技術文庫

MOSFET正面金屬化製程(FSM)的兩種選擇-濺鍍V.S.化鍍

(延伸閱讀：MOSFET正面金屬化製程高CP值選擇-化鍍)

一、為什麼要做正面金屬化製程?

而正面金屬化製程的目的，就是藉由濺鍍或化鍍方式形成UBM，接著做銅夾銲接 (Clip Bond)，以降低導線電阻。

在使用夾焊(Clip Bond)時，由於鋁墊上方必須要有凸塊下金屬層(Under Bump Metallurgy, 下稱UBM)，來做為鋁墊和銅夾(Clip)之間的銲接表面(Solder Surface)。UBM的組成金屬元素，在濺鍍和化鍍上各有不同，濺鍍使用鈦/鎳釩/銀(Ti/NiV/Ag)；化鍍則是使用鎳金/鎳鈀金(NiAu/NiPdAu)。

二、為什麼不是所有晶片都需經過正面金屬化製程(FSM)? 需要的型態有哪些?

三、車用電子及高端應用製造商之選擇-濺鍍

濺鍍製程是以高真空濺鍍機台成長鈦/鎳釩/銀(Ti/NiV/Ag)在晶圓(Wafer)後，塗佈光阻後，以光罩曝光顯影後(黃光製程)，將鋁墊上方進行遮蔽，再將多餘的UBM以蝕刻的方式進行移除(蝕刻製程)，這是一套非常成熟而穩定，且可靠度極佳的製程，許多車用電子公司與高端應用製造商均已使用此製程。

濺鍍製程(Typical Sputter UBM Process)

圖一: 濺鍍製程，必須經過濺鍍金屬，光阻塗佈顯影，溼蝕刻金屬，光阻去除等多台機台、多道製程

四、MOSFET正面金屬化製程高CP值選擇-化鍍

前述提到的濺鍍製程，由於必須使用到高真空濺鍍、黃光製程、蝕刻製程，製程成熟穩定，較適用於追求高可靠度的車用電子、工業電子等高階MOSFET需求；而較為成本導向的消費性產品所應用的MOSFET則較適合使用化鍍來做，可以有較低的成本及較短的生產時間。
一直以傾聽客戶聲音、滿足客戶需求的ProPowertek宜錦注意到這件事，導入「以氧化還原反應」的化鍍製程。

化鍍，一般稱為化學鍍(Chemical plating)，也稱無電鍍(Electro-less Plating)，在沒有外加電流的條件下，利用化學藥劑形成一連串可控制的氧化還原反應，使得化學藥劑中的金屬離子在晶圓上還原成金屬的一種成膜的方式。

化鍍製程最大特色是，只需利用一系列的氧化還原反應，將鎳金/鎳鈀金選擇性的成長在鋁墊上，完全不需要經過高真空濺鍍/黃光製程/蝕刻製程，因此成本可降低，生產時間也可改善。

化鍍製程(E’less Plating Process)

圖二：此圖為化鍍製程，僅需一部化鍍機台自動化執行一連串的化鍍步驟，相較於步驟繁多的濺鍍製程，化鍍製程相對簡易，卻可達到相同目的。

五、化鍍製程的生產流程

化鍍製程的生產流程是操作人員在進行完晶片表面檢查後，將晶舟(Cassette)放入機台上之晶片載入區(Load Port)，刷過條碼後，透過製造執行系統(Manufacturing Execution System, MES)自動載入該批產品需執行之程式後，便自動進行生產。結束後，系統會提示操作人員至卸載區(Unload Port取出即可。然而在這看似簡單的生產流程中，卻蘊含著一連串需要良好控制的、複雜的化學反應。

化鍍製程的程序，如圖三所示，是先進行前處理後，進行第一次的鋅活化 (Zincation)後以硝酸(HNO3)移除較粗糙的鋅活化顆粒後，再進行第二次鋅活化後，便可形成較細緻的鋅活化顆粒，接著進行鎳金/鎳鈀金(NiAu/NiPdAu)成長。

圖三、化鍍製程流程圖

濺鍍&化鍍比一比

所以若您的產品有需要使用正面金屬化製程(FSM)，化鍍的特性是可以選擇性的在鋁墊上長出鎳鈀金，適合單純Clip Bond，追求高CP值及成本導向客戶使用；濺鍍的特性是使用高真空設備濺鍍金屬並使用光阻定義圖形，可靠度優異，適合追求高品質高可靠度客戶使用。

圖四、化鍍與濺鍍比較表