[發明專利]用于在電鍍期間流動隔離和聚焦的方法和裝置

有效

• 申請號: 201880054244.4
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN111032927B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·J·巴尼克二世;布萊恩·L·巴卡柳;亞倫·貝爾克;詹姆斯·艾薩克·福特納;賈斯廷·奧伯斯特;史蒂芬·T·邁耶;羅伯特·拉什
• 申請（專利權）人: 朗姆研究公司
• 主分類號: C25D17/00
• 分類號: C25D17/00;C25D17/02;C25D17/06;C25D5/02;C25D7/12;H01L21/288
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 樊英如;邱曉敏

本文描述的各種實施方案涉及用于將材料電鍍到半導體襯底上的方法和裝置。在某些情況下，可以設置一個或多個膜與離子阻性元件接觸，以使電鍍過程中電解液從橫流歧管向后流過離子阻性元件并進入離子阻性元件歧管的程度最小化。在一些實施方案中，可以將膜設計成以期望的方式引導電解液。在這些或其他情況下，可在離子阻性元件歧管中提供一個或多個折流板，以減少電解液流回通過離子阻性元件并流過離子阻性元件歧管內的電鍍池而繞過橫流歧管的程度。這些技術可用于改善電鍍結果的均勻性。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年8月21日提交的并且名稱為“METHODS AND APPARTUS FORFLOW ISOLATION AND FOCUSING DURING ELECTROPLATING,”的美國專利申請序列No.62/548,116的利益，并且還要求于2018年8月10日提交的并且名稱為“METHODS AND APPARTUSFOR FLOW ISOLATION AND FOCUSING DURING ELECTROPLATING,”的美國專利申請No.16/101,291的權益，在此通過引用將其全部內容并出于所有目的并入本文。

技術領域

本文的實施方案涉及用于將材料電鍍到襯底上的方法和裝置。襯底通常是半導體襯底，并且材料通常是金屬。

背景技術

本發明的實施方式涉及用于在電鍍期間控制電解液流體動力學的方法和裝置。更具體地，在本發明中描述的方法和裝置對于在半導體晶片襯底上鍍敷金屬特別有用，例如，具有小于例如約50μm的寬度的小的微凸起特征(例如，銅、鎳、錫和錫合金焊料)以及銅穿硅通孔(TSV)特征的貫穿抗蝕劑鍍敷(through resist plating)。

電化學沉積現在正準備滿足對復雜的封裝和多芯片互連技術的商業需求，公知的復雜的封裝和多芯片互連技術通常并通俗地稱為晶片級封裝(WLP)以及穿硅通孔(TSV)電氣連接技術。部分由于通常較大的特征尺寸(相比于前端制程(FEOL)互連)和高深寬比，這些技術提出對它們自身的非常顯著的挑戰。

根據封裝特征的類型和應用(例如，通過芯片連接TSV，互連再分配布線，或芯片到板或芯片焊接，例如倒裝芯片柱)，在目前的技術中的經鍍敷的特征通常大于約2μm，并且在典型地其主要尺寸為約5-100μm(例如，銅柱可以是約50μm)。對于諸如電源總線之類的一些芯片上結構，待鍍特征可以大于 100μm。WLP特征的高寬比通常為約1：1(高度比寬度)或更低，但是其范圍可能高達2:1左右，而TSV結構可具有非常高的深寬比(例如，在約20：1附近)。

發明內容

本文的某些實施方案涉及用于電鍍襯底的方法和裝置。襯底是基本上平坦的，并且可以是半導體襯底。

在本文的實施方案的一個方面中，提供了一種電鍍裝置，該電鍍裝置包括：(a)電鍍室，其被配置為在將金屬電鍍到襯底上時容納電解液和陽極，所述襯底基本上是平坦的；(b)襯底保持器，其被配置成支撐所述襯底，使得在鍍敷期間將所述襯底的鍍敷面浸入所述電解液中并與所述陽極分離；(c) 離子阻性元件，其適于在電鍍期間提供通過所述離子阻性元件的離子傳輸，其中所述離子阻性元件是包括多個通孔的板；(d)橫流歧管，當所述襯底存在于所述襯底保持器中時，所述橫流歧管定位于所述離子阻性元件上方且在所述襯底的所述鍍敷面下方；并且(e)與所述離子阻性元件物理接觸的膜，其中所述膜適于在電鍍期間提供通過所述膜的離子傳輸，并且其中所述膜適于減少電鍍期間穿過所述離子阻性元件的電解液的流動。

在各個實施方案中，膜是平坦的，并且定位于平行于離子阻性元件的平面內。在某些情況下，膜覆蓋離子阻性元件中的多個通孔的全部。在另一些情況下，膜包括一個或多個切口區域，使得膜僅覆蓋離子阻性元件中的多個通孔中的一些通孔。在一個示例中，膜包括位于離子阻性元件的中心附近的第一切口區域。在這些或其他實施方案中，膜可包括第二切口區域，該第二切口區域位于橫流歧管的側入口附近。在某些實現方式中，切口區域在方位角上是不均勻的。在一個示例中，切口區域在側入口和離子阻性元件的中心之間延伸。