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详解电镀设备


作者:网站管理员 来源:本站原创 日期:2023/12/21 11:26:40 点击:551 属于:技术资讯
详解电镀设备

什么是晶圆电镀设备

       晶圆电镀设备,就是在晶圆上形成配线膜时使用的工业生产设备。
       晶圆镀膜工艺是指,在晶圆上形成绝缘膜、半导体膜、配线膜这3类薄膜的工艺,晶圆电镀设备就是用在其中的配线膜上的。
       电镀按技术可以分为湿法电镀和干法电镀两种。湿法电镀,是使用水溶液,干法电镀则是用金属蒸发的方式。
       干法电镀是在真空环境下进行电镀的,具体来说有溅射、离子注入、真空蒸发等多种方式。
       湿法电镀又分为电解电镀和无电解电镀(即化学镀),电镀设备也跟着分为电解电镀设备和化学镀设备。电解电镀按照方式来说可分为正面朝上式、正面朝下式、垂直浸渍式;化学镀则可以分为垂直浸渍式和上升式。

电镀设备的用途

       电镀加工是一种在金属或非金属物的表面形成金属膜的加工方法。它被广泛用于工业产品中,是当代电子产品和电脑所不可或缺的技术。
       电镀的目的是提高耐腐蚀性和功能性。金属在原材料状态下会氧化变色。镀上耐氧化的金属后可以防止生锈。功能性电镀是通过赋予低接触电阻的电气特性,使多个部件接触的地方摩擦减少, 提高其滑动性能。
       电镀也可以用于提高装饰性。装饰电镀可以让物品外观看起来更美,给予其视觉美感。例如电子产品的外层部件、框体、汽车徽标、饰品挂件等。

晶圆电镀设备的原理

1. 电解电镀设备

       电解电镀设备通过外部电源的电能来进行电镀。比如将晶圆浸入硫酸铜等电镀液中,让铜板在阳极,晶圆在阴极使电流通过,就可以在晶圆表面制作出铜的薄膜了。如果所有的电流都用于金属离子的还原反应,那么电流的大小就是镀层的沉积量。只要计算出施加在单位面积上的电流值,就可以通过供电时间来控制。
       事先在晶圆绝缘膜上蚀刻出沟槽和通孔,就可以设计布线图案。这就是沟槽和通孔等在电镀后成为铜线的原理。电镀之后可以通过化学机械抛光机 (Chemical Mechanical Polisher) 将多余的薄膜打磨掉。

2. 无电解电镀(化学镀)设备

       化学镀设备是不通过电力而是通过化学反应的能量进行电镀的设备。化学镀可分为两种沉积方法:还原电镀和置换电镀。
       还原电镀是通过还原剂在加工物表面释放电子来沉积镀层。在镀铜和镀镍中,电镀后的金属表面作为触媒,还原剂造成的电子释放反应来使膜层不断变厚。
       置换电镀是利用镀液中的金属离子和加工物表面的金属之间的置换反应。将铜浸泡在金镀液里的话,铜会溶解并吸取金离子,因而会沉积金层。镀层覆盖加工物的表面后金属不再溶解也就不再沉积镀层了,所以无法用于制作厚膜。

电镀设备的选择

       电解电镀设备可以用于几μm级别的布线图案,可以制作厚膜,镀液管理比较容易,可维护性和成本控制都比较好,长期性能稳定。不过加工晶圆是单片式的,每小时加工的晶圆数量并不大,如果不精细设定的话膜层容易出现厚度不一。
       相对的化学镀设备可以同时加工多张晶圆产能更大。在电极端子区域的电镀(UBM) 时,不需要电解电镀中所必须的布线层,可以大幅削减工序。缺点就是难以做到几μm级别的精密配线图案,镀厚膜时需要花费大量时间所以并不适合镀厚膜。同时还需要对镀液的温度、浓度、pH等进行严格管理才能控制好化学反应。
       所以根据目的来选择电镀方式很重要。正面朝上式的话膜层分补较好,合金成分的稳定性很出色,适用于高腐蚀性镀膜,可以实现片架间的传片。材料上多使用铜、镍、金等磁性材料。
       正面朝下式和垂直浸渍式的占地面积较小。材料多使用铜、镍、金。垂直浸渍式也可用于方形基板和大型基板。上升式不需要保护工作面的背面一端。化学镀CoWB、铜、镍、金、钯是主要应用材料。



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