[发明专利]形成钝化层的方法、含钝化层的基底及钝化层去除方法

说明书

本申请提供了一种在基底上形成钝化层的方法。该方法包括以下步骤：a)在处理室中提供基底，所述基底包括金属表面，其中，所述金属表面为铜、锡或银表面，或为包括铜、锡或银中的一种或多种的合金表面；b)通过气相沉积将至少一个有机层沉积到所述金属表面上，由有机前体形成的所述有机层包括：包括氧、氮、磷、硫、硒、碲或硅中的至少一种的第一官能团；和选自羟基(‑OH)或羧基(COOH)的第二官能团；其中，所述第一官能团吸附在所述金属表面上；和c)通过气相沉积将至少一个无机层沉积到所述有机层上，其中所述第二官能团用作无机层的附着位点。本申请还涉及具有所述钝化层的基底及从所述基底去除或降解钝化层的方法。

技术领域

本发明涉及一种在基底上形成钝化层的方法。本发明还涉及包含通过上述方法形成的钝化层的基底。本发明进一步涉及一种从基底去除钝化层的方法。

背景技术

当暴露于或存储在大气条件下时，许多金属易于氧化。金属的氧化导致金属表面上形成金属氧化物。表面金属氧化物的形成对金属的化学、机械、光学和电学性质产生不利影响。基于这些原因，通常在形成电连接之前从金属表面去除金属氧化物。然而，金属氧化物可能生长到超过纳米量级，并且去除金属氧化物困难且耗时。因此，希望防止表面金属氧化物的形成。

用于防止表面金属氧化物形成的已知方法包括形成钝化层。“钝化层”是沉积在基底表面上的保护膜、层或涂层，以抑制或阻止在基底表面发生的化学反应，例如氧化反应。钝化层通常用作氧化阻挡层，该氧化阻挡层阻止下方表面的氧化。在金属表面(例如铜表面)的情况下，钝化层阻止金属表面的氧化，并由此防腐蚀。

有些已知的钝化层是永久性的。例如，已知将氧化铝直接沉积至金属表面上以抑制氧化。然而，去除这种永久钝化层通常需要可能破坏基底的其他组件的侵蚀性的化学蚀刻、机械抛光或其他工艺。

在某些应用中，例如在PCB表面处理或热压接合中，临时性的钝化层是优选的。理想的是能够根据需要来选择性地去除钝化层以为后续处理步骤作准备。例如，在电子器件的制造中，可能需要在形成电连接之前去除钝化层。

当形成电连接时，已知的是在焊接之前，在金属(例如铜)的表面上沉积一层有机保焊剂(organic solderability preservative，OSP)。在焊接之前，OSP层阻止金属表面的氧化并且用作钝化层。

OSP钝化层必须具有足以抑制下方金属表面的氧化最小厚度(通常为几百纳米)，并且会在随后的处理步骤中污染基底。沉积OSP层的已知方法通常导致OSP层在基底表面上具有不均匀的厚度。厚的和/或不均匀的OSP层可能难以完全去除，并且OSP残留物可能在随后的处理步骤中污染基底。

期望减小钝化层的厚度，同时保持钝化层的抗氧化特性。期望钝化层具有改善的厚度均匀性。期望开发一种可以在长时间段内(例如在储存中)抑制或阻止氧化的钝化层，而当需要时可以选择性地从基底上除去该钝化层。期望能够选择性地去除钝化层而无需使用额外的处理步骤，例如侵蚀性的化学蚀刻或机械抛光。

替代的钝化涂层也是已知的，例如公开于R.W.Bonner III等人,Applied PowerElectronics Conference and Exposition(APEC),2012,498-502中的微通道冷却器的钝化涂层。Bonner III等人公开了一种铜基底，其中主要通过在铜基底上镀镍和金层来控制防腐蚀。使用长链烷硫醇以在抛光的金表面上形成自组装单层(SAM)，并随后在其上沉积氧化铝层。较长的碳链是优选的，因为与短链的SAM分子相比，SAM分子的链越长组装和组织越好。Bonner的钝化涂层有助于防止腐蚀。

发明内容