[發明專利]一種晶圓電鍍裝置及電鍍方法

在審

• 申請號: 201710208316.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106917122A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 劉永進;劉一鳴;周慶亞;李玉敏
• 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，通過設置具有上凸彎曲面的陽極使得晶圓表面邊緣區域與陽極之間的外側傳輸電阻大于晶圓表面中心區域與陽極之間的內側傳輸電阻，進而解決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，所述陽極采用具有上凸彎曲面的不溶性金屬制成，內部填充可溶性陽極金屬。

優選地，所述陽極具有彈性。

優選地，所述晶圓電鍍裝置進一步包括外部驅動元件，所述外部驅動元件與所述陽極的上凸彎曲面相連，用于改變所述上凸彎曲面的凸出度。

優選地，所述外部驅動元件為電機或氣缸。

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: 取具有上凸彎曲面的不溶性金屬作為陽極；

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，所述陽極的內部填充可溶性陽極金屬。

優選地，所述陽極具有彈性。

優選地，在步驟S001中，所述電鍍方法進一步包括：將陽極的上凸彎曲面與外部驅動元件相連接，以改變所述上凸彎曲面的凸出度。

優選地，所述外部驅動元件為電機或氣缸。

優選地，在所述步驟S002與所述步驟S003之間，所述電鍍方法進一步包括：

通過外部驅動元件對陽極的上凸彎曲面進行拉動，從而改變陽極的上凸彎曲面的凸出度。

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設置具有上凸彎曲面的陽極使得晶圓表面邊緣區域與陽極之間的外側傳輸電阻大于晶圓表面中心區域與陽極之間的內側傳輸電阻，并通過旋轉電機帶動晶圓旋轉，從而實現了晶圓電鍍表面電場的均勻分布，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，本發明通過外部驅動元件改變陽極的上凸彎曲面的凸出度，進而調整晶圓表面邊緣區域到陽極之間的外側傳輸電阻與晶圓表面中心區域到陽極之間的內側傳輸電阻的差值，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

圖1為現有技術中晶圓電鍍裝置的結構示意圖；

圖2為現有技術中晶圓電鍍裝置的電氣原理示意圖；

圖3為本發明晶圓電鍍裝置一實施例的結構示意圖；以及

圖4為本發明的電鍍方法的流程示意圖。

具體實施方式