关键词：化学镀镍金；凸点；均匀性；附着性能

中图分类号：tn305．94 文献标识码：a 文章编号：1681-1070(2005)04-09-04

1 概述

众所周知，在通常的芯片封装中包含芯片粘贴和引线键合等工序。随着芯片尺寸的减小和i／o端数的增加，电极尺寸和电极间距变得更小。这一方面会使芯片封装引线键合变得更加困难，另一方面也会使引线间的电磁干扰(electro magnetic interference简称emi)变得更大，影响芯片封装的电性能。为了使芯片封装获得更好的电性能并能增加i／o端数，迫切需要寻求一种新的封装形式来满足高性能器件的封装。于是倒装芯片封装应运而生，这种封装将芯片的粘贴和连接合二为一。连接是通过芯片上呈阵列分布的凸点与基板上的电极对准键合实现的。由于芯片是倒扣在基板上，与常规的芯片粘装方向相反，故称之为倒装芯片(flip chip)。

与常规的引线键合相比，由于倒装芯片采用了凸点结构，使得互连长度更短，互连的电阻和电感更小，器件的电性能得到了明显提高和改善。此外，倒装芯片下作时产生的热可通过凸点直接传到基板上，使得散热性能更佳；更为重要的是倒装芯片的凸点可呈周边式和面阵式分布，因而提高了封装的密度，减小了封装的体积。

倒装芯片制作技术起源于20世纪60年代，经过几十年的发展，已经形成多种制作凸点的方法，但人们一直努力追求可靠性高成本低的凸点制作技术。芯片凸点制作中一个关键的工序是铝电极再金属化，多数铝电极的再金属化使用薄膜工艺、光刻丁艺和腐蚀丁艺等，会增加制造成本，而在铝电极上采用化学镀镍／金制作凸点，不仅不需要使用上述工序中昂贵的设备，而且还可以很容易实现量化生产，因此化学镀镍／金技术制作凸点应用前景广阔。

这篇文章将重点讨论化学镀镍／金凸点的过程控均匀性以及镍／金凸点在铝电极上的附着性能。

2 实验过程

(1)晶片

实验所用的晶片由华虹集成电路有限公司提供，晶片上的芯片用于电子标签封装，晶片的尺寸为150mm，电极划、为80μm×80μm，电极间距离200μm。表面钝化层为磷硼硅玻璃，开孔的电极膜层材料为铝硅(1％)铜(1％)，膜层的厚度为1．5μm。

(2)电极表面清洗与活化

用丙酮和异丙醇超声波清洗除去残存在铝合金电极表面的有机物，氮气吹干后，用含有磷酸(6％)和氟硼酸铵(2％)的溶液对铝合金电极进行50秒微腐蚀，微腐蚀液的温度为25℃。用去离子水冲洗晶片后将晶片置人配制好的活化液中，对铝合金电极表面进行活化处理40秒，再用去离子水冲洗掉铝表面的活化液。

(3)化学镀镍

将活化好的晶片转入温度为90℃的化学镀镍液中，该镀液还原剂为次磷酸盐(15-20g／l)，主盐为硫酸镍(18-24g／l)，络合剂为琥珀酸(20-25g／l)，用氢氧化钠溶液将化学镀液的ph值调至7．0，该镀液的稳定剂为硫脲和醋酸铅。

(4)化学镀金

将化学镀镍的晶片冲洗后放人10％的盐酸溶液中，浸泡100秒后冲洗，然后立即放人配制好的镀金液中，该镀金液为无氰的，主要有亚硫酸盐和硫代硫酸盐，还原剂为肼，还含有少量的稳定剂，操作温度为60℃。30分钟可获得0．2μm的金层。

3 实验结果

3．1 镍金凸点的表面形貌

使用自己调配好的化学镀镍、金溶液，能在整个晶片上获得(如图1所示)很好的镍金凸点。图1显示了铝电极上的镍金凸点图片。从图1(a)、(b)可观察发现镍金凸点未出现漏镀、桥连和缺损。图1(c)、(d)中，可以看到镍金凸点边缘平滑，未出现边缘突起现象。使用自己调配的化学镀镍、金溶液也能获得很平滑和平整的表面，如图1(e)、(f)所示，铝合金电极经过化学镀镍、金后，铝合金电极上的倒“10”和“5”字图案能清晰地印在19μm厚的镍金凸点上。

3．2 镍凸点的缺陷

镍凸点的缺陷特别表现为与镍的沉积过程有关。镍凸点缺陷主要表现为以下两种：即拐角缺陷和方向性缺陷，如图2所示。在图2(a)、(b)中，正方形镍凸点在四个拐角处存在着明显生长不足的缺陷。在图2(b)中，随着镍沉积时间的加长，镍层厚度的增加，在拐角处镍的沉积还呈现出生长的波纹现象。图2(c)、(d)中，正方形的镍凸点不仅存在拐角缺陷，而且存在方向性缺陷，即在同一方向上(图2(c)、(d)的下方)镍凸点表现为更为明显的生长不足特征。

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