化學(xué)鍍NiP-Pd沉積過(guò)程中銅和鎳的腐蝕

介紹

對(duì)于集成電路(IC)芯片，焊盤(pán)金屬化是在晶片被切割和芯片被封裝之前的制造過(guò)程中的最后一步。自集成電路工業(yè)開(kāi)始以來(lái)，鋁(Al)一直是使用最廣泛的互連金屬。然而，在過(guò)去十年中，它已被新一代IC的銅(Cu)互連所取代。與鋁不同，銅易受環(huán)境退化的影響，并且由于可靠性問(wèn)題而不能用于金(Au)引線鍵合。因此，對(duì)于Cu互連技術(shù)，IC制造商要么用Al覆蓋Cu，要么用Al 成最后的互連層。

本文介紹了我們?nèi)A林科納半導(dǎo)體使用化學(xué)鍍鎳-磷/鈀(NiP-Pd)來(lái)覆蓋銅焊盤(pán)，而不是用鋁來(lái)覆蓋它。使用無(wú)電工藝覆蓋銅鍵合焊盤(pán)比其他替代方案便宜得多，因?yàn)闊o(wú)電薄膜可以選擇性地沉積在鍵合焊盤(pán)上。這消除了許多步驟，包括光圖案化、蝕刻和清洗。在銅墊上化學(xué)鍍鎳的工作非常有限。然而，近年來(lái)，無(wú)電NiP/無(wú)電Pd (ENEP)、無(wú)電NiP/無(wú)電鍍金(ENIG)或無(wú)電NiP/無(wú)電Pd/浸金被廣泛研究和使用，用于覆蓋引線鍵合應(yīng)用的Al焊盤(pán)以及倒裝芯片應(yīng)用的凸點(diǎn)下冶金。

銅覆蓋的無(wú)電鍍工藝提出了許多獨(dú)特的挑戰(zhàn)。無(wú)電鍍工藝中的所有子步驟都必須優(yōu)化，因?yàn)槊總€(gè)步驟都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的缺陷問(wèn)題，如腐蝕、表面污染、橋接、臺(tái)階沉積、漏鍍、結(jié)節(jié)和毯式電鍍(圖1)。腐蝕是焊盤(pán)可靠性最關(guān)鍵的問(wèn)題之一，也是本文的重點(diǎn)。

結(jié)果和討論

鎳腐蝕

對(duì)被腐蝕的鍵合焊盤(pán)的檢查顯示，由于焊盤(pán)表面上鎳腐蝕副產(chǎn)物的積累，焊盤(pán)變色(圖3)。根據(jù)腐蝕的嚴(yán)重程度，墊表面上的腐蝕副產(chǎn)物的量不同，在嚴(yán)重的情況下，副產(chǎn)物膜厚且破裂(見(jiàn)圖3c)。與表面污染的嚴(yán)重程度相關(guān)的引線鍵合失敗，顯示了晶片內(nèi)的條紋特征(圖4)。

結(jié)論

用于接合焊盤(pán)金屬化的無(wú)電鍍工藝的實(shí)施需要用于無(wú)缺陷電鍍的子工藝的適當(dāng)優(yōu)化。除了更好地研究活化、鎳和鈀浴的效果之外，理解和優(yōu)化干燥過(guò)程對(duì)于實(shí)現(xiàn)無(wú)缺陷電鍍也是至關(guān)重要的。已經(jīng)表明NiP和Cu膜由于干燥不良而被腐蝕。在干燥過(guò)程中實(shí)施改進(jìn)，并消除腐蝕剝離化學(xué)物質(zhì)在晶片上的凝結(jié)，消除了腐蝕。

審核編輯：符乾江