[發明專利]電鍍用陽極組件和電鍍裝置

有效

• 申請號: 201210027927.5
• 申請日: 2012-02-08
• 公開（公告）號: CN102560612A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 丁萬春
• 申請（專利權）人: 南通富士通微電子股份有限公司
• 主分類號: C25D17/12
• 分類號: C25D17/12;C25D7/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種電鍍用陽極組件和電鍍裝置。

背景技術

在制造集成電路(IC)半導體器件中，基板表面的平勻度相當關鍵，特別是元件的密度增加且尺寸縮小至次微米等級后。一般使用金屬層作為IC中個別元件的連線，以介電層或絕緣層隔開金屬線，并于介電層間形成溝槽、接觸孔、接點等互連結構，以提供導電金屬層間的電路通道。

現有技術中互連結構以采用銅或銅合金為主要材料，具體可采用下述方法沉積銅或銅合金的金屬層或薄膜：物理氣相沉積(PVD)方法、化學氣相沉積(CVD)方法以及電鍍法。其中，電鍍法能夠容易獲得高純度的金屬層或薄膜，不僅金屬層或薄膜的形成速度快，而且還能夠比較容易地控制金屬層或薄膜的厚度，因此電鍍法已成為主流方法。一般銅電鍍制程是將晶圓接觸電鍍液，并于正負電極間提供電位差以沉積金屬至半導體基板表面。

電鍍工藝需要采用電鍍裝置實現。根據電鍍裝置結構的不同，可以分為垂直式電鍍裝置和水平式電鍍裝置。以下以垂直式電鍍裝置為例進行說明。

圖1為現有技術中一垂直式電鍍裝置的結構示意圖。所述垂直式電鍍裝置100包括：旋轉軸5和固定于旋轉軸5上的襯底固定裝置4。在電鍍過程中，晶圓2固定在襯底基座3上，進而將襯底基座3固定在襯底固定裝置4上，然后浸入包括電鍍液的電鍍池22中。整個電鍍液的循環方向如箭頭符號13所示，通過泵40提供連續性的循環電鍍液，電鍍液向上流向晶圓2，然后向外擴張橫向流過晶圓2，如箭頭符號14所示。電鍍液的循環方向是自電鍍池22溢流至電鍍液儲存槽20，如箭頭符號10和11所示。電鍍液流出儲存槽20后，流經過濾器(圖中未示出)后流回泵40，完成整個循環步驟，如箭頭符號12所示。直流電源供應器(DC?power?supply)50提供負極輸出以及正極輸出，其中的負極電性連接至晶圓2，正極電性連接至電鍍池22中的陽極1。在電鍍過程中，電源供應器50將偏壓施加到晶圓2，從而產生相對于陽極1為負的電壓降，使得電荷流動自陽極1流向晶圓2。

圖2為電鍍裝置的陽極與陰極間的電力線分布關系示意圖。結合參考圖2，半導體晶圓2通過襯底基座3固定于襯底固定裝置(圖2中未示出)上。電極接觸環25通過多個接觸引腳(contact?pin)25a與半導體晶圓2電性接觸。當施加偏壓至陽極1與半導體晶圓(陰極)2之間時，陽極和陰極間的電壓降形成多條電力線Fc與Fe。Fc與Fe分別表示處于半導體晶圓(陰極)2的中央區域中的電力線與周圍區域中的電力線。由于電極接觸環25通過多個接觸引腳25a與半導體晶圓2電性接觸，在半導體晶圓2的周圍區域靠近接觸引腳25a處造成急劇的電壓降，使得靠近接觸引腳25a的電力線Fe的密度遠比半導體晶圓(陰極)2中央區域的電力線Fc的密度高。然而，靠近接觸引腳25a電力線Fe密度愈高，就導致電流密度愈高，并使得半導體晶圓2的周圍區域的電鍍層沉積厚度愈厚，進而導致在后續工藝中，誘發剝離與顆粒殘留。在半導體晶圓上的導電層厚度不均勻，也容易使工藝進一步惡化，并且使電阻偏離量更高。

類似地，在現有技術的其他電鍍裝置中，也存在半導體晶圓的中央區域電鍍層沉積厚度薄，周圍區域電鍍層沉積厚度厚的缺陷。尤其是當半導體晶圓的尺寸大于8寸之后，上述缺陷更加明顯。

因此，如何保證電鍍過程中沉積在半導體晶圓表面的金屬厚度均勻性就成為本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種電鍍用陽極組件和電鍍裝置，在電鍍的過程中，可以在半導體晶圓的中央區域及周圍區域形成均勻的金屬層或薄膜，最終改善電鍍的質量。

為解決上述問題，本發明提供了一種電鍍用陽極組件，包括：

陽極面板；

支撐桿，一端固定在陽極面板的中間區域；

多個支撐線，所述支撐線的第一端固定在陽極面板的邊緣區域，第二端固定在支撐桿上；

通過調節支撐線的長度使所述陽極面板處于彎曲狀態。

可選地，所述支撐線通過綁縛、焊接、卡槽或懸掛方式固定在陽極面板的邊緣區域。

可選地，所述支撐線通過綁縛、焊接、卡槽或懸掛方式固定在支撐桿上。

可選地，所述支撐桿的一端通過螺釘螺栓、焊接或卡槽方式固定在陽極面板的中間區域。

可選地，所述陽極面板設置多個孔洞。

可選地，所述電鍍裝置還包括：擋板，設置在所述陽極面板的邊緣區域。

可選地，所述陽極面板為多層同心圓結構，每層接收不同的正極電壓。