半导体芯片镀镍技术及peeling 处理

镀镍制程技术
一.无电镀镍的作用:
    便于焊接
二.化学镀镍的优点:
1.不需外加直流电源设备
2.可在非金属,半导体等各种不同基材上镀覆
3.镀层厚度分布均匀
三.无电镀镍的原理:
1.活化中心的氧化还原反应
通过对不具有催化表面的工件(芯片)的特殊预处理清洗,活化,使其表面具有催化作用后,在工件(芯片)表面发生氧化还原反应【Ni被次亚磷酸钠还原成金属Ni-P合金而沉
积在工件(芯片)表面】活用的活化剂(钯、镍、金盐)。
2.烧渗(烧结)
金属离子在高温下有向硅晶体内部渗透扩散的特性
3.二次镍与一次镍的结合,提高抗拉力
用硝酸洗去氧化镍后,芯片的表层镶嵌的镍磷合金就是催化剂,使得氧化还原反应在一次镍表面进行,一次镍与二次镍结合起来
四.影响化学镀镍的因素:
1.活化前处理:
电桨蚀刻除去表层的SiO2及歼留的玻璃层;B浸泡110HF,除去残留的SiO2.露出新鲜的硅层,便于硅层与活化剂作用形成活化中心,促进氧化还原反应的进行
电桨蚀刻不凈,浸泡110HF时间不足,导致氧化层,玻璃层除去不撤底,最终导致芯片表面镀不上镍,或者影响镍层在芯片表面的附着,导致一次镍与芯片之间的Peeling
2.活化处理:
A.活化剂的不同极其严重的影响一次镍的质量
氯化钯
氯化金        实验试作结果:采用氯化钯+氯化金活化更能提高镀镍效果
氰金化钾
B.活化时间:
活化时间过短:活化不足,镀镍效果不佳
        过长:a浪费物料;b增加活化后冲洗的难度
C.活化后清洗:
活化后之芯片必须漂洗干凈,以免活化剂带入镀镍液中,造成镀镍液自然发生氧化还原反应而失效 
3.PH:
碱性镀镍PH8-9
A . PH值过低,反应慢,沉积速度低
BPH值过高,溶液会反应剧烈,呈沸腾状,出现深灰镍粉(溶液自然分解的象征)
  操作中可以添加氨水来补充蒸发了的氨和中和沉积反应时产生的酸
4.温度:
温度对沉积速度影响很大,温度俞高,沉淀速度俞快,当温度低于700C反应已不进行,当温度高于950C时,将大大降低溶液的稳定性,特别是加热不均匀,PH值偏高时,很容易的自然分解
5.镀镍的时间:
时间过长,沉积的镍层过厚,在烧结时会导镍层致脱落,镀镍失败
时间过短,沉积的镍层过薄,烧结渗入芯片中的镍层不足,不会与二次镍足够的接合在一起,导致抗拉力不足。
本公司镀镍工艺采用渐延长时间的镀镍工艺,2-4min,控制镍层在一个比较均匀的范围内
6.烧结:
由于热能的驱动,加上镍是比较活泼的金属,在高温下镍极易向硅层中渗透。实名认证系统
控制点:水烟
A.氮气的流量
因镍在高温下极易氧化,氮气作为保护气体必须提供足够的保护作用
B.推拉杆的速度:
推进的速度过快:热应力过大,层与硅层的附着性降低
拉出的速度过快:芯片过热的情况下拉至炉口导致镍层氧化
C.在炉口冷却足够时间:
防止芯片镍层氧化
7.去氧化镍及清洗:
目的:
A.去没有烧渗入硅层内部多余的镍层及氧化镍,为二次镍作与一次镍结合提供清洁,无杂质干扰的环境
B.如氧化镍除去不凈,它会增高VF
工艺条件:
    85℃热硝酸浸泡4min,110HF30秒,振清洗1015min.
控制重点:
A.将一次镍外表的氧化镍及其它杂质振荡清洗撤底,如清洗不凈会导致一次镍与二次镍
之间的结合不良,最终导致一次镍与二次镍之间的peeling.
B.针对Open/Junction之芯片在镀二次前浸的110HF的酸性必须比较弱,以致不损伤渗入芯片内部的镍层,不致一/二次镍间peeling一般用使用6批以后的110HF.
    8 镍层的均匀性:
A.镀镍时,有效的提动芯片,使整体芯片沉积均匀.
B.控制镀镍时的温度的波动性,避免产生片状镍层.
C.O/J镀一次镍前浸冷镍水,避免反应过于剧烈,导致镍层不均.
9. 镀完镍后之芯片的保护:
控制点:
1.波纹片成型机要将镍液撤底冲洗干凈,脱水,烘烤,如不能将镀镍液冲洗干凈,芯片上镀镍液在空气中会腐蚀镍层.
2) . 绝对禁止将镀好镍的芯片存放在酸雾的地方,避免腐蚀镍层.
3.GPP芯片覆盖金属层以保护镍层;O/J芯片最好在干燥,绝氧的条件下(如氮气柜中保存)
    10.镀镍液的组成及配比:
A.一般增加镍盐浓度并不能相应镍的沉积速度(低浓度范围内除外)镍盐浓度过高,导致镀液稳定性下降,并易出现粗糙镀层.
B.次磷酸钠浓度(0.150.35mil  16-37G/L)浓度过高易引起镀液自然分解,浓度过低,沉积速度过慢
Ni2+/[H2PO2]的摩尔而比在0.4左右较合适.
C.络合剂:泥浆护壁成孔
(由于氧化还原反应的进行,次磷酸盐被氧化成亚磷酸盐,为防止亚磷酸镍微粒析出,可在溶液中添加柠檬酸钠等络合剂(酸性10-15G/L)碱性镀镍,常用焦磷酸或铵络合剂.
D.缓冲剂:
为防止PH值的剧烈变化,常加入缓冲剂.
五.化学镀镍液的维护:
1 .避免镀镍液空载时间过长.
      调节好PH值的镍水不易存放时间过长.
    2. 浸过活化剂的芯片要清洗干凈才可镀镍,避免镍水分解
3. 镍水加热时温度不得超过95
4.镀镍完毕后,要定期清洗镀镍槽,槽底和槽壁不得有残留海棉状镍存在,它会成为溶液自然分解的活化中心.
5.为防止出现片状镀层(镀层脱落),在施镀时要严格控制工作控制工作温度,波动范围不超过±2
6.避免金属层或固体粒子落入镀镍液中.
O/J.Peeling的改善
一、Ⅰ次镍与硅层间Peeling.  Ⅰ次镍没有烧渗入硅层内部,或者渗透量不足.
    原因分析:1.芯片清洗不凈,导致1次镍与芯片结合不好,阻挡镍层的渗入.
              2.活化效果不佳,导致1次镍与芯片结合不佳,在烧结时镍层无法均匀的渗透入硅层内部.
    不良现象:洗硝酸后,芯片外观发蓝(无镍层扩散至硅层内部)
    改善措施:1.增加自动提涮清洗设备(2002年底完成),提高清洗效果.
              2.由氰金化钾活化,改用氯化金活化,并增加浸冷镍水,提升一次镀镍效果(20008月份完成).
二、Ⅱ次镍与Ⅰ次镍之间Peeling(Ⅱ次镍与Ⅰ次镍结合不佳)
    原因分析:1.  HNO3去氧化镍后,振荡清洗不凈.
2.镀Ⅱ次镍前浸110HF酸性过强,损伤Ⅰ次镍的表层.
    不良现象:1.  焊接后做剥裂实验,断裂面两面都是镍层.
2. 二次镍后,出现不均匀的镍层花纹.
    改善措施:1.  HNO3去氧化镍后,振荡清洗增加更换纯水的频率(由每批更换一次增加到三次).防老剂rd(已在20009月份完成).
2.  降低Ⅱ次镍前110HF酸的酸性,镀Ⅱ次镍前使用的HF110)为使用过6批芯片以后的HF(已在2000毛巾挂件11月份完成).
三、镍层与焊片间浸润性不好.断裂
    原因分析:1.  晶粒清洗不凈
              2.  镀镍后的芯片,晶粒受酸汽腐蚀,存放过久,镍层轻度氧化.
    改善措施:1.  镀镍完成后,禁止存放在酸汽严重的区域.
2.  密封保存.
   
  标记为蓝部份请制造部加强管制,有异常立即通知工程.
二极管芯片扩散制程分绍
一、分类
      在扩散制程中,依照产品不同,在供货商无法细分类时,需选择合适之芯片阻值及厚度,利用球型测量仪及四点探针将其分类后,方可扩散出合适之电性。
二、清洗:(表面清洗)
1 清洗的目的是为了去除硅晶圆表面上的氧化层及杂质,包括重金属如铁、铜、油污和尘埃等。不同制程之前,大多需经过一道或几道的清洗,有些公司用酸类,将芯片表面减
薄,即以HNO3(硝酸)、CH3COOH(冰醋酸)、HF()、以501的配比,有些公司则利用哈摩粉(HAEM-SOL)为清洗材料。
              2、在此硝酸与硅芯片起反应生成二氧化硅之氧化硅(SIO2)再由将二氧化硅之氧化层去除,冰醋酸则可降低酸温之反应速度。尿素则为缓冲用。
          3、因此道工序使用的混合酸亦有将芯片表面之厚度蚀刻减薄之作用,时间上控制及酸温相当重要,清洗后亦需抽测厚度是否属于正常范围内。(亦可用氢氧化钾-KOH
          4、清洗后应即刻去做完磷扩,以避免芯片表面再度氧化及污染,未及时进炉,则应置于氮氧柜内,在8小时内,应做完磷硼扩。

本文发布于:2024-09-22 21:25:12,感谢您对本站的认可!

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标签:芯片   镀镍   氧化
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