DD299382A7 - Chemisch-reduktive gold-elektrolyt-kombination und verfahren zur goldabscheidung unter verwendung dieser kombination - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine chemisch-reduktive Gold-Elektrolyt-Kombination und ein Verfahren zur Goldabscheidung unter Verwendung dieser Kombination, bevorzugt zur Goldabscheidung auf Nickel- und Nickellegierungsschichten. Die Kombination besteht aus einem Vorbad und einem Hauptbad und gegebenenfalls einer Dekapierloesung und gegebenenfalls einer Vorbehandlung. Die erhaltene Goldschicht ist chip- und drahtbondbar.{chemisch-reduktive Gold-Elektrolyt-Kombination; Goldabscheidung; Goldabscheidung auf Nickelschichten; Goldabscheidung auf Nickellegierungsschichten; chipbondbare Goldschicht; drahtbondbare Goldschicht}
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die chemisch-reduktive Gold-Elektrolyt-Kombination und das Verfahren zur Goldabscheidung unter Verwendung dieser Kombination kann für die Herstellung von haftfesten Goldschichten, bevorzugt auf Ni-, NixPy- oder NixBy-Oberfläclien, genutzt werden. Besonders ist die stabile Elektrolyt-Kombination für die Herstellung von Chip- und Drahtbondinseln geeignet.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik »
Die Verwendung chemisch-reduktiver Metallisierungsbäder für die Herstellung von Goldschichten ist allgemein bekannt (Goldie, Gold als Oberfläche, technisches und dekoratives Vergolden, 1983). Schwierigkeiten bei der Vergoldung ergeben sich bei der Abscheidung auf Nickelschicht-Oberflächen. Entweder findet keine Abscheidung auf Nickel-oder Nickellegierungsoberflächen statt (US-PS 1322203) oder es handelt sich um eine Zementationsabscheidung (US-PS 3123484), die nur die Abscheidung dünner Goldschichten gestattet (DD-PS 265 915). Eine Zementation des Goldes hat außerdem den Nachteil, bei längeren Behandlungszoiten zur Verschlechterung dar Haftfähigkeit der Goldschicht zu führen.
Zum Chip- bzw. Drahtbonden werden Goldschichtdicken von 0,2-3,0Mm benötigt. Die dafür angegebenen Elektrolyte mit hoher Abscheidungsrate sind jedoch nur b grenzt stabil (Rich, D. W., Proc. Am. Electropl. foe. 1971, S. 58 und US-PS 4169171). Häufig werden für selektive Beschichtungsaufgaben alkalisch lösliche Fotoresists oder -lacke zur Abdeckung nicht zu beschichtender Flächen eingesetzt. Es können daher keine im alkalischen Bereich, >pH 9 arbeitenden Gold-Elektrolyte benutzt werden (Dettke, Stromlose Beschichtung, Eugen G.Leuze Verlag 1988, S.74-78).
Ebenso wird in der DD-PS 263307 ein chemisch-reduktives Goldbad mit hoher Abscheidungsrate beschrieben. Nachteil dieses Bades ist jedoch, daß ein gleichzeitiger zementotiver Abscheidungsprozeß stattfindet.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines stabilen chemisch-reduktiven Metallisierungsbades im nichtalkalischen Bereich für die Herstellung von haftfesten Goldschichten auf Ni-, NixPy oder NiKBy-Oberflächen.
Aufgab'e der Erfindung ist es, eine stabile Abscheidung von haftfesten, bondbaren Goldschichten von >0,2μιη mit besonders schnellen Abscheldungszeiten zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Gold-Elektrolyt-Kombinatlon, bestehend aus einem Vorbad, enthaltend einen Gold-Strlke-Elektrolyten mit dem Anion Disulfitoaurat-I ([Au(SOa)2)3') als Goldsalz, einem Alkali- und/oder Ammoniumsulfit (SO3)2' als Stabilisator und einem Reduktionsmittel, und einem Hauptbad, enthaltend das Anion Dlcyanoaurat-I [Au(CN)2 -) als Goldsalz, Thioharnstoff oder dessen Derivate als Stabilisatoren und Cobalt-Il-Salze als Reduktionsmittel, gegebenenfalls fines Komplexbildners und gegebenenfalls eines Nickel-Il-Salzes, gelöst.
Derlm Vorbad enthaltene Gold-Strike-Elaktrolyt mit dem Anion Disulfitoaurat-I kann in Form seiner Ammonium· oder Alkalisalze eingesetzt werden. Als geeignete Reduktionsmittel des Vorbades eignen sich beispielsweise Aldehyde und Aldehyd-Sulfit-Addukte. Besonders geeignet ist Formaldehyd (Methanal) und das Addukt Formaldehyd/Natriumsulfit (Rongalit*). Dem Vorbad kann gegebenenfalls ein Komplexbildner, beispielsweise Ethylendiamin, zugesetzt werden. Das Im Hauptbad verwendete Goldanion, Dicyanoaurat-I, kann ebenfalls in Form seiner Ammonium-, oder Alkalisalze eingesetzt werden. Dem Hauptgold werden als Stabilisatoren Thioharnstoff oder dessen Derivate zugesetzt; beispielsweise Thiosemicarbazid.
Als wesentlicher Bestandteil des Hauptbades werden dem Elektrolyten CobalMI-Salze zugesetzt, beispielsweise Cobalt-Ilhalogenide, Cobalt-ll-sulfat, Cobalt-ll-nitrat, Cobalt-ll-formiat oder Cobalt-ll-acetat.
Gegebenenfalls kann dem Hauptgold ein Nickelsalz, beispielsweise ein Nickel-ll-halogenid, mit besonderem Vorteil Nickel-Ilchlorid, zur Erhöhung der Abscheidungsgeschwindigkeit zugesetzt werden.
Zur Beschichtung von Nickel- oder Nickellegierungsoberflächen kann es notwendig sein, zusätzlich eine Dekapierlösung zu verwenden. Diese Dekapierlösung besteht aus einer Hydroxycarbonsäure oder deren Salzen und Ammoniumchlorid. Als geeignete Hydroxycarbonsäuren sind beispielsweise Weinsäure oder Citronensäure zu nennen.
Die Dekapieriösung ist anzuwenden, wenn die vorhandene Nickel· oder Nickellegierungsoberfläche bei der Goldbeschichtung eine hohe Zementation zeigt und eine zusätzliche Auflösung der Nickelschicht durch die saure Elektrolytlösung auftritt. Lösungen aus Alkali- oder Ammonium-carbonsäuren, beispielsweise Natriumeitrat mit Ammoniumchlorid bei pH 6-8 passiveren Nickeloder Nickellegierungsoberflächen. Die Zementationsrate wird dadurch vermindert. Ein im Neutralbereich bis maximal pH 8 arbeitender Gold-Strike-Elektrolyt, der ebenfalls eine Alkali- oder Ammoniumcarbonsäure und Ammoniumchlorid enthält, gewährleistet eine haftfeste Abscheidung von Goldschichten. Eine zusätzliche Auflösung der passiven Nickelschichten (beispielsweise selektiv unter den Goldschichten) tritt nicht auf. Die dichte Vorgoldschicht schützt die Nickeloberfläche vor einer selektiven Auflösung im sauren Gold-Haupt-Elektrolyten. Der saure Gold-Haupt-Elektrolyt wird durch die Verwendung von Thioharnstoff oder dessen Derivaten zusätzlich stabilisiert, wobei bei bleibender Stabilität durch eine angepaßte Konzentration von Nickelionen (Nickelchlorid) im Elektrolyt eine Beschleunigung der katalytischen Roduktionsreaktion und damit eine Abscheidungsrate von 2 μιη/η erzielt wird.
Durch eine Vorbehandlungslösung im Falle der Weitervergoldung von Gold und/oder Goldoberfläche kann die Startreaktion der Abscheidung vom Hauptgold beschleunigt werden. Die Vorbehandlungslösung besteht aus Schwermetallionen, z. B. NIJ+-lonen und/oder Co2+-lonen im sauren Milieu, die an der Goldoberfläche adsorbiert werden und das Oberflächenpotential verändern. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Goldabscheidung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Elektrolyt-Kombination und gegebenenfalls der Dekapierlösung.
10 g/1 Natriumeitrat
15g/l Ammoniumchlorid.
a) Gold-Strike-Elektrolyt: 30 Minuten, 6O0C GoIdBIsNa3Au(SO3I2 0,6 g/l Methanal 0,1 g/l Natriumeitret 10,0 g/l Na2SO3 5,0 g/l Ethylendiamin 0,84 g/l NH4CI 15,0 g/l
b) Gold-Haupt-Elektrolyt: 90 Minuten, 82-840C KAu(CN)2 6,0 g/l Thioharnstoff 24,8 g/l CoCI2-6H2O 20,0 g/l NiCI2-6H2O 10,0 g/l Ammoniumdihydrogencitrat 20,0 g/l
chemlsch-reduktiv vernickelten Kupfer-Kontaktschichtstrukturen vergoldet werden.
a) Gold-Strike-Elektrolyt: IS Minuten, 6O0C, pH 5,1 mit Citronensäure Gold als (NH4)JAu(SOj)2 1,0 g/l
Na2SO3 7,0 g/l
NH4CI 10,0 g/l
b) Gold-Haupt-Elektrolyt: 30 Minuten, 82-840C KAu(CN)2 4,0 g/l Thioharnstoff 20,0 g/l CoCI2 -6H2O 20,0 g/l NlCI2-6H2O 15,0 g/l Ammoniumdihydrogencitrat 15,0 g/l <
Eine Streifenleitungsschaltung auf AI2O3-Keramik soll mit dem Schichtsystem NixPy-galv. Cu-NixPy-Au aufgebaut werden. Mit lift-off-Technik wird zunächst die Leitbahnstruktur einschl. galv. Kupfer hergestellt. Nach dem Entfernen des Fotolackes wird das Schichtsystem Ni„Py-galv. Kupfer mit NixPy aus einem alkalischen Elektrolyten beschichtet und mit der erfindungsgemäßen Kombination folgendermaßen vergoldet:
a) Gold-Strike-Elektrolyt: 30 Minuten, 6O0C analog Beispiel 2, Jedoch mit Gold als (NH4IaAu(SO3I2 1,2 g/l Ammoniumdihydrogencitrat 20,0 g/l
(anstelle Natriumeitrat)
b) Vorbehandlungslösung für Gold: 4 Minuten, 82-840C NiCI2-6H2O 15,0 g/l
CoCI2-6H2O 20,0 g/l
gelöst in 15%iger Salzsäure
c) Goid-Haupt-Elektrolyt: 30 Minuten, 82-840C KAu(CN)2 7,0 g/l Thioharnstoff 25,0 g/l CoCI2-6H2O 15,0 g/l NiCI2-6H2O 15,0 g/l Ammoniumdihydrogencitrat 20,0 g/l
a) Gold-Strike-Elektrolyt: 15 Minuten, 6O0C Gold als (NH4J3Au(SO3)J 2,0 g/l Methanal 0,1 g/l Natriumeitrat 10,0 g/l Na2SO3 5,0 g/l Ethylendiamin 0,84 g/l NH4CI 15,0 g/l
b) Gold-Haupt-Elektrolyt: 30 Minuten, 82-84eC, pH 5 mit NH4OH KAu(CN)2 . 5,0 g/l Thioharnstoff 24,8 g/l
CoCI-6H2O 20,0 g/l
NiCI2-6H2O 10,0 g/l
Claims (7)
1. Chemisch-reduktive Gold-Elektrolyt-Kombination, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einem Vorbad, enthaltend einen Gold-Strike-Elektrolyt mit dem Anion Disulfitoaurat-I ([Au(SO3I2]3") als Goldsalz, einem Alkali- oder Ammoniumsulfit (SOa)2- als Stabilisator und einem Reduktionsmittel und gegebenenfalls einem Komplexbildner und einem Hauptbad, enthaltend das Anion Dicyanoaurat-I [Au(CN)2 -] - als Goldsalz, Thioharnstoff oder dessen Derivate als Stabilisatoren, Cobalt-Il-Salze als Reduktionsmittel, und gegebenenfalls ein Nickel-Il-Salz, bestehen.
2. Chemisch-reduktive Gold-Elektrolyt-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gold-Strike-Elektrolyt 0,3-2,0g/l Gold als Na3[Au(SOa)2), 3-15g/l Natriumsulfit, 0,05-1,0g/l Ethylendiamin, 0,1—0,5g/l Methanal, 10—25g/l Ammoniumchlorid und 5-25g/l Salz einer Hydroxycarbonsäure enthält.
3. Chemisch-reduktive Gold-Elektrolyt-Kombination nach mindestens einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gold-Haupt-Elektrolyt 3-10g/l K [Au(CN)2], 5-25g/l Thioharnstoff, 10-30g/l CoCI2 · 6H20,5-15g/l NiCI2 · 6H2O und 10-30g/l eines Ammoniumsalzes einer Hydroxycarbonsäure enthält.
4. Verfahren zur Goldabscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß als Bad eine chemisch-reduktive Gold-Elektrolyt-Kombination gemäß Anspruch 1 und gegebenenfalls eine Dekaoierlösung, bestehend aus einer Hydroxycarbonsäure oder deren Salzen und Ammoniumchlorid, verwendet wird.
5. Verfahren zur Goldabschoidun nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dekapierlösung, enthaltend 1—2üg/l einer Hydroxycarbonsäure oder deren Salz und 5-25g/l Ammoniumchlorid, verwendet wird.
6. Verfahren zur Goldabscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß als Bad eine chemisch-reduktive Gold-Elektrolyt-Kombination gemäß Anspruch 1 und gegebenenfalls eine Vorbehandlungslösung für zu vergoldende Oberflächen, bestehend aus einer sauren Lösung, die Ni2+-lonen und/oder Co2+-lonen enthält, verwendet wird.
7. Verfahren zur Goldabscheidung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf 60-9O0C erhitzte Vorbehandlungslösung, enthaltend 10-30g/l NiCI2 · 6H2O und 5-15g/l CoCI2 · 6H2O verwendet wird.
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DD34223990A DD299382A7 (de) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | Chemisch-reduktive gold-elektrolyt-kombination und verfahren zur goldabscheidung unter verwendung dieser kombination |
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DD (1) | DD299382A7 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0701281A2 (de) | 1994-09-07 | 1996-03-13 | W.C. Heraeus GmbH | Substrat mit bondfähiger Beschichtung |
-
1990
- 1990-06-28 DD DD34223990A patent/DD299382A7/de not_active IP Right Cessation
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EP0701281A2 (de) | 1994-09-07 | 1996-03-13 | W.C. Heraeus GmbH | Substrat mit bondfähiger Beschichtung |
DE4431847A1 (de) * | 1994-09-07 | 1996-03-14 | Heraeus Gmbh W C | Substrat mit bondfähiger Beschichtung |
DE4431847C2 (de) * | 1994-09-07 | 2002-08-08 | Heraeus Gmbh W C | Substrat mit bondfähiger Beschichtung |
DE4431847C5 (de) * | 1994-09-07 | 2011-01-27 | Atotech Deutschland Gmbh | Substrat mit bondfähiger Beschichtung |
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