脉冲电镀制备硅基细晶镍铁合金薄膜.pdf

陆.2 微细加工技术 第2 期 2∞7 年4 月 MICROFABRICATION TECHNOLOGY Apr. ,2007 文章编号:1003-8213(2007)02翩。024-04 脉冲电镀制备硅基细品镰铁合金薄膜 马波1 ， XtJ波2 ，央…解2 ，贾宏光2 ，张平2 (1.长春理工大学理学学院，长春 130022; 2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所成用光学国家建点实验室，长春 130033) 摘要:应用脉冲电镀法在硅片上制备细品粒媒铁合金薄膜，对电镀工艺参数与形成的沉积层的微观 组织关系进行了探讨。 通过改变脉冲电源的也参数来研究其对镀层结构和微观形貌的影响。 i运 用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微钝(AFM)等实验手段对电镀层微观结构进行了观测与分 析。研究表明，随着电流密度的增加与脉冲频率的加大，沉积层晶粒明显细化，致密度增大，使镀 层质量得到很大的提高。 关键词:硅丢在;镰铁薄腰;脉冲电流;晶粒 文献标识码:A 中图分类号:TN304.055 度以及耐腐蚀等性能，耐镀腥的微观结构及晶粒生 1 51 宫 长形态决定着镀层的强度特性。在电铸以及 LIGA 工艺中，如果零件的本身尺寸极小，则对于沉积出的 随着以硅微机械加工技术为荔础的微机电系统 金属居晶粒尺寸的要求白极其严格。因此，研究镀 (MEMS)的发展，金属的电镀也成为表面微机械加 层的结构和微观形貌，探讨能使晶粒细微、致密的原 工技术中行之有效的方法之一。而镰铁合金系列是 因十分意耍。 众所周知的磁性材料，广泛应用在电磁 MEMS 巾， 采用 T = ToffÉl频率和电流大小可调的简单、 on 如微型继电器、微型开关、微型泵和微电机等[1- 3] 。 易用的方波脉冲电源，考虑到光亮剂、帮平剂等虽然 脉冲电镀是20 世纪 60 年代发展起来的一种电 辅助作用很强，但在电镀加热过程中容易分解，变为 镀技术，应用范罔极广，在制造纳米品、纳米多层膜 杂质而使镀层质景下降。本研究在无添加剂的条件 时，应用脉冲电镀比直流电镀效果好[4J 。近年来，国 下，通过优化电流密度和脉冲频率，考察沉积屈晶粒 内外一些研究机构致力于脉冲电键的研究。 的细化效果，从而提高镀层质最。 T . E. Buchheit 等人研究了脉冲与直流电镀对锦铁含 金镀居中晶粒结构的影响[5J; Sidney 等人进行了 2 实验 波脉冲电镀 Zn-Ni 含金镀层研究( Ton :::: 1 阳， Toff = 10 ms) ，发现脉冲电镀可以呈现更细的颗粒[6]; Erb 2.1 理论基础 等人开发了制备纳米晶锦的脉冲电沉积技术( T =