铜基半导体上的化镀

对于铜基的半导体,镍和金的镀液与铝基的半导体相同。通常会使用几个酸性清洁步骤来清除杂质,并从I/O电路板表面去除铜氧化物。铜的活化步骤类似于层压板镀层行业中使用的步骤,通常使用基于钯的催化剂。镀铜半导体的专业知识在于能够有选择性地催化铜I/O电路板,而不激活周围的保护层。

这些化镀过程本质上成本较低,并且除了倒装芯片和晶圆级芯片级封装凸块之外,还可以用于各种不同的应用,包括:

  • 聚合物倒装芯片(1-5um的镍金 + 导电环氧树脂)

  • 各向异性的导电胶(10-25um高的镍金 + ACF或ACA材料)

  • 用于引线键合的铜和铝焊盘的表面处理 (2-5 微米的镍金、镍钯或镍钯金)

  • 用于探针测试的铜焊盘的表面处理 (2-5 微米镍金、镍钯或镍钯金)

通过化镀生产线批量处理晶圆盒,可实现高通量,从而降低成本。镀镍过程具有高度选择性,只会在暴露的金属表面(铝或铜)上镀层,为这种UBM沉积技术带来了重大的成本优势。与用于沉积UBM的传统技术相比,使用化镀镍具有以下优势:

  • 无需定义可焊区域的加工步骤(例如真空金属沉积、光刻和掩模蚀刻)

  • 一个系统可以处理所有尺寸的晶圆,且无需更换设备(3″ 到12″)

  • 化镀技术的资本投资相对较小

  • 减少运营成本(人工和间接成本)

化镀工艺应用于集成电路领域也并非易事,这主要是因为制造电路所涉及的材料和工艺会因晶圆厂而异。铝 (或铜) 合金成分、焊盘金属下方的微观结构、钝化层材料及其质量、焊盘电势以及能量敏感性 (辐射和接地效应) 都将影响镀镍速度、均匀性和镍与铝 (或铜) 焊盘的附着力。

由于工艺细节 (行业内部诀窍) 通常不被视为可专利化,因此工艺开发者会将他们的工艺视为专有技术。因此,有关化镀镍层的详细信息并不容易获得。

工艺过程中的前三个步骤对于确定镀层过程的整体选择性、镍的形貌以及镍与铝 (或铜) 焊盘的附着力至关重要。通常,能够生成细颗粒、均匀、薄的催化剂 (锌或钯) 层的工艺将产生最佳的镀镍结构。特定的化学成分和绝对成分比例对于生产这种所需的结构至关重要。在制造环境中实施工艺时,除了选择合适的化镀化学成分之外,还必须考虑化学品的可用性、产地、价格、毒理学、槽寿命、废物处理/处置以及环境问题。