耐蚀点蚀镀铜工艺

引言

随着5G技术的推出，导致电子电路和IC基板在设计中要求更高的密度。由于5G应用的性质，这些设计中的高可靠性和出色的电气性能也越来越重要。为了满足5G应用和其他下一代设备平台的需求，逐渐建立了使用改良半加成加工(mSAP)制造电路板的制造能力。除了mSAP之外，半加成加工(SAP)和嵌入式迹线基板(ETS)加工也被用于满足精细特征制造的要求。由于mSAP从将薄铜箔层压到有机预浸料上的电路板开始，互连可以提供更高的可靠性，因此细线对基板具有良好的粘附力。

实验与讨论

mSAP背后的主要概念是在工艺的每个阶段较小化铜的累积量， 实验化为形成电路而需要蚀刻掉的铜的结果总量。这被称为mSAP过程的“铜预算”。如图1所示，典型的mSAP工艺流程从有机基板开始，表面覆盖一层厚度约为3 m的较薄铜箔。然后用激光钻微孔，并对面板进行去污，以清除目标焊盘上的任何树脂残留物。

图1：典型mSAP工艺流程

图2：表面具有典型的点蚀图像和凹坑的横切面显示特征的“V”形状

图2显示了在常规电解沉积铜上蚀刻后通常观察到的凹坑。这种现象被称为“V型点蚀”,这是因为点蚀具有V型特征。当从上面观察时，典型的表面上的凹坑呈圆形。当它们被剖开时，可以看到典型的“V”形。在这项研究中，英思特重点研究了V形坑的形成和预防。

英思特使用专有的过氧化物基蚀刻溶液将铜蚀刻至所需厚度，以形成电路。蚀刻溶液由10%过氧化物(50%溶液)、15%硫酸和4%循环添加剂组成。在蚀刻过程中，溶液温度保持在30℃。电镀完成后，用去离子水冲洗面板，并用压缩空气干燥。让面板在室温(21-24℃)下静置15分钟。然后在新鲜沉积物上进行快速蚀刻。该溶液的蚀刻速率约为3米/30秒。将来自面板的单独样品分别放置在蚀刻溶液中30秒和60秒，以蚀刻3米和6米的表面Cu。然后我们用空气干燥切片，并立即在显微镜下分析。

常规沉积的未退火铜在蚀刻后在整个表面上产生广泛的V-坑。凹坑在宏观尺度的聚集体中既分散又集中。这些V型坑的规模如此之大，以至于无法对其进行量化。在图3中可以看到未退火的常规Cu的蚀刻表面。

图3：未退火的常规Cu的蚀刻表面

表面缺陷也更容易在蚀刻后形成V形坑。然后，将图9中施加了指纹的区域向下蚀刻3、6、9和12μm。英思特研究发现由新型电解液电镀的沉积物蚀刻非常均匀，并且没有v-坑形成。未退火的常规铜沉积物在3 m的蚀刻后显示出V-坑，并且随着蚀刻的继续，这些V-坑的尺寸增大。

结论

英思特通过快速蚀刻步骤之后，研究发现来自该工艺的铜沉积物形成明显更少的凹坑，这有助于解决电路制造中的点蚀问题，而不需要使用时间和能量密集的退火工艺。除了选择适当的添加剂，在闪蚀步骤中为镀铜提供耐点蚀性之外，该研究还表明表面污染对点蚀形成也有影响。

在电镀工艺之前适当清洁的表面对于减少蚀刻步骤中形成凹坑的机会也很重要。通过SEM/EDS检测，某些通孔含有污染物。当这些板被电镀和蚀刻时，即使使用优化的电镀配方，在填充的过孔上也存在优先点蚀。然而，点蚀远没有未退火的常规配方严重。