1、前工生技唐世伟,东莞福地电子材料有限公司,AuBe腐蚀操作讲解,湿法腐蚀法,金属腐蚀工艺是LED晶片制作工艺中的重要工艺，它的特性直接影响金属薄膜的图形相貌，甚至影响整个晶片的光电性能。因此，这对腐蚀工艺也提出了越来越高的要求。 本文以生产实际为基础，给出了（大尺寸晶片）Au薄膜的腐蚀方法，并对其存在的问题进行分析，使用更合理的腐蚀手法，以进一步提高金属腐蚀质量。,引言,我公司加工制造的晶片尺寸有以下三种： 2 inch（英寸） 3 inch（英寸） 4 inch（英寸）注：前面所提到的大尺寸晶片指的是3 inch和4 inch晶片。,晶片尺寸分类,单层金属腐蚀 多层金属腐蚀,金属腐蚀分类,顾
2、名思义，就是一种性质的单质金属使用一种化学溶液进行腐蚀，无化学溶液交叉腐蚀。 根据我公司生产实际情况，蒸镀P面有三层薄膜。即：Au、AuBe、Au。这三层薄膜包含了两种金属，单质金和（金铍）合金，但在腐蚀过程中，我们只使用KI一种化学溶液即可把这三层薄膜（两类金属）腐蚀到位。因此，我们在腐蚀P面时可以理解它是单层金属腐蚀。,单层金属腐蚀,根据对以上单层金属腐蚀的讲解，多层金属腐蚀这个概念不会难倒大家。即两种或以上性质的单质金属使用两种或以上的化学溶液进行腐蚀，存在化学溶液交叉腐蚀。 根据我公司生产实际情况，蒸镀加厚层有两层薄膜（Ti/Au或Ti/Al）。但无论是哪一种，都无法用一种化学溶液把两
3、层薄膜（两种金属）腐蚀到位，需使用到不同的化学溶液。,多层金属腐蚀,大尺寸晶片各个区域金属腐蚀程度相差过大 侧向腐蚀及钻刻现象严重 造成电极掀起、电极缩小严重、电极变形等异常现象,金属腐蚀存在的问题,镀膜 匀胶 坚膜,影响腐蚀相关的工艺,金属镀膜工艺，直接决定了薄膜金属层结构、质量好坏。镀膜时的速率、功率、真空度、基片温度等都会对膜层的致密性、导热性、均匀性等产生影响，而这些特性又会影响腐蚀工艺，致使膜层的腐蚀速率、腐蚀均匀性等发生变化。 从腐蚀工艺角度看蒸镀金属膜层，应重点注意以下几方面：,镀膜,1) 膜层与基片及膜层间的匹配性，这会影响膜层的附着力，造成腐蚀时膜层容易脱落。2) 复合膜层的
4、整体厚度及单层厚度，这些厚度如果选择不好会在腐蚀时产生严重的侧向钻蚀和膜层脱落现象。3) 各种金属的热膨胀系数及应力会导致膜层在腐蚀时是附着良好，还是翘起、鼓起。4) 整体工艺的一致性和可操作性。,我们使用的光刻胶对环境温度、湿度要求较高，一般温度在23摄氏度以下及相对湿度在55 %以下才可以使用。结合生产过程中我们发现，相对湿度在45 %5 之间比较好。匀胶后常出现的问题是针孔较多，针孔形成的原因较复杂，主要原因有以下几方面：,匀胶,1) 车间洁净度及环境温度、湿度 2) 胶质量差，胶内本身含有气泡 3) 基板匀胶前被污染 4) 匀胶设备状态 5) 溅射金属膜层较差，有“瘤状”物等注：在针孔
5、产生后就会对后面的金属腐蚀工艺造成钻蚀，使金属表面出现腐蚀凹槽，甚至穿孔。,坚膜的作用是把膨胀后的胶膜图形中的显影液和水分蒸发掉，使图形恢复原来尺寸，并使光刻胶进一步胶联，抗蚀性增强，同时也增强了胶与金属膜层的粘附。坚膜时应控制好温度和时间，温度太低，时间过短则胶膜没有烘透，胶膜就不坚固，腐蚀时容易发生脱胶。若坚膜时间过长，温度过高，则胶膜因热膨胀而产生翘曲变形和脱离，腐蚀时也容易产生钻蚀或脱胶、浮胶。,坚膜,我公司在金属腐蚀时所用的是铁氟龙花篮，根据腐蚀不同尺寸晶片，铁氟龙花篮又分为环型和条状型。腐蚀大尺寸晶片时，使用的则是条状型（本文只讲述条状型）。以下为（条状型）铁氟龙花篮样貌图,大尺寸
6、晶片腐蚀制具,手 柄,装片区,若按照腐蚀2 inch的操作手法腐蚀大尺寸晶片，在初步腐蚀过后会出现以下现象（如图） 。虽然还存在残留金属，但膜厚已明显降低，后续金属被腐蚀的速率将加快。,金属腐蚀干净,残留金属,由图可见，边缘大部分金属已完全被腐蚀干净。若整片继续腐蚀，则边缘区域电极会缩小严重。,1） 装片数量太多大尺寸晶片表面金属反应的均匀性很难准确控制，且晶片与晶片之间及晶片不同区域之间化学反应的速率是完全不同的。因此，由于数量太多，无法准确地顾及到每一片晶片具体已经反应到什么样的程度，只能靠主观意识来判断出“大概”，而在这过程中，已经由“无形”的操作失误而造成了异常。根据实际操作经验，最先
7、被腐蚀的晶片是装在花篮两端的部分。（如下图所示）,现象说明,红色区域最先被腐蚀,2） 各区域金属反应程度各不相同由于晶片面积相对较大，加上金属反应是由外而内进行的，若按照腐蚀2 inch的操作手法腐蚀大尺寸晶片，则会难以避免地出现不该继续腐蚀的区域继续“强迫”腐蚀，造成“过腐蚀”现象，最终边缘电极缩小严重而中间区域正常。根据实际操作经验，晶片被腐蚀最快的区域是靠近花篮两侧及底部部分。（如下图所示）,红色区域腐蚀最快,为什么会出现以上的现象呢？现在给大家简要说明一下影响腐蚀的相关因素！,1） 溶液浓度 2）溶液温度 3）溶液与被腐蚀物质之间的相对运动， 即通常所说的“腐蚀手法”。,影响腐蚀的相关
8、因素,对于前面两点，我相信大家能够很好的理解。在实际生产过程中，我们也做出了相关的书面条文规定，比如：溶液要在什么样的浓度、什么样的温度下才能使用。但没有对如何做到“溶液与被腐蚀物质之间的相对运动”做出明文规定，原因很简单，因为个人理解、把握度及掌控能力不一样。为了能够更好的理解“溶液与被腐蚀物质之间的相对运动”，下面我就拿实际操作来讲述。,在腐蚀2 inch晶片时，我时常发现一些人双手拿着一整篮晶片在KI溶液里“猛转”，认为动作幅度越大反应越快，反应越均匀。其实不然，在你转动花篮的同时溶液也已相同的速度和花篮一起转动，这样以来，溶液与被腐蚀物质之间的相对运动就变小了，腐蚀的效果就自然没有预期
9、的好。若你放慢些速度，匀速并上下提动花篮，如此，溶液与被腐蚀物质之间的相对运动就变大了，腐蚀后的效果自然就变好了。,同样的道理，在腐蚀大尺寸晶片的时候，虽然使用的花篮不一样，腐蚀过程中也没有旋转，只有上下提动。但由于在提动的过程中造成了溶液的震荡，在此过程，溶液震荡的特征是周围强，中间弱。也就是说，溶液与被腐蚀物质“边缘区域”的相对运动“强”，而“中间区域”的相对运动“弱”。故，造成了边缘区域已被腐蚀干净，而中间区域还有较多残留金属。为了减少腐蚀干净的区域“被迫”继续腐蚀（即“过腐蚀”现象），推荐使用以下手法，如下图所示：,平面腐蚀法,手提花篮使晶片完全浸没在加热好的KI溶液中，当晶片接触溶液
10、时，使用秒表开始计时，取出溶液后停止计时。腐蚀时，手握花篮一端，使装有晶片一端完全浸没在加热碘化钾溶液中，在此过程中手腕要不停地转动，大概2圈/秒，每腐蚀102s后取出冲水检查一次，残Au占单片面积5%以上的需继续腐蚀，在没有腐蚀过头的前提下尽量腐蚀干净。,操作手法,1）一次性装片数量最多5pcs，方便及时检查到位，避免因装片数量太多而“照顾不全”。 2）整片各个区域反应更均匀，减少了“过腐蚀”区域及“过腐蚀”的程度。 3）腐蚀过程中检查更方便，能直观掌握晶片个区域的反应程度。,优点,腐蚀好一整蓝晶片的时间相对较长,缺点,初步腐蚀过后的效果,金属腐蚀干净,残留金属,虽然还存在残留金属，但厚度已
11、明显降低，后续金属被腐蚀的速率将加快。,由上图可以明显的看出，腐蚀过程中各个区域反应更均匀，与直立腐蚀法相比，大大减少了被“过腐蚀”的区域面积。在腐蚀的过程中，要多注意观察，及时转动晶片，减少已经腐蚀干净的区域继续被腐蚀，即减轻电极缩小程度和不良面积。下表为两种腐蚀法效果对比：,终上所述，多进行实际操作，自己会得出新的认识！值得一提的是，有人质疑过这种方法的效率太低。那好，容我给大家算一笔账。直立腐蚀法完整腐蚀好一整蓝30pcs晶片的时间是10min左右，在腐蚀后段时间内检查次数必须相当频繁，且还不可保证电极的完整性，不良率明显上升。而使用平面腐蚀法，完整腐蚀好一整蓝30pcs晶片的时间是25
12、min左右。在整个腐蚀过程中，可以借助前面晶片的腐蚀时间及腐蚀手法的经验，,更好的腐蚀后续的晶片。它每次最大只能装载5pcs晶片，有更好的适应空间，不至于还没掌握好节奏，整篮30pcs都“过腐蚀”了。所以从整体上来看，最大程度的减少了不良片数，大大降低了不良率。另外，刚刚所说的“用平面腐蚀法完整腐蚀好一整蓝30pcs晶片的时间是25min左右”，这个时间也不是绝对的。你可以首先腐蚀1pcs，掌握其规律，第二次2pcs，后续再慢慢累加，以及腐蚀熟练性地提高，整个腐蚀时间就会缩短，预计可在20min内完成。当然，这也得靠各位努力才行！,虽然平面腐蚀法在操作时间上是还有些不足，待于提高。但是就整体效果而言，已经明显超过直立腐蚀法。我们在生产制造，必须明确强调的是：首先必须确保的是品质！如果品质不过关，做得再快也是白做。若因电极缩小严重而返工，浪费的是大量的人力、物力、财力及时间，不良率也会升高，即使不返工，对后续工序也会造成较大的影响。希望大家能明白这一点。,结束语,谢谢！,
