文章來源：老虎說芯

原文作者：老虎說芯

本文介紹了半導(dǎo)體制造工藝中Plating(電鍍)工藝的原理、設(shè)備、操作和維護(hù)。

Plating 定義

Plating(電鍍)是一種電化學(xué)過程，通過此過程在基片(wafer)表面沉積金屬層。在微電子領(lǐng)域，特別是在Bump連接技術(shù)中，電鍍起到至關(guān)重要的作用，用于形成穩(wěn)固且導(dǎo)電的連接點(diǎn)，這些連接點(diǎn)是芯片封裝的關(guān)鍵組成部分。

設(shè)備介紹

①電鍍槽

電鍍槽是一個(gè)容器，用來盛放含有待沉積金屬的溶液?；ㄟ^特制的架子懸掛在溶液中。這些槽通常配備有攪拌器和溫度控制系統(tǒng)，以保持化學(xué)溶液的均勻性和適宜溫度。

②電源

電鍍過程需要一個(gè)穩(wěn)定的電源來提供電流或電壓。電源的穩(wěn)定性至關(guān)重要，因?yàn)殡婂冞^程的質(zhì)量直接受到電流密度和電壓的影響。通常使用直流電源，但在特定應(yīng)用中也可能使用脈沖電源以優(yōu)化鍍層的微觀結(jié)構(gòu)。

操作技巧

a. 電鍍液的管理

化學(xué)成分與溫度：確保電鍍液的化學(xué)成分和溫度恒定是獲得高質(zhì)量鍍層的關(guān)鍵。鍍液中的金屬離子濃度、pH值和有機(jī)添加劑的含量必須嚴(yán)格控制。溫度影響鍍液的粘度和離子活性，通常維持在特定范圍內(nèi)，例如銅鍍液通常保持在20°C到25°C。

b. 電流密度與鍍層時(shí)間

電流密度：電流密度是決定鍍層速率和質(zhì)量的重要參數(shù)。電流密度過高可能導(dǎo)致鍍層粗糙、氣泡生成和不均勻沉積。適當(dāng)調(diào)整電流密度可以幫助控制鍍層的均勻性和結(jié)晶性。

鍍層時(shí)間：鍍層時(shí)間決定了鍍層的總厚度。鍍層時(shí)間需要與電流密度協(xié)同調(diào)整，以確保鍍層的連續(xù)性和均勻性。

c. 電鍍液的維護(hù)

定期檢測：定期對(duì)電鍍液進(jìn)行化學(xué)和物理性質(zhì)的檢測，可以預(yù)防污染和成分失衡。例如，鍍銅液中銅離子的消耗需要通過定期添加來補(bǔ)充，確保電鍍過程的穩(wěn)定性。

維護(hù)與過濾：電鍍液中可能積累各種雜質(zhì)，如溶解的金屬顆粒和有機(jī)污染物。使用過濾系統(tǒng)可以去除這些雜質(zhì)，防止鍍層缺陷的發(fā)生。

常見問題與解決策略

a. 鍍層不均勻

原因：電流分布不均、電鍍槽中溶液流動(dòng)不充分或基片固定不良。

解決方法：優(yōu)化電極和基片的配置，提高槽液的循環(huán)與攪拌效果，檢查并調(diào)整基片的固定方式。

b. 鍍層剝落

原因：基片表面清潔度不足或電鍍液中有機(jī)添加劑過量。

解決方法：改進(jìn)基片的清潔工藝，調(diào)整有機(jī)添加劑的使用量和種類。

c. 鍍層孔洞

原因：電流密度過高、氣泡附著或鍍液中有雜質(zhì)。

解決方法：降低電流密度，優(yōu)化攪拌和過濾系統(tǒng)以減少氣泡和雜質(zhì)。

Plating是Bump工藝中的核心步驟之一，對(duì)于保證產(chǎn)品的質(zhì)量和性能至關(guān)重要。通過精細(xì)控制操作條件和維護(hù)電鍍液的質(zhì)量，可以顯著提高鍍層的一致性和可靠性。