分析卡片上多层电镀的薄膜厚度

IC芯片和电子设备的接触区域通常涂有镍(Ni)、金(Au)和铜(Cu)三层镀层。使用x射线荧光(XRF)光谱法可进行电镀材料沉积量(膜厚)的无损测量。

本文介绍了通过使用薄膜基础参数（FP）技术的三层电镀的Au，Ni和Cu膜的简单定量分析，而不建立标准样品。

样本

1. SIM卡，IC芯片
2. 标准物质:NMIJ CRM 5208-a, 20mm × 20mm

图1所示。IC芯片（左）和SIM卡（右）。

电镀的元素和层数

图2显示了电镀的层和元件。

图2。电镀的元素和层数。

样品预处理

在没有任何预处理的情况下，将样品直接放在样品台上。

薄膜厚度和沉积量的定量分析

薄膜FP技术用于定量分析每个金属 - Cu，Ni和Au的层。分析直径固定为1mmφ。

1.认证参考资料NMIJ

表1显示了每层中央点的分析结果。获得了优异的结果，因为每层定量值的误差小于认证值的5％。

表格1。NMIJ CRM 5208-a [μg/cm]的定量分析结果²］

元素/层	非盟	倪	铜
量化值	192.	862.	852
认证的价值	184.	869.	880.
(不确定性)	（5)	（17）	（14）

2. IC芯片（IC）和SIM卡（SIM）

表2显示了IC和SIM上的一个中心点的分析结果。

表2。IC和SIM的定量结果[μg/cm²］

元素/层	非盟	倪	铜
我知道了	71.0	1700年	25275年
SIM卡	76.3.	1,673	23941年

沉积量和膜厚的公式

在光谱仪光谱法，分析结果估计为沉积量。然后，用下面的公式计算假设密度下的膜厚。

在该测量测试中，密度（G / cm^3.）Ni，Au和Cu分别为8.90,19.3和8.94。表3中给出了使用表2的值计算的膜厚度。

表3。IC和SIM卡的膜厚[μm]

元素/层	非盟	倪	铜
我知道了	0.037	1.91	28.3
SIM卡	0.040	1.88	26.8

其中Cu层厚度最大，约为30 μm。在这样厚的铜层区域，很难达到足够的定量精度。因此，假设Cu层的厚度为无限，重新计算了Ni和Au层的膜厚。表4显示了薄膜厚度和沉积量的最终结果。

表4。在中心点沉积量和膜厚，铜层厚度为无限

元素/层	非盟	倪	铜
沉积量[μg/cm2］
我知道了	70.9	1,782	∞
SIM卡	76.3.	1756年	∞
薄膜厚度[μm]
我知道了	0.037	2.00	∞
SIM卡	0.040	1.97	∞

3.光谱

图3给出了各层解析线的谱图。当金层厚度较薄，只有几十纳米时，峰值明显，表明分析的高灵敏度。

标准X射线发射线用于分析线：Nikα，Aulα和Cukα。当每层元素的分析线彼此接近时，可以使用Kβ和Lβ线。

图3。分析线的光谱。

重复性

通过连续测试IC芯片，通过分析直径为1和3mmφ来进行可重复性测试。通过假设Cu层的厚度是无限的，评估Ni和Au层的沉积量。表5显示了可重复性测试的结果。

表5所示。IC芯片定量重复性[μg/ cm²］

	非盟	倪	分析直径
平均	70.0	1709年	1mmφ
标准偏差	0.38	3.2
变异系数[%]	0.55	0.19
平均	69.5	1723年	3毫米ϕ
标准偏差	0.41	3.0
变异系数[%]	0.59	0.17

理论x射线强度与Cu薄膜厚度的关系

图4显示了Cu薄膜厚度(μm)与理论x射线强度的关系。当饱和厚度的强度为无限厚度铜膜(JIS H 8501)饱和强度的90%时，定量上限约为18 μm。

图4。Cu膜X射线强度与厚度[μm]的关系。

结论

分析镍、金和铜三层镀层的膜厚度是用一种简单的方式进行的，高精度和灵敏度在纳米到微米级，使用1和3毫米φ的小分析直径。使用10 mmϕ的标准分析直径，可能可以定量更薄的区域。如本研究所示，光谱仪光谱法用于薄膜厚度的测量。

此外，XRF光谱法还可以很容易地评估材料中使用的元素及其数量。例如，可用于电镀、物理气相沉积等贵金属的回收，如钯(Pd)、金、铑(Rh)、铂(Pt)等贵金属的用量管理和回收。

测量条件

仪器	：EDX-8000 /（7000）
元素-分析线	: AuLα， NiKα， CuKα
分析方法	：薄膜FP方法
x光管	: Rh目标
探测器	: SDD
管电压 - 电流	: 50 [kV] -自动[μA]
准直器	: 1, 3 [mmϕ]
主过滤器	： 没有任何
测量大气	： 空气
积分时间	：100 [S]
死时间	： 最大限度。30 [％]

这些信息已经从岛津科学仪器提供的材料中获取、审查和改编。亚博网站下载

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