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金刻蚀液的配方及原理

6小时前
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I2/KI/H2O(碘/碘化钾/水)体系是最经典、最常用的金湿法刻蚀液。它成本低、毒性相对较小(相比于氰化物体系),且对标准的酚醛树脂光刻胶有很好的兼容性。

标准配方?

最经典的配方比例有两个常用版本:

用途 I₂ KI H₂O
标准版(通用) 1g 4g 40mL
快速版(高速刻蚀) 4g 16g 80mL
慢速版(精细图形) 0.5g 2g 100mL

实际配制时先将KI溶于水,再加入I₂,否则I₂在纯水中溶解度极低(约0.3g/L),无法配成有效浓度。

金刻蚀液原理?刻蚀分两步就行:

1,助溶与活性物质生成

纯碘(I2)在水中的溶解度极低。加入碘化钾(KI)的作用是提供碘离子(I-)。I2与I- 发生反应,生成极易溶于水的三碘阴离子(I3-)

这个 I3- 就是刻蚀液中真正的“主力军”,溶液呈现的深棕/红褐色也是由它带来的。

2,金的氧化与络合

三碘阴离子(I3-)具有强氧化性。它将固态的 Au氧化为 Au{3+},同时溶液中过量的碘离子(I-)作为络合剂,迅速与生成的金离子结合,形成稳定的、可溶性的四碘合金(III)酸根络离子([AuI4]-),从而将金从晶圆表面剥离。

总反应方程式如下:

I₂/KI体系的选择性?

I₂/KI体系对金以外的常见材料几乎不腐蚀

材料 与I₂/KI的反应 备注
SiO₂ 不反应 优良阻挡层
Si₃N₄ 不反应 优良阻挡层
Ti 极慢 可作黏附层保留
Cr 不反应 常用Cr/Au叠层
Al 不反应
Pt 极慢
Cu 轻微反应 需控制时间
光刻胶 不反应 可用PR做掩模

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