[發明專利]用于半導體硅片上深孔均勻金屬互連的方法與裝置

有效

• 申請號: 201110365926.7
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN103114319A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 王暉;馬悅;何川;王希
• 申請（專利權）人: 盛美半導體設備(上海)有限公司
• 主分類號: C25D5/20
• 分類號: C25D5/20;C25D7/12;H01L21/768
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

1.一種電解液金屬化硅片的設備包括：

一個盛放金屬鹽電解液的浸入式腔體；

至少一個電極與至少一個電源相連接；

一個導電的硅片固持裝置，固持至少一片硅片，將其可導電的一面面向至少一個電極，并且經固持裝置導電；

一個振動驅動裝置，以一定振幅與頻率，沿軸向振動硅片固持裝置；

至少一個超聲裝置，其工作頻率與強度可控；

至少一個超聲能量發生器，與超聲裝置相連；

至少一個金屬鹽電解液供給進口；

至少一個金屬鹽電解液排放出口。

2.如權利要求1中所述的設備，其中

振動固持裝置振幅范圍為0.25到25mm，頻率范圍為0.01到0.5Hz；

超聲裝置工作頻率范圍為5KHz到5MHz，超聲強度范圍為0.1到3W/cm²

3.如權利要求1中所述的設備，包括：

一個旋轉驅動裝置沿與硅片表面垂直并通過硅片正中心的軸，旋轉硅片固持裝置，轉速范圍為10到300rpm；

4.如權利要求1中所述的設備，其中

至少一個超聲裝置放置于金屬化設備的側壁；

5.如權利要求1中所述的設備，其中

至少一個超聲裝置放置于金屬化設備中電極的后側；

6.一種電解液金屬化硅片的方法包括：

在浸入式腔中引入金屬鹽電解液；

轉移一片硅片到硅片固持裝置，該固持裝置與硅片導電層電連通；

加載第一個小偏壓在硅片上；

加載一個電流至電極；

將超聲裝置作用于硅片，并振動硅片的固持裝置；

關閉超聲裝置，停止振動；

加載第二個小偏壓在硅片上；

將硅片移出金屬鹽電解液。

7.如權利要求6中所述的方法，其中

第一個小偏壓范圍為0.1至10V；

電流為范圍為0.1至100A；

超聲工作頻率范圍為5KHz至5MHz，超聲強度范圍為0.1至3W/cm²；

硅片振動振幅范圍為0.25至25mm，頻率為0.01至0.5Hz；

第二個偏壓范圍為0.1V至5V。

8.如權利要求6中所述的方法，其中

旋轉硅片并使硅片與電解液接觸，其中硅片轉速范圍為10至300rpm；

9.如權利要求6中所述的方法，其中金屬鹽電解液包括至少一種下列陰離子：Cu，Au，Ag，Pt，Ni，Sn，Co，Pd，Zn.

10.如權利要求6中所述的方法，其中硅片上深孔尺寸為0.5至50μm寬，5至500μm深

11.如權利要求6中所述的方法，其中硅片固持裝置以的速度振動，其中λ是超聲波的波長，t是總的工藝時間，n和N是整數.

12.如權利要求6中所述的方法，其中電流為直流模式。

13.如權利要求6中所述的方法，其中電流為雙脈沖模式，脈沖周期范圍為5ms至2s。

14.如權利要求6中所述的方法，可使深孔附近的電解液攪動。

15.如權利要求6中所述的方法，可使深孔內部的電解液攪動。

16.如權利要求6中所述的方法，可提高深孔內外的反應物與副產物的物質交換率。

17.如權利要求6中所述的方法，可提高深孔內沉積膜的純度。

18.如權利要求6中所述的方法，其中硅片表面附近重建的擴散層厚度為0.1至10mm。

19.如權利要求6中所述的方法，其中金屬沉積速率隨極限電流密度提高而提高。

20.如權利要求6中所述的方法，其中硅片在工藝過程中接收的超聲波聲強是均勻的。

21.如權利要求6中所述的方法，其中形成的金屬膜厚度均勻。