CN116623263A - 一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置 - Google Patents

一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及半导体的技术领域，公开了一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，包括外腔体，所述外腔体的一端内部设置有阳极室，并在阳极室内设置有阳极，在阳极室端部设置分离膜，外腔体的另一端设置有阴极，阴极上通过支撑架固定有晶圆；通过喷嘴内的磁化体通电抓取电镀液中的目标离子并作用在晶圆表面，进行镀膜操作，而后利用热成像探头配合加热晶圆获取晶圆表面热量大的位置，配合转动盘调节喷嘴位置后，正向通电对应位置的磁化体进行镀膜补充操作，正负极逆向为其他位置的磁化体供电，锁住不需要镀膜位置的目标离子，达到精准镀膜的功能，将发热量大位置的晶圆进行补膜，提高晶圆整体镀膜的均匀度。

Description

一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置
技术领域
本发明涉及半导体的技术领域，尤其是一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置。
背景技术
金属薄膜工艺，是半导体行业常用、常见的一种工艺，该工艺是在晶圆表面通过溅射机溅射镀上一层400A的TiW，TiW为电镀工艺提供种子层，提高粘附性，然后通过电镀机做增厚3um的P电极。目前在电镀时，首先将晶圆正面朝下，放在固定的腔体上，用支柱压住背面，固定在腔体上，然后通过磁力泵将电镀金属液通过管道牵引到电镀腔体内，在腔体两边的磁场牵引下，由腔体中间向两边扩散，通过腔体的限流装置流回电镀金属液槽。
目前的电镀方法由于腔体边缘有磁场吸附，晶圆中间只是通过电镀液体向上冒的惯性进行镀膜，所以结果导致每次电镀后的金属膜的均匀度不可控，对于晶圆上焊接的芯片焊面镀膜效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供，旨在解决现有晶圆镀膜均匀度不可控，且晶圆上焊接的芯片焊面镀膜效果差的问题。
本发明是这样实现的，一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，包括外腔体，所述外腔体的一端内部设置有阳极室，并在阳极室内设置有阳极，在阳极室端部设置分离膜，外腔体的另一端设置有阴极，阴极上通过支撑架固定有晶圆，并通过阴极上设置的密封电触点与所述阳极电连接，所述晶圆表面焊接有芯片；
外腔体内通过隔绝导板安装喷嘴，所述喷嘴内设有磁化体若干，电镀液中的目标离子由所述阳极室向所述晶圆表面运动，受所述磁化体作用，在晶圆表面形附着薄膜；
所述隔绝导板上还设置有热成像探头，用于获取晶圆表面薄膜附着情况。
优选的，所述外腔体的两侧设置有升降座，所述升降座位于外腔体两侧的安装部可独立升降调节，所述隔绝导板设置于升降座内，用以调节喷嘴的偏移角度以及喷嘴与晶圆之间的距离，实现晶圆及其表面芯片的镀膜均匀度调节功能。
优选的，所述外腔体内安装有转动盘，所述隔绝导板设置于转动盘上，使喷嘴沿晶圆做轴心转动，提高镀膜的精准度。
优选的，所述喷嘴内的若干磁化体由受控电源正负极转换并独立供电，辅助实现镀膜的均匀性调节功能。
优选的，所述磁化体的通电电流强度可调，辅助实现镀膜的均匀性调节功能。
优选的，所述喷嘴的内部设置有扩散膜。
优选的，所述阳极室底部设有用于通入电镀液的电镀液入口。
所述装置的半导体均匀性镀膜方法，包括如下步骤：
步骤一：将晶圆置于所述阴极上并与所述阴极连接，并通入电镀液，使得电镀液与晶圆表面完全接触；
步骤二：在阳极与阴极之间的磁化体添加电场，在扩散膜的作用下，促使电镀液中的目标离子由阳极向晶圆表面运动，让目标离子均匀发散的作用在晶圆表面；
步骤三：导出部分电镀液，使电镀液与晶圆表面分离，启动热成像探头的同时，为晶圆进行加热，让晶圆表面产生热量，热成像探头捕获晶圆表面的热斑，通过热量分布获取晶圆表面热量大的位置；
步骤四：重新导入电镀液，通过转动盘调节喷嘴的位置，对应热量大的位置，正向通电磁化体，其他位置的磁化体则调转正负极通电，让正向通电的磁化体抓取目标离子并根据激射范围通入电流，而反向通电的磁化体则将目标离子锁在喷嘴的内部，让少量目标离子精准打在晶圆表面，进而实现调节晶圆表面镀膜均匀度的功能；
步骤五：驱动外腔体两侧的升降座倾斜驱动喷嘴，并为磁化体通入大电流，让磁化体抓取目标离子并斜向的将目标离子激射入晶圆与芯片之间的缝隙，为芯片焊面进行镀膜操作。
与现有技术相比，本发明公开的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置有益效果如下：
1、通过喷嘴内的磁化体通电抓取电镀液中的目标离子并作用在晶圆表面，进行镀膜操作，而后利用热成像探头配合加热晶圆获取晶圆表面热量大的位置，配合转动盘调节喷嘴位置后，正向通电对应位置的磁化体进行镀膜补充操作，正负极逆向为其他位置的磁化体供电，锁住不需要镀膜位置的目标离子，达到精准镀膜的功能，将发热量大位置的晶圆进行补膜，提高晶圆整体镀膜的均匀度。
2、驱动外腔体两侧的升降座倾斜驱动喷嘴，并为磁化体通入大电流，让磁化体抓取目标离子并斜向的将目标离子激射入晶圆与芯片之间的缝隙，为芯片焊面进行镀膜操作，效果更好。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置示意图；
图2是本发明实施例提供的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置的局部俯视示意图；
图3是本发明实施例提供的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置的磁化体磁场分布示意图，左图为磁化体正向通电磁场分布状态，右图为磁化体逆向通电磁场分布状态。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
参照图1所示，为本发明提供较佳实施例。
一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，包括外腔体1，所述外腔体1的一端内部设置有阳极室2，并在阳极室2内设置有阳极7，在阳极室2端部设置分离膜9，外腔体1的另一端设置有阴极3，阴极3上通过支撑架4固定有晶圆5，并通过阴极3上设置的密封电触点与所述阳极7电连接，所述晶圆5表面焊接有芯片6，所述阳极室2底部设有用于通入电镀液的电镀液入口8，外腔体1内通过隔绝导板12安装喷嘴13，所述喷嘴13内设有磁化体14若干，电镀液中的目标离子由所述阳极室2向所述晶圆5表面运动，受所述磁化体14作用，在晶圆5表面形附着薄膜，所述隔绝导板12上还设置有热成像探头16，用于获取晶圆5表面薄膜附着情况。
参照附图2所示：所述外腔体1的两侧设置有升降座10，所述升降座10位于外腔体1两侧的安装部可独立升降调节，所述隔绝导板12设置于升降座10内，用以调节喷嘴13的偏移角度以及喷嘴13与晶圆5之间的距离，实现晶圆5及其表面芯片6的镀膜均匀度调节功能。
其中，所述外腔体1内安装有转动盘11，所述隔绝导板12设置于转动盘11上，使喷嘴13沿晶圆5做轴心转动，可以套接喷嘴13对准晶圆5的镀膜不均匀位置进行补充电镀，提高镀膜的精准度。
参照附图3所示：所述喷嘴13内的若干磁化体14由受控电源正负极转换并独立供电，用以抓取目标离子并激射至晶圆5需要补充镀膜的表面，并抓取其余位置的目标离子并锁住，实现精准镀膜，辅助实现镀膜的均匀性的调节功能。
并且，所述喷嘴13的内部设置有扩散膜15，用于发散目标离子，让目标离子能够均匀的作用在晶圆5表面。
值得注意的是，所述磁化体14的通电电流强度可调，对于芯片6焊面镀膜可通过强电流提高目标离子的激发速度，进而能够让目标离子进入芯片6与晶圆5焊面的缝隙内，辅助实现镀膜的均匀性调节功能。
将晶圆5置于所述阴极3上并与所述阴极3连接，并通入电镀液，使得电镀液与晶圆5表面完全接触，在阳极7与阴极3之间的磁化体14添加电场，在扩散膜15的作用下，促使电镀液中的目标离子由阳极7向晶圆5表面运动，让目标离子均匀发散的作用在晶圆5表面，导出部分电镀液，使电镀液与晶圆5表面分离，启动热成像探头16的同时，为晶圆5进行加热，让晶圆5表面产生热量，热成像探头16捕获晶圆5表面的热斑，通过热量分布获取晶圆5表面热量大的位置（镀膜太薄或没有镀到），重新导入电镀液，通过转动盘11调节喷嘴13的位置，对应热量大的位置，正向通电磁化体14，其他位置的磁化体14则调转正负极通电，让正向通电的磁化体14抓取目标离子并根据激射范围通入电流，而反向通电的磁化体14则将目标离子锁在喷嘴13的内部，让少量目标离子精准打在晶圆5表面，进而实现调节晶圆5表面镀膜均匀度的功能，驱动外腔体1两侧的升降座10倾斜驱动喷嘴13，并为磁化体14通入大电流（提高磁场范围以及强度），让磁化体14抓取目标离子并斜向的将目标离子激射入晶圆5与芯片6之间的缝隙，为芯片6焊面进行镀膜操作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，包括外腔体，所述外腔体的一端内部设置有阳极室，并在阳极室内设置有阳极，在阳极室端部设置分离膜，外腔体的另一端设置有阴极，阴极上通过支撑架固定有晶圆，并通过阴极上设置的密封电触点与所述阳极电连接，所述晶圆表面焊接有芯片；
其特征在于：外腔体内通过隔绝导板安装喷嘴，所述喷嘴内设有磁化体若干，电镀液中的目标离子由所述阳极室向所述晶圆表面运动，受所述磁化体作用，在晶圆表面形附着薄膜；
所述隔绝导板上还设置有热成像探头，用于获取晶圆表面薄膜附着情况。
2.如权利要求1所述的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，其特征在于，所述外腔体的两侧设置有升降座，所述升降座位于外腔体两侧的安装部可独立升降调节，所述隔绝导板设置于升降座内，用以调节喷嘴的偏移角度以及喷嘴与晶圆之间的距离，实现晶圆及其表面芯片的镀膜均匀度调节功能。
3.如权利要求1或2所述的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，其特征在于，所述外腔体内安装有转动盘，所述隔绝导板设置于转动盘上，使喷嘴沿晶圆做轴心转动，提高镀膜的精准度。
4.如权利要求1所述的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，其特征在于，所述喷嘴内的若干磁化体由受控电源正负极转换并独立供电，辅助实现镀膜的均匀性调节功能。
5.如权利要求1所述的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，其特征在于，所述磁化体的通电电流强度可调，辅助实现镀膜的均匀性调节功能。
6.如权利要求1所述的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，其特征在于，所述喷嘴的内部设置有扩散膜。
7.如权利要求1所述的一种半导体器件镀膜均匀性的调节装置，其特征在于，所述阳极室底部设有用于通入电镀液的电镀液入口。
8.一种利用权利要求1-7任一项所述装置的半导体均匀性镀膜方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将晶圆置于所述阴极上并与所述阴极连接，并通入电镀液，使得电镀液与晶圆表面完全接触；
步骤二：在阳极与阴极之间的磁化体添加电场，在扩散膜的作用下，促使电镀液中的目标离子由阳极向晶圆表面运动，让目标离子均匀发散的作用在晶圆表面；
步骤三：导出部分电镀液，使电镀液与晶圆表面分离，启动热成像探头的同时，为晶圆进行加热，让晶圆表面产生热量，热成像探头捕获晶圆表面的热斑，通过热量分布获取晶圆表面热量大的位置；
步骤四：重新导入电镀液，通过转动盘调节喷嘴的位置，对应热量大的位置，正向通电磁化体，其他位置的磁化体则调转正负极通电，让正向通电的磁化体抓取目标离子并根据激射范围通入电流，而反向通电的磁化体则将目标离子锁在喷嘴的内部，让少量目标离子精准打在晶圆表面，进而实现调节晶圆表面镀膜均匀度的功能；
步骤五：驱动外腔体两侧的升降座倾斜驱动喷嘴，并为磁化体通入大电流，让磁化体抓取目标离子并斜向的将目标离子激射入晶圆与芯片之间的缝隙，为芯片焊面进行镀膜操作。
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