唐代(dai)文學家陸龜(gui)蒙寫道：“自(zi)古黃(huang)金貴，猶沽駿與(yu)才”。黃(huang)金自(zi)古以來(lai)就是一種(zhong)有(you)價值的貴金屬(shu)，其獨(du)特(te)的化(hua)學和(he)物理性質使其在(zai)很(hen)多領(ling)域都有(you)廣(guang)(guang)泛(fan)的運(yun)用。既是儲備和(he)投資的特(te)殊(shu)(shu)通貨，又是首飾業的“霸(ba)主(zhu)”，更是現代(dai)通信、航天航空業等(deng)特(te)殊(shu)(shu)行業的重要材料(liao)，在(zai)每一個領(ling)域都充當了重要的角色(se)。在(zai)電(dian)(dian)子設備制(zhi)造領(ling)域，黃(huang)金因(yin)其良好(hao)的導(dao)電(dian)(dian)性能(neng)廣(guang)(guang)受(shou)好(hao)評。黃(huang)金的導(dao)電(dian)(dian)性能(neng)不(bu)僅優于(yu)銅和(he)銀等(deng)常見的導(dao)電(dian)(dian)金屬(shu)，而且在(zai)高溫、高壓和(he)低溫等(deng)極端(duan)環境下也表(biao)現出了良好(hao)的穩(wen)定(ding)性。因(yin)此(ci)，黃(huang)金在(zai)半導(dao)體和(he)電(dian)(dian)子元(yuan)件中被(bei)廣(guang)(guang)泛(fan)應用。

黃(huang)金主(zhu)要以電(dian)(dian)鍍化學品、金鍵(jian)合線和(he)濺射靶材的(de)(de)形式用(yong)于電(dian)(dian)子(zi)半導(dao)體(ti)(ti)。在電(dian)(dian)子(zi)產品中，黃(huang)金的(de)(de)最大用(yong)途(tu)是作為連接(jie)器和(he)觸電(dian)(dian)的(de)(de)電(dian)(dian)鍍涂層。其次是半導(dao)體(ti)(ti)封裝(zhuang)內的(de)(de)金鍵(jian)合線，其他用(yong)途(tu)還(huan)包括混合電(dian)(dian)路、印刷電(dian)(dian)路板和(he)組件的(de)(de)可(ke)焊涂層，作為金基(ji)焊料和(he)半導(dao)體(ti)(ti)上的(de)(de)金屬層，作為導(dao)體(ti)(ti)軌道和(he)接(jie)觸墊(dian)等。

1、連(lian)接器和觸點

連接器和(he)觸點可以(yi)使(shi)用各種各樣的(de)材料(liao)，選(xuan)擇(ze)何(he)種合適(shi)的(de)材料(liao)，則需要考慮多種因素，包括(kuo):電(dian)流，電(dian)壓(ya)，接觸力，磨(mo)損，微動(由(you)于振動和(he)熱循(xun)環)，環境條件(jian)(溫度，腐蝕性氣體等(deng))，材料(liao)成本(ben)等(deng)等(deng)。

黃金(jin)用(yong)于連接器和(he)觸(chu)點，主要是因(yin)為(wei)它具有(you)優異的(de)耐(nai)(nai)腐蝕性、高導電性，并(bing)且(qie)與少量鎳或鈷合金(jin)后具有(you)更加(jia)良好(hao)的(de)耐(nai)(nai)磨性。對于低(di)電壓(ya)、低(di)電流和(he)低(di)接觸(chu)力的(de)應(ying)用(yong)，金(jin)是最好(hao)的(de)材(cai)料。

對于連接器和觸點材料的一個重要指標，就是檢驗金屬的易感性。一般會通過標準電極電位數據來確認易感性。表1給出(chu)(chu)了金屬(shu)(shu)的(de)電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位值。通常情(qing)況(kuang)下，正值大表明耐腐蝕(shi)性(xing)好，負值大表明反應(ying)性(xing)高。但實(shi)際情(qing)況(kuang)并非(fei)如此簡單，因為包括銅和鐵(tie)在(zai)內的(de)一些金屬(shu)(shu)，在(zai)使用一段時間后，會(hui)被(bei)氧化形(xing)成氧化物(wu)，如氧化銅、三氧化二鋁等物(wu)質，氧化物(wu)會(hui)使得集成電(dian)(dian)路出(chu)(chu)現(xian)導線繡(xiu)斷，出(chu)(chu)現(xian)接觸不良的(de)現(xian)象。

表 1 金屬標準電(dian)極電(dian)位(wei)

連接器或觸點最終材料的選擇會在性能和成本之間做出妥協。表2對低(di)連(lian)接(jie)器和觸(chu)(chu)點(dian)常用的(de)材料優劣情(qing)況(kuang)進行(xing)(xing)了總(zong)結，并與黃金(jin)進行(xing)(xing)了比較。閉合(he)連(lian)接(jie)器或(huo)(huo)一(yi)對觸(chu)(chu)點(dian)的(de)實(shi)際接(jie)觸(chu)(chu)總(zong)面積與表面尺(chi)寸相比通常非(fei)常小，因(yin)為接(jie)觸(chu)(chu)僅在(zai)幾個非(fei)常小的(de)位置進行(xing)(xing)。這增加(jia)了觸(chu)(chu)點(dian)之間的(de)電(dian)(dian)阻，因(yin)此電(dian)(dian)流的(de)通過會產生熱量。接(jie)觸(chu)(chu)壓(ya)力(li)的(de)增加(jia)加(jia)大了接(jie)觸(chu)(chu)面積，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了電(dian)(dian)阻。電(dian)(dian)壓(ya)和接(jie)觸(chu)(chu)壓(ya)力(li)都會影(ying)響局部加(jia)熱，從(cong)而(er)導致表面氧(yang)化或(huo)(huo)表面熔(rong)化。電(dian)(dian)弧也可(ke)能(neng)發生。所有這些都會影(ying)響觸(chu)(chu)點(dian)的(de)壽(shou)命。氧(yang)化或(huo)(huo)腐蝕會影(ying)響添加(jia)到金(jin)中的(de)合(he)金(jin)元素(su)，但這些元素(su)是(shi)用來改變(bian)其(qi)性能(neng)的(de)，如硬度或(huo)(huo)溶解速度。

表 2 連(lian)接器和觸點(dian)的材料(liao)比較

隨(sui)著物聯網 (IoT) 的(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan),越來越多的(de)(de)(de)(de)(de)設備被連接(jie)起(qi)來,以(yi)提供(gong)對(dui)信息和數(shu)據的(de)(de)(de)(de)(de)即時訪問(wen)。換(huan)言(yan)之，任(ren)何(he)(he)電(dian)氣設備的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效性(xing)和可(ke)(ke)靠性(xing)在很大程度上取決于連接(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量,特別(bie)是連接(jie)器或觸(chu)(chu)點上使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)鍍(du)層。對(dui)于接(jie)觸(chu)(chu)電(dian)阻的(de)(de)(de)(de)(de)微小變化會(hui)影響產品性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)低壓信號傳(chuan)輸應用(yong)(yong)，因(yin)此在生命安(an)全(quan)傳(chuan)感器或自動駕(jia)駛(shi)汽(qi)車等(deng)需要(yao)極其可(ke)(ke)靠的(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)時信號傳(chuan)輸的(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵應用(yong)(yong)上，目前只有(you)黃金(jin)作為(wei)(wei)介質(zhi)可(ke)(ke)以(yi)實(shi)現，因(yin)為(wei)(wei)與其他金(jin)屬相比，金(jin)在任(ren)何(he)(he)正常條(tiao)件下都不會(hui)形成硫(liu)化物或失去光澤，這(zhe)使得黃金(jin)成為(wei)(wei)電(dian)子(zi)半導體行業連接(jie)器和觸(chu)(chu)點更可(ke)(ke)行的(de)(de)(de)(de)(de)選擇。

2、封裝用(yong)鍵合絲(si)

鍵(jian)(jian)合(he)絲(si)(si)(si)作為微電(dian)(dian)子封裝領域四大(da)基礎關鍵(jian)(jian)材料（芯片(pian)、鍵(jian)(jian)合(he)絲(si)(si)(si)、引(yin)線框架/基板、塑(su)封料）之(zhi)一，是芯片(pian)與引(yin)線框架之(zhi)間實現(xian)電(dian)(dian)氣互(hu)聯的(de)(de)(de)內(nei)引(yin)線，起到連接(jie)半(ban)導體芯片(pian)與外部電(dian)(dian)路電(dian)(dian)流傳(chuan)輸(shu)以及(ji)信(xin)號互(hu)聯的(de)(de)(de)作用(yong)，廣泛應用(yong)于(yu)半(ban)導體分立器件和集(ji)成電(dian)(dian)路的(de)(de)(de)封裝。目(mu)前市(shi)場上使用(yong)比較(jiao)普(pu)及(ji)的(de)(de)(de)鍵(jian)(jian)合(he)絲(si)(si)(si)產品包括四個類型：鍵(jian)(jian)合(he)金絲(si)(si)(si)、鍵(jian)(jian)合(he)銅絲(si)(si)(si)、鍵(jian)(jian)合(he)銀絲(si)(si)(si)、鍵(jian)(jian)合(he)鋁絲(si)(si)(si)。

相比較銅和銀，黃金(jin)(jin)(jin)價格雖然高，但(dan)黃金(jin)(jin)(jin)制成的鍵合金(jin)(jin)(jin)絲(si)具有(you)延展性好、導電(dian)性能(neng)佳、金(jin)(jin)(jin)絲(si)球焊速度(du)快(kuai)及可靠性高等特點，因此是鍵合絲(si)品種中使用(yong)最早、用(yong)量(liang)最大的一(yi)類(lei)。通常長2mm，厚25μm，每根線僅使用(yong)約20納(na)克金(jin)(jin)(jin)。隨著越(yue)來越(yue)多的集成電(dian)路的需要，一(yi)些集成電(dian)路可能(neng)有(you)超過200個線鍵連接，因此用(yong)于(yu)線鍵合的黃金(jin)(jin)(jin)數(shu)量(liang)不斷增加。2022年國內(nei)半導體鍵合絲(si)需求(qiu)量(liang)增長至360.1億米(mi)，其中鍵合金(jin)(jin)(jin)絲(si)需求(qiu)量(liang)達到(dao)62.3億米(mi)。

圖 1 2022年國內半導(dao)體(ti)鍵合絲需(xu)求(qiu)（數據來源：智研咨詢）

3、金焊料

半(ban)導(dao)體功率(lv)(lv)器件(jian)中的(de)芯片(pian)，會(hui)產生大量熱(re)(re)(re)量，因(yin)此需要散熱(re)(re)(re)以防(fang)止損壞(huai)。一般來說，任何功率(lv)(lv)超過(guo)5瓦(wa)的(de)設備都需要一個良好的(de)導(dao)熱(re)(re)(re)通(tong)道來散熱(re)(re)(re)。這(zhe)可以通(tong)過(guo)使用焊料合金將(jiang)芯片(pian)粘接到封(feng)裝上(shang)實現。

而隨著(zhu)市(shi)場(chang)對高(gao)性(xing)(xing)(xing)能功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)器件(jian)開發需求的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)，市(shi)場(chang)對半導體器件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)封裝焊(han)(han)料(liao)提出了更(geng)高(gao)要求。不僅需要考慮(lv)到焊(han)(han)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)印(yin)刷性(xing)(xing)(xing)（點涂性(xing)(xing)(xing)）、焊(han)(han)接的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)(xing)、助(zhu)焊(han)(han)劑殘留的(de)(de)(de)(de)(de)清洗(xi)性(xing)(xing)(xing)、助(zhu)焊(han)(han)劑殘留和塑封料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)兼容性(xing)(xing)(xing)等，還需要考慮(lv)到功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)器件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)電流、高(gao)發熱量、超(chao)高(gao)功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)性(xing)(xing)(xing)。功(gong)(gong)率(lv)(lv)(lv)器件(jian)向(xiang)著(zhu)更(geng)小(xiao)晶(jing)粒(li)面積發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢能帶來性(xing)(xing)(xing)能和成本方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)優(you)勢，也會帶來散熱方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)劣勢；向(xiang)更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)電壓和更(geng)低的(de)(de)(de)(de)(de)損耗方(fang)(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan)，則(ze)要求焊(han)(han)接層有更(geng)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)空洞率(lv)(lv)(lv)。

目前市場常用的有以(yi)(yi)(yi)Au80Sn20為代表(biao)的金錫(xi)(xi)系(xi)(xi)(xi)(xi)列、以(yi)(yi)(yi)SAC305為代表(biao)的錫(xi)(xi)銀銅系(xi)(xi)(xi)(xi)列、以(yi)(yi)(yi)Sn88Ag3.5In8Bi0.5為代表(biao)的錫(xi)(xi)銀銦鉍(bi)系(xi)(xi)(xi)(xi)列、以(yi)(yi)(yi)SnSb5、SnSb10為代表(biao)的錫(xi)(xi)銻(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)列、以(yi)(yi)(yi)Sn42Bi58為代表(biao)的錫(xi)(xi)鉍(bi)系(xi)(xi)(xi)(xi)列、銦焊料等。

銦(yin)(yin)(yin)焊(han)(han)(han)料(liao)(liao)是大功率半(ban)導體(ti)激(ji)(ji)光(guang)器(qi)封(feng)裝最(zui)常用的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)料(liao)(liao)之一(yi)。銦(yin)(yin)(yin)焊(han)(han)(han)料(liao)(liao)在高(gao)電流下易產(chan)生電遷移與電熱遷移問題(ti)，將影響(xiang)半(ban)導體(ti)激(ji)(ji)光(guang)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)。銦(yin)(yin)(yin)焊(han)(han)(han)料(liao)(liao)封(feng)裝的(de)(de)(de)(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)壽命遠遠短于金(jin)錫焊(han)(han)(han)料(liao)(liao)封(feng)裝的(de)(de)(de)(de)(de)器(qi)件，而(er)且在使用時器(qi)件性(xing)能會(hui)出(chu)現(xian)突然退(tui)化的(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)象。采用無(wu)銦(yin)(yin)(yin)化封(feng)裝技術可克服銦(yin)(yin)(yin)焊(han)(han)(han)料(liao)(liao)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)電遷移。在無(wu)銦(yin)(yin)(yin)化焊(han)(han)(han)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)選擇中，金(jin)錫焊(han)(han)(han)料(liao)(liao)由于其封(feng)裝器(qi)件的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能穩(wen)定性(xing)而(er)成為封(feng)裝中的(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)焊(han)(han)(han)料(liao)(liao)。

共晶錫(xi)(xi)/鉛(qian)焊(han)(han)料(liao)可(ke)以形成良好的(de)(de)(de)鍵合(he)，具有(you)相對的(de)(de)(de)延展性，但如果組件(jian)引線用標準焊(han)(han)料(liao)焊(han)(han)接(jie)到(dao)PCB或其他部件(jian)上，則不適合(he)。同時隨著集(ji)成電路集(ji)成度的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)，IC引腳(jiao)更加密集(ji)。垂直(zhi)噴錫(xi)(xi)工藝很難使(shi)薄(bo)墊平(ping)整，這使(shi)得(de)SMT的(de)(de)(de)放置變得(de)困(kun)難，此(ci)外，鍍錫(xi)(xi)板的(de)(de)(de)保質期很短(duan)。雖然(ran)可(ke)以使(shi)用具有(you)高(gao)鉛(qian)含量(liang)的(de)(de)(de)高(gao)熔點(dian)焊(han)(han)料(liao)，但粘接(jie)處可(ke)能出現多孔和空(kong)隙(xi)，從(cong)而導致接(jie)合(he)處產生應力和熱點(dian)。

表3列出了(le)較常用(yong)的(de)(de)(de)芯(xin)片(pian)連接焊(han)(han)料的(de)(de)(de)特性(xing)。對比(bi)可(ke)以(yi)看(kan)出金(jin)焊(han)(han)料的(de)(de)(de)導熱性(xing)能(neng)比(bi)錫或鉛焊(han)(han)料更(geng)好，熔化(hua)溫度也比(bi)無(wu)鉛合金(jin)高，是(shi)熔點在280-360°C范圍內唯一(yi)可(ke)以(yi)替(ti)代高熔點鉛基(ji)合金(jin)的(de)(de)(de)焊(han)(han)料。與(yu)高鉛含量合金(jin)相比(bi)，金(jin)合金(jin)焊(han)(han)料具(ju)有更(geng)好的(de)(de)(de)抗熱疲勞性(xing)能(neng)，而且一(yi)個(ge)典型的(de)(de)(de)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)只(zhi)會(hui)使用(yong)2-3毫克的(de)(de)(de)金(jin)，成(cheng)本在可(ke)接受范圍。它(ta)可(ke)用(yong)于芯(xin)片(pian)與(yu)電(dian)路(lu)基(ji)材(cai)的(de)(de)(de)連接，以(yi)及高可(ke)靠電(dian)路(lu)氣密封裝(zhuang)。例如(ru)，用(yong)于互(hu)聯網通信的(de)(de)(de)激光(guang)二極管，使用(yong)80Au20Sn作為封裝(zhuang)蓋密封和(he)芯(xin)片(pian)連接焊(han)(han)料。不難看(kan)出，金(jin)合金(jin)焊(han)(han)料在電(dian)子半導體有廣闊(kuo)的(de)(de)(de)應用(yong)前景。

表 3 貼裝焊料性能

4、可焊涂層

印制電(dian)(dian)路(lu)板(ban)(PCB)被制造出來后(hou)，當(dang)中(zhong)的(de)(de)(de)銅電(dian)(dian)路(lu)就會(hui)迅速氧化，使(shi)用(yong)(yong)電(dian)(dian)子(zi)助焊(han)(han)劑(ji)時(shi)就無法潤(run)濕表面。因此(ci)，需要在電(dian)(dian)路(lu)板(ban)涂(tu)上一(yi)層(ceng)(ceng)保護(hu)層(ceng)(ceng)，以便在存(cun)放過程中(zhong)保護(hu)電(dian)(dian)路(lu)板(ban)。其中(zhong)最常用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是化學鍍鎳(nie)和浸金。使(shi)用(yong)(yong)黃(huang)金的(de)(de)(de)成(cheng)本(ben)比(bi)一(yi)些替代(dai)品昂貴，但黃(huang)金性(xing)(xing)能優越。如(ru)使(shi)用(yong)(yong)有機可(ke)焊(han)(han)性(xing)(xing)防(fang)腐劑(ji)(OSP)，雖然成(cheng)本(ben)低(di)，但保護(hu)涂(tu)層(ceng)(ceng)非(fei)常容易(yi)受到指紋和輕微摩擦的(de)(de)(de)損壞(huai)。此(ci)外還有錫和銀涂(tu)層(ceng)(ceng)，與有機防(fang)焊(han)(han)劑(ji)相(xiang)比(bi)不(bu)易(yi)損壞(huai)，但比(bi)鎳(nie)/金更(geng)容易(yi)失(shi)去光澤或腐蝕(shi)(shi)。相(xiang)比(bi)之下，黃(huang)金不(bu)僅可(ke)以形成(cheng)非(fei)常平(ping)坦(tan)的(de)(de)(de)涂(tu)層(ceng)(ceng)面，適(shi)合將裸芯片直接焊(han)(han)接到PCB上，而且很容易(yi)被液(ye)(ye)(ye)態(tai)焊(han)(han)料(liao)(liao)(liao)浸濕。通常使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)金的(de)(de)(de)厚度為(wei)0.08μm，因此(ci)每個PCB上使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)金很少(shao)，成(cheng)本(ben)在可(ke)接受范圍。當(dang)焊(han)(han)接時(shi)，這(zhe)極少(shao)量(liang)的(de)(de)(de)金會(hui)溶(rong)(rong)解(jie)到焊(han)(han)料(liao)(liao)(liao)中(zhong)并(bing)保持在溶(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)，因此(ci)不(bu)會(hui)影響連接的(de)(de)(de)可(ke)靠性(xing)(xing)。焊(han)(han)料(liao)(liao)(liao)與鎳(nie)形成(cheng)牢(lao)固的(de)(de)(de)結合，而鎳(nie)在液(ye)(ye)(ye)態(tai)焊(han)(han)料(liao)(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)速度要比(bi)金或銅慢得多。如(ru)果(guo)沒有薄的(de)(de)(de)浸金層(ceng)(ceng)，鎳(nie)就不(bu)能單獨使(shi)用(yong)(yong)，因為(wei)它暴露(lu)在空氣中(zhong)會(hui)氧化，形成(cheng)一(yi)層(ceng)(ceng)非(fei)常穩定的(de)(de)(de)氧化物，防(fang)止焊(han)(han)料(liao)(liao)(liao)潤(run)濕表面。極具腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)助焊(han)(han)劑(ji)雖然可(ke)以緩解(jie)這(zhe)一(yi)問題，但不(bu)適(shi)用(yong)(yong)于電(dian)(dian)子(zi)電(dian)(dian)路(lu)。

電(dian)(dian)遷移(yi)是一種在(zai)某(mou)些(xie)(xie)(xie)條件下(xia)會(hui)影(ying)響印刷電(dian)(dian)路板(ban)、混合印刷電(dian)(dian)路板(ban)和(he)某(mou)些(xie)(xie)(xie)電(dian)(dian)子(zi)元(yuan)件的過(guo)程(cheng)，表現為金屬(shu)在(zai)兩個(ge)導(dao)體之(zhi)間的絲狀生(sheng)(sheng)長。例如(ru)(ru)高濕度、電(dian)(dian)位和(he)離子(zi)材料，如(ru)(ru)助焊劑殘留物。大多數金屬(shu)在(zai)某(mou)些(xie)(xie)(xie)條件下(xia)都會(hui)發生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)遷移(yi)，比如(ru)(ru)銀、鋁導(dao)體會(hui)受到電(dian)(dian)遷移(yi)的影(ying)響。然而(er)金的電(dian)(dian)遷移(yi)非(fei)常罕見，只(zhi)有在(zai)氯(lv)離子(zi)存在(zai)的情況下(xia)才會(hui)發生(sheng)(sheng)。

表4 涂層(ceng)材(cai)料性能對比(bi)

5、濺射鍍(du)金

電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)工(gong)業(ye)(ye)經歷(li)了由電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)管(guan)、半導體集成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)及(ji)超大規模集成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)發展歷(li)程，對人類社會(hui)的(de)各(ge)個方面帶(dai)來革命性(xing)的(de)沖擊(ji)。高(gao)(gao)純金(jin)濺(jian)射靶材(cai)作為電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)工(gong)業(ye)(ye)領(ling)域各(ge)類芯片(pian)及(ji)集成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)中電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)薄膜層制備(bei)的(de)關(guan)鍵源材(cai)料，當電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)芯片(pian)持續向輕、薄、短(duan)、小以及(ji)高(gao)(gao)密度方向發展時，對缺陷(xian)的(de)容忍度也相對降低。同時隨著集成(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)器件密集度的(de)提(ti)高(gao)(gao)，單位芯片(pian)的(de)面積也越(yue)(yue)來越(yue)(yue)小，原本不會(hui)影響(xiang)良(liang)率的(de)缺陷(xian)變(bian)成(cheng)了良(liang)率的(de)短(duan)板。因此(ci)，對于高(gao)(gao)純金(jin)靶材(cai)的(de)純度、晶粒尺(chi)寸、均勻(yun)性(xing)和微(wei)觀組織結構的(de)穩定性(xing)等性(xing)能(neng)提(ti)出了更高(gao)(gao)的(de)要求。

在電子薄膜領域，金薄膜主要通過磁控濺射工藝獲得，金靶材的濺射原理如圖所示：

金(jin)(jin)靶(ba)(ba)材(cai)作(zuo)為(wei)(wei)陰(yin)(yin)極，電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)在(zai)加速電(dian)(dian)(dian)壓的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)與濺(jian)射(she)(she)腔體中(zhong)的(de)(de)氬原子(zi)(zi)發生碰撞，電(dian)(dian)(dian)離出大量的(de)(de)Ar+和電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)。電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)飛向基(ji)片，Ar+在(zai)電(dian)(dian)(dian)場(chang)作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)加速轟擊金(jin)(jin)靶(ba)(ba)材(cai)，濺(jian)射(she)(she)出大量的(de)(de)金(jin)(jin)原子(zi)(zi)，呈中(zhong)性的(de)(de)金(jin)(jin)原子(zi)(zi)沉積在(zai)基(ji)片上成膜(mo)。在(zai)濺(jian)射(she)(she)過程中(zhong)，由(you)于磁(ci)場(chang)的(de)(de)存在(zai)，電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)受磁(ci)場(chang)洛倫茲力的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)，被束縛在(zai)靠(kao)近(jin)靶(ba)(ba)面的(de)(de)等離子(zi)(zi)體區域內，并在(zai)磁(ci)場(chang)作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)圍繞靶(ba)(ba)面做(zuo)圓周(zhou)運動(dong)。金(jin)(jin)在(zai)7.8-975k的(de)(de)溫度范圍內磁(ci)化率(lv)僅為(wei)(wei)（-0.141~-0.143）×10-6cm³/g，具有優良的(de)(de)導電(dian)(dian)(dian)性和良好(hao)的(de)(de)高(gao)溫抗氧(yang)化性能。而為(wei)(wei)了降低成本、節(jie)約金(jin)(jin)的(de)(de)用(yong)(yong)量，金(jin)(jin)靶(ba)(ba)材(cai)的(de)(de)結構設(she)計主要依據(ju)磁(ci)控濺(jian)射(she)(she)設(she)備(bei)陰(yin)(yin)極的(de)(de)磁(ci)場(chang)結構，靶(ba)(ba)材(cai)形狀須與所(suo)用(yong)(yong)濺(jian)射(she)(she)設(she)備(bei)匹配。

金可以通過(guo)各(ge)種真空鍍(du)(du)(du)膜(mo)(mo)技術(shu)鍍(du)(du)(du)在金屬、陶瓷和(he)塑料等多種基(ji)底上(shang)。在濺射技術(shu)中，金以“靶”的(de)形式使用。金是最(zui)佳的(de)光(guang)學(xue)反射器，具有出(chu)色的(de)耐腐蝕性和(he)抗褪(tun)色性。鍍(du)(du)(du)膜(mo)(mo)時(shi)，高能離子將金原子從表(biao)面噴(pen)射出(chu)來，然后沉積到鍍(du)(du)(du)膜(mo)(mo)基(ji)材上(shang)。

靶(ba)材作(zuo)為濺射(she)工藝的(de)(de)(de)(de)(de)陰極(ji)源(yuan)材料，需(xu)要固定(ding)在(zai)(zai)濺射(she)設備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)陰極(ji)上。同時在(zai)(zai)濺射(she)過程中需(xu)要導電，也會產(chan)生(sheng)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量。因(yin)此，大多(duo)數的(de)(de)(de)(de)(de)靶(ba)材都需(xu)要通過具有(you)一(yi)定(ding)強度(du)和良好散熱(re)性的(de)(de)(de)(de)(de)材料，如(ru)鋁、銅等作(zuo)為背板起(qi)到強度(du)支撐、導電、導熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。靶(ba)材與(yu)背板的(de)(de)(de)(de)(de)連接(jie)稱為綁(bang)定(ding)，是濺射(she)靶(ba)材制備(bei)技術中非常重要的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個環節。綁(bang)定(ding)質量直接(jie)影響濺射(she)工藝和產(chan)品(pin)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)質量。目前金靶(ba)常用的(de)(de)(de)(de)(de)綁(bang)定(ding)方法(fa)有(you)釬(han)焊法(fa)、鑲(xiang)嵌復合法(fa)。

隨著電(dian)子(zi)半導體(ti)(ti)行業設(she)備設(she)計的不斷發(fa)(fa)展和未(wei)來需(xu)求的不斷增(zeng)長，需(xu)要高(gao)度精確的芯片制造過程(cheng)，這(zhe)就需(xu)要黃(huang)金等(deng)貴(gui)金屬提供(gong)幫助。盡(jin)管這(zhe)些微縮電(dian)子(zi)元件的黃(huang)金需(xu)求相對較(jiao)少，但(dan)缺少黃(huang)金仍會顯著影響芯片和終端設(she)備的性能。因此黃(huang)金這(zhe)種古老的貴(gui)金屬，在現(xian)代半導體(ti)(ti)技(ji)術(shu)中仍然展現(xian)出其強(qiang)大(da)的活力(li)(li)和潛力(li)(li)。從連接(jie)線到(dao)拋光工藝，再到(dao)微型化的發(fa)(fa)展，金都(dou)在其中發(fa)(fa)揮著關(guan)鍵作用(yong)。隨著半導體(ti)(ti)技(ji)術(shu)的持續進(jin)步，我(wo)們期待金在此領域中的應用(yong)將更加(jia)廣(guang)泛和深入。

參考(kao)文獻：

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