电镀是国民经济中不可缺少的行业,但历来也是重度污染行业。凸点电镀是最近发展起来的新型电镀技术,是将传统电镀技术应用于微电子微细加工领域的典型范例。近年来,蓬勃发展的MEMS电镀以及超大规模集成电路铜布线电镀等高新技术,代表电镀这门古老的工业技术正迅速向高技术含量、高精度、高可靠性方向迈进。

与传统电镀技术一样,凸点电镀过程也面临非常严峻的环境问题,比如氰化物镀金、含铅电镀、节能节水、三废排放与处理等,一旦处理不好,将会对环境产生巨大危害。本文主要探讨在芯片凸点电镀过程中应用清洁生产技术的考虑和措施。

芯片凸点的典型加工流程

目前,比较典型的凸点制作工艺流程主要包括焊料凸点制作和金凸点制作。

焊料凸点制作工艺流程:清洗→溅射Ti/Cu→光刻1→电镀Cu/Ni→去胶→腐蚀→介质制作→光刻2→腐蚀介质→去胶→溅射Ti/Cu→光刻3→镀Cu/Ni→镀焊料→去胶→腐蚀Cu→腐蚀Ti→硅片回流→检测凸点→划片分割→成品。

金凸点制作工艺流程:清洗→溅射TiW/Au→厚胶光刻→扫胶→电镀Au→去胶→等离子清洗→腐蚀Au→腐蚀TiW→退火→检测→成品。一般来说,凸点制备过程中,主要采用电镀铜、镍、金、锡铅、锡银等镀种,一些特殊的凸点工艺还使用金锡、锡、银、铟、化学镀镍等镀种。

凸点电镀配方及施镀方式

目前,凸点电镀中会涉及氰化物电镀、含铅电镀等问题。就施镀方式而言,可能会涉及电镀、化学镀,以及物理沉积等。首先,就电镀液配方而言,基本上能够做到全部选用无毒/微毒工艺,避免铅、氰化物等有毒有害物质的使用。表1列出目前凸点电镀过程中选用的电镀配方的主要成分。

    其次,在凸点制备过程中,会多次用到物理沉积工艺,即采用专门的设备,利用真空蒸发、溅射方式,在真空容器内将所需金属或非金属原子沉积到材料的表面。比如,凸点工艺中Ti/Cu和TiW/Au等薄膜的沉积就是采取溅射工艺,其膜层粘附力强、镀层均匀、致密,具有比化学沉积用料省、几乎无有害物质产生等特点。

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