导致通孔铜层空洞的多种原因分析

当导通孔直径越来越小，厚径比越来越高时，要保证孔中的金属覆盖良好变得更加困难。而保证孔中金属的均匀一致性，保护孔中金属在图形电镀及以后的掩膜及蚀刻过程中不被蚀刻掉，也变得极具挑战性。

本文列出了导致通孔铜层空洞的许多原因：

1、金属化以前步骤可能导致孔中空洞的因素：A. 钻孔；B.去沾污/凹蚀；C.化学沉铜前的催化步骤。

2、与化学沉铜有关的孔中空洞：气泡褒入，有外来的和内在产生的气泡。外来气泡有时可能是板子进入槽中，或振荡摇摆时进入通孔中。而固有气泡是由化学沉铜液中附反应产生氢气引起，或电镀液中阴极产生氢气或阳极产生氧气。气泡引起的空洞有其特征：常常位于孔中央，而且在金相中对称分布，即对面孔壁有同样宽度范围内无铜。在孔壁表面镀上若有气泡，表现为小坑，空洞周围呈穗状。由尘埃，棉质品或油状膜引起的空洞，形状极不规则。有些防碍电镀或活化沉积的微粒还会被镀层金属包裹。

3、干膜有关的孔中空洞：孔口或孔边空洞是由于抗蚀剂进入孔内，显影时未去掉，它阻碍铜，锡，焊料电镀，抗蚀剂在去膜时去掉，化学铜被蚀刻掉。一般显影后很难发现孔内的抗蚀剂，空洞所在的位置和缺陷宽度是判断孔口和孔边空洞的主要依据。抗蚀剂为何流入孔中？被抗蚀剂覆盖的孔中气压比大气压低20％，贴膜时孔中空气热，空气冷到室温时气压降低。气压导致抗蚀剂慢慢流入孔中，直至显影。

4、与掩孔有关的空洞：掩孔工艺中，如果掩膜不好会造成蚀刻剂进入孔中，蚀刻去沉积的铜。掩膜的机构损伤是动态发生的，而上下掩膜一起出现空洞的情况较少。同样，掩膜很薄弱，造成孔内负压，最终导致掩孔缺陷，这层掩膜又可以降低负压，对面的掩膜较易生存。一面的掩膜破坏，蚀刻剂进入孔中，靠破的掩膜一边的铜首先被蚀刻掉。另一面，掩膜堵住了蚀刻剂的出口，蚀刻液交流太少，故空洞图形也是较对称的，表现为一端铜厚，另一端薄。根据掩膜损伤的程度，情况也不一样，极端情况下，所有的通孔铜都被蚀刻掉。

5、直接电镀：直接电镀，避免了传统的化学沉铜，但有三类预处理工艺步骤；如：钯基体工艺，碳膜工艺，有机导电膜工艺。任何能影响催化物沉积的情形，或者是沉高分子导电膜时，单体沉积和聚合物组成物沉积能形成空洞。

6、在电镀铜，电镀铅锡（成纯锡）有关的空洞：除抗蚀剂残渣和气泡等阻碍电镀外，其他造成电镀空洞的几个明显问题有：穿透力及差以及异物堵塞。

7、由于铜被蚀刻而造成的空洞：若电镀的金属抗蚀剂有任何问题，都会将通孔中的铜暴露于蚀刻剂中，从而导致空洞。在这种情况下，空洞是由于铜被蚀刻掉而非未沉积上铜造成的。这可是有一点违背先后顺序，在这里仍然要强调铜被蚀刻掉，从而造成空洞的原因。

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