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晶圆电镀原理?
2026-09-11
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晶圆电镀是半导体制造中关键的金属化工艺,可实现晶圆表面金属薄膜沉积,保障芯片电路导通与结构成型。微型电镀设备与量产高端电镀机核心原理相通,结构精简且原理直观。本文以微型电镀设备为切入点,拆解其核心构件与电化学反应机制,通俗讲解晶圆电镀的完整工作原理。
电镀是一个很重要的金属化工艺,今天我们就以微型电镀设备为例,来详细说说晶圆电镀的原理。

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如上图,1.2L的微信电镀槽与2000万一台的量产型电镀机的基本原理一致。
共有6个核心部件,分别是阴极,阳极,鼓泡器,电源,搅拌器,电镀槽。

电镀槽(Plating Bath)

    容积约 1.2 L 的透明绝缘槽体,通常由聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)等化学惰性材料制成。内部盛装的是电镀液,用来提供可被还原的金属离子来源。

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1、阴极(Cathode):即被电镀的待镀晶圆。

2、阳极(Anode):通常是同种金属的可溶阳极,比如铜电镀时用铜阳极;若采用惰性阳极,则需外部提供金属离子来源。

磁力搅拌器,鼓泡器

磁力搅拌功能,鼓泡,或循环功能,主要用于搅拌电镀液,增强溶液中金属离子的扩散,消除浓差极化。

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3、电源(DC Power Supply)

电镀所用电源必须为直流电源。

图中红黑两根粗导线从电源输出到电镀槽,红色(正极)接阳极,黑色(负极)接阴极衬底。

4、加热系统

部分镀种需要加热,比如:镍电镀等。

有些镀种不需加热,比如:铜电镀。

当电路导通后,阳极氧化溶解,金属离子进入电镀液中,反应方程式:

                        Cu-2e-->Cu(2+)

     在阴极上,电镀液中的金属离子发生还原反应,在晶圆表面接受电子,沉积为金属原子。
                           Cu(2+)+2e-->Cu

    综上,晶圆电镀依靠六大核心部件协同运作,通过直流电场驱动阳极溶解、阴极沉积的可逆电化学反应,完成晶圆金属镀层制备。搅拌、鼓泡等结构有效优化电镀液环境,规避工艺缺陷。该原理兼顾简易性与专业性,是半导体精密金属化加工的核心基础,适配各类芯片电镀生产需求。


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