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MEMS晶圆级封装种子层刻蚀工艺研究

2021-12-02李胜利马占锋高健飞王春水

电子与封装 2021年11期

李胜利,马占锋,高健飞,王春水,黄 立

(武汉高芯科技有限公司,武汉430000)

1 引言

目前,MEMS芯片封装技术可分为晶圆级、芯片级和系统级封装等[1-3]。芯片级封装对单颗芯片进行操作,成本高,效率低。系统级封装是在同一基板上集成不同功能的芯片,因封测过程中一般用到多层结构的BT材质基板,加上各类芯片的组装及最终成品的测试,其成本仍然较高。晶圆级封装针对整个圆片进行操作,是目前器件封装领域最前沿的技术,具有效率高、成本低的特点。

晶圆级封装中,键合环的金属化一般通过电镀完成[4-5]:首先溅射钛、铜作为种子,电镀完成后再用湿法刻蚀去除种子层。铜种子一般采用过硫酸铵或酸性双氧水体系去除[6]。但这两种药液对钛几乎无任何作用,钛种子层还需要单独的药液进行刻蚀,这不但增加了工艺的复杂性,影响生产效率,还增加了生产成本。因此,有必要探究新的种子层刻蚀工艺。

有研究表明[7-8],双氧水在碱性条件下电离出的过氧根离子可以和钛发生反应。另有研究表明[9],I号液(氨水、双氧水和水的混合物)中的双氧水可以将铜氧化为氢氧化铜,而其中的氨水又可以和氢氧化铜发生螯合作用,生成可溶的铜氨络合物。综上,I号液特殊的物理和化学性质为实现铜和钛的同时刻蚀提供了可能。

2 实验设计

2.1 盖帽晶圆制备

盖帽晶圆单个盖帽结构设计如图1(g)所示,包括硅衬底,盖帽腔,键合环,钛、铜种子层和焊料层。盖帽腔的深度是100 μm;钛、铜种子层的厚度分别是20 nm和300 nm,其中钛起黏附作用,铜主要用于调节电镀阻抗,使电镀更均匀;……

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