金镀层具有触摸电阻低、导电功能好、可焊性好、耐腐蚀性强，因而电镀金在集成电路制作中有着广泛的运用，例如：在驱动IC封装中遍及运用电镀金凸块；在CMOS/MEMS中运用电镀金来制作开关触点和各种结构等；在雷达上金镀层作为气桥被运用；电镀还被用于UBM阻挡层的保护层，以及用于各种引线键合的键合面等等。
1 电镀金工艺
1.1 电镀金工艺流程集成电路中的金电镀工艺流程：
①在硅片上溅射钛、钛钨等金属作为黏附层，再溅射很薄的一层金作为电镀的导电层；
②涂布光刻胶，光刻显影出电镀所需的图形；
③清洗后进行电镀金；
④褪除光刻胶；
⑤蚀刻图形以外的导电层；
⑥退火。
1.2 电镀金原理
镀金阳极一般选用铂金钛网资料。当电源加在铂金钛网（阳极）和硅片（阴极）之间时，溶液会发生电流，并构成电场。阳极发生氧化反响释放出电子，一起阴极得到电子发生复原反响。阴极邻近的络合态金离子与电子结合，以金原子的方法堆积在硅片外表。镀液中的络合态金离子在外加电场的作用，向阴极定向移动并弥补阴极邻近的浓度耗费，如图1为水平杯镀示意图，图2为笔直挂镀示意图。电镀的首要意图是在硅片上堆积一层细密、均匀、无孔洞、无缝隙、无其它缺点的金。
1.3电镀药水
集成电路电镀金工艺一般有两种体系的电镀液：氰化物体系及非氰化物体系。氰化物体系安稳性高，寿命长，因而本钱较低，但氰化物有毒性，需有严厉的运用标准加以办理。现在集成电路制作中常见的氰化物电镀金药水是微氰体系，呈弱酸性，镀液中金以Au（CN）-2的络合物方法存在。首要成分为：金盐、导电盐、缓冲剂和增加剂。这种镀液体系安稳，毒性较小，镀层亮光滑润，硬度适中，耐磨性好，孔隙率低，可焊性好。非氰化物体系的以亚硫酸金钠为常见的金盐，亚硫酸根比较简单被氧化，因而较之氰化物体系，其工艺安稳要差一些。本文首要针对氰化物体系的电镀金工艺。
1.4电镀金设备
挑选适宜的电镀设备，将会取得较为满意的镀层。电镀设备可分为二类：水平喷流式杯镀和笔直挂镀两种方法。杯镀式将晶圆掩盖在一个杯状的镀槽上，电镀以一杯一片的方法进行。挂镀式则是将晶圆笔直浸入镀液中，一个镀槽能够一起进行多片电镀。杯镀式的电镀需注意气泡的去除，不然将会影响镀层厚度的全片均匀性。挂镀式则比较简单去除反响发生的气泡，但需注意歪斜镀层的发生。
1.5电镀工艺操控
电镀工艺参数的操控对镀层功能的影响很大。现以氰化物电体系镀金药水为例，具体介绍电镀金工艺中需求操控的几个首要参数：
（1）电流密度：0.1~1.0A/dm2
2电流密度的进步，镀层的外表粗糙度增加。
（2）温度：40~80℃
镀液温度高于40℃后，温度持续升高，镀层的粗糙度改动不是很明显，一般是在100nm左右。跟着温度升高，镀层硬度将有所下降。
（3）pH：5.0~7.0
pH对镀层外表粗糙度的影响趋势为：跟着pH逐渐升高，镀层外表粗糙度略有增加，但仍保持在100nm以下。
进步pH值，答应的电流密度将进步，镀层中的金含量进步，一起镀层的硬度和内应力将有所下降。
（4）金质量浓度：8~20g/L
进步镀液中金的质量浓度，可进步电流密度规模，进步金的堆积速度。金的质量浓度进步，镀层的亮光度和均匀度都有改进。
（5）密度
跟着镀液运用的时刻逐渐接连，镀液的密度将越来越大，镀层的粗糙度也会越来越大。别的，镀金液因为金盐质量浓度低，需求很多的导电盐来支撑电极进程的进行，导电盐的质量浓度可经过镀液的密度来反映。
（6）流量：10~30L/min
电镀时的流量操控也很重要，因为流量的巨细对镀层的功能会有影响，假如流量太小，则离子交换速度慢，镀层粗糙；若流量太大，金离子未来得及被复原就被带走，这样镀层会变得疏松。别的，假如运用的电镀设备是杯镀，在电镀进程中假如流量始终不变的话，那么逗留在晶圆中心的气泡就会一向逗留在那里，简单在镀层上构成凹孔。此刻若忽然改动流量，则气泡所遭到的平衡力将被损坏，气泡的运动状况即可发生改动，这便是平常所讲的除泡进程。所以，杯镀设备在设计时，循环体系中选用变频器调理流量。挂镀的气泡则较简单去除。此外，镀金液应运用1μm以下的PP滤芯接连过滤。镀金液不主张运用空气拌和。
（7）增加剂
增加剂能改进镀层的外表粗糙度，但增加时应逐渐进行，总量最好不要超越5mL/L，因为增加剂的中无机成分，可能会影响金镀层的纯度，也会使镀层的硬度增大。
2·镀层功能
2.1镀层厚度及均匀性
镀层厚衡量测设备能够分为触摸式和非触摸式两种，触摸式的量测有Profiler等仪器；非触摸式的量测有X-ray和干涉显微镜。
因为边际效应的影响，晶圆镀金层边际厚，中心薄。一般半导体后道封装中的引线键合和焊接工艺对within-wafer（全片均匀性）的要求是小于10%。
2.2镀层外表粗糙度
影响镀层外表粗糙度的要素首要有：电流密度、温度、pH、密度、循环流量和增加剂质量浓度。镀层外表粗糙度应操控在100nm左右，粗糙度太大或太小对引线键合和焊接都会发生不良影响。因而，咱们需求确保镀层有必定的粗糙度。
2.3镀层硬度
影响镀层硬度的要素首要有：温度、循环流量、增加剂质量浓度。
镀金工艺后，镀层硬度还能够经过退火来调理。退火之前镀层硬度大约在100HV左右，在退火条件为300℃保温30min后，镀层的硬度一般是在60HV左右。退火作用也受退火设备的影响。
2.4镀层剪应力
要丈量镀层的剪切应力，镀层厚度需求在10μm以上。一般工艺要求剪切应力大于8mg/μm2。
2.5镀层的键合功能（可焊性）
常见的金线直径为25μm，键合温度为135℃，用超声波加强键合。经过拉力测验点评键合功能，业界一般要求拉力在8cN以上。
集成电路制作对电镀金的功能，如镀层均匀性、粗糙度、硬度、剪应力、可焊性等，要求越来越高，但只需挑选适宜的电镀设备体系和恰当的电镀药水，且操控好相关参数，依然能够取得功能优越的金镀层以满意业界需求。
