电子电镀中若干新工艺和新技术

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1、2006年电子电镀学术报告会资科汇编电子电镀中若干新工艺和新技术郁祖湛(复旦大学化学系200433)摘要：文对电子电镀中若干新工艺新技术如芯片电镀、化学机械抛光、MEMS电镀、PCB工业中采用不溶性阳极电镀铜工艺以及铜蚀刻液回收再生、无铅无镉化学镀镍、镀铂铌电极等进行了简要介绍。关键词：芯片电镀、化学机械抛光、瓶惦电镀、不溶性阳极、铜蚀刻液回收再生、无铅无镉化学镀镍、镀铂铌电极SomeNewProcessesandTechnologiesforElectronicsFinishingYuZuzhanChemistryDepartment，FudanUniversity20

2、0433Abstract：Somenewpro∞s∞sandtechnologiesinelectromcsf'mishingsuchaswaferplating，eCMP，MEMSplating，leadandcadmiumfreeelectrolessnickel，copperplatingIlsillginsolubleanodeandrecyclingofetchingsolutionforPCBmdlIstrymidphtinizcdniobmmelectlodearebrieflyintroduced．Keywords：warerp!adng，Damascei

3、～estmctum，CMP，MEMS，leadandcadre／urnfree，EN，pladnizcdniobiumelectrode0．前言电子信息产业已成为我国第一大支柱产业，作为电子元器件生产的基础工艺，电子电镀也取得了多方面进展，电子电镀及表面处理技术两个最大的推动力，一是电子元器件的微型化，即向轻、薄、短、小方面发展，芯片的特征线宽已进入90纳米，正在向65纳米或更细方向发展，印制线路的线宽／间距亦已进入微米级．；二是工艺环保要求日益严格，我国已正式通过了中华人民共和国清洁生产促进法，欧盟二项指令(WEEE，ROHs)也即将全面实施。以上两个推动力使电子信息产

4、业中的电镀及表面处理技术中出现了众多的新工艺和新技术，下面只就我们所接触到并己在实践中取得应用的几个方面作一简单介绍。1．芯片电镀1997年9月，美国IBM公司推出采用“大马士革”(Damascene)镶嵌工艺的芯片生产线，这是半导体制造技术中里程碑式的突破，这是由于铜电阻率为1，67uo·cnl远小于铝的电阻率2．65ii0·Gm，同时铜线电迁移寿命是铝线100倍以上，制造成本还低。特别突出的一点变化是由干法变成湿法连线(电沉积)工艺，即出现湿法制程WetProcess。大马士革铜互连技术如图t所示。在大马士革铜互连技术中需要克服的重要难点之一，是微沟槽的充填问题，可能

5、出现的不良结果见图2。要使铜在沟槽充分均匀填满，需要采取特殊组成的镀液及电镀技术。2006年电子电镀学术报告会资料汇编目前，各单位推荐采用的镀铜液成分各不相同，其中较典型的有如下组成基础液：Cu”17，59／LH2S041759／LCl。50medL加速剂(accelerator)2nd／L(如MPSA)抑制剂(suppressor)8ml／L(如PEG)整平剂(1evellor)1．5ml／L扩散朋挡层‘如Ta四蝌)介质层(如Si02)一铜子品层。图l大马士革铜互连技术示意图酉酉酉酉面冒(a)产生空洞(b)产生鳢隙(c)理想方式图2微沟槽充填不同结果示意图芯片电镀中铜互

6、连对基础镀液要求极高，其基本指标如下；金属杂质含量：单一金属不超过01p咖l金属杂质总量不超过10Ⅱ∥rnl颗粒度含量：每毫升溶液中粒径大于02unt的颗粒数不超过200个。溶液中有机物的含量也有要求。经过我们与上海新阳电子化学有限公司共同努力，研发的超纯硫酸铜己达到的指标如表1。盟雾2006年电子电镀学术报告会资料汇编AI<00lCr

7、片铜互连中电镀铜层的性能与常规电镀铜有很大不同，除了要致密、租糙度低以外，还有电阻率，电迁移性，应力等一系列要求。通常在铜互连中电沉积铜性能及其测试方法有如下内容：表面／断面形貌：扫描电子显微镜组成：x射线光电子谱、俄歇电子能谱或=次离子质谱晶粒尺寸：x射线衍射电阻率：四点探针抗电迁移性：电阻率一时间曲线表面粗糙度：原子力显微镜结合力：胶带剥离试验或微刮痕测试机应力：si∥IF法硬度和弹性模量：纳米压痕实验仪铝互连工艺从开发到成熟实现工业化，前后经过了三十余年；相对而言，铜互连技术还是新技术，人们对它的认识还不充分。目前，UL