攻克MEMS微觀死角：國產(chǎn)無氰電鍍金如何實(shí)現(xiàn)納米級(jí)均勻覆蓋？

MEMS傳感器之所以被稱為“微機(jī)電系統(tǒng)”，是因?yàn)槠湓诠杵蠘?gòu)建了極為復(fù)雜的微型機(jī)械結(jié)構(gòu)，如加速度計(jì)的懸臂梁、陀螺儀的梳齒電容以及壓力傳感器的深腔結(jié)構(gòu)。

這些微結(jié)構(gòu)的深寬比（Aspect Ratio）往往極大，且充滿了微米級(jí)的溝槽與盲孔。在進(jìn)行金屬化電鍍時(shí)，電流密度分布極不均勻——尖端和孔口電流大，鍍得快；深坑底部電流小，鍍得慢。

這直接導(dǎo)致了行業(yè)公認(rèn)的“狗骨頭”效應(yīng)：孔口被快速沉積的金層封死，而內(nèi)部卻留下了空洞（Void）。這種缺陷不僅會(huì)導(dǎo)致電路斷路，更會(huì)因重心偏移嚴(yán)重影響MEMS器件的機(jī)械靈敏度。

雖然無氰電鍍是環(huán)保趨勢(shì)，但普通無氰藥水（如亞硫酸金體系）在MEMS應(yīng)用中常表現(xiàn)出“水土不服”。

由于金絡(luò)合物的擴(kuò)散系數(shù)較低，藥水難以深入狹窄縫隙的底部。多項(xiàng)失效分析顯示，使用傳統(tǒng)藥水電鍍的MEMS器件，其凹槽底部的鍍層厚度往往不足表面的30%。為了強(qiáng)行鍍滿底部，工程師不得不延長(zhǎng)電鍍時(shí)間，結(jié)果導(dǎo)致表面鍍層過厚、粗糙甚至發(fā)黑，嚴(yán)重破壞了精密結(jié)構(gòu)的尺寸精度。

針對(duì)這一痛點(diǎn)，國內(nèi)先進(jìn)材料廠商通過引入特殊的“整平劑”與“潤(rùn)濕劑”分子，重新定義了金離子在微觀界面上的沉積行為。

經(jīng)過多家MEMS代工廠的嚴(yán)苛驗(yàn)證，新一代國產(chǎn)無氰晶圓電鍍金工藝展現(xiàn)出了驚人的均鍍能力（Throwing Power，TP值）：

1. 納米級(jí)均勻覆蓋： 該工藝具有極強(qiáng)的深鍍能力，能夠克服擴(kuò)散阻力，深入高深寬比的溝槽底部。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，即便在深寬比5:1的微盲孔中，其孔底與孔口的鍍層厚度比（TP值）仍能達(dá)到 90%以上，真正做到了“表里如一”。

2. 細(xì)膩無發(fā)黑： 即使在電流密度差異巨大的復(fù)雜結(jié)構(gòu)表面，鍍層依然保持金光細(xì)膩，無任何發(fā)黑或結(jié)晶粗糙現(xiàn)象，確保了MEMS活動(dòng)部件的表面光潔度與機(jī)械性能。

3. 工藝窗口寬： 藥水穩(wěn)定性極佳，使用壽命長(zhǎng)達(dá) 2年以上，且不需要氨氣保護(hù)，極大降低了對(duì)精密MEMS產(chǎn)線的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。

從“能用”到“好用”，國產(chǎn)半導(dǎo)體材料正逐步攻克高端制程的最后堡壘。此次無氰電鍍金工藝在10μm厚度上的突破，標(biāo)志著國產(chǎn)供應(yīng)鏈在功率半導(dǎo)體金屬化環(huán)節(jié)已具備與國際巨頭同臺(tái)競(jìng)技的實(shí)力。

作為這一技術(shù)路線的先行者，天躍新材料憑借其旗艦產(chǎn)品CT-288無氰晶圓電鍍金工藝，已成功將上述技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為量產(chǎn)能力。這不僅為國產(chǎn)IGBT與SiC芯片提供了一套高性能、長(zhǎng)壽命的鍍金解決方案，更為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“綠色制造”轉(zhuǎn)型提供了有力支撐。