CN114381789A - 电镀挂具和电镀装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了电镀挂具和电镀装置,所述电镀挂具包括下载板、正面固定结构、背面固定结构、第一导电结构、第二导电结构和阴极接口,所述下载板的正面设有用于放置晶圆的第一晶圆槽,所述下载板的背面上设有放置晶圆的第二晶圆槽,正面固定结构、第一导电结构与第一晶圆槽对应,背面固定结构、第二导电结构与第二晶圆槽对应。本申请通过在电镀挂具的正反两面同时设置容纳两种晶圆的晶圆槽,且对应设置固定结构和导电结构,使得电镀挂具能够同时固定两个晶圆,且使两个晶圆进行电镀;而且固定在电镀挂具正面和反面的晶圆型号可以不同,这样电镀挂具可同时使不同型号的晶圆进行电镀,提高了电镀挂具的适用性。
Description
技术领域
本申请涉及晶圆电镀领域,尤其涉及电镀挂具和电镀装置。
背景技术
在晶圆的生产过程中,需要对其进行电镀处理;而在晶圆进行电镀处理时,需要使用挂具进行辅助配合,以将晶圆放入电镀液中进行电镀。电镀是指借助外界直流电的作用,于电镀液中进行电解反应,以使晶圆表面沉积金属或合金层。在进行电镀时,将电源的正极电连接于电镀液中,并将电源的负极与晶圆相连接;当电流导通时,电镀液中带有正电的阳离子朝向电路的阴极游动,在晶圆的表面发生还原反应,并形成覆盖晶圆表面的电镀层。
目前,一个电镀挂具通常只能对一个晶圆进行电镀,且只能将晶圆固定在电镀挂具的一面,对电镀挂具造成了极大的浪费了。
发明内容
本申请的目的是提供电镀挂具和电镀装置,提高对电镀挂具的使用效率。
本申请还公开了一种电镀挂具,所述电镀挂具包括下载板、正面固定结构、背面固定结构、第一导电结构、第二导电结构和阴极接口,所述下载板的正面设有用于放置第一晶圆的第一晶圆槽,所述下载板的背面上设有用于放置第二晶圆的第二晶圆槽;所述正面固定结构用于将所述第一晶圆固定在所述第一晶圆槽内,用于使所述第一晶圆的背面密封,使所述第一晶圆的正面外露;所述背面固定结构用于将所述第二晶圆固定在所述第二晶圆槽内,用于使所述第二晶圆的背面密封,使所述第二晶圆的正面外露;所述第一导电结构设置在所述第一晶圆槽的底部,用于与所述第一晶圆背面相贴;所述第二导电结构设置在所述第二晶圆槽的底部,用于与所述第二晶圆背面相贴;所述阴极接口固定在所述下载板上,与所述第一导电结构、第二导电结构电连接。
可选的,所述阴极接口包括第一导电铜板和第二导电铜板,所述第一导电铜板设置在所述下载板的正面,与所述第一导电结构电连接;所述第二导电铜板设置在所述下载板的背面,与所述第二导电结构电连接。
可选的,所述第一导电结构与所述第二导电结构通过导线连接,所述阴极接口设置在所述下载板的正面与所述第一导电结构直接连接;或者,所述阴极接口设置在所述下载板的背面与所述第二导电结构直接连接。
可选的,所述第一导电结构和所述第二导电结构为环形结构,分别用于与第一晶圆或第二晶圆背面的边缘相贴;所述电镀挂具还包括第一固定环和第二固定环,所述第一固定环设置在所述第一晶圆槽中,与所述下载板的正面连接,且将所述第一导电结构固定在所述第一晶圆槽的底部;所述第二固定环设置在所述第二晶圆槽中,与所述下载板的背面连接,且将所述第二导电结构固定在所述第二晶圆槽的底部。
可选的,所述第一晶圆槽的底部设有第一导电槽,所述第一导电结构设置在所述第一导电槽内,所述第一导电槽的深度与所述第一导电结构的厚度相等;所述第一固定环的内径大于所述第一导电结构的内径,所述第一固定环的底部与所述第一导电结构的顶部抵接;所述第二固定环的内径大于所述第二导电结构的内径,所述二固定环的底部与所述第二导电结构的顶部抵接;所述第一导电结构的内径小于所述第一晶圆槽中晶圆的尺寸,所述第一导电结构的外径大于所述第一晶圆槽中晶圆的尺寸,在安装所述第一晶圆时,所述第一晶圆的背面与所述第一导电结构的顶部相贴,且所述第一晶圆槽中晶圆的外侧与所述第一固定环的内侧相贴;所述第二导电结构的内径小于所述第二晶圆槽中晶圆的尺寸,所述第二导电结构的外径大于所述第二晶圆槽中晶圆的尺寸,在安装所述第二晶圆时,所述第二晶圆的背面与所述第二导电结构的顶部相贴,且所述第二晶圆槽中晶圆的外侧与所述第二固定环的内侧相贴。
可选的,所述正面固定结构包括第一上盖,所述第一上盖与所述下载板通过螺钉固定;所述第一上盖包括第一电镀孔,所述第一电镀孔与所述第一晶圆正面对应,以使所述第一晶圆槽中的第一晶圆正面外露;所述背面固定结构包括第二上盖,所述第二上盖与所述下载板通过螺钉固定;所述第二上盖包括第二电镀孔,所述第二电镀孔与所述第二晶圆正面对应,以使所述第二晶圆槽中的第二晶圆正面外露。
可选的,所述第一晶圆槽的深度大于所述第一晶圆的厚度,所述第一晶圆槽的深度与第一固定环的厚度相等;所述第二晶圆槽的深度大于所述第二晶圆的厚度,所述第二晶圆槽的深度与第二固定环的厚度相等;所述第一上盖的底部包括高度不同的第一台阶面和第二台阶面,所述第一台阶面与所述第一固定环的顶部、所述下载板的正面抵接;所述第二台阶面与所述第一晶圆的正面抵接;所述第二上盖的底部包括高度不同的第三台阶面和第四台阶面,所述第三台阶面与所述第二固定环的顶部、所述下载板的背面抵接;所述第四台阶面与所述第二晶圆的正面抵接。
可选的,所述下载板的正面设有多个第一晶圆槽,所述下载板的背面设有多个第二晶圆槽。
可选的,所述第一晶圆槽、第一导电结构和正面固定结构,分别与所述第二晶圆槽、第二导电结构和背面固定结构对称分布。
本申请还公开了一种电镀装置,包括如上所述的电镀挂具。
本申请通过在电镀挂具的正反两面同时设置容纳两种晶圆的晶圆槽,且对应设置固定结构和导电结构,使得电镀挂具能够同时固定两个晶圆,且使两个晶圆进行电镀;而且固定在电镀挂具正面和反面的晶圆型号可以不同,这样电镀挂具可同时使不同型号的晶圆进行电镀,提高了电镀挂具的适用性。
附图说明
所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解,其构成了说明书的一部分,用于例示本申请的实施方式,并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
图1是本申请一实施例提供的一种电镀装置的示意图;
图2是本申请一实施例提供的一种电镀挂具的正面示意图;
图3是本申请一实施例提供的一种电镀挂具的背面示意图;
图4是本申请一实施例提供的一种电镀挂具的截面示意图;
图5是本申请一实施例提供的另一种电镀挂具的截面示意图;
图6是本申请一实施例提供的一种电镀挂具只有一个导电铜板的截面示意图;
图7是本申请一实施例提供的一种电镀挂具有两个导电铜板的截面示意图;
图8是本申请一实施例提供的一种导电结构的示意图;
图9是本申请一实施例提供的另一种导电结构的示意图;
图10是本申请一实施例提供的另一种导电结构的示意图;
图11是本申请一实施例提供的一种橡胶垫的示意图;
图12是本申请一实施例提供的一种设有密封圈的第一上盖示意图;
图13是本申请另一实施例提供的一种晶圆的示意图;
图14是图13中晶圆电镀工艺的示意图。
其中,100、电镀装置;200、电源;210、阴极;220、正极;300、镀槽;310、电镀液;400、电镀挂具;410、下载板;411、第一晶圆槽;412、第二晶圆槽;413、第一导电槽;414、第二导电槽;420、正面固定结构;421、第一上盖;422、第一电镀孔;423、第一台阶面;424、第二台阶面;425、背面固定结构;426、第二上盖;427、第二电镀孔;428、第三台阶面;429、第四台阶面;430、第一导电结构;431、第二导电结构;432、导电环;433、接口;434、导线; 440、阴极接口;441、第一导电铜板;442、第二导电铜板;450、第一固定环;451、第二固定环;460、密封组件;461、橡胶垫;462、第一橡胶垫;463、第二橡胶垫;464、开口;465、橡胶圈;466、第一橡胶圈;467、第二橡胶圈;470、螺钉;500、晶圆;510、焊盘; 511、焊盘槽;520、种子层;530、光刻胶;540、电镀金属层;550、绝缘层;560、切割槽;570、硅片;580、第一晶圆;590、第二晶圆。
具体实施方式
需要理解的是,这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节,仅仅是为了描述具体实施例,是代表性的,但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现,不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示相对重要性,或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,除非另有说明,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征;“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形,意为不排他的包含,可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/ 或其组合。
另外,“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语,是基于附图所示的方位或相对位置关系描述的,仅是为了便于描述本申请的简化描述,而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。
如图1-3所示,是一种电镀装置的示意图,作为本申请的一实施例,本申请公开了一种电镀装置100,所述电镀装置100包括电源200、镀槽300和电镀挂具400,所述镀槽300用于容纳电镀液310,所述电镀液310与所述电源200的正极220连通;所述电镀挂具400包括下载板410、正面固定结构420、背面固定结构425、第一导电结构 430、第二导电结构431和阴极接口440,所述下载板410的正面设有用于放置第一晶圆580的第一晶圆槽411,所述下载板410的背面上设有放置第二晶圆590的第二晶圆槽412;所述正面固定结构420 用于将所述第一晶圆580固定在所述第一晶圆槽411内,用于使所述第一晶圆580的背面密封,使所述第一晶圆580的正面露出至所述镀槽300的电镀液310中;所述背面固定结构425用于将所述第二晶圆 590固定在所述第二晶圆槽412内,用于使所述第二晶圆590的背面密封,使所述第二晶圆590的正面露出至所述镀槽300的电镀液310 中;所述第一导电结构430设置在所述第一晶圆槽411的底部,且与所述第一晶圆槽411中的第一晶圆580背面相贴;所述第二导电结构 431设置在所述第二晶圆槽412的底部,且与所述第二晶圆槽412中的第二晶圆590背面相贴;所述阴极接口440固定在所述下载板410 上,所述阴极接口440的一端与所述第一导电结构430、第二导电结构431电连接,另一端与所述电源200的负极210电连接。
所述电镀挂具400上设有把手,既方便使用者拿取挂具,又方便将挂具固定在镀槽300上。所述电镀挂具400的正反两面都设有突出部,突出部在电镀挂具400的厚度上,突出于电镀挂具400中的其它结构,这样将电镀挂具400放入镀槽300中,当电镀挂具400与镀槽300相贴时,突出部可以将镀槽300与晶圆500隔开,使得晶圆500 正面充分与电镀液310接触,从而使得晶圆500的电镀速率不会受到电镀挂具400在镀槽300中位置的影响。
目前通常将负极210连接在晶圆500的正面边缘,然后在晶圆 500的正面进行电镀,但是这样需要在晶圆500的正面形成种子层 520,利用种子层520流通整片晶圆500表面,从而达到电镀目的;电镀完成后,需要用刻蚀液咬断种子层520金属,否则种子层520是个完整的平面,会导致芯片短路。本案提供一种电镀装置100,电镀装置100中的电镀挂具400能够将晶圆500固定住,并使晶圆500的正面与电镀液310接触,电镀挂具400中的导电结构430可以将晶圆 500的背面与负极210电连接,从而实现利用晶圆500背面导电进行电镀;由于晶圆含有N型硅片,因此晶圆中存在PN结,只能实现电流的单向导通,将晶圆500的背面导电后,电子穿过PN结到达晶圆 500中pad的表面,镀液中的金属离子在pad表面和电子结合生成金属单质沉积到pad上,就能形成镀层。因此不需要在晶圆500的正面铺设种子层520就能实现电镀,从而可以使得整个电镀工艺省去种子层520的溅射与刻蚀溅射层两步,简化了工艺步骤,降低了成本。而且,本申请同时在电镀挂具的下载板正面和背面,同时设置第一晶圆槽和第二晶圆槽,结合对应的固定结构和导电结构,使得电镀装置中的一个电镀挂具能够一次性对多个晶圆进行电镀,提高了生产效率。
如图2和图3所示,分别是一种电镀挂具的正面和背面示意图。作为本申请的另一实施例,还公开了一种电镀挂具400,所述电镀挂具400包括下载板410、正面固定结构420、背面固定结构425、第一导电结构430、第二导电结构431和阴极接口440,所述下载板410 的正面设有用于放置第一晶圆580的第一晶圆槽411,所述下载板410 的背面上设有放置第二晶圆590的第二晶圆槽412;所述正面固定结构420用于将所述第一晶圆580固定在所述第一晶圆槽411内,用于使所述第一晶圆580的背面密封,使所述第一晶圆590的正面外露至所述镀槽300的电镀液310中;所述背面固定结构425将所述第二晶圆590固定在所述第二晶圆槽412内,用于使所述第二晶圆590的背面密封,使所述第二晶圆590的正面外露至所述镀槽300的电镀液 310中;所述第一导电结构430设置在所述第一晶圆槽411的底部,用于与所述第一晶圆槽411中的第一晶圆580背面相贴;所述第二导电结构431设置在所述第二晶圆槽412的底部,且与所述第二晶圆槽 412中的第二晶圆590背面相贴;所述阴极接口440固定在所述下载板410上,与所述第一导电结构430、第二导电结构431电连接。
相对于目前将导电结构和晶圆的电镀面设置在同一侧,使得晶圆 500的电镀面和导电面相同的电镀挂具400来说。本申请通过将第一导电结构430、第二导电结构431分别设置在第一晶圆槽411的底部、第二晶圆槽412的底部,使得第一晶圆580、第二晶圆590放入到对应的晶圆槽中,晶圆500的背面与对应的导电结构相贴;当对晶圆 500进行电镀时,将阴极接口440与电镀装置100中电源200的负极 210电连接,就能使得晶圆500的背面连通负极210。将晶圆500放入到对应的晶圆槽后,晶圆槽对晶圆500进行限位,防止晶圆500移动,并用正面固定结构420和背面固定结构425分别对晶圆500进行固定;而且正面固定结构420和背面固定结构425设置在晶圆500的正面,使得晶圆500的正面漏出,这样电镀装置100中的电镀液310 可以与晶圆500的正面接触,使得晶圆500的正面进行电镀。当晶圆 500的背面导电时,电子穿过晶圆500中的PN结到达晶圆500中pad 的表面,电镀液中的金属离子在pad表面和电子结合生成金属单质沉积到pad上,从而在晶圆500的正面形成镀层;但是,采用本申请中的电镀挂具400对晶圆500进行电镀时,不需要是先在晶圆500的正面先形成一层金属种子层520将晶圆500正面的pad导通,因此能够减少种子层520的溅射与刻蚀溅射层两步,简化了工艺步骤。而且,本申请同时在电镀挂具的下载板410正面和背面,同时设置第一晶圆槽411和第二晶圆槽412,结合对应的固定结构和导电结构,使得电镀挂具能够一次性对多个晶圆进行电镀,提高了生产效率。
如图4和图5所示,分别是两种电镀挂具400的截面示意图,所述电镀挂具400中的所述第一导电结构430和所述第二导电结构431 为环形结构,所述第一导电结构430和所述第二导电结构431分别与第一晶圆580、第二晶圆590背面的边缘相贴;所述电镀挂具400包括第一固定环450和第二固定环451,所述第一固定环450设置在所述第一晶圆槽411中,与所述下载板410的正面连接,且将所述第一导电结构430固定在所述第一晶圆槽411的底部;所述第二固定环 451设置在所述第二晶圆槽412中,与所述下载板410的背面连接,且将所述第二导电结构431固定在所述第二晶圆槽412的底部。将第一导电结构430和第二导电结构431固定在对应的晶圆槽底部后,每次使用电镀挂具400对晶圆槽进行电镀时,只需要更换晶圆500就行,不需要调整导电结构,这样能够极高对更换晶圆500时的安装效率。
进一步的,所述第一晶圆槽411的底部设有第一导电槽413,所述第一导电结构430设置在所述第一导电槽413内,所述第一导电槽 413的深度与所述第一导电结构430的厚度相等;所述第一固定环450 的内径大于所述第一导电结构430的内径,所述第一固定环450的底部与所述第一导电结构430的顶部抵接。所述第二晶圆槽的底部设有第二导电槽414,所述第二导电结构431设置在所述第二导电槽414 内,所述第二导电槽414的深度与所述第二导电结构431的厚度相等;所述第二固定环451的内径大于所述第二导电结构431的内径,所述二固定环的底部与所述第二导电结构431的顶部抵接;所述第一导电结构430的内径小于所述第一晶圆槽411中晶圆500的尺寸,所述第一导电结构430的外径大于所述第一晶圆槽411中晶圆500的尺寸,在安装所述第一晶圆580时,所述第一晶圆580的背面与所述第一导电结构430的顶部相贴,且所述第一晶圆槽411中晶圆500的外侧与所述第一固定环450的内侧相贴;所述第二导电结构431的内径小于所述第二晶圆槽412中晶圆500的尺寸,所述第二导电结构431的外径大于所述第二晶圆槽412中晶圆500的尺寸,在安装所述第二晶圆590时,所述第二晶圆590的背面与所述第二导电结构431的顶部相贴,且所述第二晶圆槽412中晶圆500的外侧与所述第二固定环451 的内侧相贴。
当晶圆500放入到第一晶圆槽411和第二晶圆槽412中,晶圆 500背面与对应导电环接触的部分,以及与下载板410接触的部分,都是平整的,这样晶圆500在被固定时,背面受到的挤压力是均匀的,不会导致晶圆500破裂;而且第一固定环450、第二固定环451在对第一导电结构430、第二导电结构431进行固定的同时,还能够对晶圆500的侧面进行限位;通过将第一导电结构430、第一固定环450 和晶圆500紧密地设置在第一晶圆槽411中,将第二导电结构431、第二固定环451和晶圆500紧密地设置在第二晶圆槽412中,使得部件之间的稳定性提高,防止晃动磨损,也节省了在各自的占用面积,有利于使电镀挂具400朝小型化的方向发展。
所述正面固定结构420、背面固定结构425可以是与下载板410 一体成型的结构,也可以是与下载板410对应设置的盖体,所述正面固定结构420包括第一上盖421,所述第一上盖421与所述下载板410 通过螺钉固定;所述第一上盖421包括第一电镀孔422,所述第一电镀孔422与所述第一晶圆槽411中的晶圆500正面对应,使所述第一晶圆槽411中的晶圆500正面漏出;所述背面固定结构425包括第二上盖426,所述第二上盖426与所述下载板410通过螺钉固定;所述第二上盖426包括第二电镀孔427,所述第二电镀孔427与所述第二晶圆槽412中的晶圆500正面对应,使所述第二晶圆槽412中的晶圆 500正面漏出。固定结构采用盖体以及螺钉固定的方式,在将第一上盖421、第二上盖426与下载板410分离后,方便对第一晶圆槽411、第二晶圆槽412中的晶圆500进行更换;第一上盖421、第二上盖426 分别与下载板410通过8个螺钉进行固定,第一上盖421和第二上盖 426中的螺纹孔均匀地分布在其边缘,使得第一上盖421、第二上盖 426分别与下载板410固定时,对晶圆500的压力均匀。
其中,所述第一晶圆槽411的深度大于所述第一晶圆580的厚度,所述第一晶圆槽411的深度与第一固定环450的厚度相等;所述第二晶圆槽412的深度大于所述第二晶圆590的厚度,所述第二晶圆槽412的深度与第二固定环451的厚度相等;所述第一上盖421的底部包括高度不同的第一台阶面423和第二台阶面424,所述第一台阶面 423与所述第一固定环450的顶部、所述下载板410的正面抵接;所述第二台阶面424与所述第一晶圆槽411中晶圆500的正面抵接;所述第二上盖426的底部包括高度不同的第三台阶面428和第四台阶面429,所述第三台阶面428与所述第二固定环451的顶部、所述下载板410的背面抵接;所述第四台阶面429与所述第二晶圆槽412中晶圆500的正面抵接。由于第一上盖421的第一台阶面423与第一固定环450的顶部抵接,第二台阶面424与晶圆500抵接,第二上盖426 的第三台阶面428与第二固定环451的顶部抵接,第四台阶面429与晶圆500抵接;这样在第一上盖421、第二上盖426与下载板410连接后,第一上盖421和第二上盖426不仅可以对晶圆500进行固定,还可以对第一固定环450、第二固定环451进行加固,防止对应的固定环松动。且第一固定环450的侧面还与第一上盖421中第一台阶面 423、第二台阶面424的连接处抵接;第二固定环451的侧面与第二上盖426中的第三台阶面428、第四台阶面429的连接处抵接;进一步对第一固定环450和第二固定环451进行加固,同时也增加了第一上盖421与第一固定环450的接触面积,以及第二上盖426与第二固定环451的接触面积,这样有利于提高对晶圆500的密封效果。
图4中下载板410正反两面的晶圆槽、上盖、导电结构和固定环是对称分布的,这样图4中的电镀挂具400在正反两面可同时固定同一尺寸的晶圆500,增加对同一型号晶圆500的加工效率;而且也方便在下载板410中设计过孔,使得第一导电结构430和第二导电结构431连接,也方便对相同结构进行统一设计。图5中下载板410正反两面的晶圆槽、上盖、导电结构和固定环是非对称分布的,其中,可以是正反两面的晶圆槽、上盖、导电结构和固定环的尺寸不同,使得图5中的电镀挂具400可以同时对不同型号的晶圆500进行加工;也可以是正反两面的晶圆槽、上盖、导电结构和固定环的位置不同,可以根据走线需要进行规避设计。
如图6所示,是一种电镀挂具400的截面图,其中,所述第一导电结构430与所述第二导电结构431通过导线连通,所述阴极接口 440设置在所述下载板410的正面与所述第一导电结构430直接连接;或者,所述阴极接口440设置在所述下载板410的背面与所述第二导电结构431直接连接。通过一个导电铜板同时对第一导电结构430和第二导电结构431进行连通,既减少了导电铜板的数量,又提高了对第一导电结构430和第二导电结构431的控制效率。
如图7所示,是另一种电镀挂具400的截面图,其中,所述阴极接口440包括第一导电铜板441和第二导电铜板442,所述第一导电铜板441设置在所述下载板410的正面,与所述第一导电结构430电连接;所述第二导电铜板442设置在所述下载板410的背面,与所述第二导电结构431电连接。通过两个导电铜板分别对第一导电结构 430、第二导电结构431进行控制,使得用户根据生产需要对第一导电铜板441和第二导电铜板442的进行选择性地导通;并且第一导电铜板441和第二导电铜板442可以分别对其连通的导电结构施加不同的电压,控制对应晶圆500进行不同程度的电镀反应,从而可以生产不同厚度的电镀膜层,满足更多生产需要。另外,第一导电铜板441 和第二导电铜板442可以作为电镀挂具400的支撑件,将所述电镀挂具400固定在所述镀槽300的两侧,使得上盖中的电镀孔能够浸没在电镀液中,且防止电镀挂具400掉落到镀槽中,因此导电铜板的设置能够省去额外设置用于固定电镀挂具400的结构。
如图8所示,本申请公开了一种导电结构,所述导电结构可以是第一导电结构430,也可以是第二导电结构431,图9中的导电结构是一种导电环432,即导电结构430为环形,所述导电环432与晶圆 500背面的边缘相贴;将导电结构设为环形且与晶圆500的边缘相贴,能够减少导线的长度,更方便于对导电环432的固定,而且设置在边缘对电镀的均匀性有很大的促进作用。所述导电环432的边缘设有多个接口433,每个所述接口433都通过一条导线与所述阴极接口440 电连接。导电环432的接口433数量为4个,且均匀地分布在导电环 432的外侧,接口433可以嵌入到下载板410中,即接口433设置在晶圆槽的外侧,这样能提高对接口433的保护效果,防止接口433断裂。
当然导电结构还可以是其它的形状,如图9和图10所示,本申请还公开了另外两种导电结构。图9中,所述导电结构包括多个同心环,相邻两个同心环之间通过金属走线连接;相对于上述导电环432 的方案来说,图9中的导电结构增大了与晶圆500背面的接触面积,有利于提高晶圆500的导电效率以及电镀效率,并且,改用该导电结构可以适用于不同尺寸的晶圆500,每个环都可以对应一种晶圆500 尺寸,通过将晶圆500固定在对应尺寸的环上,在对晶圆500背面进行导通的同时,可以对晶圆500的正面进行电镀。图10中,所述导电结构为完整的板状结构,即导电结构中间不存在镂空,导电结构的边缘与晶圆500的边缘重合,这样使得晶圆500的背面与导电结构的贴合面积最大,导通效果最好,同样这种导电结构也可以适用于多个不同尺寸的晶圆500。
而且,所述电镀挂具400包括密封组件460,所述密封组件460 包括橡胶垫461和橡胶圈465,所述橡胶垫461设置在所述第一导电结构430、第二导电结构431的上方,与所述晶圆500的背面抵接;橡胶圈465分别设置在第一上盖421、第二上盖422的下方,与晶圆 500的正面抵接。橡胶垫461防止存在电镀液310流入到晶圆500的背面,导致短路或产生漏电的风险;同时橡胶垫461还能起到缓冲的作用,避免晶圆500与导电结构、下载板410之前产生较大的磨损;本申请通过在晶圆500的正面和背面都设置密封结构,防止电镀液 310与晶圆500的背面接触,极大地提高了电镀挂具400的密封效果。
如图11所示,是一种橡胶垫461的示意图,所述橡胶垫461包括第一橡胶垫462和第二橡胶垫463,所述第二橡胶垫463的外边缘与所述第一橡胶垫462的内边缘连接,所述第二橡胶垫463包括多个开口464,所述第一导电结构430、第二导电结构431通过所述开口 464与所述晶圆500的背面接触;第一橡胶垫462设置在晶圆500的边缘相贴,且第一橡胶垫462的外径可以大于晶圆500的尺寸,这样可以同时使得固定环和对应导电结构之间存在缓冲效果,且同时对第一导电结构430、第二导电结构431进行密封,防止电镀液310顺着上盖与下载板410之间的间隙流入晶圆槽中,令导电结构短路。
第一橡胶垫462的厚度可以大于第二橡胶垫463的厚度,在固定上盖时通过对晶圆500的下压,使得第一橡胶垫462对晶圆500之间的摩擦力增大,从而提高密封效果。而第一橡胶垫462主要起缓冲作用,第一橡胶垫462的内径可以小于导电结构的内径,这样第一橡胶垫462不仅与导电结构相贴,还与晶圆槽411底部的下载板410相贴,防止晶圆500与晶圆槽411底部的下载板410产生较大的磨损。当晶圆500受到向下的挤压力时,由于第二橡胶垫463的厚度较小,使得晶圆500可以透过第二橡胶垫463的开口464与导电结构接触;通过对第二橡胶垫463中的开口464设计,可以对电镀挂具400进行检测,当对晶圆500进行电镀时,晶圆500受到上盖的挤压力使得晶圆500 与导电结构接触形成回路,若在电镀的过程中,发生断路问题,可以推测出晶圆500发生松动,晶圆500的背面未与导电结构接触,从而可以及时对电镀挂具400进行修复。
如图12所示,是一种第一上盖底421部设有橡胶圈的示意图,所述橡胶圈465包括第一橡胶圈466和第二橡胶圈467,所述第一橡胶圈466与所述第一台阶面423连接,并与所述下载板410的顶部抵接,防止电镀液310从第一台阶面423与上盖421之间的缝隙流入到晶圆槽411中;所述第二橡胶圈467与所述第二台阶面424连接,并与所述晶圆500的正面抵接,防止电镀液310从第二台阶面424与晶圆500之间的间隙流入到晶圆槽411中;通过对上盖421底部两道橡胶圈465的设计,防止电镀液310从上盖421的两侧进入到晶圆槽 411中。第二上盖426中橡胶圈的设计与第一上盖421中的橡胶圈设计相同,在此不做过多赘述。
如图13所示,是一种晶圆的示意图,作为本申请的另一实施例,还公开了一种晶圆500,所述晶圆500适用于上述电镀装置100和电镀挂具400,所述晶圆500包括硅片、焊盘510(pad)和绝缘层550,所述硅片的一面设有多个焊盘槽511,所述焊盘510设置在所述焊盘槽511中,所述焊盘510之间不连通。所述硅片还包括切割槽560,所述切割槽560位于相邻两个焊盘510之间,所述绝缘层550设置在所述切割槽560中,且所述绝缘层550不与所述焊盘510重叠;所述电镀金属层540设置在所述焊盘510上。如图14所示,是上述晶圆 500的电镀工艺的示意图,在对晶圆500进行电镀之前,准备好设有焊盘510的硅片,所述焊盘510分布在硅片正面的焊盘槽511中,然后对硅片进行半切,在硅片正面形成多个切割槽560,切割槽560位于相邻焊盘510之间;然后在硅片的正面上形成绝缘层550,此时绝缘层550填充在切割槽560中以及设置在焊盘510上;接着蚀刻掉覆盖焊盘510的绝缘层550,形成晶圆500;最后将晶圆500放入电镀挂具400的晶圆槽411中,对晶圆500的正面进行电镀,以在焊盘 510正上方形成电镀金属层540。
由于晶圆500的背面与电镀装置100中的负极210电连接,且晶圆500中存在PN结,只能实现电流的单向导通,将晶圆500的背面导电后,电子穿过PN结到达晶圆500中pad的表面,镀液中的金属离子在pad表面和电子结合生成金属单质沉积到pad上,就能形成镀层;不需要用种子层520将所有pad导通,因为每个pad都能通过晶圆500中的PN结与晶圆500背面的导电结构430形成通路。另外,绝缘层550本身不导电,在对晶圆500进行电镀的过程中,电镀液 310中的金属阳离子与电子结合只会附着在焊盘510上形成镀层,不会附着在绝缘层550上,因此也不需要考虑对镀层金属的蚀刻问题,因此本申请中晶圆500的结构使得其电镀制程极大地制程步骤,有利于提高生产效率,并节省生产成本。
其中,所述绝缘层550包括塑封膜,塑封膜由环氧树脂材料构成,且绝缘层550的高度大于电镀金属层540的高度,防止电镀金属层 540导通。
以上内容是结合具体的可选实施方式对本申请所作的进一步详细说明,不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种电镀挂具,其特征在于,包括:
下载板,所述下载板的正面设有用于放置第一晶圆的第一晶圆槽,所述下载板的背面上设有用于放置第二晶圆的第二晶圆槽;
正面固定结构,用于将所述第一晶圆固定在所述第一晶圆槽内,用于使所述第一晶圆的背面密封,使所述第一晶圆的正面外露;
背面固定结构,用于将所述第二晶圆固定在所述第二晶圆槽内,用于使所述第二晶圆的背面密封,使所述第二晶圆的正面外露;
第一导电结构,设置在所述第一晶圆槽的底部,用于与所述第一晶圆槽中的第一晶圆背面相贴;
第二导电结构,设置在所述第二晶圆槽的底部,用于与所述第二晶圆槽中的第二晶圆背面相贴;以及
阴极接口,固定在所述下载板上,与所述第一导电结构、第二导电结构电连接。
2.如权利要求1所述的电镀挂具,其特征在于,所述阴极接口包括第一导电铜板和第二导电铜板,所述第一导电铜板设置在所述下载板的正面,与所述第一导电结构电连接;所述第二导电铜板设置在所述下载板的背面,与所述第二导电结构电连接。
3.如权利要求1所述的电镀挂具,其特征在于,所述第一导电结构与所述第二导电结构通过导线连通,所述阴极接口设置在所述下载板的正面与所述第一导电结构直接连接;或者,所述阴极接口设置在所述下载板的背面与所述第二导电结构直接连接。
4.如权利要求1所述的电镀挂具,其特征在于,所述第一导电结构和所述第二导电结构为环形结构,分别用于与第一晶圆或第二晶圆背面的边缘相贴;
所述电镀挂具还包括第一固定环和第二固定环,所述第一固定环设置在所述第一晶圆槽中,与所述下载板的正面连接,且将所述第一导电结构固定在所述第一晶圆槽的底部;
所述第二固定环设置在所述第二晶圆槽中,与所述下载板的背面连接,且将所述第二导电结构固定在所述第二晶圆槽的底部。
5.如权利要求4所述的电镀挂具,其特征在于,所述第一晶圆槽的底部设有第一导电槽,所述第一导电结构设置在所述第一导电槽内,所述第一导电槽的深度与所述第一导电结构的厚度相等;
所述第一固定环的内径大于所述第一导电结构的内径,所述第一固定环的底部与所述第一导电结构的顶部抵接;所述第二固定环的内径大于所述第二导电结构的内径,所述二固定环的底部与所述第二导电结构的顶部抵接;
所述第一导电结构的内径小于所述第一晶圆的尺寸,所述第一导电结构的外径大于所述第一晶圆的尺寸,在安装所述第一晶圆时,所述第一晶圆的背面与所述第一导电结构的顶部相贴,且所述第一晶圆的外侧与所述第一固定环的内侧相贴;
所述第二导电结构的内径小于所述第二晶圆的尺寸,所述第二导电结构的外径大于所述第二晶圆的尺寸,在安装所述第二晶圆时,所述第二晶圆的背面与所述第二导电结构的顶部相贴,且所述第二晶圆的外侧与所述第二固定环的内侧相贴。
6.如权利要求1所述的电镀挂具,其特征在于,所述正面固定结构包括第一上盖,所述第一上盖与所述下载板通过螺钉固定;所述第一上盖包括第一电镀孔,所述第一电镀孔与所述第一晶圆正面对应,以使所述第一晶圆槽中的第一晶圆正面外露;
所述背面固定结构包括第二上盖,所述第二上盖与所述下载板通过螺钉固定;所述第二上盖包括第二电镀孔,所述第二电镀孔与所述第二晶圆正面对应,以使所述第二晶圆槽中的第二晶圆正面外露。
7.如权利要求6所述的电镀挂具,其特征在于,所述第一晶圆槽的深度大于所述第一晶圆的厚度,所述第一晶圆槽的深度与第一固定环的厚度相等;所述第二晶圆槽的深度大于所述第二晶圆的厚度,所述第二晶圆槽的深度与第二固定环的厚度相等;
所述第一上盖的底部包括高度不同的第一台阶面和第二台阶面,所述第一台阶面与所述第一固定环的顶部、所述下载板的正面抵接;所述第二台阶面与所述第一晶圆的正面抵接;
所述第二上盖的底部包括高度不同的第三台阶面和第四台阶面,所述第三台阶面与所述第二固定环的顶部、所述下载板的背面抵接;所述第四台阶面与所述第二晶圆的正面抵接。
8.如权利要求1所述的电镀挂具,其特征在于,所述下载板的正面设有多个第一晶圆槽,所述下载板的背面设有多个第二晶圆槽。
9.如权利要求1-8任意一项所述的电镀挂具,其特征在于,所述第一晶圆槽、第一导电结构和正面固定结构,分别与所述第二晶圆槽、第二导电结构和背面固定结构对称分布。
10.一种电镀装置,其特征在于,包括:权利要求1-9任一项所述的电镀挂具。
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