半导体 Flip Chip「选择性快速微蚀刻液」的发展应用

PCB、IC Substrate使用于细线路铜面微蚀刻剂，多属于H2SO4- H2O2系列之产品。由于配合封装FlipChip无引脚 (非打线)制程需求应用，业界引入日、美体系细线路选择性微蚀刻剂，是属于H2SO4- H2O2系列之产品，主要是应用在SAP之选择性蚀刻制程，最大之优点是可以扩大电镀铜与化学铜之蚀刻速度比，可达近3:1 (化学铜/电镀铜)。其特色如下：

1.使得线路之Undercut较小，且垂直性较佳。
2.选择性蚀刻是应用于半加成法制程(SAP)中，针对不同的铜规格，进行线路回路的形成。

FlipChip结构示意图。


快速微蚀刻线路俯视图。
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3.半加成法制程常见的铜晶结构有两种，一是无电解铜镀覆，附着在基底的Pd金属上，作为触煤并将铜有选择性的析出，由于无电解铜镀覆析出铜，因所含电镀液不纯物较多，故晶界构造较松散；另一是电镀铜析覆作为镀出铜，由于含的不纯物(有机物)极少，晶界构造较密。

微蚀反应原理

1.由于微蚀过程是微蚀剂分子和金属之间的反应，反应速度很快，故微蚀速度受渗透作用控制。
2.微蚀的速率决定步骤取决于微蚀剂分子(H2O2)到达金属表面的速度以及微蚀后产物离开金属表面的速度。

传统制程微蚀反应机制
1.H2SO4/H2O2 微蚀机制
Pd
Cu + H2O2-> CuO + H2O
CuO+H2SO4 -> CuSO4 + H2O
H2O2 ->H2O+ 1/2O2

2.Na2s2O8 微蚀机制

Na2S2O8 + 2H2O-> 2NaHSO4 + H2O2
Cu + H2O2 ->CuO + H2O
CuO + 2NaHSO4-> CuSO4 + Na2SO4 + H2O

半加成法制程微蚀反应机制

1.无电解铜微蚀机制
Pd
H2O2+Cu ->CuO+H2O
CuO+H2SO4 ->CuSO4+H2O

2.电镀铜微蚀机制
缓蚀
H2O2+H2SO4+Cu -> CuSO4+2H2O

奇奕国际 POMAT E680系列选择性微蚀刻剂原理

1.无电解铜镀覆(树脂基底)部，因粒子间的的结合力弱，蚀刻液的侵蚀容易，故适当的蚀刻剂成份，可以快速溶解无电解铜镀覆层，并且对电镀铜镀覆层形成护岸效果，避免undercut过大。
2.电镀铜镀覆部，因粒子间的的结合力强，蚀刻液的侵蚀较不容易外，选择适当的缓蚀剂成份，可以确保线路形成品质。

奇奕国际发展出的POMAT E680选择性微蚀刻剂，缓蚀剂会在电镀铜面上吸附而形成保护层抑制蚀刻速度，而选择性微蚀刻剂会加速溶解无电解铜之贵重金属化合物，进而形成细线回路。

在不同咬蚀量之下，可达到半导体Flip Chip封装制程细线路制作的严苛要求：
1.E680选择性微蚀刻剂，在1um之咬蚀量较0.8um所得到之undercut较小表现较佳。
2.E680选择性微蚀刻剂，在不同规格之up trace & bottom所得到之undercut会受间距大小之影响，间距越小undercut越大，于规格L/S 10um线路undercut可<10%。
3.E680选择性微蚀刻剂，微蚀刻后的线型垂直性佳。

(本文由奇奕李瑛奇总经理口述， 庄永莉整理)