硅基厚金属膜电镀工艺技术规范(T/CI 512-2024)详细总结

1. 标准概述

T/CI 512-2024《硅基厚金属膜电镀工艺技术规范》是由清华大学提出，中国国际科技促进会归口的团体标准。该标准规定了硅基厚金属电镀工艺的加工能力、保障条件、材料、安全与环境操作、检验等技术要求，确立了硅基厚金属电镀工艺加工的程序。

2. 适用范围

本文件适用于硅基MEMS制造技术中厚金属膜多层布线的电镀加工，特别针对厚度在2μm以上的金属膜(定义为"厚金属膜")的电镀工艺。

3. 关键术语定义

标准中明确了多个关键术语：

• ​​不均匀性​​：样品表面每点厚度与平均厚度的相对偏差
• ​​电镀​​：利用电解方法在零件表面沉积均匀、致密、结合良好的金属或合金层的过程
• ​​厚金属膜​​：厚度在2μm以上的金属膜
• ​​深反应离子刻蚀(DRIE)​​：一种具有高深宽比的反应离子刻蚀方法
• ​​湿法腐蚀​​：利用化学反应溶液对薄膜或器件结构进行腐蚀的技术

4. 工艺流程详解

标准详细规定了14步工艺流程：

4.1 硅片清洗

采用RCA清洗技术，使用三种标准清洗液(氨水+双氧水+去离子水、盐酸+双氧水+去离子水、硫酸+双氧水)去除不同污染物。

4.2 第一层绝缘层沉积

使用PECVD沉积400nm氮化硅作为第一层绝缘层。

4.3 第一层金属层沉积

溅射20nm的Ti/Cr作为粘附层，再溅射150nm的Cu作为种子层。

4.4 第一层厚金属膜光刻

旋涂8μm光刻胶进行正胶光刻，作为电镀掩膜。

4.5 第一层厚金属膜电镀

电镀Cu厚度2-4μm，电流密度4-6A/dm²，电镀速率0.88-1.32μm/min。

4.6 去胶和湿法腐蚀

依次使用丙酮、Cu腐蚀液和Ti/Cr腐蚀液去除各层。

4.7-4.14 第二层工艺

重复类似步骤完成第二层厚金属膜的电镀，第二层厚度4-5μm。

5. 工艺能力要求

标准对关键工序提出了严格的工艺能力要求：

6. 工艺保障条件

6.1 人员要求

工艺人员需具备MEMS工艺基础知识，熟悉设备性能，经过专业培训。

6.2 环境要求

全流程在净化间进行，不同工序净化级别从5级到7级不等，温度控制在20-24℃，湿度30-70%。

7. 材料要求

标准列出了详细的原材料及辅助材料规格要求，包括：

• 硅片：P/N型，<100>晶向，直径150±0.2mm
• 去离子水：符合GB/T 6682-2008一级水标准
• 各类气体纯度要求(如高纯氮气>99.999%)
• 各类化学试剂需为电子纯或分析纯级别

8. 安全与环保

• 用电安全符合GB/T 32814-2016
• 化学试剂操作在通风柜内进行，佩戴防护用具
• 废气、废液排放符合GB 21900标准

9. 检验要求

9.1 关键工艺检验

包括电镀前掩膜检查、外观检查、尺寸检验、厚度测量等。

9.2 最终检验

• 表面质量：结构完整、表面平滑、无污染物
• 加工尺寸：横向、纵向尺寸满足设计要求

10. 标准意义

该标准为硅基MEMS制造中厚金属膜多层布线电镀工艺提供了全面的技术规范，涵盖了从原材料选择、工艺流程、设备要求到质量检验的全过程，对保证MEMS器件性能和可靠性具有重要意义。