非硅MEMS器件电镀Cu层工艺规范

1、工艺目的

本工艺规范规定了采用硫酸铜电镀工艺进行非硅MEMS器件加工时应遵循的工艺要求，适用于采用正性光刻胶制备掩膜光刻图形的Cu镀层电镀工艺。

2 、工艺步骤

2.1 开机准备

            2.1.1  打开电镀槽，补充纯净水至规定液位。

            2.1.2  镀液温度设定为25度。

2.2 电镀试片准备

2.2.1 将光刻显影后的试片用等离子去胶机进行清洗，以清除残留的光刻胶，保证Cu镀层的完整性和结合强度。

2.2.2 将试片装夹至专用挂具中，注意导电接触点牢固固定和夹具密封处理，装夹完成后，用万用表确认试片和夹具之间是否导通。

2.2.3 镀前试片表面质量要求：应无残留的光刻胶、明显的氧化层以及光刻胶脱落、分层等现象存在。

2.3 电镀

2.3.1根据试片电镀面积、电镀厚度以及图形尺寸的要求，设置相应的电镀参数。

2.3.2将装夹好试片的挂具放置于电镀槽中的阴极杆上并固定，浸泡3秒钟后通电电镀。

            2.3.3 按照设置时间，完成电镀后，将试片从挂具中取出，置于纯水下冲洗干净。

            2.3.4 用气枪将试片上的残留水分吹干。

3 、设定工艺参数：

3.1 去胶机工艺参数

            3.1.1  气体流量：O₂    400ml/min。

            3.1.2  丝压：10 V。

            3.1.3  屏压：2 KV。

            3.1.4  屏流：120 mA。

            3.1.5  栅流：30mA。

            3.1.6  依不同种子层刻蚀不同时间

                     Cr/Cu 种子层：5sec / 次 × 2次 （间隔2min）

                     Ti/Cu 种子层：5sec / 次 × 2次 （间隔2min）

                     Ti种子层：   30 sec / 次 × 2次 （间隔3min）

3.2 电镀Cu工艺配方及参数

            3.2.1  基础镀液：硫酸铜 CuSO4·5H₂O          70g/l

                                       硫酸   H₂SO₄                200g/l

                                       氯离子 Cl^-                  50mg/l

            3.2.2  开缸剂    ST-2000  MST                10ml/l

            3.2.3  光亮剂    ST-2000  BST                 5ml/l

            3.2.4  调整剂    ST-2000  CST               0.3ml/l

            3.2.5  镀液温度      25 ℃            

            3.2.5  沉积速度      0.22 um/min （电流密度：10mA/cm²)

            3.2.6  电流密度      10-20 mA/cm²

                     依据微结构深宽比设定电流密度：

                     深宽比3：1及以上，或线宽小于20 um时，10 mA/cm²

                     深宽比2：1及以上，或线宽小于30 um时，15 mA/cm²

                    深宽比1：1及以上，或线宽大于50 um时，20 mA/cm²

            3.2.7  电镀时间     依据镀层厚度要求和电流密度大小计算电镀时间。

4、质量检验要求

4.1 镀层应均匀、细致、连续。

4.2 不允许有烧焦、粗糙、针孔、麻点、起泡、脱落等缺陷出现。

4.3 对于多层Cu，镀层与镀层之间应结合良好，没有任何分离现象。

4.4 在显微镜下观察，微结构无损伤。

4.5 用台阶仪测试镀层厚度，保证最低厚度满足微结构要求。