半导体电镀工艺-易镀表面处理

回答

给半导体电镀工艺分类，得看应用场景（如芯片互联、封装互联）、镀的金属（如铜、锡、金）和技术特性。核心是满足半导体对镀层纯度、均匀性、致密性的高要求，分好后每类工艺都有特定生产需求和技术要点。

一、按 “核心应用场景” 分类（最主流分类方式）

半导体电镀的核心目标是实现 “芯片内部互联”“芯片与封装互联” 及 “电极保护”，据此可分为四大核心工艺，覆盖从前端制造（FEOL/BEOL）到后端封装（Backend）的全流程。

1. 铜互联电镀工艺（芯片内部“金线” 制造，BEOL 环节）

应用场景：替代传统铝互联，在 7nm-90nm 制程芯片的 “后端金属化”（BEOL）中，在硅片表面的沟槽（Trench）和通孔（Via）内沉积铜层，形成芯片内部的导电互联线路（相当于芯片的 “神经网络”）。
核心技术要点：

需先制备 “阻挡层 + 籽晶层”：阻挡层（如氮化钛 TiN、钽 Ta）防止铜扩散到硅衬底，籽晶层（薄铜层，10-50nm）作为电镀的导电阴极，避免硅被电解液腐蚀；
采用酸性硫酸铜镀液：以硫酸铜（CuSO₄）为金属源，硫酸（H₂SO₄）提高导电性，添加有机添加剂（整平剂、抑制剂、光亮剂）控制铜结晶细化，避免枝晶生长（防止短路）；
关键指标：镀层纯度≥99.999%，沟槽 / 通孔的 “台阶覆盖率”≥95%（顶部与底部镀层厚度比≥0.8），电阻率≤1.8μΩ・cm（接近纯铜理论值）。

2. 凸点（Bump）电镀工艺（芯片 - 封装互联 “桥梁”）

应用场景：在芯片表面沉积金属凸点（如铜凸点、锡银凸点），用于倒装焊（Flip Chip）封装，实现芯片与基板的高密度垂直互联（如手机 SoC、GPU、AI 芯片），替代传统引线键合（Wire Bonding），提升互联密度与传输速度。
主流类型与工艺特点：

3. 重布线层（RDL）电镀工艺（封装线路 “重新规划”）

应用场景：在芯片表面或封装基板上，通过电镀制备铜 / 铝层，重新规划互联线路（RDL），实现 “扇出”（Fan-out）或 “扇入”（Fan-in）封装，适配不同芯片的引脚数量与排布（如多芯片集成封装 SiP、扇出型封装 FOWLP）。
核心技术要点：

采用 “光刻 - 电镀 - 蚀刻” 的半加成法（SAP）：先沉积薄籽晶层，光刻定义 RDL 图形，电镀铜至厚度 2-10μm，最后蚀刻去除多余籽晶层，形成精细线路；
关键指标：线宽 / 线距可至 2μm/2μm（先进 RDL 可达 1μm/1μm），镀层均匀性偏差＜5%，无线路断线或短路（通过光学检测确保）。

4. 电极保护 / 屏蔽层电镀工艺（提升可靠性与性能）

二、按 “目标金属类型” 分类

不同金属的电镀特性差异大，需匹配专用镀液与工艺参数，核心金属对应的工艺特点如下：

三、按 “工艺技术特性” 分类

根据电镀过程的控制方式或技术创新点，可分为以下特殊工艺，用于满足复杂结构或高精度需求：

1. 脉冲电镀工艺（提升均匀性与致密性）

原理：采用高频脉冲电流（而非直流电流），通过 “导通 - 关断” 的电流模式，减少电解液的 “浓差极化”（避免工件表面局部金属离子耗尽），同时细化晶粒（提升镀层致密性）。
应用场景：铜互联沟槽 / 通孔电镀（深径比＞5:1 时）、RDL 细线宽电镀（线宽＜5μm 时），可将镀层均匀性偏差从 10% 降至 5% 以下。

2. 喷射电镀工艺（适配大尺寸晶圆与复杂结构）

原理：通过喷嘴将镀液以高速（0.5-1m/s）喷射到晶圆表面，强制补充金属离子，尤其适合 8 英寸 / 12 英寸大尺寸晶圆，或 3D 封装中的深通孔（深径比＞10:1）电镀，避免 “底部镀层过薄” 问题。
优势：晶圆不同区域的镀层厚度偏差可控制在 3% 以内，沉积效率比传统浸泡式电镀提升 20%-30%。

3. 半加成法（SAP）电镀工艺（RDL 精细线路制造核心）

原理：属于 “图形电镀” 的一种，流程为：基板→沉积薄籽晶层（Cu/Ti）→涂光刻胶→光刻显影（定义线路图形）→电镀铜（填满图形区域）→剥离光刻胶→蚀刻去除多余籽晶层→形成 RDL 线路。
优势：相比传统 “减法蚀刻”（先镀厚铜再蚀刻），可制备更细的线宽（如 1μm/1μm），减少铜浪费，适合高密度 RDL 制造。

4. 无氰电镀工艺（环保导向）