一、什么是電鍍：揭秘電鍍機理

電鍍（Electroplating，又稱電沉積 Electrodeposition）是半導體制造中的核心工藝之一。該技術(shù)基于電化學原理，通過電解過程將電鍍液中的金屬離子定向沉積在晶圓表面，從而構(gòu)建高精度的金屬互連結(jié)構(gòu)。

從鋁到銅，芯片互連的進化之路：
隨著芯片制造工藝不斷精進，芯片內(nèi)部的互連線材料也從傳統(tǒng)的鋁逐漸轉(zhuǎn)向銅。半導體鍍銅設(shè)備因此成為芯片制造中的“明星設(shè)備”。
銅的優(yōu)勢：銅導線擁有更低的電阻，可以有效降低芯片功耗和成本，同時提升芯片速度、集成度和器件密度。
電鍍銅的奧秘：以鍍銅為例，電鍍液中含有Cu2?離子。通電后，電路導通，Cu陽極溶解為Cu2?離子進入電鍍液，并在電流作用下，沉積到陰極的晶圓表面，形成均勻致密、無缺陷的銅層。
不止于銅，百花齊放的電鍍世界：目前，半導體電鍍技術(shù)已不僅限于銅線的沉積，錫、錫銀合金、鎳、金等金屬也紛紛登場，但銅依然占據(jù)著主導地位。
前后道工藝，電鍍無處不在：在芯片制造的前道工藝中，電鍍需要在晶圓上沉積一層高質(zhì)量的銅，并結(jié)合氣相沉積設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備等，完成銅互連線工藝。而在后道工藝中，硅通孔、重布線、凸塊工藝等環(huán)節(jié)也都離不開電鍍技術(shù)，用于沉積銅、鎳、錫、銀、金等金屬薄膜。

先進封裝工序

二、基本電鍍流程
電鍍工藝看似簡單，實則包含多個精密步驟，每個環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，直接影響最終鍍層的質(zhì)量和性能。
以下將詳細介紹電鍍的基本流程：

基本流程

1. 前處理：為完美鍍層打下基礎(chǔ)
電鍍前的預處理至關(guān)重要，它直接決定了鍍層與基材的結(jié)合力、均勻性和耐久性。前處理流程根據(jù)鍍件材質(zhì)和后續(xù)電鍍工藝的不同而有所差異，但一般包括以下步驟：
熱浸脫脂：利用堿性溶液和皂化反應去除金屬表面的油脂和氧化物。常用的堿性藥劑包括氫氧化鈉、碳酸鈉等，但由于環(huán)保因素，磷酸鹽體系逐漸被淘汰。界面活性劑（乳化劑）則用于分散和乳化油脂，防止其重新附著在金屬表面。
電解脫脂：通過電解作用，在陰極產(chǎn)生氫氣還原金屬，在陽極產(chǎn)生氧氣氧化污垢，同時利用氣體攪拌作用去除污垢。電解脫脂常與熱浸脫脂配合使用，可有效提高脫脂效果。
活化：利用酸洗、酸中和或蝕刻等方法去除金屬表面的氧化物和鹽，使金屬表面活化，提高與鍍層的結(jié)合力。需要根據(jù)不同的金屬材質(zhì)選擇合適的酸液和緩蝕劑，避免過度腐蝕。

2.電鍍：賦予金屬新的“外衣”
上面我們說過，電鍍是利用電解原理，在導電體表面沉積一層金屬薄層的過程。常見的電鍍金屬包括鎳、銅、鉻、鋅、銀、金等。
鍍銅：常用的鍍銅工藝包括氰化浴、硫酸浴和焦磷酸浴。氰化浴適合鐵和鋅合金基材，但因其毒性高、廢水處理成本高而逐漸被淘汰。硫酸浴成本低、管理容易，廣泛應用于電路板、裝飾品等領(lǐng)域。焦磷酸浴曾用于電路板，但因其廢水處理麻煩，也逐漸被硫酸浴取代。
鍍鎳：以硫酸浴為主，瓦茲浴是其代表。氨基磺酸浴具有低應力、高延展性等優(yōu)點，部分取代了硫酸浴。鎳鍍層的光澤和平整性主要依賴于鎳添加劑，包括光澤劑、柔軟劑和濕潤劑。
鍍金：以氰化浴為主，分為堿性、中性和酸性。鍍液中除了金離子，還含有導電鹽、平衡導電鹽和光澤劑。堿性浴均一性好，中性浴可形成合金鍍層，酸性浴則具有優(yōu)異的封孔性、硬度和耐磨性。

3.后處理：確保鍍層持久亮麗
電鍍完成后，還需要進行后處理以確保鍍層的質(zhì)量和性能。
清洗：用水清洗鍍件，去除殘留的電鍍液，避免污染后續(xù)工序。
干燥：將清洗后的鍍件徹底干燥。
檢驗：對鍍件進行外觀、厚度、結(jié)合力等方面的檢驗。
轉(zhuǎn)化涂層或噴漆：在某些情況下，需要對鍍件進行轉(zhuǎn)化涂層或噴漆處理，以提供額外的保護層。
皮膜處理：可防止鍍層變色和抵抗環(huán)境污染。
電鍍工藝流程復雜，每個環(huán)節(jié)都需要嚴格控制，才能獲得高質(zhì)量的鍍層。隨著科技的進步，電鍍技術(shù)也在不斷發(fā)展，為各行各業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)、更環(huán)保的表面處理解決方案。

三、電鍍設(shè)備組成
半導體電鍍設(shè)備主要由以下幾個部分組成
1.電鍍槽
用于裝載電鍍液和被鍍半導體的核心部分。
2.電源系統(tǒng)
提供電鍍過程所需的穩(wěn)定電流和電壓。
3.溫度控制系統(tǒng)
確保電鍍液溫度穩(wěn)定，以保證電鍍質(zhì)量。
4.攪拌系統(tǒng)
用于保持電鍍液的均勻性和穩(wěn)定性。
5.控制系統(tǒng)
對整個電鍍過程進行監(jiān)控和控制，確保設(shè)備正常運行。

審核編輯 黃宇