CN114262918A - 一种晶圆电镀用的等电势装置、晶圆电镀装置及电镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆电镀用的等电势装置、晶圆电镀装置及电镀方法，属于半导体制造技术领域，该晶圆用于制备柔性砷化镓太阳电池，其特征在于，至少包括：不与电镀液发生化学反应，导电材料制成的背板；将晶圆固定于背板上的导电胶带；与所述背板连接的外接引线；其中：所述背板的上表面大于晶圆的上表面。通过采用上述技术方案，本发明能够提高晶圆电镀均匀性，尤其是提高晶圆整面电镀均匀性。本发明能够消除晶圆电镀易产生的边缘效应，实现电镀厚度偏差小于5％的一般性要求，成本低廉，适合产业化生产。

Description

一种晶圆电镀用的等电势装置、晶圆电镀装置及电镀方法

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种晶圆电镀用的等电势装置、晶圆电镀装置及电镀方法。

背景技术

目前，在半导体制造领域，金属薄膜沉积主要有物理气相沉积法(PVD)和化学法，其中：物理气相沉积法如电子束沉积、溅射沉积等，化学法如电镀、化学镀等。电镀法具有成本低廉、工艺简单的优势，在半导体应用非常广泛，如电镀保护金属层、电镀电极焊料、电镀电极引线和连接线等。

在晶圆加工过程中，往往会涉及到光刻等精细加工工艺，对晶圆本身的平整度有很高的要求。如果晶圆表面厚度不均，易导致曝光不均而影响线条宽度和线条牢固度。一般而言，厚度小于5μm的金属层用PVD法制备，厚度超过10μm的金属层则采用电镀法制备。在电镀法制备厚金属层(＞10μm)时，如果金属层厚度均匀性控制不好，其不均匀度很容易达到达到10μm量级甚至更高。

在柔性砷化镓太阳电池制备过程中，需要首先在晶圆整面电镀制备约30μm的金属层作为电极支撑，之后才能进行光刻、腐蚀等后续工序，以完成电池制备。其中，厚度均匀的电镀层制备是光刻等后续工序顺利进行的前提，而开发出低成本、适宜批量化生产的电镀制备工艺则是提升柔性砷化镓太阳电池产能的重要途径。

发明内容

本发明提供一种晶圆电镀用的等电势装置、晶圆电镀装置及电镀方法，用于消除晶圆电镀易产生的边缘效应，实现电镀厚度偏差小于5％的基本要求。

本发明的第一目的是提供一种晶圆电镀用的等电势装置，包括：

不与电镀液发生化学反应，导电材料制成的背板(1)；

将晶圆固定于背板(1)上的导电胶带(2)；

与所述背板(1)连接的外接引线(4)；其中：

所述背板(1)的上表面大于晶圆的上表面。

优选地，所述背板(1)的材质为Pt、Cr、Ta、Ti、W中的一种。

优选地，所述导电胶带(2)的厚度大于20μm。

优选地，所述导电胶带(2)包括胶层和基体层。

本发明的第二目的是提供一种晶圆电镀装置，至少包括：

上述的等电势装置；

带有电镀槽的电镀设备；

腐蚀液。

优选地，所述腐蚀液为硝酸、氢氟酸、硫酸+双氧水、硝酸+双氧水中的一种。

本发明的第三目的是提供一种晶圆电镀方法，基于上述的等电势装置实现如下步骤：

S1、将晶圆放到背板(1)的指定位置；

S2、用导电胶带(2)将晶圆固定在背板(1)上；

S3、将阴极装具置于电镀槽，然后进行电镀。

优选地，还包括：

S4、取出等电势装置，揭除胶带，取下晶圆。

S5、腐蚀背板，使得电镀装置恢复到电镀前状态，实现重复使用。

优选地，所述S1具体为：

首先在晶圆表面蒸镀一定厚度的金属层，然后将晶圆放到背板(1)的指定位置。

优选地，所述金属层的厚度小于50μm。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明能够提高晶圆电镀均匀性，尤其是提高晶圆整面电镀均匀性。本发明能够消除晶圆电镀易产生的边缘效应，实现电镀厚度偏差小于5％的一般性要求，成本低廉，适合产业化生产。

附图说明

图1为本发明优选实施例的结构示意图。

其中：1、背板；2、导电胶带；3、晶圆待镀面；4、外接引线。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本发明的技术方案为：

一种晶圆电镀用的等电势装置，包括：

不与电镀液发生化学反应，导电材料制成的背板1；

将晶圆固定于背板1上的导电胶带2；

与所述背板1连接的外接引线4；其中：

所述背板1的上表面大于晶圆的上表面(即晶圆待镀面3)。

本发明中，电镀采用的原理是：利用上述结构的晶圆等电势装置，通过与晶圆紧密贴合的辅助阴极背板，使得电镀电场线均垂直于晶圆区域，实现晶圆均匀电镀。

本发明中，等电势装置主要组成为：背板部分、导电胶带。操作时，首先将晶圆放到背板指定位置，之后用导电胶带将晶圆固定在背板上，最后将阴极装具置于电镀槽进行电镀。电镀完成后，取出等电势装置，揭除胶带，取下晶圆。电镀完成后进行背板处理。

背板采用金属材质制成，比如Pt、Cr、Ta、Ti、W等，背板外露金属材质的化学特点为：背板金属不与电镀液发生化学反应；在自行配置的选择性腐蚀液中，被镀金属可以被完全腐蚀去除，背板的金属材质不受到腐蚀，或者受腐蚀程度极低。

背板材质的物理特点为：导电性好，腐蚀不影响背板金属的导电性。

背板正面导电面能容纳晶圆放置后外部有足够的导电区域，保证电镀时边缘弯曲电场线落于晶圆外部的背板上，使得落于晶圆的电场线均匀垂直晶圆，实现晶圆均匀电镀。

选择性腐蚀液应根据背板材质和待镀金属进行相应配置，一般可以选用硝酸、氢氟酸、硫酸+双氧水、硝酸+双氧水等。选择性腐蚀液可以将被镀金属完全腐蚀去除，同时不对背板金属产生腐蚀，或者腐蚀程度极低。

晶圆表面应蒸镀一定厚度的金属层，以实现晶圆表面等电势。

导电胶带的化学特性为：导电胶带的胶层和基体层均不与电镀液发生化学反应。

导电胶带的物理特性为：导电胶带的胶层和基体层均可良好导电，导电胶带的厚度应超过20μm。

导电胶带将晶圆待镀面、背板短接，形成等势面。

一种晶圆电镀装置，包括：

上述的等电势装置；

带有电镀槽的电镀设备；

腐蚀液。

所述腐蚀液为硝酸、氢氟酸、硫酸+双氧水、硝酸+双氧水中的一种。

一种晶圆电镀方法，基于上述的等电势装置实现如下步骤：

S1、将晶圆放到背板1的指定位置；本优选实施例采用的是：首先在晶圆表面蒸镀一定厚度的金属层，然后将晶圆放到背板1的指定位置；

S2、用导电胶带2将晶圆固定在背板1上；

S3、将阴极装具置于电镀槽，然后进行电镀。

优选地，还包括：

S4、取出等电势装置，揭除胶带，取下晶圆。

S5、腐蚀背板，使得电镀装置恢复到电镀前状态，实现重复使用。

本实施例以柔性砷化镓太阳电池制备时，在4英寸晶圆上电镀Cu层为例，具体阐述本发明的实际应用。

1、种子层制备；

晶圆下电极面(正面)通过PVD方法制备一层约1μm厚度Ag层。

2、晶圆背面处理；

在晶圆上电极面(背面)旋涂厚度为3μm厚度的光刻胶，并进行烘干处理，防止晶圆绕镀。

3、晶圆预处理；

晶圆用盐酸、硝酸进行预处理，处理完毕后在去离子水中清洗干净，之后在氮气甩干机中甩干。

4、装载晶圆；

将晶圆放置在背板指定位置，之后用导电胶带将晶圆粘接到背板上。胶带粘接区域的宽度为2mm。背板材质为Ti。

5、电镀；

将带有晶圆的电镀等电势装置放入镀槽，保持晶圆平面与阳极铜平面平行，并调整阴阳极间距和电镀电流，进行电镀。阳极铜的宽度应大于所有装载的晶圆两侧的距离。

6、电镀后处理

电镀完成后，取出晶圆电镀装置，撕除胶带，取下晶圆。晶圆放置在钝化液中进行钝化，之后用去离子水冲洗干净，采用丙酮去除光刻胶后，用去离子水冲洗干净并用氮气吹干。将背板放入硝酸腐蚀液中进行腐蚀，将背板表面Cu完全腐蚀去除。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆电镀用的等电势装置，该晶圆用于制备柔性砷化镓太阳电池，其特征在于，至少包括：

不与电镀液发生化学反应，导电材料制成的背板(1)；

将晶圆固定于背板(1)上的导电胶带(2)；

与所述背板(1)连接的外接引线(4)；其中：

所述背板(1)的上表面大于晶圆的上表面。

2.根据权利要求1所述的晶圆电镀用的等电势装置，其特征在于，所述背板(1)的材质为Pt、Cr、Ta、Ti、W中的一种。

3.根据权利要求1所述的晶圆电镀用的等电势装置，其特征在于，所述导电胶带(2)的厚度大于20μm。

4.根据权利要求1所述的晶圆电镀用的等电势装置，其特征在于，所述导电胶带(2)包括胶层和基体层。

5.一种晶圆电镀装置，其特征在于，至少包括：

权利要求1-4任一项所述的等电势装置；

带有电镀槽的电镀设备；

腐蚀液。

6.根据权利要求5所述的晶圆电镀装置，其特征在于，所述腐蚀液为硝酸、氢氟酸、硫酸+双氧水、硝酸+双氧水中的一种。

7.一种晶圆电镀方法，其特征在于，基于权利要求1-4任一项所述的等电势装置实现如下步骤：

S1、将晶圆放到背板(1)的指定位置；

S2、用导电胶带(2)将晶圆固定在背板(1)上；

S3、将阴极装具置于电镀槽，然后进行电镀。

8.根据权利要求7所述的晶圆电镀方法，其特征在于，还包括：

S4、取出等电势装置，揭除胶带，取下晶圆；

S5、腐蚀背板，使得电镀装置恢复到电镀前状态。

9.根据权利要求7所述的晶圆电镀方法，其特征在于，所述S1具体为：

首先在晶圆表面蒸镀一定厚度的金属层，然后将晶圆放到背板(1)的指定位置。

10.根据权利要求9所述的晶圆电镀方法，其特征在于，所述金属层的厚度小于50μm。

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