[發明專利]一種晶圓電鍍裝置及電鍍方法

在審

• 申請號: 201710120093.5
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106917121A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 劉永進
• 申請（專利權）人: 北京半導體專用設備研究所（中國電子科技集團公司第四十五研究所）
• 主分類號: C25D7/12
• 分類號: C25D7/12;C25D17/12;C25D21/12
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙)11004
• 代理人: 宋元松,朱麗巖

技術領域

本發明涉及半導體芯片制造技術領域，特別涉及一種晶圓電鍍裝置及電鍍方法。

背景技術

半導體集成電路和其他半導體器件的生產過程中需要在晶圓表面上制作多種金屬層，從而達到電氣互聯等作用。電鍍是制作這些金屬層的關鍵工藝之一，晶圓電鍍是將晶圓置于電鍍液中，將電壓負極施加到晶圓上預先制作好的薄金屬層（種子層），將電壓正極施加到可溶解或不可溶解的陽極上，通過電場作用使得鍍液中的金屬離子沉積到晶圓表面。

隨著半導體技術的發展，越來越薄的種子層被應用于電鍍工藝。然而，薄種子層的應用會導致在種子層上電鍍金屬層的均勻性產生問題。為了提高晶圓的利用率，電鍍夾具的接電點通常都只與晶圓的最外邊緣的種子層接觸，晶圓中心的種子層與晶圓邊緣的種子層存在電壓差，且種子層越薄，壓差越大。這可能會導致晶圓中心區域的電鍍速率遠小于晶圓邊緣區域的電鍍速率，使得晶圓邊緣區域的鍍膜厚度大于晶圓中心區域的鍍膜厚度，從而影響工藝的均勻性。

進一步地，隨著電鍍過程的進行，種子層厚度被增加，從而導致晶圓中心與晶圓邊緣之間的電阻不斷變化，使得電鍍速率的差異是動態變化的，這樣就給問題的解決增加了更大的難度。

發明內容

本發明的目的是提出一種晶圓電鍍裝置，通過將多個同心且互相絕緣隔離的環形金屬分別作為內圈陽極及外圈陽極，內圈陽極通過內圈陽極開關與電鍍電源電連接，外圈陽極通過外圈陽極開關與電鍍電源電連接；通過內圈陽極開關及外圈陽極開關控制電鍍過程中內圈陽極及外圈陽極通電時間的長短，從而實現晶圓電鍍表面等效電場的均勻分布，解決了晶圓表面電場分布不均而影響電鍍均勻性的問題。

為達到上述目的，本發明提出了一種晶圓電鍍裝置，包括盛裝有電鍍液的電鍍容器，晶圓、陽極及電鍍電源；所述晶圓與所述陽極浸沒于所述電鍍液中；所述晶圓通過所述電鍍電源與所述陽極電連接，使得所述晶圓與所述陽極之間形成電鍍電場；其中，所述陽極包括互相隔開的內圈陽極及外圈陽極，所述內圈陽極通過內圈陽極開關與所述電鍍電源電連接，所述外圈陽極通過外圈陽極開關與所述電鍍電源電連接；且所述電鍍電源與所述外圈陽極的通電時間小于與所述內圈陽極的通電時間。

優選地，所述內圈陽極及所述外圈陽極均為與所述晶圓同心的環形金屬，所述內圈陽極通過環形絕緣隔板與所述外圈陽極相隔離。

優選地，所述內圈陽極及所述外圈陽極的數量為一組或兩組或兩組以上。

優選地，所述內圈陽極開關及所述外圈陽極開關為手動開關或脈沖控制開關。

優選地，所述脈沖控制開關的脈沖信號頻率可調。

另外，本發明還提供一種上述晶圓電鍍裝置的電鍍方法，所述電鍍方法包括：

S001: 取多個同心且互相絕緣隔離的環形金屬作為陽極；

S002：將電鍍液盛裝在電鍍容器內，晶圓和陽極浸沒于電鍍液中，并用電鍍電源分別連接晶圓及陽極，使得晶圓與陽極之間形成電鍍電場；其中，電鍍電源與晶圓的接觸點為晶圓的邊緣區域；

S003：啟動旋轉電機帶動晶圓旋轉。

優選地，所述步驟S002進一步包括：所述陽極包括內圈陽極及外圈陽極，所述內圈陽極通過內圈陽極開關與所述電鍍電源電連接，所述外圈陽極通過外圈陽極開關與所述電鍍電源電連接。

優選地，所述外圈陽極開關及所述內圈陽極開關為手動單控開關或脈沖控制開關。

優選地，所述脈沖控制開關的脈沖信號頻率可調。

優選地，所述電鍍方法進一步包括：S004：通過控制所述內圈陽極開關及所述外圈陽極開關的開啟和閉合次數或時間使得所述電鍍電源與所述外圈陽極的通電時間小于與所述內圈陽極的通電時間，從而實現晶圓電鍍表面等效電場的均勻分布。

本發明的有益效果是：區別于現有技術的情況，本發明的晶圓電鍍裝置通過將多個同心且互相絕緣隔離的環形金屬分別作為內圈陽極及外圈陽極，內圈陽極通過內圈陽極開關與電鍍電源電連接，外圈陽極通過外圈陽極開關與電鍍電源電連接；通過內圈陽極開關及外圈陽極開關控制電鍍過程中內圈陽極及外圈陽極通電時間的長短，從而實現晶圓電鍍表面等效電場的均勻分布，解決了晶圓表面電場分布不均而導致電鍍鍍膜均勻性的問題。另外，本發明的晶圓電鍍裝置還可以改變內圈陽極開關及外圈陽極開關的開啟和閉合的頻率，以及調整電鍍電源的輸出電流，即使晶圓表面種子層電阻在電鍍過程中不斷變化，也能實現晶圓表面電場的動態均勻分布，具有操作簡單、均勻性好、電鍍效率高等特點，有效地保證了電鍍過程中晶圓表面不同點的鍍膜速度及鍍膜厚度具有一致性。

附圖說明