CN103741179A - 一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置及方法 - Google Patents

一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置，包括石英缸、在石英缸内装有电镀液，在电镀液中放置两块通过导线连接的金板，在两块金板的之间固定一块硅片，在硅片的正面与反面之间设有通孔，在两块金板之间还设有磁力搅拌棒，金板与硅片分别与直流电源连接，其中直流电源的阳极与金板连接，直流电源的阴极与硅片连接。本发明还提供了一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金方法。本发明中电镀金装置的阳极采用两块对称的金板组成，同时采用磁力搅拌棒进行顺时针、逆时针定时双向运动，搅拌电镀液，使得电镀液分布均匀，通孔附近的电镀液得到及时补充，能实现一定厚度的硅片的正面、背面及通孔的均匀电镀；有效提高电镀的均匀性及效率。

Description

一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置及方法
技术领域
本发明属于半导体制造技术领域，特别涉及一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置及方法。
背景技术
半导体工艺中，常用采用在半导体上打通孔的方式实现电信号的互连或实现高密度的三维集成。在集成电路中，由于铜的电阻较小，铜的电镀工艺方便易行，目前的三维集成主要使用的是铜的电镀。
金的电阻较小，一定频率下，金的趋肤深度比铜大，插入损耗小，同时金的稳定性好。因此在微波器件中，经常采用金作为信号传输线。微波器件上的通孔常用于实现信号的接地，然而由于成本的原因，当孔径较大，深度较深时，通常不采用将孔填满的技术。因此，实现通孔的互连是将正面、通孔侧壁及背面互通。
现有技术中半导体电镀金的工艺方法，通常是将半导体的单面整片或单面带图形的地方进行电镀，对于双面带通孔的半导体，无法同时对半导体的正面、背面及通孔内部进行电镀。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够同时对带通孔的半导体的正面、背面及通孔内部进行均匀电镀的带通孔的半导体硅的三维立体电镀金装置。
技术方案：为了达到上述发明目的，本发明提供一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置，包括石英缸、在所述石英缸内装有电镀液，在所述电镀液中放置两块通过导线连接的金板，在所述两块金板的之间固定一块硅片，在所述硅片的正面与反面之间设有通孔，在所述两块金板之间还设有磁力搅拌棒，所述金板与硅片分别与直流电源连接，其中直流电源的阳极与金板连接，直流电源的阴极与硅片连接。
本发明还提供了一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金方法，包括以下步骤：
步骤1：在化学电镀之前，采用溅射的方法在硅片的正反面及通孔的侧壁沉积一层金属种子层，金属可以为金或铜；
步骤2：在石英缸中放入电镀液，并将两块金板用导线连接后固定在电镀液中；
步骤3：将沉积后的硅片固定在两块金板的之间，将直流电源的阴极与硅片连接，将直流电源的阳极与金板连接；
步骤4：将磁力搅拌棒固定在两块金板之间，并将直流电源接通同时打开磁力搅拌棒的电源；
步骤5：磁力搅拌棒开始顺时针和逆时针定时切换旋转，硅片的正面、背面及通孔的上的金离子不断地增加直至完成电镀 。
进一步，所述步骤1中的进行金属种子层沉积的为金或铜，沉积完则硅片表层附有一层金种子层或铜种子层。
进一步，所述硅片上的通孔正对两块金板，所述两块金板相对于硅片轴对称，这样可以使硅片两面镀金层更加均匀。
进一步，所述通孔的孔径与硅片的厚度比大于1:5， 所述硅片的厚度大于300um，这样可以方便金络离子顺利进入通孔进行电镀。
进一步，所述磁力搅拌棒固定在所述硅片的正下方，通过磁力搅拌棒的搅拌使硅片周围的金离子的更加平均，从而使硅片上的金镀层更加均匀。
有益效果：与现有技术相比，本发明中电镀金装置的阳极采用两块对称的金板组成，同时采用磁力搅拌棒进行顺时针、逆时针定时双向运动，搅拌电镀液，使得电镀液分布均匀，通孔附近的电镀液得到及时补充，能实现一定厚度的硅片的正面、背面及通孔的均匀电镀；有效提高电镀的均匀性及效率。
附图说明
图1为本发明提供的带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置的结构示意图；
图2为电镀结束后带通孔的硅片的剖面图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例
如图1所示，本发明的带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置：在石英缸1内装有电镀液2，在电镀液2中放置两块通过导线连接的金板3，在两块金板3的中间固定有一块硅片4，其中，硅片4的厚度为300um，在硅片4的正面与反面之间设有通孔41，通孔41的孔径与硅片4的厚度比为1:5，两块金板3相对于硅片4轴对称，通孔41正对着两块金板3，在硅片4的正下方固定有一个磁力搅拌棒5，直流电源6分别与金板3与硅片4连接，其中直流电源6的阳极与金板3连接，直流电源6的阴极与硅片4连接。
采用上述半导体硅片的电镀金装置进行电镀金的方法为：
步骤1：在化学电镀之前，采用溅射的方法在硅片的正反面及通孔的侧壁沉积一金属种子层金；
步骤2：将沉积后的硅片固定在两块金板的中间，将直流电源的阴极与硅片连接，将直流电源的阳极与金板连接，将直流电源接通同时打开磁力搅拌棒的电源，
步骤3：磁力搅拌棒开始顺时针和逆时针定时切换旋转，开始正面、背面及通孔的均匀厚度的电镀。硅片4的正面、背面及通孔41的金属不断地增加直至完成电镀 。
如图2所示，采用本发明提供的装置和方法完成电镀的半导体表面的金镀层42更加均匀，而且同时完成了硅片的正面、反面和通孔内壁的电镀。有效缩短了电镀的时间。

Claims (8)

1.一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置，包括石英缸（1）、在所述石英缸（1）内装有电镀液（2），其特征在于：在电镀液（2）中放置两块通过导线连接的金板（3），在所述两块金板（3）的之间固定硅片（4），在所述硅片（4）的正面与反面之间设有通孔（41），在所述两块金板（3）之间还设有磁力搅拌棒（5），所述金板（3）与硅片（4）分别与直流电源（6）连接，其中直流电源（6）的阳极与金板（3）连接，直流电源（6）的阴极与硅片（4）连接。
2.根据权利要求1所述的带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置，其特征在于：在所述硅片（4）的正面与反面之间设有通孔（41），所述硅片（4）上的通孔（41）正对两块金板（3），所述两块金板（3）相对于硅片（4）轴对称。
3.根据权利要求1所述的带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置，其特征在于：所述通孔（41）的孔径与硅片（4）的厚度比大于1:5， 所述硅片（4）的厚度大于300um。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金装置，其特征在于：所述磁力搅拌棒（5）固定在所述硅片（4）的正下方。
5.一种带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金方法：其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：在化学电镀之前，采用溅射的方法在硅片的正、反面及通孔的侧壁上沉积一层金属种子层，金属可以为金或铜，；
步骤2：在石英缸中放入电镀液，并将两块金板用导线连接后固定在电镀液中；
步骤3：将沉积后的硅片固定在两块金板的之间，将直流电源的阴极与硅片连接，将直流电源的阳极与金板连接；
步骤4：将磁力搅拌棒固定在两块金板之间，并将直流电源接通同时打开磁力搅拌棒的电源；
步骤5：磁力搅拌棒开始顺时针和逆时针定时切换旋转，硅片的正面、背面及通孔的上的金络离子不断地增加直至完成电镀 。
6.根据权利要求5所述的带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金方法：其特征在于：所述步骤1中的金属种子层为金种子层或铜种子层。
7.根据权利要求5所述的带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金方法：其特征在于：所述两块金板相对于硅片轴对称。
8.根据权利要求5所述的带通孔的半导体硅片的三维立体电镀金方法：其特征在于：所述磁力搅拌棒固定在所述硅片的正下方。
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