TiW Etch

钛(Ti)、钛钨(TiW)和钛钨氮(TiW(N）)等UBM金属，具有双重特性：可作为UBM之附着层(Adhesion Layer)及阻障层(Barrier Layer)。因这些UBM金属直接接触到晶片最终金属层(Final metallization layer）和钝化层（Passivation Layer），所以蚀刻液需有足够的蚀刻速率，并且能避免攻击到最终金属层、钝化层和凸块材料(Bump Material)。

目前铜柱凸块(Copper Pillar Bumping)之TiW及Ti蚀刻(图1)，已有多家先进凸块构装厂商(Bumping Fab)，使用弘塑科技(GPTC)所设计制造之300 mm Auto Wet Bench设备进行钛钨合金(TiW)及钛(Ti)蚀刻制程，针对TiW和TiW（N）等UBM层，一般採用双氧水(Hydrogen Peroxide; H2O2）为主成份之蚀刻液。TiW蚀刻必须注意蚀刻速率(Etch Rate)控制，其中制程温度(Process Temperature)、蚀刻液寿命(Etching Chemical Lifetime)与微金属含量(Metal Concentration)对于蚀刻速率影响非常大，深入瞭解TiW蚀刻反应机制(Etching Reaction Mechanism)是机台设计制作之准则。尤其TiW蚀刻需要根据蚀刻所需时间、底切程度和凸块迴焊后形状，进行调整蚀刻液之成分比例，蚀刻液温度，进而达到制程需求。

TiW蚀刻终点(Etching End Point)控制非常重要，当完成TiW蚀刻时，要尽快以DI水沖洗晶圆，以避免过度蚀刻(Over Etching)及底切(Undercut)问题产生。在TiW蚀刻过程中，蚀刻液之双氧水及稳定剂，会随时间增加而降低蚀刻性能，所以要严格监控蚀刻液成份，以确保制程良率。

项次	影响TiW蚀刻均匀度(Etch Uniformity)及底切(Undercut)之重要参数
1	蚀刻速率(Etch Rate)控制
2	制程温度(Process Temperature) 控制
3	蚀刻液成份与寿命(Etching Chemical Composition & Lifetime)
4	微金属含量(Metal Concentration)
4	蚀刻终点(Etching End Point)控制

图1、铜柱凸块(Copper Pillar Bumping)之UBM材料TiW蚀刻(Source: GPTC)

早期Detta等人发展TiW蚀刻制程，就使用双氧水基之蚀刻液，在有 PbSn、CrCu，Cu 和 Al 等金属存在下，进行蚀刻去除TiW，蚀刻温度为50℃，并且包含以下成份：

以双氧水为蚀刻剂。
以硫酸钾为钝化剂，来保护 PbSn材料。
钾（K）-EDTA当作双氧水之稳定剂，同时也是蚀刻产物之缓冲剂和错合剂。

至于TiW(N）蚀刻液是由双氧水(Hydrogen peroxide)和氢氧化铵(Ammonium Hydroxide)所组成。目前文献有关钛钨合金(TiW)和钛钨氮合金(TiW(N）)之最佳蚀刻液成份，包括：6%体积之30%H2O2 和0.75%体积之30%NH4OH，其操作温度为37℃。

Back to List