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詳解電鍍設備

作者：網站管理員　來源：本站原創　日期：2023/12/21 11:26:40　點擊：3182　屬于：技術資訊
詳解電鍍設備

什么是晶圓電鍍設備

晶圓電鍍設備，就是在晶圓上形成配線膜時使用的工業生產設備。

晶圓鍍膜工藝是指，在晶圓上形成絕緣膜、半導體膜、配線膜這3類薄膜的工藝，晶圓電鍍設備就是用在其中的配線膜上的。

電鍍按技術可以分為濕法電鍍和干法電鍍兩種。濕法電鍍，是使用水溶液，干法電鍍則是用金屬蒸發的方式。

干法電鍍是在真空環境下進行電鍍的，具體來說有濺射、離子注入、真空蒸發等多種方式。

濕法電鍍又分為電解電鍍和無電解電鍍（即化學鍍），電鍍設備也跟著分為電解電鍍設備和化學鍍設備。電解電鍍按照方式來說可分為正面朝上式、正面朝下式、垂直浸漬式；化學鍍則可以分為垂直浸漬式和上升式。

電鍍設備的用途

電鍍加工是一種在金屬或非金屬物的表面形成金屬膜的加工方法。它被廣泛用于工業產品中，是當代電子產品和電腦所不可或缺的技術。

電鍍的目的是提高耐腐蝕性和功能性。金屬在原材料狀態下會氧化變色。鍍上耐氧化的金屬后可以防止生銹。功能性電鍍是通過賦予低接觸電阻的電氣特性，使多個部件接觸的地方摩擦減少，提高其滑動性能。

電鍍也可以用于提高裝飾性。裝飾電鍍可以讓物品外觀看起來更美，給予其視覺美感。例如電子產品的外層部件、框體、汽車徽標、飾品掛件等。

晶圓電鍍設備的原理

1. 電解電鍍設備

電解電鍍設備通過外部電源的電能來進行電鍍。比如將晶圓浸入硫酸銅等電鍍液中，讓銅板在陽極，晶圓在陰極使電流通過，就可以在晶圓表面制作出銅的薄膜了。如果所有的電流都用于金屬離子的還原反應，那么電流的大小就是鍍層的沉積量。只要計算出施加在單位面積上的電流值，就可以通過供電時間來控制。

事先在晶圓絕緣膜上蝕刻出溝槽和通孔，就可以設計布線圖案。這就是溝槽和通孔等在電鍍后成為銅線的原理。電鍍之后可以通過化學機械拋光機 (Chemical Mechanical Polisher) 將多余的薄膜打磨掉。

2. 無電解電鍍（化學鍍）設備

化學鍍設備是不通過電力而是通過化學反應的能量進行電鍍的設備。化學鍍可分為兩種沉積方法：還原電鍍和置換電鍍。

還原電鍍是通過還原劑在加工物表面釋放電子來沉積鍍層。在鍍銅和鍍鎳中，電鍍后的金屬表面作為觸媒，還原劑造成的電子釋放反應來使膜層不斷變厚。

置換電鍍是利用鍍液中的金屬離子和加工物表面的金屬之間的置換反應。將銅浸泡在金鍍液里的話，銅會溶解并吸取金離子，因而會沉積金層。鍍層覆蓋加工物的表面后金屬不再溶解也就不再沉積鍍層了，所以無法用于制作厚膜。

電鍍設備的選擇

電解電鍍設備可以用于幾μm級別的布線圖案，可以制作厚膜，鍍液管理比較容易，可維護性和成本控制都比較好，長期性能穩定。不過加工晶圓是單片式的，每小時加工的晶圓數量并不大，如果不精細設定的話膜層容易出現厚度不一。

相對的化學鍍設備可以同時加工多張晶圓產能更大。在電極端子區域的電鍍（UBM) 時，不需要電解電鍍中所必須的布線層，可以大幅削減工序。缺點就是難以做到幾μm級別的精密配線圖案，鍍厚膜時需要花費大量時間所以并不適合鍍厚膜。同時還需要對鍍液的溫度、濃度、pH等進行嚴格管理才能控制好化學反應。

所以根據目的來選擇電鍍方式很重要。正面朝上式的話膜層分補較好，合金成分的穩定性很出色，適用于高腐蝕性鍍膜，可以實現片架間的傳片。材料上多使用銅、鎳、金等磁性材料。

正面朝下式和垂直浸漬式的占地面積較小。材料多使用銅、鎳、金。垂直浸漬式也可用于方形基板和大型基板。上升式不需要保護工作面的背面一端。化學鍍CoWB、銅、鎳、金、鈀是主要應用材料。

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