СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ ДИЭЛЕКТРИКОВ Российский патент 1996 года по МПК C23C18/34 

Изобретение относится к технологии изготовления микроэлектронной аппаратуры и может быть использовано при создании токопроводящих элементов при изготовлении многослойных коммутационных плат на гибком основании, преимущественно полиимидной пленке.

Известны способы химической металлизации диэлектриков, предусматривающие предварительную модификацию полимера, сенсибилизацию, активацию, осаждение тонкого слоя металла путем восстановления ионов металлов в водных растворах с помощью растворенного восстановителя с последующим гальваническим наращиванием токопроводящего покрытия [1]
Для меднения полиимида используются растворы, содержащие соль двухвалентной меди, восстановитель, вещества для связывания Cu (II) в комплекс, вещества, регулирующие рН раствора, различные добавки. Поскольку практически единственным восстановителем, используемым в растворах химического меднения, является формальдегид, то химическое осаждение меди может производиться в основном из щелочных растворов.

Наиболее бликим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ металлизации полиимида, включающий (модификацию, сенсибилизирование и активирование) подготовку поверхности и осаждение меди в водном щелочном растворе на основе сернокислой меди [2]
Однако при химическом осаждении меди в щелочном растворе (содержание щелочи 10-12 г/л, рН 12-14) происходит дополнительное травление модифицированной при предварительной обработке поверхности полиимидной пленки. В связи с тем, что большинство диэлектриков (и полиимиды в том числе) имеют неоднородную аморфно-кристаллическую структуру со степенью кристалличности 15-20 происходит неравномерное вытравливание поверхности. Поэтому наблюдается значительный разброс результатов адгезии ненанесенного металлопокрытия, а также участки локального отслоения. Это приводит к низкой адгезии покрытий.

Цель изобретения повышение адгезии покрытий.

Цель достигается тем, что пресс металлизации полиимидной пленки перед химическим осаждением меди из щелочного раствора на поверхность диэлектрика предварительно наносят из кислого раствора слой химически осажденного никеля толщиной 1-2 мкм, который затем обрабатывают в 5%-ном растворе азотнокислой меди.

Нанесение слоя никеля толщиной 1-2 мкм исключает возможность проникновения щелочного раствора химического меднения к предварительно модифицированной поверхности полимида и устраняет неравномерное ее растравливание.

Обработка слоя никеля в 5%-ном растворе азотнокислой меди позволяет не только удалить с поверхности никеля его окислы, но и за счет создания тонкого плотного мелкодисперсного медного покрытия уплотнить слой осажденного никеля, имеющего пористую структуру. При традиционно используемом дикапировании в кислых растворах промежуточных слоев при нанесении многослойных химических покрытий происходит лишь удаление окисной пленки, неизбежно присутствующей на металлопокрытии. Данные электронной микроскопии показывают, что покрытие никелем имеет пористую структуру. Кислые растворы при декапировании проникают вглубь никелевого слоя и благодаря капиллярному эффекту надолго удерживаются в нем. При осаждении же тонкого слоя меди из 5%-ного раствора азотнокислой меди происходит не только удаление окислов никеля, но и надежное уплотнение пористого адгезионного подслоя никеля.

Это приводит к увеличению адгезии медного покрытия до 190 кг/см² (по сравнению с прототипом ≈60-100 кг/см²) и полному устранению локальных отслоений.

П р и м е р. Для удаления механических примесей и водорастворимых солей образцы полиимидной пленки ПМ-1А обезжиривают в щелочном растворе тринатрийфосфата при 343-353 К в течение 10 мин. После промывки в дистиллированной воде в течение 10 мин образцы подвергают травлению в хромовокислом растворе при 343-348 К в течение 5-10 мин, набуханию в щелочном растворе моноэтаноламина при 348 К в течение 10 мин. После промывки в дистиллированной воде и обработки в 2%-ном растворе натровой щелочи в течение 5-15 с пленки обрабатывают в сернокислом растворе перекиси водорода при 348-353 К в течение 1 мин. После окончательной промывки водой образцы высушивают при 373 К в течение часа.

После сенсибилизации в солянокислом растворе SnCl₂ и активации в солянокислом растворе PdCl₂ в течение 4 мин осаждают слой никеля в растворе состава, г/л: NiCl₂ ·6H₂O 30-54 г/л NaH₂PO₂ 18-70 г/л Na₃C₆H₅O₇ 50-100 г/л
молочная кислота 0-30 г/л
Полученное покрытие никеля толщиной 1-2 мкм термообрабатывают при 373 и 473 К в течение часа при каждой температуре. После обработки никелевого слоя в 5%-ном растворе Cu(NO₃)₂ сенсилизации и активации в течение 4 мин осаждают покрытие меди толщиной 1-2 мкм из тартратно-трилонатного раствора состава, г/л: CuSO₄ ·5H₂O 5-15
Трилон Б-5-15 Калия, натрия тартрат 20-40 Na₂CO₃ ·10H₂O 10-30 NaOH 10-20 CH₂O 20 мл/л 2,2-дипиридил 0,005
Химическое осаждение меди осуществляют при 302-307 К. Образцы высушивают при 373 К в течение часа, декапируют в кислом растворе 5%-ного персульфата аммония. Тонкопленочное медное покрытие наращивают до толщины 20-25 мкм в сернокислом электролите меднения состава, г/л: CuSO₄ ·5H₂O 90-100 H₂SO₄ 100-150 NH₄NO₃ 20-25
В таблице приведены составы растворов, использовавшихся для обработки никелевого покрытия перед осаждением меди из щелочного тартратно-трилонатного раствора и их влияния на адгезионную прочность покрытия никель-медь.

Максимальная адгезия никель-медь покрытия составляет 190 кгс/см².

Существо изобретения: способ металлизации диэлектриков, преимущественно полиимидной пленки, включает подготовку поверхности, нанесение на нее из кислого раствора слоя химического никеля толщиной 1 - 2 мкм, обработку нанесенного слоя в 5%-ном растворе азотнокислой меди, а затем химическое нанесение медного покрытия в щелочном растворе. 1 табл.

Способ металлизации диэлектриков, преимущественно полиимидной пленки, включающий подготовку поверхности и химическое нанесение медного покрытия в щелочном растворе, отличающийся тем, что, с целью повышения адгезии покрытий, на поверхность предварительно наносят из кислого раствора слой химического никеля толщиной 1 2 мкм, который затем обрабатывают в 5%-ном растворе азотнокислой меди.