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工艺规范

 

非硅MEMS器件电镀厚Ni层工艺规范

 

1、工艺目的



 

本工艺规范规定了采用氨基磺酸镍电镀工艺进行非硅MEMS器件加工时应遵循的工艺要求,适用于Ni镀层厚度在50 um及以上,采用负性光刻胶制备掩膜光刻图形的工艺。

 

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  测试并调节镀液pH值为4.0。

            2.1.3  镀液温度设定为45度。

2.2 电镀试片准备

2.2.1 将光刻显影后的试片进行RIE(Reactive Ion etching 反应离子刻蚀)刻蚀,以清除残留的光刻胶,保证Ni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 镀前活化处理,将装夹好的试片在2-3 Vol.%的HCl溶液中进行活化处理,浸泡时间5-10秒;然后置于纯水下冲洗,以清除残留的酸液。

2.2.4 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 将装夹好试片的挂具放置于电镀槽中的阴极杆上并固定。

2.3.2 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,形成自动调控的电镀管理模式。

            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 RIE刻蚀工艺参数

            3.1.1  气体流量:O2 40sccm;SF6 1sccm。

            3.1.2  工作气压:25 mTorr。

            3.1.3  射频功率:30 Watt。

            3.1.4  温度:    18℃。

            3.1.5  刻蚀时间:300s。

3.2 电镀Ni工艺配方及参数

            3.2.1  基础镀液:氨基磺酸镍 Ni(NH2SO3)2      500g/l

                                       氯化镍NiCl2·6H2O            5g/l

                                       硼酸H3BO3                    25g/l

            3.2.2  活性剂    十二烷基磺酸钠C12H25SO3Na   100mg/l

            3.2.3  添加剂    糖精C7H5O3NS               500mg/l

                                   1,4丁炔二醇C4H6O2          50 mg/l

            3.2.4  镀液温度      45 ℃            

            3.2.5  镀液pH        4.0

            3.2.6  沉积速度      0.2 um/min (电流密度:10mA/cm2)

            3.2.7  电流密度      8-15 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,8 mA/cm2

                     深宽比2:1及以上,或线宽小于30 um时,10 mA/cm2

                    深宽比1:1及以上,或线宽大于50 um时,15 mA/cm2

            3.2.8  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 镀层应是光亮带有柔和浅黄色的银白色,且结晶均匀、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Ni,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。

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