Электролит для осаждения сплава хром-никель

 

Изобретение относится к получению электролитических покрытий из сплавов на основе хрома и может быть использовано в полупроводниковой технике для приварки выводов к элементам конструкций полупроводниковых изделий . Цель изобретения - повышение барьерных свойств покрытий за счет снижения объемного коэффициента диффузии . Электролит содержит, г/л: серно-кислый хром 50-70; хлористый никель 24-40; уксусно-кислый аммоний 25-30; трилон Б 40-65. При температуре 20-70°С и плотности тока 2-8 А/дм из электролита осаждают покрытия хром - никель (Nii 15%), обеспечивающие проведение процесса термокомпрессии выводов полупроводниковых изделий . 1 табл. g

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (59 4 С 25 D 3 56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3715967/22-02 (22) 20.03.84 (46) 15.03.87. Бюл. И- 10 (71) Московский вечерний металлурги= ческий институт (72) Е.А.Ефимов и Т.Г.Ситникова (53) 621 ° 357.7:669.26 5(088.8) (56) Патент США В 3888774, кл.204-15, 1975.

Патент Японии В 55-31147, о кл. С 25 Р 3/56, 1980. (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА

ХРОМ-НИКЕЛЬ (57) Изобретение относится к получению электролитических покрытий из сплавов на основе хрома и может быть использовано в полупроводниковой технике для приварки выводов к элементам конструкций полупроводниковых изделий. Цель изобретения — повышение барьерных свойств покрытий за счет снижения объемного коэффициента диффузии. Электролит содержит, г/л: серно-кислый хром 50-70; хлористый никель 24-40; уксусно-кислый аммоний

25-30; трилон Б 40-65. При температуре 20-70 С и плотности тока 2-8 А/дм о 2. из электролита осаждают покрытия хром — никель (Ni 6 157), обеспечивающие проведение процесса термокомпрессии выводов полупроводниковых изделий. 1 табл.

1 12966

Изобретение относится к получению электролитических покрытий из сплавов на основе хрома и может быть использовано в полупроводниковой технике для приварки выводов к элементам кон- 5 струкций полупроводниковых изделий.

Целью изобретения является повышение барьерных свойств покрытий за счет снижения объемного коэффициента диффузии. 10

Процесс электроосаждения ведут при

20-70 С, плотности тока 2-8 А/дм и рН электролита 2,0-3 5. В качестве анода используют графит. Электролит готовят смешением компонентов.

Уменьшение температуры электролита ниже 20 С понижает выход по току до 157., при этом не обеспечивается равномерность осадков. Увеличение о температуры выше 70 С нецелесообразно, так как происходит сильное испарение электролита.

При плотности тока ниже 2 А/дм

2 резко снижается выход по току (при

1 А/дм — 6%), кроме того ухудшается

2 равномерность распределения покрытия (осаждение происходит по краям образЯ цов). При плотности тока выше 8 А/дм начинается процесс губкообразования.

При рН ниже 2,0 и выше 3 5 выход

30 по току сплава уменьшается до 57, кроме того, ухудшается качество осадков и возрастает величина внутренних напряжений.

Концентрация серно-кислого хрома

50-70 г/л и трилона Б 40-65 г/л сооТветствует максимальному выходу по току в области получения блестящих осадков сплава.

Уменьшение концентрации серно-кис40 лого хрома ниже 50 г/л и увеличение вьппе 70 г/л снижает выход по току сплава до 237.

При концентрации хлористого никеля меньше 24 г/л выход по току снижает45 ся до 4-57.. Повьппение концентрации хлористого никеля выше 40 г/л увеличивает выход сплава по току, но ухудшает внешний вид покрытий: уменьшается блеск, покрытие шероховатое.

Содержание трилона Б меньше 40 г/л и больше 65 г/л не позволяет получать блестящих покрытий, кроме того повышение концентрации трилона Б выше

65 г/л приводит к снижению выхода по току сплава до 15%.

Содержание уксусно-кислого аммония меньше 25 г/л и больше 30 г/л не поз28 2 воляет получать блестящих покрытий.

Уменьшение и увеличение концентрации его в электролите приводит соответственно к черным и отслаивающимся покрытиям.

Изменение состава и режимов электролиза в указанных пределах позволя-. ет получать качественные покрытия с выходом по току 18-497, выдерживающие о термоудары от 400 до 500 С и обеспечивающие проведение процесса термокомпрессии выводов полупроводниковых приборов.

Результаты рентгенографических исследований, проведенные на "Камеке", показали, что никеля содержится в осадке до 157.

Получаемый осадок сплава хром-никель из электролита по изобретению представляет собой поликристаллическое покрытие с размером зерна 10 см.

Такое мелкозернистое покрытие удается получить в результате присутствия в электролите трилона Б и уксусно-кислого аммония при данном сочетании компонентов. Эти вещества обеспечивают образование в электролите прочных комплексных соединенй осаждаемых металлов, что является причиной высокой катодной поляризации и образования мелкозернистого осадка. Указанная структура покрытий повьш ает их антидиффузионные свойства, например, к золоту и, следовательно, обеспечивает возможность проведения процесса термокомпресии.

Основное требование к термокомпрессии — это создание невыпрямляющего (омического) контакта. Такой контакт образуется только в случае нанесения на кремний золотого покрытия толщиной 3-6 мкм. При использовании других металлов контакт обладает выпрямляющими свойствами. В этом случае процесс термокомпрессии не может быть использован для приварки выводов. При нанесении сплава хром — никель иэ электролита предлагаемого состава процесс термокомпрессии обеспечивает получение невыпрямляющего контакта при толщине золотого покрытия

1,5 мкм.

При термокомпрессии изделие испытывает термоудар 400-500 С в течение

3-5 мин. При такой температуре золото диффундирует в подслой металла, что требует увеличения толщины золотого

12966

28 4

Формула изобретения

Электролит для осаждения сплава хром — никель, содержащий серно-кислый хром, хлористый никель и уксусно-кислый аммоний, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения барьерных свойств покрытий за счет снижения объемного коэффициента диффузии, он дополнительно содержит вунатриевую соль этилендиаминтетраксусной кислоты (трилон Б) при слеующем соотношении компонентов, г/л:

Серно-кислый хром 50-70

Хлористый никель 24-40

Уксусно-кислый аммоний 25-30

Двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (Трилон Б) Как видно из таблицы, покрытия 10 д хром — никель, осажденные из предла- у гаемого электролита, имеют существен- д но меньший коэффициент объемчой диффузии золота, высокую прочность сцепления с подложкой, что обеспечивает 15 проведение процесса термокомпрессии.

Применение электролита для получения сплава хром — никель обеспечивает снижение толщины золотого покрытия на 1,5-4 мкм для каждого изделия. 20

40-65

Пример

2 3 4 5 6

Покаэатели

Сернокислый хром

70 55 45 75 55 55

Хлористый никель

24 40 38 20

Хромокалиевые квасцы

500

Хлористый хром

210

Уксусно-кис-лый аммоний

25 30 28 20 35 28

Аминоуксусная кислота

65 55 35 70

Трилон Б

88

Сернокислый никель

140

Борная кислоте

Хлористый алюминий

120

Хлористый аммоний

1 10.

70 60 20,70 При всех режимах 50 электролиза покрытия отсланваются о

Температура, С

50

Плотность токд, аlдм

8 4

1,519

30 33 покрытия. При осаждении золота толщиной 1,5 мкм на подслой хром — никель из предлагаемого состава электролита диффузии золота в него не происходит.

Примеры использования предлагаемого и известных электролитов приведены в таблице.

45 35 35 120

6.

Продолжение таблицы

1296628

1 (Пример

Показатели р8 электролита

2,1

2 3 5 2,5 2

23 49

Зыкад по току

625 400 490

270 . 580

85 90

45

58 42. 46 52

Испытания на тернокомпресснв:

5 10 5-10

5 ° 10 5 ° 10 5. 10

8 ° 10 1 ° 1О

5 10 1,5 ° 10 3.-10

Испытания на териоудар:

1,3 10 0,9 16 0,5 ° 100,8 10 1 2-10

П .р и и е ч а в и .е: 8 - электролит по патенту Японии; 9 - электролит по патенту

СИИ; 4 7 - ма образцах не проводились испытания, так как получены покрытия неудовлетворительного качества.(отсламвавтся и губкообразные).

Составитель Ю.Ипатов

Редактор K. Волощук Текред М.Ходанич Корректор С.Черни

Заказ 722/31

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4.

Микротвер дость кг/иы внутренние напряжения, кгlмы

Прочность сцепления по методу отрыва итифта, кг/им прямой ток диодной струк" турыв h обратный ток диодной структуры, А объемный коэффициент диффузмиу сиа .c= ! 2 3 4 5 6 7 S 9

Губкообразное покрытие

Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5