能够使热产生装置(例如硅半导体)与散热片或散热器(例如铜和铝组件)粘结而不产生过多的热障。TIM还可用于构成整个热阻抗路径的散热片或散热器叠层结构的其它组件的组装。

形成有效的热路径是TIM的重要特性。热路径可以根据通过TIM的有效热导率来描述。TIM的有效热导率主要是由于TIM之间的界面完整性和散热器热导率以及TIM的(固有)容积热导率。取决于具体应用，各种其它特性对于TIM也很重要，例如：连接两种材料时热膨胀应力的松弛能力(也称为“柔量”)、在热循环期间形成稳定的机械可靠的接头的能力、对水分和温度变化缺乏敏感性、制造可行性和成本。

铟的电解沉积在本领域早已确定。铟的电解沉积存在各种已知的技术缺陷。铟容易在宽的pH范围内以氢氧化物或氧化物的形式从水溶液中沉淀，这通常需要使用强螯合剂和/或强碱性或酸性镀浴。US 2,497,988公开了一种使用氰化物作为添加剂的电解铟沉积方法。由于毒性，非常不希望使用氰化物。尤其在US 2,287,948和US 2,426,624中报道了采用各种螯合剂如草酸盐的碱性方法。然而，碱性介质不能用于印刷电路制造和半导体的后期阶段，因为焊接掩模和光致抗蚀剂对这种处理是不稳定的。在US 2,458,839中示例性地教导了酸性铟镀浴。尽管如此，由其形成的沉积物是不均匀的并且通常具有岛状结构，这使得它们在亚微米范围内是无效的。然而，由于当今电子工业中小型化需求的增加，这些方法不适用，因为需要亚微米铟或铟合金层。

为了避免上述岛状结构，US 8,092,667教导了一种多步骤方法。首先，形成由铟和/或镓以及硫、硒或另一种金属如铜组成的中间层，然后将镓、铟或其合金电解沉积在所述中间层上。尽管所述工艺可提供薄至500nm的铟层，但该工艺非常费力。其中教导的方法需要多于一种镀浴，这是不希望的，因为它增加了工艺时间并延长了所需的生产线，因此提高了所制造组件的成本。此外，由于所需的中间层由合金与其它元素制成，因此不能提供非常平滑且纯净的铟层。

用于在铜上电解铟沉积的方法报道于《电化学会志》(Journal of theElectrochemical Society)2011,第158卷,第2期，第D57-D61页中。报道的铟的沉积符合Stranski-Krastanov生长特性，但其方式稍有改变。其中公开的工艺导致高达50nm的金属间层的快速形成，然后在其上形成由铟组成的岛状结构。然而，其中描述的工艺不能形成平滑的亚微米铟层。所公开的方法不能提供厚度范围为50nm或100nm至小于1μm或小于500nm的铟或铟合金层。此外，公开内容仅针对铜作为基材，但铜作为基材是很少使用的。电子行业通常在铜线或触点的顶部施加阻挡层以避免铜的电迁移。铜的这种迁移趋势对电子组件的寿命造成严重的风险。