电镀工艺介绍,最新资讯,MEMS微纳代加工定制化解决方案-引领mems器件工艺新潮

电镀工艺是实现金属精准应用的核心技术。电镀技术是将待镀工件放入含有镀层金属离子的电解液中，在直流电作用下，使溶液中的金属离子在待镀工件表面还原沉积，形成镀层的工艺过程。电镀技术中的金属是“化学性生长”的，选择性电镀是指在特定区域或表面进行有选择性的金属沉积的过程。与普通电镀不同，它可以通过掩模、光刻或其他特殊工艺手段，精确控制金属沉积的位置和范围，只在需要的地方形成镀层。

一、电镀系统的搭建

电镀，在半导体领域中通常也被称为电化学沉积。其系统的搭建主要由外电路系统、阴极、阳极和电镀液组成。

1、外电路系统

外电路部分包含直流电源和电极连接线路，为电镀过程提供可控的电流和电压。

2、阴极

阴极连接外电源负极，通常作为待镀工件的载体，接收金属沉积。

3、阳极

阳极连接外电源的正极。一般而言，阳极可以分为两类：牺牲阳极与惰性阳极。前者通常由施镀金属构成，电解时氧化溶解以补充电镀液金属离子；后者采用石墨等并不参与任何电化学反应的材料，仅维持电流导通。

4、电镀液

电镀液通常由施镀金属盐溶液组成，有时也加入络合剂（稳定金属离子）、导电盐（增强溶液电导率）或其他功能性添加剂（调控镀层结晶质量）。

二、电镀原理

图2-1是待镀工件在硫酸铜溶液中镀铜的原理图。当电极开启，电子的运动方式如图所示：受负极吸引，电镀液中的Cu2+迁移至阴极表面，获得电子被还原成铜原子，沉积在工件表面。铜块作为牺牲阳极，在直流电作用下，其表面的铜原子失去电子被氧化成Cu2+。新生成的Cu2+不断地进入到电镀液中，弥补阴极表面还原反应所消耗的铜离子，从而达到电镀液中铜离子数量的动态平衡。在电镀过程中，电镀液内的离子运动和外电极共同构成了完整的电流闭合回路。

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图2-1工件在硫酸铜溶液中镀铜的原理图

三、如何选择光刻胶掩模和设备？

1、光刻胶掩模

· 电镀过程是将待镀件浸没在含有酸碱性的溶液中，所以作为掩模的光刻胶一定要耐酸或耐碱。

· 由于电镀工艺所需的金属层厚度往往很大，因此需要选取合适的厚胶作为掩蔽层。

· 在厚度满足要求的基础上，光刻胶的垂直度要好，在形成金属沉积窗口时，要尽可能保持垂直侧壁。

· 例如SU-8、RDNI-10-3614负胶、RD2100、SU-8干膜、薄型7133等光刻胶，都可以满足上述要求。

2、设备

电镀设备一般包括镀槽、精密供液系统、高效电源供应单元、智能控制多系统以及先进的镀液循环与净化装置等。我司自主研发的一款电镀机可以很好满足日常电镀需求。

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图3-1 电镀机设备外观图

四、电镀实例

1、电镀的优势

自电镀技术发明以来，人们尝试用众多的金属来形成镀覆层，如金、铜、锡、铝、镍、铬等等。铜不仅电阻率低，还具有优秀的抗电子迁移能力，因此成为互连技术应用中最具潜力的金属材料。尤其在深亚微米集成电路中，采用铜可以减少电路中的互连延迟，从而提高电路的运算速度。人们采用选择性淀积（使用掩模）的方式，可以节省刻蚀和剥离等后道工序所花费的时间和成本。相比于PVD方法带来的材料浪费的成本影响（特别是昂贵的厚金属层材料），选择性电镀的方式更为优越。

2、选择性电镀

选择性电镀技术作为一种关键的表面处理工艺，在众多电子元件的制造中发挥着不可或缺的作用，例如金属探针、电感线圈等。

金属探针是电子测试领域的重要工具，其性能直接影响测试的准确性和可靠性。选择性电镀能够为金属探针提供精确的镀层，改善其导电性、耐磨性和抗蚀性。

电感线圈则是电子电路中用于存储和传输能量、实现信号滤波和耦合等功能的关键元件。在其制造过程中，采用选择性电镀的方式可以精确控制线圈的金属镀层厚度和分布，优化电感值、品质因数等电学参数。

图4-1展示了我司自主研发的一些电镀工艺。图4-2展示了常规选择性电镀的工艺流程。

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