Au Bump（电镀金凸块）工艺以其独特的优势，在高端芯片封装领域占据了举足轻重的地位。本文将深入探讨Au Bump工艺的内涵、应用、电镀工艺流程及其严苛的质量要求。
一、Au Bump工艺概览
什么是Au Bump工艺？
Au Bump工艺是在芯片的铝焊盘上通过电镀技术形成微小的金属凸点（Bump）。这些凸点作为芯片与封装基板之间电路导通的桥梁，扮演着至关重要的角色。与传统的Solder Bump（焊锡凸块）相比，Au Bump展现出更为卓越的导电性能、更小的尺寸与更高的密度，以及更强的抗氧化能力，这些特性使得Au Bump成为现代电子封装技术中的优选方案。
应用领域
Au Bump工艺主要应用于倒装工序（Flip Chip）中，特别是在COG（Chip on Glass）封装技术中最为常见。COG封装技术广泛应用于LCD显示屏、OLED显示屏等显示器件中，通过将芯片直接贴合在玻璃基板上，实现高密度、高可靠性的电路连接。Au Bump凭借其优异的性能，确保了芯片与基板之间稳定而高效的信号传输。
二、Au Bump电镀工艺流程详解
Au Bump的电镀工艺流程是一个复杂而精细的过程，涉及多个关键步骤，每一步都直接关系到最终产品的质量和性能。以下是Au Bump电镀工艺流程的详细解析：
RF清洗（RF Clean）
RF清洗是电镀前的关键预处理步骤，利用等离子体技术清洗晶圆表面。通过高能等离子体轰击，有效去除晶圆表面的有机物、氧化物等污染物，为后续的沉积过程提供一个干净、无污染的基底。这一步骤对于提高金属层与衬底的附着力至关重要，是确保电镀层质量的基础。
钛钨/金溅射（TiW/Au Sputtering）
在清洗后的焊盘上，首先沉积一层钛钨（TiW）作为粘附层。TiW具有良好的粘附性和阻挡性能，能够有效防止金属原子向衬底扩散，同时增强电镀层与衬底之间的结合力。随后，再沉积一层金（Au）作为种子层。这层金种子层不仅为后续的电镀工序提供了导电通道，还确保了电镀层在晶圆表面的均匀分布。
光刻胶涂布（Photo Resist Coating）
光刻胶涂布是光刻工艺的重要组成部分。在这一步骤中，需要在晶圆表面涂布一层较厚的光刻胶。光刻胶的厚度设计需高于最终金凸点的高度，以确保在电镀过程中，光刻胶能够完全覆盖并保护不需要电镀的区域。
光刻工艺（Photo Process）
光刻工艺包括曝光、显影等步骤，通过精确的光学图案投影和化学反应，将设计好的电路图案转移到光刻胶上。在这一过程中，需要电镀的部分被暴露出来，而不需要电镀的部分则被光刻胶遮挡住。光刻工艺的精度和准确性直接决定了最终金凸点的位置和形状。
金电镀（Au Plating）
金电镀是Au Bump工艺的核心步骤。在已暴露的金属区域，通过电镀技术沉积一层金，形成微小的金属凸点。这些凸点的高度通常在15-18μm之间，而凸点之间的空隙也保持在10μm左右。电镀过程中，需要严格控制电光刻胶剥离（PR Stripping）
电镀完成后，需要去除晶圆表面的光刻胶。这一步骤通常通过化学剥离或机械剥离的方式实现。光刻胶的完全去除对于后续工艺的顺利进行至关重要，同时也有助于暴露底层的TiW/Au层，为后续的刻蚀步骤做准备。
Au/TiW刻蚀（Au/TiW Etching）
使用湿法刻蚀工艺去除未覆盖电镀层的多余TiW和Au层。湿法刻蚀是一种利用化学溶液与金属表面发生化学反应，从而去除金属层的方法。通过精确控制刻蚀液的成分、温度和时间，可以确保仅去除不需要的金属层，而保留已经形成的金凸点。
热退火（Thermal Anneal）
最后，通过退火处理使电镀的金凸点结构更加坚硬。退火是一种热处理工艺，通过加热使金属内部的原子重新排列，从而提高金属的硬度和稳定性。退火后的金凸点不仅具有更高的机械强度，还能够在后续的倒装工序中更好地承受压力和温度变化。
三、Au Bump的质量要求
Au Bump作为芯片与封装基板之间电路导通的关键部件，其质量直接关系到整个封装系统的性能和可靠性。因此，Au Bump的制备过程需要满足以下严苛的质量要求：
退火后硬度足够高
退火后的金凸点需要具有足够的硬度，以承受后续的封装工艺和长期使用过程中的机械应力。硬度的提高有助于减少金凸点在封装过程中的变形和损坏，确保电路连接的稳定性和可靠性。
镀层表面粗糙度足够小
镀层表面的粗糙度是影响Au Bump性能的重要因素之一。粗糙度过大会导致电路连接不良、信号传输损失增加等问题。因此，在电镀过程中需要严格控制电镀液的成分、电流密度等参数，以获得表面平滑、粗糙度小的镀层。同时，还需要通过后续的抛光和清洗步骤进一步降低镀层的粗糙度，以满足封装工艺的要求。
Au Bump工艺作为现代电子封装技术的重要组成部分，以其优异的导电性能、高密度和强抗氧化能力，在高端芯片封装领域发挥着不可替代的作用。
