半導(dǎo)體 Flip Chip「選擇性快速微蝕刻液」的發(fā)展應(yīng)用

PCB、IC Substrate使用于細(xì)線路銅面微蝕刻劑，多屬于H2SO4- H2O2系列之產(chǎn)品。由于配合封裝FlipChip無引腳 (非打線)制程需求應(yīng)用，業(yè)界引入日、美體系細(xì)線路選擇性微蝕刻劑，是屬于H2SO4- H2O2系列之產(chǎn)品，主要是應(yīng)用在SAP之選擇性蝕刻制程，最大之優(yōu)點(diǎn)是可以擴(kuò)大電鍍銅與化學(xué)銅之蝕刻速度比，可達(dá)近3:1 (化學(xué)銅/電鍍銅)。其特色如下：

1.使得線路之Undercut較小，且垂直性較佳。
2.選擇性蝕刻是應(yīng)用于半加成法制程(SAP)中，針對(duì)不同的銅規(guī)格，進(jìn)行線路回路的形成。

FlipChip結(jié)構(gòu)示意圖。


快速微蝕刻線路俯視圖。
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3.半加成法制程常見的銅晶結(jié)構(gòu)有兩種，一是無電解銅鍍覆，附著在基底的Pd金屬上，作為觸煤并將銅有選擇性的析出，由于無電解銅鍍覆析出銅，因所含電鍍液不純物較多，故晶界構(gòu)造較松散；另一是電鍍銅析覆作為鍍出銅，由于含的不純物(有機(jī)物)極少，晶界構(gòu)造較密。

微蝕反應(yīng)原理

1.由于微蝕過程是微蝕劑分子和金屬之間的反應(yīng)，反應(yīng)速度很快，故微蝕速度受滲透作用控制。
2.微蝕的速率決定步驟取決于微蝕劑分子(H2O2)到達(dá)金屬表面的速度以及微蝕后產(chǎn)物離開金屬表面的速度。

傳統(tǒng)制程微蝕反應(yīng)機(jī)制
1.H2SO4/H2O2 微蝕機(jī)制
Pd
Cu + H2O2-> CuO + H2O
CuO+H2SO4 -> CuSO4 + H2O
H2O2 ->H2O+ 1/2O2

2.Na2s2O8 微蝕機(jī)制

Na2S2O8 + 2H2O-> 2NaHSO4 + H2O2
Cu + H2O2 ->CuO + H2O
CuO + 2NaHSO4-> CuSO4 + Na2SO4 + H2O

半加成法制程微蝕反應(yīng)機(jī)制

1.無電解銅微蝕機(jī)制
Pd
H2O2+Cu ->CuO+H2O
CuO+H2SO4 ->CuSO4+H2O

2.電鍍銅微蝕機(jī)制
緩蝕
H2O2+H2SO4+Cu -> CuSO4+2H2O

奇奕國際 POMAT E680系列選擇性微蝕刻劑原理

1.無電解銅鍍覆(樹脂基底)部，因粒子間的的結(jié)合力弱，蝕刻液的侵蝕容易，故適當(dāng)?shù)奈g刻劑成份，可以快速溶解無電解銅鍍覆層，并且對(duì)電鍍銅鍍覆層形成護(hù)岸效果，避免undercut過大。
2.電鍍銅鍍覆部，因粒子間的的結(jié)合力強(qiáng)，蝕刻液的侵蝕較不容易外，選擇適當(dāng)?shù)木徫g劑成份，可以確保線路形成品質(zhì)。

奇奕國際發(fā)展出的POMAT E680選擇性微蝕刻劑，緩蝕劑會(huì)在電鍍銅面上吸附而形成保護(hù)層抑制蝕刻速度，而選擇性微蝕刻劑會(huì)加速溶解無電解銅之貴重金屬化合物，進(jìn)而形成細(xì)線回路。

在不同咬蝕量之下，可達(dá)到半導(dǎo)體Flip Chip封裝制程細(xì)線路制作的嚴(yán)苛要求：
1.E680選擇性微蝕刻劑，在1um之咬蝕量較0.8um所得到之undercut較小表現(xiàn)較佳。
2.E680選擇性微蝕刻劑，在不同規(guī)格之up trace & bottom所得到之undercut會(huì)受間距大小之影響，間距越小undercut越大，于規(guī)格L/S 10um線路undercut可<10%。
3.E680選擇性微蝕刻劑，微蝕刻后的線型垂直性佳。

(本文由奇奕李瑛奇總經(jīng)理口述， 莊永莉整理)