導(dǎo)致通孔銅層空洞的多種原因分析

當(dāng)導(dǎo)通孔直徑越來越小，厚徑比越來越高時，要保證孔中的金屬覆蓋良好變得更加困難。而保證孔中金屬的均勻一致性，保護(hù)孔中金屬在圖形電鍍及以后的掩膜及蝕刻過程中不被蝕刻掉，也變得極具挑戰(zhàn)性。

本文列出了導(dǎo)致通孔銅層空洞的許多原因：

1、金屬化以前步驟可能導(dǎo)致孔中空洞的因素：A. 鉆孔；B.去沾污/凹蝕；C.化學(xué)沉銅前的催化步驟。

2、與化學(xué)沉銅有關(guān)的孔中空洞：氣泡褒入，有外來的和內(nèi)在產(chǎn)生的氣泡。外來氣泡有時可能是板子進(jìn)入槽中，或振蕩搖擺時進(jìn)入通孔中。而固有氣泡是由化學(xué)沉銅液中附反應(yīng)產(chǎn)生氫氣引起，或電鍍液中陰極產(chǎn)生氫氣或陽極產(chǎn)生氧氣。氣泡引起的空洞有其特征：常常位于孔中央，而且在金相中對稱分布，即對面孔壁有同樣寬度范圍內(nèi)無銅。在孔壁表面鍍上若有氣泡，表現(xiàn)為小坑，空洞周圍呈穗狀。由塵埃，棉質(zhì)品或油狀膜引起的空洞，形狀極不規(guī)則。有些防礙電鍍或活化沉積的微粒還會被鍍層金屬包裹。

3、干膜有關(guān)的孔中空洞：孔口或孔邊空洞是由于抗蝕劑進(jìn)入孔內(nèi)，顯影時未去掉，它阻礙銅，錫，焊料電鍍，抗蝕劑在去膜時去掉，化學(xué)銅被蝕刻掉。一般顯影后很難發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)的抗蝕劑，空洞所在的位置和缺陷寬度是判斷孔口和孔邊空洞的主要依據(jù)?？刮g劑為何流入孔中？被抗蝕劑覆蓋的孔中氣壓比大氣壓低20％，貼膜時孔中空氣熱，空氣冷到室溫時氣壓降低。氣壓導(dǎo)致抗蝕劑慢慢流入孔中，直至顯影。

4、與掩孔有關(guān)的空洞：掩孔工藝中，如果掩膜不好會造成蝕刻劑進(jìn)入孔中，蝕刻去沉積的銅。掩膜的機(jī)構(gòu)損傷是動態(tài)發(fā)生的，而上下掩膜一起出現(xiàn)空洞的情況較少。同樣，掩膜很薄弱，造成孔內(nèi)負(fù)壓，最終導(dǎo)致掩孔缺陷，這層掩膜又可以降低負(fù)壓，對面的掩膜較易生存。一面的掩膜破壞，蝕刻劑進(jìn)入孔中，靠破的掩膜一邊的銅首先被蝕刻掉。另一面，掩膜堵住了蝕刻劑的出口，蝕刻液交流太少，故空洞圖形也是較對稱的，表現(xiàn)為一端銅厚，另一端薄。根據(jù)掩膜損傷的程度，情況也不一樣，極端情況下，所有的通孔銅都被蝕刻掉。

5、直接電鍍：直接電鍍，避免了傳統(tǒng)的化學(xué)沉銅，但有三類預(yù)處理工藝步驟；如：鈀基體工藝，碳膜工藝，有機(jī)導(dǎo)電膜工藝。任何能影響催化物沉積的情形，或者是沉高分子導(dǎo)電膜時，單體沉積和聚合物組成物沉積能形成空洞。

6、在電鍍銅，電鍍鉛錫（成純錫）有關(guān)的空洞：除抗蝕劑殘渣和氣泡等阻礙電鍍外，其他造成電鍍空洞的幾個明顯問題有：穿透力及差以及異物堵塞。

7、由于銅被蝕刻而造成的空洞：若電鍍的金屬抗蝕劑有任何問題，都會將通孔中的銅暴露于蝕刻劑中，從而導(dǎo)致空洞。在這種情況下，空洞是由于銅被蝕刻掉而非未沉積上銅造成的。這可是有一點(diǎn)違背先后順序，在這里仍然要強(qiáng)調(diào)銅被蝕刻掉，從而造成空洞的原因。

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