Galvanikprozesse Sensitec [Kompatibilitätsmodus]

Galvanikprozesse bei Sensitec
NiFe-, Ni-, Cu-, Au- Galvanik
A.Boecker
Allgemeiner Überblick
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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
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Die Abscheidung erfolgt auf 5“ Si Wafer
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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
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Cu Plating
Prozessbedingungen
Schwefelsaure Kupfersulfatlösung
Kupfergehalt ca. 30 g/l (über CuSo4)
Säuregehalt ca. 0.8 Mol/l
Netzmittel: FC – 95
50ppm Chlorid
Badtemperatur 23°C
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Rein-Cu Opferanode
Stromdichte ca. 12mA/cm², Abscheiderate 12,0µm/h
Puls: 1000ms Puls / 200ms Pause
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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
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RENA Cu- Plater
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Cu Plating
Cu-Spule: 9µm hoch
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Cu Plating
Cu-Spulen: 616 Spulen
pro Chip
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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
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Au Plating
MOT Au- Plater
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Au Plating
Au-Pad: 1µm Ni, 2,8µm Au
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Au Plating
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Au Plating
Sensor Wafer
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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
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NiFe Plating
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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)
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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)
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NiFe Zelle
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Stromquelle
==
NickelAnode
eÜberlauf
zum
Holdtank
Kathode mit
Wafer und Blenden
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Bad-Zulauf
vom Holdtank
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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
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NiFe Plating
NiFe-Pol: NiFe 50/50
38-45 µm Polhöhe
WIR: 35µm x 50µm
HAL: 25µm x 50µm
SHO: 45µm x 45µm
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NiFe Plating
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NiFe Plating Fehler
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NiFe Plating Fehler
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NiFe Plating Fehler
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NiFe Plating Fehler
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