CN1737207A - 电镀头及其操作方法 - Google Patents

Abstract

提供一种包括具有流体入口和流体出口的室的电镀头。该室构成为含有从流体入口向流体出口的电镀溶液流动。电镀头还包括设置在室内部的阳极。阳极构成为与电源电性连接。电镀头还包括设置在流体出口的多孔电阻材料，以使得电镀溶液的流动需要横跨过多孔电阻材料。

Description

电镀头及其操作方法

本发明的背景

在如集成电路、存储单元等的半导体器件制造中，进行一系列的制造操作以在半导体晶片上限定部件。该半导体晶片包括以多级结构形式限定在硅衬底上的集成电路器件。在衬底级处，形成具有扩散区域的晶体管器件。在随后得到的级中，图案化互连金属线并电性连接到晶体管器件以限定希望的集成电路器件。并且，图案化的导电层通过介电材料与其他的导电层绝缘。

在半导体晶片上限定部件的一系列制造操作可包括：用于向半导体晶片表面附加材料的电镀工艺。常规上来讲，在具有整个晶片浸没在电解液中的完整的晶片电镀处理器中进行电镀。在传统电镀工艺期间，晶片关于带正电的阳极板保持在负电势，其中阳极板在尺寸上实质上与晶片相等。该阳极板也浸在电解液中，且保持在接近晶片且与晶片平行的位置。

在电镀期间晶片起阴极的作用。因此，晶片需要电性连接到多个电极。电极的数量需要均匀分布在晶片边界周围，且具有实质上匹配的接触电阻，以实现跨过晶片的均匀电流分布。在完整的晶片电镀处理器中，跨过晶片的不均匀电流分布可导致跨过晶片的不均匀的电镀厚度。

当传统的完整晶片电镀处理器能够在晶片表面上淀积材料时，曾经存在继续研究并发展电镀技术中的改进的需要，该电镀技术可应用于在半导体晶片制造期间的材料淀积。

本发明的内容

在一个实施例中，公开了一种电镀头。电镀头包括具有流体入口和流体出口的室。该室构成为含有自流体入口向流体出口的电镀溶液流动。该电镀头还包括设置在室内部的阳极。阳极构成为电性连接到电源。电镀头还包括设置在流体出口处的多孔电阻材料，以使得电解溶液流动需要横跨过多孔电阻材料。

在一个实施例中，公开了一种电镀半导体晶片的装置。该装置包括构成为保持晶片的晶片支撑。该装置还包括构成为设置在由晶片支撑保持的晶片上表面上方的电镀头。该电镀头构成为具有限定为与晶片上表面基本平行且接近的处理区域。通过至少等于晶片直径的长尺寸和小于晶片直径的短尺寸限定该处理区域。该处理区域还限定为多孔电阻材料的外表面区域。该装置还包括设置在接近晶片支撑的第一半外围的第一区域的第一电极。该第一电极可移动地构成为与由晶片支撑保持的晶片电性接触。另外，该装置包括设置在接近晶片支撑的第二半外围的第二区域的第二电极，第二半外围在晶片支撑的第一半外围之外。该第二电极可移动地构成为与由晶片支撑保持的晶片电性接触。电镀头和晶片支撑构成为以在第一电极和第二电极之间延伸的方向彼此之间相对移动，以使得当晶片由晶片支撑保持时电镀头可横穿过晶片整个上部表面上方。

在一个实施例中，公开了一种用于操作电镀头的方法。该方法包括用于在晶片上表面上方且接近晶片上表面设置电镀头的操作。该方法还包括用于在电镀头内部从阳极向电镀溶液转移阳离子的操作。在该方法的另一操作中，电镀溶液经由多孔电阻材料流出电镀头并设置在晶片的上表面。该方法还包括用于经由电镀溶液在阳极和晶片上表面之间形成电流的操作。该电流通过位于阳极和晶片上表面之间的多孔电阻材料均匀分布。而且，该电流引起阳离子附着到晶片上表面。

自以下的详细描述，结合附图，以本发明实例的方式说明，本发明的其他方面和优点将变得更明显。

附图的简要说明

通过结合附图参考以下描述可以最好地理解本发明及其其它优点，其中：

图1是示出对应于本发明的一个实施例，设置在晶片上方的电镀头的说明；

图2是示出对应于本发明的一个实施例，图1的电镀头的等距视图的说明；

图3A是示出对应于本发明的一个实施例，在电镀工艺中使用的电镀头的说明；

图3B是示出对应于本发明的一个实施例，图3A中描述的电镀工艺的延续的说明；

图4A是示出对应于本发明的另一实施例，在电镀工艺中使用的电镀头的说明；

图4B是示出对应于本发明的一个实施例，在图4A中描述的电镀工艺的延续的说明；

图5是示出对应于本发明的一个实施例，晶片表面给湿(conditioning)设备的布置构成为当其横跨过晶片上方时跟随电镀的说明；和

图6是示出对应于本发明的一个实施例，用于操作电镀头的方法的流程图的说明。

具体描述

在以下的描述中，阐述了许多细节以提供本发明的全面理解。然而，对于本领域技术人员，不通过这些细节中的部分或全部也可以实践本发明是显而易见的。在其他的例子中，非常公知的工艺操作没有详细描述，以免不必要地混淆本发明。

图1是示出对应于本发明的一个实施例，设置在晶片307上方的电镀头100的说明。该电镀头100包括在外围壁101内部形成的主室105。应当理解的是，外围壁101可以以集成方式限定或与如适当地固定并密封的部件结合限定。主室105包括流体入口111和流体出口112。流体供给113粘贴到流体入口111，以向主室105供给电镀溶液。因此，在操作期间，主室105构成为含有从流体入口111向流体出口112的电镀溶液流动，如由箭头301表示的。

电镀头100还包括分别设置在阳极室105A和105B内部的第一阳极115A和第二阳极115B。阳极115A/115B的每一个构成为与电源电性连接，如由正极性117表示的。可以以多种不同的方式限定在其相应的阳极室105A/105B内部的每个阳极115A/115B的形状和方向。尽管阳极115A/115B和相关阳极室105A/105B可以在电镀头100内部以各种方式构成，但是希望以通过在主室105内部遍及电镀溶液而提供基本上均匀分布的阳离子的方式形成阳极115A/115B和相关阳极室105A/105B。

在一个实施例中，阳极115A/115B与其各自的阳极室105A/105B以垂直方向设置。阳极115A/115B的垂直方向能使在各自的阳极室105A/105B内部出现的电镀溶液自然循环。该自然循环可通过电镀工艺期间，作用在从阳极115A/115B释放出的微粒材料上的重力作用引起。而且，应当理解的是，阳极115A/115B的垂直方向对应于关于晶片307的阳极115A/115B的垂直方向。

在电镀工艺期间，当溶解离子的溶解度引起在阳极表面的盐沉淀时，发生阳极极化。沉淀的盐引起阳极与周围的电镀溶液绝缘。在电镀工艺期间，该阳极极化效应一般与过量的临界电流通量相关联。当沉淀的盐进行到与阳极隔离时，非隔离阳极的递减区域变成负责提供增长的电流通量。当电流通量在非绝缘的阳极区域处增长时，沉淀梯流(precipitatecascade)导致阳极处的反应停止。

如前所述，通过自然循环，阳极室内部阳极的垂直方向为阳极室内部的大量转移作准备，因此导致阳极室内部电镀溶液的循环。在阳极室内部的电镀溶液的循环防止沉淀的盐附着到阳极的表面。应当理解的是，如本发明提供的，在其各自的阳极室内部的每个阳极的垂直方向避免了关于必须机械地循环电镀溶液以降低沉淀盐在阳极上淀积的电镀头设计复杂、电镀工艺复杂和增加的花费。而且，由于在阳极上的盐淀积降低，所以每个阳极的垂直方向允许最大可允许的电流通量的增长。

而图1的实施例示出了包括两个阳极115A/115B和相关的阳极室105A/105B的电镀头100，应当理解的是，在其它的实施例中，电镀头100可包括一个或多个阳极和相关的阳极室。多个阳极的使用用来增加向阴极也就是晶片307的电流通量。

关于图1，每个阳极室105A和105B构成为填满电镀溶液。然而，在每个阳极室105A和105B内部的电镀溶液是分别通过隔膜109A和109B与主室105隔离开的。为了讨论的目的，在阳极室105A/105B内部的电镀溶液为分析物(analyte)。且，在主室105内部的电镀溶液是接触反应物(catalyte)。在各种实施例中，在阳极室105A/105B内部出现的该分析物可限定为具有等于或不同于出现在主室105内部的接触反应物的化学性质的化学性质。由于阳极室105A/105B填满了分析物，在阳极室105A/105B中实质上没有空气出现。因此，提供在阳极室105A/105B内部的分析物是不可压缩的，从而降低了分析物的转移和与主室105中出现的接触反应物混合的可能性。而且，阳极室105A/105B的不可压缩性允许主室105内部的压力增加而不引起隔膜109A/109B的破坏。

在操作期间，每个隔膜109A和109B限定为允许阳离子分别从阳极室105A和105B转到主室105，如箭头303表示的。而且，隔膜109A/109B构成为防止可能对电镀工艺有害的从阳极室105A/105B向主室105中的如微粒或气体材料的通路。在一个实施例中，隔膜109A/109B通过碳氟化合物材料限定。而且，在一个实施例中，隔膜109A/109B限定为具有从大约0.2微米延伸至大约0.05微米范围内的孔径大小，也就是平均孔径。隔膜109A/109B的孔径大小足够允许阳离子从阳极室105A/105B向主室105的通道，而不允许由阳极反应产生的微粒材料从阳极室105A/105B向主室105的通道。因此，如由本发明提供的，使用隔膜109A/109B以将分析物与接触反应物分离避免了关于在电镀工艺期间，不希望的外来粒子从阳极向晶片转移的问题。

在一个实施例中，主要的有机添加物包括在接触反应物中，以增强在阴极也就是晶片的电镀工艺性能。在阳极和阴极直接接合相同电镀溶液的传统电镀系统中，主要有机添加物被阳极消耗而易于受损，因此降低了在阴极处可用于电镀工艺的添加物而不补充这些添加物。由阳极消耗的主要有机添加物在铜(Cu)金属出现方面尤其存在问题。然而本发明的隔膜109A/109B用来防止主室105的接触反应物中的这些主要有机添加物与分析物混合或暴露于在阳极室105A/105B中的铜电极。因此，由于隔膜109A/109B，主要有机添加物不暴露于阳极115A/115B。而且，由于接触反应物化学性质和分析物化学性质可分开控制，所以在接触反应物中的主要有机添加物的浓度可以更精密地控制。

进一步地关于图1，电镀头100还包括设置在流体出口112的多孔电阻材料119。在主室105内部的接触反应物需要横跨过多孔电阻材料119以在处理区域201处从电镀头100排出，如箭头301表示的。处理区域201由多孔电阻材料119的底部表面限定。在操作期间，电镀头100的处理区域201位于将被处理的晶片307的上表面上方，与其接近且平行。充满阳离子的电镀溶液，也就是接触反应物，在处理区域201处从电镀头100排出形成处理区域201和晶片307上表面之间的弯液面305。因此弯液面305实质上表示由电镀头100的处理区域201和处理区域201与晶片307之间的距离限定的电镀反应室。在一个实施例中，可结合弯液面限制表面311以保持直接位于处理区域201下方区域内部的弯液面。实质上，弯液面限制表面311表示一个或多个在处理区域201下方延伸向在处理区域201外围的晶片307的表面。然而，应该理解，弯液面限制表面311对于电镀头100的成功操作不是必需的。

操作期间，电压电位保持在阳极115A/115B和晶片307之间，如负极性309所表示的。因此，电流通过电镀溶液(接触反应物和分析物)形成在阳极115A/115B和晶片307之间。电流引起在阳极处产生的金属离子(阳离子)经由隔膜109A/109B向发生电镀的晶片307扩散，其由接触反应物经由多孔电阻材料119携带。多孔电阻材料119用来均匀分布形成在阳极115A/115B和晶片307之间的电流。跨过晶片307表面的更均匀分布的电流的形成导致更均匀的材料淀积。因此，多孔电阻材料119用于提供跨过晶片表面的更加均匀的材料淀积。

在各种实施例中，多孔电阻材料119限定为多孔陶瓷、多孔玻璃或多孔聚合材料。在一个实施例中，多孔电阻材料119限定为氧化铝(Al₂O₃)。在一个实施例中，多孔电阻材料119限定为具有在从大约30微米延伸至大约200微米范围内的孔径尺寸，也就是平均孔径。应该理解，本发明的多孔电阻材料119可通过任何能提供足够电镀溶液生产量和足够孔/固体比例的材料限定，以提供需要的产生电流分布均匀性的有效电阻。

图2是示出对应于本发明的一个实施例，图1的电镀头100的等距视图的说明。如前所述，依据透视图的阳极115A或115B穿透外围壁101示出，以允许如负极性117所表示的电性连接。应当论述的是，可使用如橡胶或塑料O形-环、金属弹性材料密封、垫圈等的各种密封机构以使阳极115A/115B的透视图穿过外围壁而不从相关的阳极室内部泄漏分析物。而且，应当论述的是，阳极115A/115B可构成为实质上在必须与外围设备和结构接合的任何位置穿透外围壁101。而且，电镀头100可构成为允许在各种需要与外围设备和结构接合的位置连接流体供给113。

如上所述，通过设置在电镀头100流体出口112的多孔电阻材料119的下表面限定处理区域201。关于图2，通过长尺寸LD和短尺寸SD限定电镀头100的处理区域201。将长尺寸LD确定为至少等于将被处理的晶片的直径。相反地，将短尺寸SD确定为小于将被处理的晶片的直径。在一个实施例中，短尺寸SD实质上小于将被处理的晶片的直径。操作期间，电镀头100的处理区域201位于晶片上表面的上方，与其接近且平行。且在操作期间，控制电镀头100和晶片以彼此相对移动，使得电镀头100的处理区域201横跨晶片上表面上方。当处理区域201横跨晶片上表面上方时，电镀头100关于晶片保持在一个方向，以使得长尺寸LD基本垂直于处理区域201和晶片之间的移动方向。因此，在电镀操作期间，处理区域201和相关弯液面305能够被横跨在晶片整个上表面上方。

图3A是示出根据本发明的一个实施例，在电镀工艺中应用的电镀头100的说明。电镀头100的每个部件与前面关于图1和2描述的一样。在电镀处理期间，电镀头100在晶片307上方以方向401移动，以使得处理区域201保持与晶片307上表面基本上平行且与其接近。因此，当电镀头100在晶片307上方横跨时，弯液面305也横跨晶片上方。如前关于图2所述，在电镀操作期间，构成电镀头100以使得弯液面能横跨在晶片整个上表面上方。

在电镀处理期间，通过晶片支撑403保持晶片307。接近晶片支撑403的外围设置第一电极405A和第二电极405B中的每一个。另外，第二电极405B位于实质上与第一电极405A关于晶片支撑405相对的位置。在一个实施例中，第一电极405A设置在晶片支撑403外围附近的第一位置，以使得第一位置位于晶片支撑403的第一半外围。而且，在同一实施例中，第二电极405B设置在晶片支撑403外围附近的第二位置，以使得第二位置位于晶片支撑403的第二半外围，该第二半外围在晶片支撑403的第一半外围之外。

构成第一电极405A和第二电极405B的每一个以移动至与晶片307电性连接或脱离晶片307，如箭头407A和407B分别表示的。应当论述的是，电极405A和405B电性连接至晶片307或脱离晶片307的移动可以以实质上无限数目的方式实施。例如，在一个实施例中，电极405A和405B可在与晶片对准的平面内线性移动。在另一实施例中，具有充分拉长的形状且面向与晶片307共面设置的电极405A和405B可以以旋转方式移动以接触晶片。而且，应当论述的是，可以以多种不同的方式限定电极405A和405B的形状。例如，在一个实施例中，电极405A和405B形状上可以大致是矩形。在另一实施例中，电极405A和405B在形状上可为矩形，除了可限定为沿着晶片外周曲率的晶片接触边缘。在再一实施例中，电极405A和405B可以是C-状的。应当理解，本发明需要至少两个可独自操作以与晶片307电性连接或与晶片307脱离的电极。

且关于图3A，当电镀头100和弯液面305在其上方横跨时，提供流体屏蔽409A和409B以分别保护第一和第二电极405A和405B不暴露于电镀溶液的弯液面305。在一个实施例中，当电镀溶液的电镀头100和弯液面305在其上方横跨时，可控制第一和第二电极405A/405B中的每一个以离开晶片307并在其相应的流体屏蔽409A/409B下面收缩。

在电镀处理期间，阳极115A/115B和至少一个第一和第二电极405A/405B可电性连接至电源，以使得电压电势存在于其间。关于图3A，移动第一电极405A以与晶片307电性连接，以使得跨过晶片307上表面形成负极性309。因此，电流将流过在阳极115A/115B和第一电极405A之间的电镀溶液(由分析物、接触反应物和弯液面限定)。该电流能使电镀反应在晶片307上表面的部分发生，该部分暴露于弯液面305。因此，暴露于弯液面305的晶片307上表面的部分用作电镀工艺中的阴极。

当电镀头100从第二电极405B横跨向第一电极405A时，第一电极405A保持连接至晶片307。在一个实施例中，保持第二电极405B在缩回的位置，直到电镀头100和弯液面305足够远离第二电极405B的距离，以确保第二电极405B不暴露于电镀溶液。

而且，控制第一电极405A和第二电极405B至晶片307的连接以优化在与弯液面305接触的晶片307上表面部分出现的电流分布。在一个实施例中，当电镀头100在晶片307上方横跨时，希望保持在弯液面305和晶片307之间界面处基本均匀的电流分布。应当论述的是，保持电镀头100远离连接电极足够的距离允许在弯液面305和晶片307之间界面的电流分布更加均匀地分布。因此，在一个实施例中，当电镀头100的处理区域201实质上位于晶片307上表面中心线附近时，发生从第一电极405A的连接向第二电极405B的连接的转换，其中定向中心线以垂直于电镀头100的横跨方向。

在从第一电极405A的连接至第二电极405B的连接的转换期间，保持第一电极405A至晶片307的连接直到连接第二电极405B。一旦第二电极405B连接到晶片307，第一电极405A脱离晶片307。保持至少一个电极连接到晶片307用来最小化通过电镀工艺在材料淀积中产生裂口或偏差的可能。

图3B是示出对应于本发明的一个实施例，图3A中描述的电镀工艺的延续的说明。图3B示出了在从第一电极405A的连接向第二电极405B的连接转换之后的第一和第二电极405A/405B。而且图3B示出了在晶片307上方继续向第一电极405A横贯的电镀头100。示出连接到晶片307的第二电极405B。示出与晶片307脱离且缩回到流体屏蔽409A下方以避开接近弯液面305的第一电极405A。电极转换之后，电流流过阳极115A/115B和第二电极405B之间的电镀溶液(由分析物、接触反应物和弯液面限定)。

图4A是示出对应于本发明的另一个实施例，在电镀工艺中使用的电镀头100的说明。图4A中描述的设置与图3A中的相同，除了晶片支撑403、电极405A/405B和流体屏蔽409A/409B在电镀头100下方以线性方向503一起移动，其中电镀头100保持在对于支撑结构501安全的安装位置。应当理解的是，在图4A的装置的操作期间，电镀头100的处理区域201定位为类似于前面关于图3A讨论的方式。而且，基于处理区域201和弯液面305位置，控制电极405A/405B以电性连接至和脱离晶片307，如前关于图3A和3B所述。应当论述的是，由于图4A的装置不需要在晶片307上方设备的移动，所以可以想象图4A的装置将允许比较易于防止不希望的外界微粒淀积在晶片307上表面上。

图4B是示出对应于本发明的一个实施例，图4A中描述的电镀工艺的延续的说明。图4B示出了从第一电极405A的连接向第二电极405B的连接的转换之后的第一和第二电极405A/405B。而且，图4B示出继续在电镀头100下方横贯的晶片307，以使得弯液面305继续移向第一电极405A。示出连接到晶片307的第二电极405B。示出脱离晶片307并缩回到流体屏蔽409A下方以避开与弯液面305接近的第一电极405A。

图5是示出对应于本发明的一个实施例，构成晶片表面限定器件设置以当电镀头100横跨过晶片307上方时跟随电镀头100。为了讨论的目的，每个晶片表面限定器件表示为构成以从晶片307上表面施加或溢出流体的通路，每个通路构成为具有充分大小的流动区域，使得以足够的速率施加和移除流体。应当论述的是，每个描述的通路可连接至例如，软管、泵、度量衡制、贮存器等能够控制流体使用和移除的多种设备。

关于图5，第一通路505提供真空以在弯液面305在晶片307上横跨之后从晶片307表面移除流体。第二通路507向晶片307表面施加冲洗流体。在一个实施例中，冲洗流体是去离子水。然而，在其它的实施例中，可以使用任何适合用在晶片处理应用中的冲洗流体。与第一通路505相似，第三通路509提供真空以从晶片307表面移除流体。第四通路511可用以向晶片307表面施加异丙醇(IPA)/氮混合物。应当论述的是，本发明可以通过使用关于图5描述的通路部分或这里没有明确描述的其他晶片表面限制器件来实现。

图6是示出对应于本发明的一个实施例，用于操作电镀头的方法的流程图的说明。该方法包括：用于在晶片上表面上方并接近晶片上表面设置电镀头的操作601。然后提供用于从阳极向电镀头内部的电镀溶液转移阳离子的操作603。在一个实施例中，操作603通过在用于限定分析物的隔膜上方流动电镀溶液来进行，其中隔膜能够从分析物向电镀溶液转移阳离子。在操作605中，充满阳离子的电镀溶液经由多孔电阻材料从电镀头中流出。一旦从电镀头中排出，充满阳离子的电镀溶液就设置在晶片上表面上。

该方法还包括用于限制设置在晶片上表面上的电镀溶液以形成电镀溶液弯液面的操作607。电镀溶液的弯液面保持在多孔电阻材料和直接位于多孔电阻材料下方的晶片上表面之间的区域中。在一个实施例中，从弯液面移除电镀溶液以经由弯液面形成电镀溶液流。

在操作609中，经由电镀溶液在阳极和晶片上表面之间形成电流。多孔电阻材料引起电流跨过与电镀溶液的弯液面接触的晶片上表面均匀分布。电流引起电镀溶液的弯液面内部的阳离子被吸引到且电镀到晶片的上表面上。该方法还包括操作611，该操作中控制电镀头和晶片以相对移动。在一个实施例中，晶片保持在固定位置且电镀头在晶片上方移动，以使得整个晶片上表面暴露于电镀溶液的弯液面。在另一个实施例中，电镀头保持在固定位置且晶片在电镀头下方移动，以使得整个晶片上表面暴露于电镀溶液的弯液面。

和本发明相比，传统电镀系统需要电镀溶液的系统的加强或强化(spiking)。该电镀溶液的系统的加强需要改进的实时化学测定以确定电镀溶液是否在工艺控制范围之内。而且，常规电镀系统需要改良电镀溶液以控制工艺成本。

和传统电镀系统相比，本发明的电镀头和相关弯液面提供限制的电镀反应区域，其允许实施用于控制电镀溶液化学性质的低容积使用和废弃方法，也就是，隔离分析物和接触反应物。例如，通过本发明，需要小于50毫升的电镀溶液电镀200毫米直径的晶片，其中电镀溶液也就是接触反应物。因此，本发明允许实施用于电镀溶液控制的成本有效的使用和废弃方法。因此，在使用本发明的电镀系统进行电镀处理期间，不需要以昂贵的化学加强、强化(spiking)、再循环和回收能力以保持在紧张的工艺控制。

构成以提供同时整片(full-wafer)电镀的传统电镀系统不能够在晶片表面上电镀特别的电阻阻挡膜而不具有先前施加于晶片的低电阻中间膜。例如，如果在特别的电阻阻挡膜上方电镀Cu，传统的系统需要在整片电镀工艺之前施加PVD Cu籽晶层。没有该籽晶层，在整片电镀期间，跨过晶片的电阻压降将引起双极效应。双极效应导致在邻接于与晶片接触的电极区域内部除镀和蚀刻。如关于本发明所描述的，多孔电阻材料的使用允许由于尤其在晶片边缘处的晶片上表面的电阻的引起的影响消除和最小化，从而提高随后的电镀工艺的均匀性。

而且，传统的整片电镀系统需要在晶片外围附近均匀分布的电极，其中每个均匀分布的电极的电阻相匹配。在传统的整片电镀系统中，从一个电极向另一个的不均匀接触的电阻的存在将引起跨过晶片的不均匀的电流分布，因此导致跨过晶片的不均匀的材料淀积。如关于本发明所述的，不管电极的数量和电极的接触电阻，多孔电阻材料的使用允许电流通量横跨被电镀的晶片表面区域均匀分布。

虽然已经根据几个实施例描述了本发明，但是应当论述的是，本领域技术人员在阅读前述的说明并学习附图的基础上将实现各种改变、补充、置换及其等价替换。因此确定本发明包括如本发明精神和范围内的所有的这种改变、补充、置换及其等价替换。

Claims (25)

1.一种电镀头，包括：

具有流体入口和流体出口的室，该室构成为包含从流体入口向流体出口的电镀溶液流；

设置在室内部的阳极，其中该阳极构成为电连接至电源；和

设置在流体出口处的多孔电阻材料，电镀溶液的流动需要跨过该多孔电阻材料。

2.如权利要求1所述的电镀头，其中所述室包括主室和阳极室，主室与阳极室由一隔膜分离，主室通过流体入口和流体出口直接到达流体通道，阳极室构成为含有阳极。

3.如权利要求2所述的电镀头，其中所述隔膜限定为允许从阳极释放的阳离子通过隔膜的通路。

4.如权利要求3所述的电镀头，还包括：

第二阳极室；和

设置在第二阳极室内部的第二阳极，第二阳极室通过第二隔膜与主室分开，第二隔膜限定为允许从第二阳极释放的阳离子通过第二隔膜的通路，第二阳极构成为与电源电连接。

5.如权利要求1所述的电镀头，其中所述流体出口限定为具有长尺寸和短尺寸，长尺寸至少等于半导体晶片的直径，短尺寸小于半导体晶片的直径，所述多孔电阻材料限定为完全地覆盖流体出口。

6.如权利要求1所述的电镀头，还包括：

设置成接近多孔电阻材料且与所述室相对的阳极，其中该阳极位置引起形成在多孔电阻材料和阴极之间的电镀溶液弯液面，电性连接阴极以引起阳极和阴极之间经由电镀溶液的电流。

7.如权利要求6所述的电镀头，其中所述阴极限定为半导体晶片表面区域，与电镀溶液弯液面相接触。

8.如权利要求1所述的电镀头，其中所述多孔电阻材料能够均匀分布形成在阳极和阴极之间的电流，阴极与通过多孔电阻材料与从室中排出的电镀溶液电连接。

9.如权利要求1所述的电镀头，其中所述多孔电阻材料是陶瓷材料。

10.一种用于电镀半导体晶片的装置，包括：

构成为保持晶片的晶片支撑；

构成为设置在由晶片支撑保持的晶片的上表面上方的电镀头，该电镀头具有限定为基本平行且接近于晶片上表面的处理区域，通过至少等于晶片直径的长尺寸和小于晶片直径的短尺寸限定该处理区域，处理区域还限定为多孔电阻材料的外表面区域；

设置在接近晶片支撑的第一半外围的第一位置的第一电极，该第一电极可移动地构成为与由晶片支撑保持的晶片电性接触；和

设置在接近晶片支撑的第二半外围的第二位置的第二电极，晶片支撑的第二半外围在晶片支撑的第一半外围之外，第二电极可移动地构成为与由晶片支撑保持的晶片电性接触，

其中电镀头和晶片支撑构成为以在第一电极和第二电极之间延伸的方向上相对移动，以使得当晶片由晶片支撑保持时，电镀头能够横跨晶片整个上表面。

11.如权利要求10所述的用于电镀半导体晶片的装置，其中电镀头包括：

具有流体入口和流体出口的室，室构成为含有从流体入口向流体出口的电镀溶液流动，多孔电阻材料设置在流体出口以使得电镀溶液的流动需要跨过多孔电阻材料；和

设置在室内部的阳极，其中阳极构成为与电源电连接。

12.如权利要求11所述的用于电镀半导体晶片的装置，其中所述室包括主室和阳极室，主室与阳极室由一隔膜分开，主室通过流体入口和流体出口直接到达流体通道，阳极室构成为含有阳极。

13.如权利要求12所述的用于电镀半导体晶片的装置，其中所述隔膜限定为允许由阳极释放的阳离子通过隔膜的通道。

14.如权利要求10所述的用于电镀半导体晶片的装置，其中所述电镀头处理区域向晶片上表面邻近得足够紧密，以允许电镀溶液弯液面形成在处理区域和直接位于处理区域下方的晶片上表面部分之间。

15.如权利要求14所述的用于电镀半导体晶片的装置，其中所述电镀头处理区域和弯液面之间的接触允许电流穿过弯液面流向第一电极或第二电极，第一电极和第二电极已经被移动以与晶片电性接触。

16.如权利要求15所述的用于电镀半导体晶片的装置，其中所述多孔电阻材料能够均匀分布电流。

17.如权利要求10所述的用于电镀半导体晶片的装置，其中所述多孔电阻材料是陶瓷材料。

18.如权利要求10所述的用于电镀半导体晶片的装置，其中所述电镀头构成为保持在固定位置且晶片支撑构成为相对电镀头移动。

19.如权利要求10所述的用于电镀半导体晶片的装置，其中所述晶片支撑构成为保持在固定位置且电镀头构成为相对晶片支撑移动。

20.一种用于操作电镀头的方法，包括：

在晶片上表面上方且接近晶片上表面设置电镀头；

在电镀头内部从阳极向电镀溶液转移阳离子；

使电镀溶液流经多孔电阻材料以从电镀头排出，并将其设置在晶片上表面上方；和

在阳极和晶片上表面之间经由电镀溶液形成电流，电流通过位于在阳极和晶片上表面之间的多孔电阻材料均匀分布，电流引起阳离子被吸到晶片上表面。

21.如权利要求20所述的用于操作电镀头的方法，其中在所述电镀头内部从阳极向电镀溶液转移阳离子包括：在用于限制分析物的隔膜上方流动电镀溶液，其中隔膜能够传输阳离子。

22.如权利要求20所述的用于操作电镀头的方法，还包括：

限制设置在晶片上表面上的电镀溶液，以在多孔电阻材料和直接位于多孔电阻材料下方的晶片的上表面之间的区域内形成电镀溶液弯液面。

23.如权利要求22所述的用于操作电镀头的方法，还包括：

当新的电镀溶液经由设置在晶片上表面的多孔电阻材料流动时，通过从弯液面移除电镀溶液形成经由弯液面的电镀溶液流动。

24.如权利要求22所述的用于操作电镀头的方法，还包括：

在固定的位置保持晶片；和

在晶片上表面上方移动电镀头，以使得晶片的整个上表面暴露于电镀溶液的弯液面。

25.如权利要求22所述的用于操作电镀头的方法，还包括：

在固定的位置保持电镀头；和

在电镀头下方移动晶片，以使得晶片的整个上部表面暴露于电镀溶液的弯液面。

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