镀镍制程技术
一．无电镀镍的作用： 便于焊接
二．化学镀镍的优点：
1. 不需外加直流电源设备
2. 可在非金属，半导体等各种不同基材上镀覆 3. 镀层厚度分布均匀 三．无电镀镍的原理：
1. 活化中心的氧化还原反应
通过对不具有催化表面的工件（芯片）的特殊预处理—清洗，活化，使其表面具有催化作用后，在工件（芯片）表面发生氧化还原反应【Ni被次亚磷酸钠还原成金属Ni-P合金而沉积在工件（芯片）表面】活用的活化剂（钯、镍、金盐）。 2. 烧渗（烧结）
金属离子在高温下有向硅晶体内部渗透扩散的特性 3. 二次镍与一次镍的结合，提高抗拉力
用硝酸洗去氧化镍后，芯片的表层镶嵌的镍磷合金就是催化剂，使得氧化还原反应在一次镍表面进行，一次镍与二次镍结合起来 四．影响化学镀镍的因素： 1. 活化前处理：
电桨蚀刻除去表层的SiO2及歼留的玻璃层；B浸泡1：10的HF，除去残留的SiO2.露出新鲜的硅层，便于硅层与活化剂作用形成活化中心，促进氧化还原反应的进行
电桨蚀刻不凈，浸泡1：10的HF时间不足，导致氧化层，玻璃层除去不撤底，最终导致芯片表面镀不上镍，或者影响镍层在芯片表面的附着，导致一次镍与芯片之间的Peeling 2. 活化处理：
A．活化剂的不同极其严重的影响一次镍的质量 氯化钯
氯化金 实验试作结果：采用氯化钯+氯化金活化更能提高镀
镍效果 氰金化钾 B．活化时间：
活化时间过短：活化不足，镀镍效果不佳
过长：a浪费物料；b增加活化后冲洗的难度 C．活化后清洗：
活化后之芯片必须漂洗干凈，以免活化剂带入镀镍液中，造成镀镍液自然发生氧化还原反应而失效
3. PH值:
碱性镀镍PH：8-9
A . PH值过低，反应慢，沉积速度低
B．PH值过高，溶液会反应剧烈，呈沸腾状，出现深灰色镍粉（溶液自然分解的象征）
操作中可以添加氨水来补充蒸发了的氨和中和沉积反应时产生的酸 4. 温度：
温度对沉积速度影响很大，温度俞高，沉淀速度俞快，当温度低于700C反应已不进行，当温度高于950C时，将大大降低溶液的稳定性，特别是加热不均匀，PH值偏高时，很容易的自然分解 5. 镀镍的时间：
时间过长，沉积的镍层过厚，在烧结时会导镍层致脱落，镀镍失败
时间过短，沉积的镍层过薄，烧结渗入芯片中的镍层不足，不会与二次镍足够的接合在一起，导致抗拉力不足。
本公司镀镍工艺采用渐延长时间的镀镍工艺，2-4min,控制镍层在一个比较均匀的范围内 6. 烧结：
由于热能的驱动，加上镍是比较活泼的金属，在高温下镍极易向硅层中渗透。 控制点：
A．氮气的流量 因镍在高温下极易氧化，氮气作为保护气体必须提供足够的保护作用 B．推拉杆的速度：
推进的速度过快：热应力过大，层与硅层的附着性降低
拉出的速度过快：芯片过热的情况下拉至炉口导致镍层氧化 C．在炉口冷却足够时间： 防止芯片镍层氧化
7. 去氧化镍及清洗： 目的：
A．去没有烧渗入硅层内部多余的镍层及氧化镍，为二次镍作与一次镍结
合提供清洁，无杂质干扰的环境 B．如氧化镍除去不凈，它会增高VF 工艺条件：
85℃热硝酸浸泡4min,浸1：10HF30秒，振清洗10：15min. 控制重点：
A．将一次镍外表的氧化镍及其它杂质振荡清洗撤底，如清洗不凈会导致一次镍与二次镍之间的结合不良，最终导致一次镍与二次镍之间的peeling.
B．针对Open/Junction之芯片在镀二次前浸的1：10的HF的酸性必须
比较弱，以致不损伤渗入芯片内部的镍层，不致一/二次镍间peeling一般用使用6批以后的1：10HF酸.
8． 镍层的均匀性：
A．镀镍时，有效的提动芯片，使整体芯片沉积均匀. B．控制镀镍时的温度的波动性，避免产生片状镍层.
C．O/J镀一次镍前浸冷镍水，避免反应过于剧烈，导致镍层不均. 9. 镀完镍后之芯片的保护： 控制点：
1）.要将镍液撤底冲洗干凈，脱水，烘烤，如不能将镀镍液冲洗干凈，芯
片上镀镍液在空气中会腐蚀镍层. 2) . 绝对禁止将镀好镍的芯片存放在酸雾的地方，避免腐蚀镍层.
3）.GPP芯片覆盖金属层以保护镍层；O/J芯片最好在干燥，绝氧的条件
下（如氮气柜中保存）
10.镀镍液的组成及配比：
A．一般增加镍盐浓度并不能相应镍的沉积速度（低浓度范围内除外）镍盐浓度过高，导致镀液稳定性下降，并易出现粗糙镀层.
B．次磷酸钠浓度（0.15～0.35mil 16-37G/L）浓度过高易引起镀液自然分解，浓度过低，沉积速度过慢
Ni2+/[H2PO2]的摩尔而比在0.4左右较合适. C．络合剂： （由于氧化还原反应的进行，次磷酸盐被氧化成亚磷酸盐，为防止亚磷酸镍微粒析出，可在溶液中添加柠檬酸钠等络合剂（酸性10-15G/L）碱性镀镍，常用焦磷酸或铵络合剂. D．缓冲剂：
为防止PH值的剧烈变化，常加入缓冲剂.
五．化学镀镍液的维护：
1 .避免镀镍液空载时间过长.
调节好PH值的镍水不易存放时间过长.
2. 浸过活化剂的芯片要清洗干凈才可镀镍，避免镍水分解
3. 镍水加热时温度不得超过95℃
4. 镀镍完毕后，要定期清洗镀镍槽，槽底和槽壁不得有残留海棉状镍存在，它会成为溶液自然分解的活化中心. 5. 为防止出现片状镀层（镀层脱落），在施镀时要严格控制工作控制工作温度，波动范围不超过±2℃
6. 避免金属层或固体粒子落入镀镍液中.
O/J.镍Peeling的改善
一、Ⅰ次镍与硅层间Peeling. Ⅰ次镍没有烧渗入硅层内部，或者渗透量不足. 原因分析：1.芯片清洗不凈，导致1次镍与芯片结合不好，阻挡镍层的渗入. 2.活化效果不佳，导致1次镍与芯片结合不佳，在烧结时镍层无
法均匀的渗透入硅层内部.
不良现象：洗硝酸后，芯片外观发蓝（无镍层扩散至硅层内部） 改善措施：1.增加自动提涮清洗设备（2002年底完成），提高清洗效果. 2.由氰金化钾活化，改用氯化金活化，并增加浸冷镍水，提升一
次镀镍效果（2000年8月份完成）.
二、Ⅱ次镍与Ⅰ次镍之间Peeling（Ⅱ次镍与Ⅰ次镍结合不佳） 原因分析：1. HNO3去氧化镍后，振荡清洗不凈.
2. 镀Ⅱ次镍前浸1：10HF酸性过强，损伤Ⅰ次镍的表层. 不良现象：1. 焊接后做剥裂实验，断裂面两面都是镍层.
2. 二次镍后，出现不均匀的镍层花纹.
改善措施：1. HNO3去氧化镍后，振荡清洗增加更换纯水的频率（由每批
更换一次增加到三次）.（已在2000年9月份完成）. 2. 降低Ⅱ次镍前1：10HF酸的酸性，镀Ⅱ次镍前使用的HF（1：10）为使用过6批芯片以后的HF（已在2000年11月份完成）.
三、镍层与焊片间浸润性不好.断裂 原因分析：1. 晶粒清洗不凈 2. 镀镍后的芯片，晶粒受酸汽腐蚀，存放过久，镍层轻度氧化. 改善措施：1. 镀镍完成后，禁止存放在酸汽严重的区域.
2. 密封保存.
※ ※ 标记为蓝色部份请制造部加强管制，有异常立即通知工程.
二极管芯片扩散制程分绍
一、分类：
在扩散制程中，依照产品不同，在供货商无法细分类时，需选择合适之芯
片阻值及厚度，利用球型测量仪及四点探针将其分类后，方可扩散出合适之电性。 二、清洗：（表面清洗）
1、 清洗的目的是为了去除硅晶圆表面上的氧化层及杂质，包括重金
属如铁、铜、油污和尘埃等。不同制程之前，大多需经过一道或几道的清洗，有些公司用酸类，将芯片表面减薄，即以HNO3（硝酸）、CH3COOH（冰醋酸）、HF（氢氟酸）、以5：0：1的配比，有些公司则利用哈摩粉（HAEM-SOL）为清洗材料。
2、在此硝酸与硅芯片起反应生成二氧化硅之氧化硅（SIO2）再由氢氟酸将二氧化硅之氧化层去除，冰醋酸则可降低酸温之反应速度。尿素则为缓冲用。
3、因此道工序使用的混合酸亦有将芯片表面之厚度蚀刻减薄之作
用，时间上控制及酸温相当重要，清洗后亦需抽测厚度是否属于正常范围内。（亦可用氢氧化钾-KOH）
4、清洗后应即刻去做完磷扩，以避免芯片表面再度氧化及污染，未
及时进炉，则应置于氮氧柜内，在8小时内，应做完磷硼扩。
5、清洗所用的水为去离子水（D. I. WATER）12M奥姆-18M奥姆-CM
左右。 三、磷扩散（P）
1、将磷纸（主要成分为P2O5和AL2O3）和N型基材（RAW. WAFER）之硅芯片层层堆栈，紧密压重后以１２５００Ｃ之高温，４–１２ＨＲ不等（依产品）时间，磷即可掺入硅芯片表面成为负型硅（N-TYPE），二极管之Ｎ面即在此产生。（磷纸为Ｐ35或P70K）
２、Ｎ型半导体中，其主要带电粒子为带负电的电子。纯粹的硅在
室温不易导电，加入磷（Ｐ）或硼（Ｂ）取代硅的位置就会产生自由电子或自由电洞，加以偏压后就可轻易导电。
半导体芯片镀镍技术及peeling 处理
