对于具有图形微结构的光刻胶表面,光依靠毛细作用,很难使得液体完全润湿光刻胶的表面,液体润湿凸点形成前的微孔的过程在图1-1中展示了。
图1-1 液体润湿微孔的过程示意图
形成润湿一般需要的过程为:
a.光刻胶的微孔内侧的缝隙与作为气核的液体中部分悬浮的气泡或者溶解气体共同形成了润湿过程中液体的表面张力最小,最易发生润湿的地点;
b.当液体依靠毛细作用逐渐进入微孔内部时,微孔内部的气体被急剧压缩,内部气压升高,最终会达到一个暂时平稳的状态;
c.借助搅拌或者超声波的方法能够让气核处的气泡不断长大,这些长大了的气泡可能吸附在微孔内侧壁处,或靠浮力逐渐排出微孔,这两种形式都使得微孔内部的气压逐渐降低了;
d.当气压降低后,之前暂时平衡的状态重新失衡,依靠毛细作用将会继续润湿微孔;
e.从形成气泡再到排出气泡,系统不断平衡失衡,最终液体将会润湿到微孔的最底部;
f.当底部被完全润湿后,最后残留在微孔内的大气泡将会依靠浮力或者其他的作用力向上浮动,此过程也会将其余附着在微孔内侧壁上的其他小气泡带走,最终在微孔内部完全润湿。然而在实际的电镀微凸点的过程中,经常出现一些气孔或者凸点底部不能被镀满的情况,这些情况都会影响电镀后凸点的质量,从而对实际芯片的使用及其可靠性产生很坏的影响。在实际实验中,使用微孔直径为5μm及10μm的光刻胶来进行电镀,电镀后根据电镜拍摄后可以发现在凸点存在缺陷的样品,如下面的图所示。图1-2展示了电镀后的凸点出现气孔的情况,图1-3展示了凸点底部不能完全被镀液润湿而出现的断层现象。
图1-2 凸点底部出现气孔的现象
图1-3 凸点底部未镀满的情况
在有着高深宽比及精密间距的微孔的光刻胶中,需要通过改善光刻胶表面的润湿性来电镀得到更好的凸点。提高含有微孔的光刻胶的表面润湿性有一些常用的方法,包括氧等离子体处理,在镀液中添加润湿剂;采用机械搅拌;减小微孔内部的气压;涂覆亲水涂层;改变表面的结构等。这些方法对于提高光刻胶表面润湿性都有很大帮助,但是实际实验中选择了氧等立体处理来增加润湿性。这是因为,电镀中的镀液配方一般都是严格规定控制的,随意的添加...