Galvanikprozesse bei Sensitec

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1 Galvanikprozesse bei Sensitec NiFe-, Ni-, Cu-, Au- Galvanik A.Boecker

2 Allgemeiner Überblick Bei Sensitec am Standort Mainz werden folgende Metalle bzw. Legierungen abgeschieden: Abscheidung eines Metalls Kupfer-Plating, mit Opferanode aus Kupfer Nickel-Plating, mit Opferanode aus Nickel Gold-Plating, mit inerter Anode aus Platin Abscheidung einer Legierung Nickel-Eisen Legierungen verschiedener Zusammensetzung 80/20: 80% Ni / 20% Fe, mit Opferanode aus Nickel 50/50: 50% Ni / 50% Fe, mit Opferanode aus Nickel Die Abscheidung erfolgt auf 5 Si Wafer 2

3 Vorbehandlung Reinigung der Freibelichtung vor dem Platen Ashen: Entfernung von Lackrückständen, Entwicklerrückständen, sonstigen Kontaminationen Reaktivgas-Plasma Sauerstoff/Helium für Cu-Plating Wasserstoff/Stickstoff für NiFe Plasma trägt auch Lack ab: mehrmaliges Ashen verändert kritische Dimensionen Ashen um Lacke besser strippen zu können Stromlos im Platingbad bei Ni- bzw. NiFe- Platingprozesse 3

4 Cu Plating Prozessbedingungen Schwefelsaure Kupfersulfatlösung Kupfergehalt ca. 30 g/l (über CuSo 4 ) Säuregehalt ca. 0.8 Mol/l Netzmittel: FC 95 50ppm Chlorid Badtemperatur 23 C Rein-Cu Opferanode Stromdichte ca. 12mA/cm², Abscheiderate 12,0µm/h Puls: 1000ms Puls / 200ms Pause 4

5 Cu Plating Anlage: RENA Cu-Plater Fountain-Plater, Wafer wird kopfüber ins Bad getaucht Badumwälzung durch Pumpen (ca. 20 l/min für Sensoren und 14 l/min für Druckköpfe) Wafer rotiert während des Platens Keine aktive Blende zur Steuerung der Dickenverteilung, passive Blende Manuelle Bedienung 5

6 Cu Plating RENA Cu- Plater 6

7 Cu Plating Cu-Spule: 9µm hoch 7

8 Cu Plating Cu-Spulen: 616 Spulen pro Chip 8

9 Au Plating Prozessbedingungen Cyanidisches Goldbad (Auruna 558 von Umicore) Goldgehalt ca. 12 g/l Badtemperatur 60 C ph Wert 8,0 Pulsstrom: 0,4ms Puls / 3,6ms Pause Stromdichte: 0,5 0,7A/dm² Anlage: MOT Au-Plater Fountain-Plater, Wafer wird kopfüber ins Bad getaucht Badumwälzung durch Pumpe Wafer rotiert während des Platens Keine aktive Blende zur Steuerung der Dickenverteilung, passive Blende Manuelle Bedienung 9

10 Au Plating MOT Au- Plater 10

11 Au Plating Au-Pad: 1µm Ni, 2,8µm Au 11

12 Au Plating 12

13 Au Plating Sensor Wafer 13

14 NiFe Plating Prozessbedingungen Saures Platingbad, enthält je nach NiFe-Composition Nickel- und Eisensalze in versch. Menge Salzsäure/Chlorid und Schwefelsäure Borsäure als ph-puffer Saccharin zur Herabsetzung der Spannung im Film Netzmittel zur Herabsetzung der Oberflächenspannung Rein-Nickel Opferanode definierter ph-wert, enge Kontrolle des Säuregehaltes Puls: 50/50: 1s Puls / 0,5s Pause, 80/20 ohne Puls Stromdichte: 50/50: 7,0 12,0 ma/cm² 80/20: 5,8mA/cm² 14

15 NiFe Plating Anlage: Tauchbecken Kathode mit Vier-Segment-Blende manuelle Be- und Entladung Agitation durch Paddle-Bewegung und Badumwälzung Magnete um den Zellkörper zur Magnetisierung der Schicht Filter: 0,2µm Flow: 6l/min 9 Zellen (7 NiFe 50/50, 2 NiFe 80/20) 15

16 NiFe Plating Automatische Badsteuerung ph-wert Regelung: zwei unabhängige Elektroden Zugabe von Salzsäure für konstanten ph-wert mittels 10% HCl (2,83 2,87) Steuerung des Eisengehalts Messung des Umsatzes durch Coulometer Zudosierung von eisenhaltiger Lösung Dichtesteuerung: kontrollierte Wasserzugabe Zugabe von Ni oder Fe nach Composition-SPC-Chart Temperatur: 19,9 C (50/50 Zellen) 27,1 C (80/20 Zelle) 16

17 NiFe Plating NiFe Zelle 17

18 NiFe Plating Stromquelle Nickel- Anode e - == Überlauf zum Holdtank Kathode mit Wafer und Blenden Bad-Zulauf vom Holdtank 18

19 NiFe Plating Blenden (Thieves) steuern die Schichtdickenverteilung auf dem Wafer: Stofftransport Substrat Geplatete Schicht Ohne Blenden Stofftransport Beispiel für die Blendenanordnung in der Kathode für NiFe-Plating B Substrat B Geplatete Schicht Mit Blenden 19

20 NiFe Plating NiFe-Pol: NiFe 50/ µm Polhöhe WIR: 35µm x 50µm HAL: 25µm x 50µm SHO: 45µm x 45µm 20

21 NiFe Plating 21

22 NiFe Plating 22

23 NiFe Plating Fehler 23

24 NiFe Plating Fehler 24

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31 NiFe Plating Fehler 31