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应用于MEMS的单晶硅上无电镀铜镀镍工艺.pdf

第 26 卷  第 5 期 半  导  体  学  报 Vol . 26  No . 5 2005 年 5 月    C H IN ESE J OU RNAL O F SEM ICONDU C TOR S   May ,2005 应用于 MEMS 的单晶硅上无电镀铜 、镀镍工艺 韩  翔  李  轶  吴文刚 闫桂珍  郝一龙 (北京大学微电子学研究院 微米/ 纳米加工技术国家级重点实验室 , 北京  10087 1) 摘要 : 开发了单晶硅上的选择性无电镀铜 、镀镍工艺 ,形成了较为优化的施镀流程 ,实现了保形性 、均镀性较好的 铜 、镍及其复合镀层. 其中针对单晶硅表面的特点 ,采取了浓酸处理和氧等离子轰击两种表面预处理方法 ,优化了 氯化钯对表面的激活时间 ,使得镀层质量得到提高. 提出了以镍作为中间层以减小镀层应力的方法 ,施镀后获得的 μΩ Ω 铜镀层的电阻率为 2 1 ·cm ,铜/ 镍复合镀层的方块电阻为 0 19 / □. 在单晶硅 M EM S 电感结构上实现了较好 的无电镀铜 ,使得该元件的品质因数超过 25 . 关键词 : 单晶硅 ; 无电镀 ; 铜 ; 镍 ; M EM S 电感 ; 品质因数 PACC : 8630D ; 4283    EEACC : 2 140 中图分类号 : TN405    文献标识码 : A    文章编号 : 02534 177 (2005) 械 、物理特性 ,其机械品质因数可高达 106 数量级 , 1  引言 滞后和蠕变极小 ,机械稳定性好[2 ] . 实际中为了提高 ( 器件性能 ,例如 , RF 器件的电学品质因数 qualit y ( ) ) ( 无电镀铜 或称化学镀铜 是印刷电路板的传统 f actor ,简称 Q 值 ,经常需要很高的导电性 即很小 制造方法中制备通孔镀层的最为重要的一个步骤. ) 的串联电阻 ,即使重掺杂单晶硅或多晶硅仍无法满 20 世纪 50 年代即出现了商品化镀铜液 ,近来 ,又有 足此要求 ,因此只能应用金属材料. 但是 ,基于半导 新的配方被不断报道. 实际应用中 ,在制备通孔镀层 体微加工技术所得到的金属的机械特性与单晶硅或 方面 ,所有的商用无电镀铜溶液都使用甲醛作为还 多晶硅的相比相差甚远 ,而且在加工中有许多技术 原剂 ,这是出于对 甲醛系统的成本 、效率 、可控性的 难题. 综合考虑所决定的. 目前在无电镀铜领域 ,广泛的研 为了同时获得 良好的电学特性和机械特性 ,硅 究主要集中在 UL SI 中的互连线应用方面[ 1 ] . 上的无电镀金属特别是无电镀铜工艺开始获得重 20 世纪 70 年代以来 ,无电镀镍在工艺 、配方 、 视[3~5 ] , 目前大多数研究是针对多晶硅材料的.

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