電鍍鎳流程

3.2 電鍍鎳流程

電鍍製程係把原型母模放在陰極上，利用電鍍原理沉積材料至適當的高度，在使 其與母模脫離，可用來生產各種金屬模和精密零件組。在本論文中，我們使用了電鍍 鎳金屬作為主要元件的製作製程，電鍍品質的好壞將影響 SDA 結構是否精良，而在電 鍍製程前還需要搭配其他製程，來做電鍍前的準備工作，如電鍍前需濺鍍黏著層 (adhesion layer)與種子層(seed layer)，接著定義電鍍元件區域的模(mold)的黃光製程，

完成前述步驟方能真正開始電鍍製程。所以，在此將逐一介紹這一系列電鍍相關製程，

與最後電鍍品質結果討論。 

3.2.1 黏著層與種子層的選擇

在進行電鍍製程前，必須先鋪上一層金屬，能夠在電鍍時將電流由陰極板傳遞到 電鍍的位置，我們稱之為種子層，為了不影響後面製程平整性，所以種子層盡量要薄 且不能夠具有太大的電阻，阻值太大會造成電鍍時電鍍薄膜厚度差異大。在這裡我們 選擇銅(Cu)作為種子層，因為銅金屬的電阻率小易導電，很適合作為電鍍時導電的金 屬層。但銅與單晶矽基底的黏著性並不是很好，因此必須在種子層與單晶矽基底之間 建立促進兩著接合的黏著層，所以選擇了鈦(Ti)金屬當黏著層，因為鈦對銅或著是單晶 矽基底都有相當好的附著性，不會因為釋放結構而產生剝離。最後黏著層與種子層在 製程結束後都需要移除，而鈦、銅兩金屬與電鍍結構鎳都有適當的溶液可以產生良好 的蝕刻選擇比，也有類似犧牲層的作用。 

3.2.2 黃光製程

濺鍍上黏著層與種子層後，接下來需要定義出電鍍結構的圖形，也就是建立電鍍 的模仁(mold)，在這裡選用正光阻 AZ9260 來作為電鍍的模仁，AZ9260 的光阻深寬比 與側壁準直性要比同系列的 AZ4620 來的好，做出來的模仁結構較為精美，不易造成 線寬的損失；因為電鍍效應的影響，為了避免厚度不均，所以製程上電鍍模必須要比 電鍍結構還要厚，AZ9260 的特性適合做較厚的光阻層，特別是使用在電鍍模仁上。表 格 3‐1 列出我們所使用的黃光參數。 

表 3‐1  黃光參數表 

光阻種類  FH6400  AZ9260 

光阻厚度  2.1 µm  5 µm 

旋佈  500 rpm (10 sec)  1200 rpm (25 sec) 

1000 rpm (10 sec)  5000 rpm (30 sec) 

靜置  5 min  10min 

軟烤  2 min  10 min 

水合  5 min  > 20 min 

曝光  3 sec (+20%) (46mW/cm²)  6 sec (+20%) (46mW/cm²)  顯影  30 sec (AZ‐400k)  2 min 30 sec (AZ‐400k)  定影  1 min (DI Water)  1 min (DI Water) 

硬烤  10 min  X 

3.2.3 電鍍製程

電鍍是一種電化學反應，把一種金屬材料鍍在另一個金屬的表面上，形成一層金 屬薄膜。電鍍時所獲得電鍍層的析鍍量是根據法拉第定律，電化學反應產物的量正比 於所施加的總庫侖數，在定電量下，電化學反應產物的量正比於產物的當量數。因為 微結構電鍍的品質，深受結構圖案設計、圖案密度、圖案分布位置、深寬比與電鍍液 等因素有很大的關係，在本實驗中使用鎳材料的電鍍，鎳電鍍是最常使用的瓦特浴 (Watt  bath)，主要的原因不外乎鍍率高且品質好，因此在這我們使用鎳金屬電鍍瓦特

浴室最適合的方式。 

在電鍍過程中最重要的參數是電流密度，因為電流密度將會決定結構的完整性、

表面平滑度、結構應力與模厚均勻度等，電流密度提高，可以減少電鍍時間，但易造 成電鍍結構表面粗糙；電流密度太低，則容易使電鍍液中的氣泡與雜質停留在電鍍物 表面上，造成結構不完整，因此取用可保持結構完整性的最小電流是我們希望的，表 格 3‐3 列出電鍍所使用的參數。 

表 3‐2  電鍍參數表 

光罩  Mask #2 

電鍍金屬  Nickel 

電鍍面積  3.526 

電流密度  10 mA/cm² 

電鍍速率  0.2 µm/min