耐蝕點(diǎn)蝕鍍銅工藝

引言

隨著5G技術(shù)的推出，導(dǎo)致電子電路和IC基板在設(shè)計(jì)中要求更高的密度。由于5G應(yīng)用的性質(zhì)，這些設(shè)計(jì)中的高可靠性和出色的電氣性能也越來(lái)越重要。為了滿足5G應(yīng)用和其他下一代設(shè)備平臺(tái)的需求，逐漸建立了使用改良半加成加工(mSAP)制造電路板的制造能力。除了mSAP之外，半加成加工(SAP)和嵌入式跡線基板(ETS)加工也被用于滿足精細(xì)特征制造的要求。由于mSAP從將薄銅箔層壓到有機(jī)預(yù)浸料上的電路板開(kāi)始，互連可以提供更高的可靠性，因此細(xì)線對(duì)基板具有良好的粘附力。

實(shí)驗(yàn)與討論

mSAP背后的主要概念是在工藝的每個(gè)階段較小化銅的累積量， 實(shí)驗(yàn)化為形成電路而需要蝕刻掉的銅的結(jié)果總量。這被稱(chēng)為mSAP過(guò)程的“銅預(yù)算”。如圖1所示，典型的mSAP工藝流程從有機(jī)基板開(kāi)始，表面覆蓋一層厚度約為3 m的較薄銅箔。然后用激光鉆微孔，并對(duì)面板進(jìn)行去污，以清除目標(biāo)焊盤(pán)上的任何樹(shù)脂殘留物。

圖1：典型mSAP工藝流程

圖2：表面具有典型的點(diǎn)蝕圖像和凹坑的橫切面顯示特征的“V”形狀

圖2顯示了在常規(guī)電解沉積銅上蝕刻后通常觀察到的凹坑。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“V型點(diǎn)蝕”,這是因?yàn)辄c(diǎn)蝕具有V型特征。當(dāng)從上面觀察時(shí)，典型的表面上的凹坑呈圓形。當(dāng)它們被剖開(kāi)時(shí)，可以看到典型的“V”形。在這項(xiàng)研究中，英思特重點(diǎn)研究了V形坑的形成和預(yù)防。

英思特使用專(zhuān)有的過(guò)氧化物基蝕刻溶液將銅蝕刻至所需厚度，以形成電路。蝕刻溶液由10%過(guò)氧化物(50%溶液)、15%硫酸和4%循環(huán)添加劑組成。在蝕刻過(guò)程中，溶液溫度保持在30℃。電鍍完成后，用去離子水沖洗面板，并用壓縮空氣干燥。讓面板在室溫(21-24℃)下靜置15分鐘。然后在新鮮沉積物上進(jìn)行快速蝕刻。該溶液的蝕刻速率約為3米/30秒。將來(lái)自面板的單獨(dú)樣品分別放置在蝕刻溶液中30秒和60秒，以蝕刻3米和6米的表面Cu。然后我們用空氣干燥切片，并立即在顯微鏡下分析。

常規(guī)沉積的未退火銅在蝕刻后在整個(gè)表面上產(chǎn)生廣泛的V-坑。凹坑在宏觀尺度的聚集體中既分散又集中。這些V型坑的規(guī)模如此之大，以至于無(wú)法對(duì)其進(jìn)行量化。在圖3中可以看到未退火的常規(guī)Cu的蝕刻表面。

圖3：未退火的常規(guī)Cu的蝕刻表面

表面缺陷也更容易在蝕刻后形成V形坑。然后，將圖9中施加了指紋的區(qū)域向下蝕刻3、6、9和12μm。英思特研究發(fā)現(xiàn)由新型電解液電鍍的沉積物蝕刻非常均勻，并且沒(méi)有v-坑形成。未退火的常規(guī)銅沉積物在3 m的蝕刻后顯示出V-坑，并且隨著蝕刻的繼續(xù)，這些V-坑的尺寸增大。

結(jié)論

英思特通過(guò)快速蝕刻步驟之后，研究發(fā)現(xiàn)來(lái)自該工藝的銅沉積物形成明顯更少的凹坑，這有助于解決電路制造中的點(diǎn)蝕問(wèn)題，而不需要使用時(shí)間和能量密集的退火工藝。除了選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿?，在閃蝕步驟中為鍍銅提供耐點(diǎn)蝕性之外，該研究還表明表面污染對(duì)點(diǎn)蝕形成也有影響。

在電鍍工藝之前適當(dāng)清潔的表面對(duì)于減少蝕刻步驟中形成凹坑的機(jī)會(huì)也很重要。通過(guò)SEM/EDS檢測(cè)，某些通孔含有污染物。當(dāng)這些板被電鍍和蝕刻時(shí)，即使使用優(yōu)化的電鍍配方，在填充的過(guò)孔上也存在優(yōu)先點(diǎn)蝕。然而，點(diǎn)蝕遠(yuǎn)沒(méi)有未退火的常規(guī)配方嚴(yán)重。

江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司主要從事濕法制程設(shè)備，晶圓清潔設(shè)備，RCA清洗機(jī)，KOH腐殖清洗機(jī)等設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)。

審核編輯：湯梓紅