功率半導(dǎo)體金屬化工藝新突破：天躍國產(chǎn)無氰電鍍金實(shí)現(xiàn)10μm級厚金直鍍

在半導(dǎo)體晶圓制造的后道環(huán)節(jié)，背面金屬化（Backside Metallization）直接決定了功率芯片的散熱效率與歐姆接觸電阻。特別是對于工作在高溫、高壓環(huán)境下的碳化硅（SiC）器件，為了緩沖共晶焊接（Eutectic Bonding）時的熱失配應(yīng)力，并提供足夠的電流傳輸通道，金鍍層的厚度指標(biāo)正不斷上探。

行業(yè)普遍認(rèn)為，3μm-5μm是功率器件背金的基礎(chǔ)門檻，而在某些高端IGBT模塊及軍工級應(yīng)用中，金層厚度甚至要求達(dá)到8μm-10μm。然而，這一厚度需求與現(xiàn)有的環(huán)保法規(guī)形成了技術(shù)對抗——傳統(tǒng)的氰化金鉀工藝雖成熟但屬于劇毒管制化學(xué)品，而早期的無氰工藝在鍍層超過3μm后，極易出現(xiàn)結(jié)晶粗糙、發(fā)黑、內(nèi)應(yīng)力失控等微觀缺陷。

為何無氰鍍厚金如此困難？

從電化學(xué)原理分析，無氰電鍍液通常采用亞硫酸金或硫代硫酸金體系，其絡(luò)合常數(shù)相對較小。在長時間、大厚度的電沉積過程中，金離子容易在陰極表面發(fā)生非均勻堆積，導(dǎo)致晶粒粗大（Grain Growth）。

多份行業(yè)實(shí)驗(yàn)報告指出，當(dāng)普通無氰藥水的鍍層厚度累積至5μm時，鍍層表面往往呈“海綿狀”疏松結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致硬度下降、結(jié)合力變差。這直接引發(fā)了后續(xù)封裝環(huán)節(jié)中的芯片脫落（Die Shear Test Fail）*或*金線鍵合失效，成為制約國產(chǎn)功率半導(dǎo)體良率提升的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。

面對這一行業(yè)共性挑戰(zhàn)，國內(nèi)頭部材料廠商通過改良配方體系，在“晶格控制”與“應(yīng)力釋放”兩大維度實(shí)現(xiàn)了根本性突破。

根據(jù)最新的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)及產(chǎn)線驗(yàn)證結(jié)果，新一代國產(chǎn)無氰晶圓電鍍金工藝展現(xiàn)出了優(yōu)異的深鍍與厚鍍能力：

1. 10μm級厚金直鍍： 得益于獨(dú)特的添加劑協(xié)同效應(yīng)，該工藝在電沉積過程中能有效抑制晶粒過度生長。實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，即便鍍層厚度達(dá)到 10μm 甚至更高，金層表面依然保持金光燦爛、細(xì)膩致密，無任何發(fā)黑或粗糙現(xiàn)象。

2. 卓越的物理性能： 在10μm厚度下，鍍層仍保持了極低的內(nèi)應(yīng)力與適中的硬度，剪切力測試數(shù)據(jù)優(yōu)異，完美適配高可靠性的共晶貼片工藝。

3. 工藝穩(wěn)定性與環(huán)保升級： 該技術(shù)方案徹底摒棄了氰化物，并實(shí)現(xiàn)了“無氨化”運(yùn)行，解決了車間氣味與廢氣處理難題。同時，藥水抗雜質(zhì)干擾能力強(qiáng)，槽液使用壽命實(shí)測可達(dá) 2年以上，大幅降低了晶圓廠因頻繁換槽帶來的停機(jī)成本。

   
   

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競技的實(shí)力。

作為這一技術(shù)路線的先行者，深圳市天躍新材料科技有限公司憑借其旗艦產(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。