Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abscheideverfahren zur Bildung
einer gleichförmig
abgeschiedenen Schicht auf einem Halbleitersubstrat gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.The
The present invention relates to a deposition method for forming
a uniform
deposited layer on a semiconductor substrate according to the preamble
of claim 1.
Nachstehend
werden Verfahren beschrieben, die aus der JP 06-188 247 und US 5441 629 bekannt sind, die jeweils
den Oberbegriff des Anspruchs 1 ausbilden.Hereinafter, methods will be described, which consist of JP 06-188 247 and US 5441 629 are known, each forming the preamble of claim 1.
7A zeigt eine Vorrichtung
zum Abscheiden einer Schicht mit der Vorderseite nach oben nach dem
Stand der Technik, bei welcher die Oberfläche eines Wafers 101 mit
der Vorderseite nach oben beschichtet wird, und 7B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Verschluß- bzw.
Versiegelungsteils des Wafers 101. Entsprechend der Zeichnung
bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Gefäß zum Bearbeiten des Wafers,
Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Abscheidelösungsdüse, Bezugszeichen 2a bezeichnet
Löcher
einer Ablaufplatte, Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Abscheidelösungseinspeiserohr,
Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Abscheidelösungsabflußrohr, Bezugszeichen 5 bezeichnet
ein Ablaufrohr, Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Abscheidebehälter, Bezugszeichen 7 bezeichnet
eine Abscheidelösung,
Bezugszeichen 8 bezeichnet ein oberes Teil des Gefäßes zur
Verarbeitung des Wafers, Bezugszeichen 9 bezeichnet ein
unteres Teil des Gefäßes zur
Verarbeitung des Wafers, Bezugszeichen 10 bezeichnet einen
Kathodenkontakt, Bezugszeichen 11 bezeichnet ein Verschluß- bzw.
Versiegelungsmaterial, Bezugszeichen 12 bezeichnet eine
Vorrichtung zum Freisetzen bzw. Ablassen einer Stickstoffgaseinspritzung,
Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Maschenelektrode, Bezugszeichen 16 bezeichnet
ein Zusatzverschluß-
bzw. Zusatzversiegelungsmaterial und Bezugszeichen 101 bezeichnet
einen Wafer. 7A shows a device for depositing a layer with the front side upwards according to the prior art, in which the surface of a wafer 101 coated with the face up, and 7B shows an enlarged view of a sealing or sealing part of the wafer 101 , According to the drawing, reference numeral designates 1 a vessel for processing the wafer, reference numeral 2 denotes a separation solution nozzle, reference numeral 2a denotes holes of a drain plate, reference numerals 3 denotes a plating solution feed pipe, reference numeral 4 denotes a separation solution drain pipe, reference numeral 5 denotes a drainpipe, reference numeral 6 denotes a separation tank, reference numeral 7 denotes a deposition solution, reference numeral 8th denotes an upper part of the vessel for processing the wafer, reference numeral 9 denotes a lower part of the vessel for processing the wafer, reference numeral 10 denotes a cathode contact, reference numeral 11 denotes a sealing material, reference numerals 12 denotes a device for releasing a nitrogen gas injection, reference numeral 14 denotes a mesh electrode, reference numeral 16 denotes an auxiliary sealing material and reference numerals 101 denotes a wafer.
Bei
der oben beschriebenen Abscheidevorrichtung fließt die Abscheidelösung 7,
welche durch das Abscheidelösungseinspeiserohr 3 zugeführt wird,
durch das Abscheidelösungsabflußrohr 4 ab und
zirkuliert während
der Periode des Abschei deverfahrens. Eine bestimmte Spannung wird
an die Maschenanode 14 und den Wafer 101 über den
Kathodenkontakt 10 angelegt, um dadurch eine Abscheidung
auf der Oberfläche
des Wafers 101 zu bilden. Da bei einer derartigen Vorrichtung
zum Abscheiden mit der Vorderseite nach oben die Oberfläche des
Wafers nach oben angeordnet wird, kann ein Abscheiden von Luftblasen
auf der Waferoberfläche verhindert
werden, und es kann eine abgeschiedene Schicht einer besseren Qualität im Vergleich
mit dem Abscheideverfahren mit der Vorderseite nach unten erzielt
werden, bei welchem der Wafer mit der Vorderseite nach unten angeordnet
wird.In the separator described above, the deposition solution flows 7 passing through the plating solution feed tube 3 is fed through the Abscheidelösungsabflußrohr 4 and circulated during the period of the separation procedure. A certain voltage is applied to the mesh anode 14 and the wafer 101 via the cathode contact 10 applied, thereby depositing on the surface of the wafer 101 to build. With such a front-side deposition apparatus, since the surface of the wafer is placed up, deposition of air bubbles on the wafer surface can be prevented, and a better quality deposited layer can be obtained in comparison with the front-side deposition method below, where the wafer is placed face down.
8 zeigt eine Verteilung
einer Abscheideschichtdicke über
die Oberfläche
eines 4''-Wafers, auf welcher
Au in der obigen Abscheidevorrichtung mit einer Stromdichte von
5mA/cm2 über
eine Abscheidezeit von 15 Minuten abgeschieden wurde, wobei eine
Entfernung von dem Waferrand entlang der Abzissenachse und eine
Abscheideschichtdicke entlang der Ache der Ordinate dargestellt
sind. Aus 8 ist ersichtlich,
daß die
Abscheideschichtdicke eine W-Form-Verteilung aufweist, welche eine
Spitze in der Mitte des Wafers aufweist und in Richtung auf den
Rand zu ansteigt. 8th FIG. 12 shows a distribution of a plating layer thickness over the surface of a 4 "wafer on which Au was deposited in the above deposition apparatus at a current density of 5mA / cm 2 over a deposition time of 15 minutes, with a distance from the wafer edge along the abscissa axis and a distance. FIG Deposition layer thickness along the axis of the ordinate are shown. Out 8th It can be seen that the Abscheideschichtdicke has a W-shape distribution, which has a peak in the center of the wafer and increases towards the edge.
Bei
einer Untersuchung der Ursache einer derartigen Verteilung der Abscheideschichtdicke wurde
herausgefunden, daß die
Verteilung der Schichtdicke durch die Verteilung der Größe transportierter
Ionen des Abscheidemetalls stark beeinflußt wird, welche durch die Verteilung
der Fließgeschwindigkeit
der Abscheidelösung
und die Verteilung des elektrischen Felds in der Waferoberfläche bestimmt
wird. Da insbesondere bei der oben beschriebenen Abscheidevorrichtung
in der Mitte des Wafers, welche direkt unter dem Abscheidelösungseinspeisungsrohr 3 lokalisiert
ist, die Fließgeschwindigkeit
der Abscheidelösung
am größten ist
und dementsprechend die Menge der transportierten Ionen des Abscheidemetalls
am größten ist,
wird eine Abscheidung mit der größten Dicke
in der Mitte gebildet, während
das elektrische Feld an dem Rand konzentriert ist, was dazu führt, daß die Abscheidung
mit der zweitgrößten Dicke
entlang dem Rand des Wafers gebildet wird.In an investigation of the cause of such a distribution of the deposition layer thickness, it has been found that the distribution of the layer thickness is greatly affected by the distribution of the transported metal particle size of the deposition metal, which is determined by the distribution of the flow rate of the deposition solution and the distribution of the electric field in the wafer surface , In particular, in the deposition apparatus described above, in the center of the wafer, which is directly below the deposition solution feed tube 3 is located, the flow rate of the plating solution is greatest, and accordingly, the amount of the transported ions of the deposition metal is largest, a deposit having the largest thickness in the middle is formed while the electric field is concentrated at the periphery, resulting in that the second largest thickness deposit is formed along the edge of the wafer.
Demgegenüber kann
ein derartiges Verfahren verwendet werden, wenn die Fließgeschwindigkeit
der durch das Abscheidelösungseinspeiserohr 3 zugeführten Abscheidelösung 7 kleiner
gemacht wird, wodurch die Verteilung der Fließgeschwindigkeit der Abscheidelösung auf
der Waferoberfläche
reduziert wird. Wenn jedoch ein derartiges Verfahren verwendet wird,
wird die Abscheidelösung 7 lokal
auf der Waferoberfläche
träge,
was zu einer geringeren Qualität
der Abscheidung führt.On the other hand, such a method can be used when the flow rate through the separator solution feed tube 3 supplied plating solution 7 is made smaller, whereby the distribution of the flow rate of the deposition solution on the wafer surface is reduced. However, if such a method is used, the deposition solution becomes 7 locally sluggish on the wafer surface, resulting in a lower quality of deposition.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abscheideverfahren zu schaffen,
bei welchem die Gleichförmigkeit
der Abscheideschichtdicke ohne Änderung
der Fließgeschwindigkeit
der Zufuhr der Abscheidelösung
verbessert wird.task
the present invention is to provide a deposition method,
in which the uniformity
the deposition layer thickness without change
the flow rate
the supply of the separation solution
is improved.
Diese
Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These
The object is achieved by the measures specified in claim 1
solved.
Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Entsprechend
intensiver Untersuchungen der Erfinder wurde herausgefunden, daß die Ungleichmäßigkeit
der Abscheideschichtdicke infolge der Fließgeschwindigkeitsverteilung
der Abscheidelösung
abgeschwächt
werden kann und eine gleichförmige
Verteilung der Abscheideschichtdicke über der Waferoberfläche durch
Vorsehen einer Öffnung
in der Mitte einer Maschenanode einer Abscheidevorrichtung erreicht
werden kann, um dadurch eine derartige Verteilung der elektrischen
Felddichte zwischen der Maschenanode und dem Wafer zu erzielen,
welche an dem mittleren Teil der Wafer kleiner als in dem Teil entlang
dem Rand ist, wodurch die vorliegende Erfindung fertiggestellt wird.Corresponding
Intensive research by the inventors has found that the unevenness
the deposition layer thickness due to the flow velocity distribution
the separation solution
attenuated
can be and a uniform
Distribution of the deposition layer thickness over the wafer surface
Provide an opening
reached in the middle of a mesh anode of a separator
can be, thereby to such a distribution of electrical
To achieve field density between the mesh anode and the wafer,
which is smaller at the middle part of the wafer than in the part along
is the edge, whereby the present invention is completed.
Dementsprechend
wird bei der vorliegenden Erfindung eine Anode gegenüber einem
Wafer installiert, auf welchem eine Abscheideschicht aufzutragen ist,
zum Erzeugen einer bestimmten elektrischen Feldverteilung über der
Waferoberfläche,
wobei die Anode als Maschenelektrode ausgebildet wird, die zum Einspeisen
einer Abscheidelösung
geeignet ist und in der Mitte eine Öffnung aufweist.Accordingly
becomes in the present invention an anode over a
Wafer installed, on which a deposition layer is to be applied,
for generating a specific electric field distribution over the
Wafer surface,
wherein the anode is formed as a mesh electrode for feeding
a separation solution
is suitable and has an opening in the middle.
Da
die Maschenanode eine Öffnung
in der Mitte aufweist, kann eine derartige Verteilung einer elektrischen
Felddichte, welche in dem mittleren Teil des Wafers kleiner als
in dem Teil entlang dem Rand ist, unter Verwendung der Maschenelektrode
als Anode erzielt werden, um zwischen der Elektrode und dem Wafer
ein elektrisches Feld zu erzeugen.There
the mesh anode an opening
in the middle, such a distribution of an electric
Field density, which in the middle part of the wafer smaller than
in the part along the edge, using the mesh electrode
can be achieved as an anode to between the electrode and the wafer
to generate an electric field.
Somit
kann die Fließgeschwindigkeit
der Abscheidelösung
in dem mittleren Teil des Wafers kleiner als in dem Teil entlang
dem Rand gemacht werden, wodurch es ermöglicht wird, die Ungleichmäßigkeit
der Abscheideschichtdicke infolge der Verteilung der Fließgeschwindigkeit
der Abscheidelösung
abzuschwächen,
was bei dem Stand der Technik eine Schwierigkeit darstellt, wodurch
die Gleichförmigkeit der
Abscheideschichtdicke über
der Waferoberfläche verbessert
wird.Consequently
can the flow rate
the separation solution
smaller in the middle part of the wafer than in the part along
to be made to the edge, thereby allowing the unevenness
the deposition layer thickness due to the distribution of flow velocity
the separation solution
mitigate,
which represents a difficulty in the prior art, whereby
the uniformity of
Abscheideschichtdicke over
the wafer surface improved
becomes.
Die
Maschenanode kann entweder als Elektrode, die durch Weben eines
fadenähnlichen
Materials wie in 2A dargestellt
hergestellt wird, oder als Elektrode ausgebildet sein, welche durch
Stanzen von Löchern
in eine Schicht wie in 2B dargestellt hergestellt
wird.The mesh anode can be used either as an electrode by weaving a thread-like material as in 2A is formed, or formed as an electrode, which by punching holes in a layer as in 2 B is produced represented.
Die
vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter
Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.The
The present invention will become apparent in the following description
Explained referring to the drawing.
1A zeigt eine Querschnittsansicht
einer Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung. 1A shows a cross-sectional view of a separator of the present invention.
1B zeigt eine partielle
Querschnittsansicht der Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung. 1B shows a partial cross-sectional view of the separator of the present invention.
2A und 2B zeigen Draufsichten auf die Maschenanode
der vorliegenden Erfindung. 2A and 2 B show plan views of the mesh anode of the present invention.
3 stellt eine Beziehung
zwischen dem Durchmesser der in der Maschenanode gebildeten Öffnung und
der Gleichförmigkeit
der Abscheideschichtdicke dar, wenn die Abscheidevorrichtung der vorliegenden
Erfindung verwendet wird. 3 represents a relationship between the diameter of the opening formed in the mesh anode and the uniformity of the deposition layer thickness when the deposition apparatus of the present invention is used.
4 stellt eine Verteilung
der Dicke der unter Verwendung der Abscheidevorrichtung der vorliegenden
Erfindung gebildeten Abscheidung dar. 4 FIG. 12 illustrates a distribution of the thickness of the deposit formed using the deposition apparatus of the present invention.
5 zeigt eine Querschnittsansicht
eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterbauelementen unter
Verwendung der Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung. 5 FIG. 12 shows a cross-sectional view of a method of fabricating semiconductor devices using the deposition apparatus of the present invention. FIG.
6 zeigt eine Draufsicht
auf das mit der Abscheideschicht versehenen Halbleiterbauelement, welche
durch das verfahren der vorliegenden Erfindung abgeschieden wird. 6 Figure 11 is a plan view of the deposited semiconductor device deposited by the method of the present invention.
7A zeigt eine Querschnittsansicht
der Abscheidevorrichtung nach dem Stand der Technik. 7A shows a cross-sectional view of the separator according to the prior art.
7B zeigt eine partielle
Querschnittsansicht der Abscheidevorrichtung nach dem Stand der Technik. 7B shows a partial cross-sectional view of the separator according to the prior art.
8 zeigt eine Verteilung
der Dicke der unter Verwendung der Abscheidevorrichtung nach dem Stand
der Technik gebildeten Abscheidung. 8th FIG. 12 shows a distribution of the thickness of the deposit formed using the prior art deposition apparatus. FIG.
1 stellt eine Abscheidevorrichtung
einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar, wobei zu dem Bezugszeichen von 6 identische Bezugszeichen
entsprechende Komponenten bezeichnen. 1 FIG. 3 illustrates a deposition apparatus of a first embodiment of the present invention, with reference to the reference character of FIG 6 identical reference numerals designate corresponding components.
Bei
dem Abscheideverfahren der vorliegenden Erfindung werden zuerst
ein oberes Teil 8 eines Waferbearbeitungsbehälters und
ein unteres Teil 9 des Waferbearbeitungsbehälters voneinander
getrennt, wobei ein Wafer 101 an das untere Teil des Waferbearbeitungsbehälters beispielsweise
durch eine Roboter-Übertragungseinrichtung
plaziert wird, so daß die
Abscheideoberfläche
oben liegt, und das untere Teil 9 des Waferbearbeitungsbehälters bewegt
sich nach oben oder das obere Teil des Waferbearbeitungsbehälters bewegt
sich nach unten, um den Wafer 101 und einen in einem Verschluß- bzw. Versiegelungsmaterial 11 enthaltenen
Kathodenkontakt 10 (siehe 7B)
miteinander in Kontakt zu bringen, und ein Verbindungspunkt zwischen
dem oberen Teil 8 des Waferbearbeitungsbehälters und
des unteren Teils 9 des Waferbearbeitungsbehälters wird durch
die Versiegelungsmaterialien 11, 16 verschlossen.In the deposition method of the present invention, first, an upper part 8th a wafer processing container and a lower part 9 of the wafer processing container separated from each other, wherein a wafer 101 is placed on the lower part of the wafer processing container by, for example, a robot transfer device so that the deposition surface is at the top, and the lower part 9 of the wafer processing container moves up or the upper part of the wafer processing container moves down to the wafer 101 and one in a sealing material 11 contained cathode contact 10 (please refer 7B ), and a connection point between the upper part 8th of the wafer processing container and the lower part 9 of the wafer processing container through the sealing materials 11 . 16 locked.
Danach
wird eine Abscheidelösung 7 durch ein
Abscheidelösungseinspeiserohr 3 zugeführt, welches über der
Mitte des Wafers 101 installiert ist, um den Waferbearbeitungsbehälter 1 zu
füllen,
während die
Abscheidelösung 7 durch
die Löcher
einer Ablaufplatte 2a und der Maschenelektrode 14 auf
den Wafer 101 fließt
und von der Mitte auf den Rand des Wafers 101 fließt, um gegebenenfalls
durch ein über dem
Rand angeordnetes Abscheidelösungsabflußrohr 4 abzufließen und
zu zirkulieren.Thereafter, a deposition solution 7 through a plating solution feed tube 3 fed, which is above the center of the wafer 101 is installed to the wafer processing container 1 to fill while the plating solution 7 through the holes of a drain plate 2a and the mesh electrode 14 on the wafer 101 flows and from the middle to the edge of the wafer 101 flows, optionally through an overlying the Abscheidelösungsabflußrohr 4 drain and circulate.
Als
Abscheidelösung 7 wird üblicherweise eine
Au-Abscheidelösung,
welche Natriumgoldsulfit oder Kaliumgoldzyanid als Hauptkomponente
enthält,
verwendet, während
die Temperatur der Abscheidelösung üblicherweise
auf etwa 50 bis 70°C festgelegt
wird.As a separation solution 7 For example, an Au plating solution containing sodium gold sulfite or potassium gold cyanide as a main component is usually used, while the temperature of the plating solution is usually set at about 50 to 70 ° C.
Wenn
eine derartige Abscheidelösung 7 zirkuliert,
wird die Fließgeschwindigkeit
der Abscheidelösung 7 über der
Waferoberfläche
an der Mitte des Wafers 101 maximal und verringert sich
in Richtung auf den Rand zu mit einer konzentrischen Verteilung.
Daher sind Ionen des Abscheidemetalls, welche transportiert werden,
in dem mittleren Teil des Wafers 101 konzentriert, und
wenn die in 6 dargestellte
Abscheidevorrichtung nach dem Stand der Technik verwendet wird,
wird die Abscheideschicht in dem mittleren Teil des Wafers dicker.If such a deposition solution 7 circulates, the flow rate of the deposition solution becomes 7 over the wafer surface at the center of the wafer 101 maximum and decreases towards the edge to with a concentric distribution. Therefore, ions of the deposition metal that are transported are in the middle part of the wafer 101 concentrated, and when the in 6 As shown in the prior art deposition apparatus, the deposition layer in the middle part of the wafer becomes thicker.
Andererseits
ist bei der vorliegenden Erfindung wie in 2A dargestellt eine kreisförmige Öffnung 14a beispielsweise
in der Mitte der Maschenanode 14 installiert, wodurch ein
elektrisches Feld zwischen der Maschenanode 14 und dem
Wafer 101 derart gebildet wird, daß die elektrische Felddichte
in dem mittleren Teil des Wafers 101 sich verringert (d.h.
die elektrischen Kraftlinien dünn
verteilt sind), während
die Fließgeschwindigkeit
der Abscheidelösung
so verbleibt, wie sie ist.On the other hand, in the present invention as in 2A represented a circular opening 14a for example, in the middle of the mesh anode 14 installed, creating an electric field between the mesh anode 14 and the wafer 101 is formed such that the electric field density in the middle part of the wafer 101 decreases (ie, the electric lines of force are thinly distributed) while the flow rate of the plating solution remains as it is.
2A stellt eine Maschenanode
mit einer Öffnung 14a dar,
welche in der Mitte der gewobenen Maschenelektrode einer mit Ti/Pt überzogenen Schicht
vorgesehen ist, welche durch eine Maschenanode ersetzt werden kann,
die aus einem Pt/Ta/Pt-Überzugsmaterial
gebildet ist und eine Mehrzahl von gestanzten Löchern und eine Öffnung 14'a aufweist,
welche in der Mitte der Elektrode vorgesehen ist. Der Durchmesser
der Maschenanode besitzt vorzugsweise denselben Betrag wie der Durchmesser
des zu überziehenden
Wafers, und bei dieser Ausführungsform
beträgt
der Durchmesser der Maschenanode vorzugsweise etwa 120mm, da angenommen
wird, daß ein
4-Zoll-Wafer Gegenstand der Abscheidung ist. 2A represents a mesh anode with an opening 14a which is provided at the center of the woven mesh electrode of a Ti / Pt coated layer which can be replaced by a mesh anode formed of a Pt / Ta / Pt coating material and a plurality of punched holes and an opening 14'a which is provided in the center of the electrode. The diameter of the mesh anode preferably has the same amount as the diameter of the wafer to be coated, and in this embodiment, the diameter of the mesh anode is preferably about 120 mm, since it is assumed that a 4-inch wafer is the subject of the deposition.
Die
Verteilung des elektrischen Felds über dem Wafer kann durch ein
Verfahren gesteuert werden, welches beispielsweise in dem japanischen
Gebrauchsmuster Kokai Nr. 6-37354 offenbart ist, wobei eine Ablenkplatte
zwischen der Maschenanode 14 und dem Wafer 101 installiert
wird, obwohl bei einem derartigen Verfahren die Richtung des Flusses
der Abscheidelösung
geändert
wird, was im Gegensatz zu der Erfindung zu einer Verschlechterung
der Gleichförmigkeit
der Verteilung der Dicke der Abscheidung führt.The distribution of the electric field over the wafer can be controlled by a method disclosed in, for example, Japanese Utility Model Kokai No. 6-37354, wherein a baffle plate is interposed between the mesh anode 14 and the wafer 101 is installed, although such a method changes the direction of the flow of the plating solution, which, unlike the invention, results in a deterioration of the uniformity of the distribution of the thickness of the deposit.
Somit
besitzt das elektrische Feld zwischen der Maschenanode 14 und
dem Wafer 101 in dem mittleren Teil der Wafer eine geringere
elektrische Felddichte, so daß die
Abscheidereaktion in dem mittleren Teil des Wafers 101 unterdrückt wird,
und es wird ein Effekt des Verkleinerns bzw. Verdünnens der Abscheidung
in dem mittleren Teil des Wafers 101 erzielt.Thus, the electric field has between the mesh anode 14 and the wafer 101 In the middle part of the wafer, a lower electric field density, so that the deposition reaction in the middle part of the wafer 101 is suppressed, and it becomes an effect of diluting the deposit in the middle part of the wafer 101 achieved.
Als
Ergebnis schwächt
eine derartige Verteilung der elektrischen Felddichte die Ungleichmäßigkeit
der Abscheideschichtdicke infolge der Verteilung der Fließgeschwindigkeit
der Abscheidelösung
ab, insbesondere kann das Ansteigen der Abscheideschichtdicke in
dem mittleren Teil des Wafers infolge der Verteilung der Fließgeschwindigkeit
der Abscheidelösung
durch Verringern der elektrischen Felddichte in einem derartigen
Teil unterdrückt
werden, wodurch es ermöglicht
wird, die Gleichförmigkeit
der Abscheideschichtdicke auf der Waferoberfläche zu verbessern.When
Result weakens
such distribution of the electric field density, the unevenness
the deposition layer thickness due to the distribution of flow velocity
the separation solution
in particular, the increase in the deposition layer thickness can be
the middle part of the wafer due to the distribution of the flow velocity
the separation solution
by reducing the electric field density in such
Part suppressed
which makes it possible
will, the uniformity
the deposition layer thickness on the wafer surface to improve.
3 zeigt eine Beziehung zwischen
dem Öffnungsdurchmesser
(dem Lochdurchmesser in der Anode) und dem gemessenen Wert der Dickengleichförmigkeit
(3 σ/m:m
mittlere Dicke an 21 Punkten), wenn die Öffnung 14a der Maschenanode 14 eines
Durchmessers von 123mm geändert
wird. 3 shows a relationship between the opening diameter (the hole diameter in the anode) and the measured value of the thickness uniformity (3 σ / m: m average thickness at 21 points) when the opening 14a the mesh anode 14 a diameter of 123mm is changed.
Aus 3 ist ersichtlich, daß dann,
wenn die Schichtdickengleichförmigkeit
in dem Fall 60% beträgt,
bei welchem der Durchmesser des Anodenlochs den Wert 0 aufweist,
nämlich
in dem Fall der herkömmlichen
Struktur, bei welcher keine Öffnung vorgesehen
ist, die Schichtdickengleichförmigkeit
auf 10% oder weniger durch Vorsehen einer Öffnung verbessert wird, und
es kann insbesondere dann, wenn der Öffnungsdurchmesser 45 mm beträgt, eine äußerst gute
Gleichförmigkeit
der Schichtdicke von etwa 5% erzielt werden.Out 3 It can be seen that when the film thickness uniformity is 60% in the case where the diameter of the anode hole is 0, namely, in the case of the conventional structure in which no opening is provided, the film thickness uniformity is 10% or less Provision of an opening is improved, and particularly when the opening diameter is 45 mm, extremely good layer thickness uniformity of about 5% can be achieved.
Die
in 3 dargestellten Ergebnisse
und andere Ergebnisse zeigen, daß die Öffnung der Maschenanode in
dem mittleren Teil der Elektrode vorzugsweise mit einem Durchmesser
in einem Bereich von 40 bis 80% des Durchmessers der Maschenanode
gebildet wird, was nahezu gleich dem Durchmesser des Wafers ist.In the 3 The results shown and other results show that the opening of the mesh anode in the central part of the electrode is preferably formed with a diameter in a range of 40 to 80% of the diameter of the mesh anode, which is almost equal to the diameter of the wafer.
4 stellt eine Verteilung
einer Abscheideschichtdicke über
der Oberfläche
einer 4-Zoll-Wafer dar, welche unter Verwendung der Maschenanode 14 beschichtet
wird und derart hergestellt wird, daß der Durchmesser der Anodenöffnung 75%
des Anodendurchmessers beträgt,
wobei ein Abstand von dem Waferrand entlang der Achse der Abszisse
und eine Abscheideschichtdicke entlang der Achse der Ordinate graphisch
dargestellt sind. Die Abscheidebedingungen sind dieselben wie in
dem in 8 dargestellten
Fall: die Stromdichte beträgt 5mA/cm2, und die Abscheidezeit beträgt 12 Minuten. 4 FIG. 12 illustrates a distribution of a plating layer thickness over the surface of a 4 inch wafer made using the mesh anode 14 and is made such that the diameter of the anode opening is 75% of the anode diameter, wherein a distance from the wafer edge along the axis of the abscissa and a deposition layer thickness along the axis of the ordinate are plotted. The deposition conditions are the same as in FIG 8th The current density is 5mA / cm 2 and the deposition time is 12 minutes.
Entsprechend
einem Vergleich der Verteilung der unter Verwendung der Maschenanode 14 der
vorliegenden Erfindung erlangten Abscheideschichtdicke und der Verteilung
der unter Verwendung der in 8 dargestellten
herkömmlichen
Maschenanode erlangten Abscheideschichtdicke ist ersichtlich, daß die Schichtdicke
in der Mitte auf etwa 4,5μm
verringert wird, was nahe der mittleren Abscheideschichtdicke in
dem Fall von 4 ist,
im Gegesatz zu 6μm
bei dem in 8 dargestellten
Fall, und das Verringern der Schichtdicke an einer Position 15mm
nach innen von dem Rand der in 8 überwachten
Wafer wird in dem Fall von 4 aufgehoben.According to a comparison of the distribution of using the mesh anode 14 of the present invention, the deposition layer thickness and the distribution of the thickness using the in 8th As shown in the conventional mesh anode, as shown in FIG. 2, it can be seen that the layer thickness in the center is reduced to about 4.5 μm, which is close to the average deposition layer thickness in the case of FIG 4 is, in contrast to 6μm at the in 8th in the illustrated case, and reducing the layer thickness at a position 15mm inward from the edge of the in 8th monitored wafer is in the case of 4 canceled.
Dies
liegt vermutlich daran, daß die
elektrische Felddichte in der Nähe
der Mitte des Wafers in dem Fall verringert ist (die elektrischen
Kraftlinien dünn
verteilt sind), wobei die Maschenanode der vorliegenden Erfindung
verwendet wird und eine Abscheidereaktion in dem mittleren Teil
des Wafers im Vergleich mit dem Stand der Technik unterdrückt wird.
Da ebenfalls die Abscheidereaktion in dem mittleren Teil unterdrückt wird,
werden Ionen des Abscheidemetalls, welche bei der Abscheidereaktion
in dem mittleren Teil bei dem Stand der Technik verbraucht werden
würden,
durch den Fluß der
Abscheidelösung
transportiert und entlang dem Rand der Wafer eingespeist, und daher
wird das Verringern der Schichtdicke in einem Teil etwa 15mm von
dem Rand der Wafer nach innen gerichtet, was entsprechend 8 beobachtet wird, wahrscheinlich
durch die Zufuhr von Ionen des Abscheidemetalls unterdrückt.This is presumably because the electric field density in the vicinity of the center of the wafer is reduced in the case (the electric lines of force being thinly distributed) using the mesh anode of the present invention and a deposition reaction in the middle part of the wafer as compared with FIG suppressed in the prior art. Also, since the deposition reaction in the middle part is suppressed, ions of the deposition metal that would be consumed in the deposition reaction in the middle part in the prior art are transported by the flow of the deposition solution and fed along the edge of the wafer, and therefore reducing the layer thickness in a part about 15mm from the edge of the wafer inwardly, which is accordingly 8th is probably suppressed by the supply of ions of the deposition metal.
5 stellt ein Verfahren zum
Herstellen von Halbleiterbauelementen dar, bei welchem die mit der oben
beschriebenen Maschenanode versehene Abscheidevorrichtung verwendet
wird. 5 Fig. 10 illustrates a method of fabricating semiconductor devices using the deposition apparatus provided with the above-described mesh anode.
Zuerst
wird eine Abscheidezuführungsschicht
(eine lami nierte Schicht aus beispielsweise Ti/Au, TiW/Au, Cr/Au,
usw.) 102 auf dem aus Si, GaAs oder dergleichen hergestellten
Halbleiterwafer 101 wie in 5A dargestellt
durch Aufdampfung oder Zerstäubung
gebildet.First, a deposition feed layer (a lami nated layer of, for example, Ti / Au, TiW / Au, Cr / Au, etc.) 102 on the semiconductor wafer made of Si, GaAs or the like 101 as in 5A represented by vapor deposition or sputtering.
Danach
wird eine Fotoresiststruktur 103 durch Bildübertragung
auf den Halbleiterwafer 101 wie in 5B dargestellt gebildet, auf welchem
die Abscheidezufuhrschicht 102 gebildet worden ist. Zu diesem
Zeitpunkt verbleibt eine Kontaktstruktur 103a dort, wo
die Fotoresiststruktur 103 nicht gebildet worden ist, an
einem oder mehreren Plätzen
entlang dem Rand des Wafers 101.After that, a photoresist pattern is formed 103 by image transfer to the semiconductor wafer 101 as in 5B shown formed on which the Abscheidezufuhrschicht 102 has been formed. At this time, a contact structure remains 103a where the photoresist structure is 103 has not been formed at one or more places along the edge of the wafer 101 ,
Dann
wird der Wafer 101 auf dem unteren Teil 9 des
Waferbearbeitungsbehälters
der Abscheidevorrichtung (vgl. 1A)
der vorliegenden Erfindung plaziert, während das obere Teil 8 des
Waferbearbeitungsgefäßes mit
einem Versiegelungs- bzw. Verschlußmaterial 11 wie einem
O-Ring über
dem Wafer 101 plaziert wird und um den Wafer herum mit dem
Verschlußmaterial 11 verschlossen
wird. Zu diesem Zeitpunkt sind der Kathodenkontakt 10,
welcher in dem Verschlußmaterial 11 enthalten
ist, und die Kontaktstruktur 103(a), welche um dem Halbleiterwafer 101 herum
vorgesehen ist, elektrisch miteinander verbunden (vgl. 1B).Then the wafer 101 on the lower part 9 the wafer processing container of the separation device (see. 1A ) of the present invention while the upper part 8th the wafer processing vessel with a sealing or closure material 11 like an O-ring over the wafer 101 is placed and around the wafer with the closure material 11 is closed. At this time, the cathode contact 10 which is in the closure material 11 is included, and the contact structure 103 (a) which surround the semiconductor wafer 101 is provided around, electrically connected to each other (see. 1B ).
Nun
wird die Abscheidelösung 7 in
den Waferbearbeitungsbehälter 1 durch
das Abscheidelösungseinspeiserohr 3 eingeführt. Die
Abscheidelösung 7 wird
aus dem über
der Mitte des Wafers 101 lokalisierten Abscheidelösungseinspeiserohr 3 durch Löcher 2a der
Ablaufplatte und die Maschenanode 14 dem Wafer 101 zugeführt, fließt danach über die Oberfläche des
Wafers 101 von dem mittleren Teil davon auf den Rand zu
und fließt
durch das über
dem Waferrand installierte Ablußrohr 4 aus
dem Waferbearbeitungsbehälter 1 heraus
und zirkuliert.Now the precipitation solution 7 in the wafer processing container 1 through the plating solution feed tube 3 introduced. The separation solution 7 gets out of the over the middle of the wafer 101 isolated plating solution feed tube 3 through holes 2a the drain plate and the mesh anode 14 the wafer 101 supplied, then flows over the surface of the wafer 101 from the middle part thereof to the edge and flows through the drain pipe installed above the wafer edge 4 from the wafer processing container 1 out and circulating.
Danach
wird ein elektrisches Feld mit einer Stromdichte von mehreren Milliampere/cm2 bis zu mehreren zehn Milliampere/cm2 an die Maschenanode 14 und die
Kathode, nämlich
die Zufuhrschicht 102 auf dem Wafer 101 beispielsweise
bei einer Konstantstromelektrolyse angelegt, wodurch eine Abscheidung
auf der Oberfläche
des Wafers 101 unter Verwendung der Fotoresiststruktur 103,
die auf dem Wafer 101 als Maske vorgesehen ist, durchgeführt wird.Thereafter, an electric field having a current density of several milliamps / cm 2 to tens of milliamps / cm 2 is applied to the mesh anode 14 and the cathode, namely the feed layer 102 on the wafer 101 for example, applied in a constant current electrolysis, whereby a deposition on the surface of the wafer 101 using the photoresist pattern 103 on the wafer 101 is provided as a mask is performed.
Da
bei der oben beschriebenen Abscheidevorrichtung (1A) die Elektrode mit einem Loch in der
Mitte wie in (2A und 2B dargestellt als Maschenanode 14 verwendet
wird, ist die elektrische Felddichte in dem mittleren Teil des Wafers 1 kleiner als
an dem Rand, wodurch es ermöglicht
wird, die Abscheideschicht 104 mit einer gleichförmigeren
Dicke als bei der Verwendung einer herkömmlichen Abscheidevorrichtung
(6) zu bilden.Since in the above-described separation device ( 1A ) the electrode with a hole in the middle as in ( 2A and 2 B shown as a mesh anode 14 is used, the electric field density is in the middle part of the wafer 1 smaller than at the edge, thereby allowing the deposition layer 104 with a more uniform thickness than when using a conventional separation device ( 6 ) to build.
Als
letztes wird der Wafer 101 wie in 5D dargestellt aus dem Waferbearbeitungsbehälter herausgenommen,
und es werden, nachdem die Resiststruktur 103 durch eine
Behandlung mit einem organischen Lösungsmittel wie durch Ablösen mit
Sauerstoff oder dergleichen entfernt worden ist, Teile von der Abscheidezufuhrschicht 102,
an welchen die Abscheideschicht 104 nicht gebildet ist,
durch RIE oder ein Ionenzerkleinerungsverfahren (ion milling process)
entfernt, um die gewünschte
Abscheidestruktur zu erlangen.Lastly, the wafer 101 as in 5D taken out of the wafer processing container, and it will after the resist structure 103 by treatment with an organic solvent such as peeling with acid fabric or the like has been removed, parts from the deposition supply layer 102 to which the deposition layer 104 is not formed by RIE or an ion milling process to obtain the desired deposition structure.
Das
obige Herstellungsverfahren kann auf die Bildung von Au-Anschlüssen auf
einem Si-Wafer, einem GaAs-Wafer oder dergleichen, einer Au-Abscheidung,
einer Verdrahtung oder einer Abscheidung einer Elektrode angewandt
werden.The
The above manufacturing process can affect the formation of Au terminals
a Si wafer, a GaAs wafer or the like, an Au deposit,
applied to a wiring or a deposition of an electrode
become.
6 zeigt eine Draufsicht
auf das Halbleiterbauelement mit der Abscheideschicht, die durch das
Verfahren der vorliegenden Erfindung abgeschieden worden ist. Entsprechend
der Figur bezeichnet Bezugszeichen 21 eine Abscheideschicht. 6 FIG. 12 shows a top view of the semiconductor device with the deposition layer deposited by the method of the present invention. FIG. According to the figure, reference numeral designates 21 a deposition layer.
Im
allgemeinen wird aus einer Wafer eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen
hergestellt. Unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
kann bei dem Wafer eine gute Gleichförmigkeit der Abscheideschicht
(der Verteilung der Abscheideschichtdicke) von etwa 10% und insbesondere
von 5% erzielt werden, so daß eine
gute Gleichförmigkeit
der Abscheideschicht zwischen den auf der Wafer gebildeten Halbleiterbauelementen
erzielt werden kann.in the
In general, a wafer becomes a plurality of semiconductor devices
produced. Using the method of the present invention
For example, the wafer may have good uniformity of the deposition layer
(the distribution of Abscheideschichtdicke) of about 10% and in particular
be achieved by 5%, so that a
good uniformity
the deposition layer between the semiconductor devices formed on the wafer
can be achieved.
Vorstehend
wurde eine Maschenelektrode sowie eine Abscheidevorrichtung und
ein Abscheideverfahren unter Verwendung der Maschenelektrode offenbart.
wobei die Gleichförmigkeit
der Abscheideschichtdicke ohne Ändern
der Fließgeschwindigkeit bei
der Zufuhr der Abscheidelösung
verbessert ist. Durch Vorsehen einer Öffnung in der Mitte einer Maschenanode
einer Abscheidevorrichtung wird eine Verteilung einer elektrischen
Felddichte zwischen der Maschenanode und einem Wafer derart erlangt,
daß die
elektrische Felddichte in dem mittleren Teil des Wafers kleiner
als in dem Teil entlang dem Rand ist.above
was a mesh electrode and a separator and
discloses a deposition method using the mesh electrode.
being the uniformity
the deposition layer thickness without changing
the flow rate at
the supply of the separation solution
is improved. By providing an opening in the center of a mesh anode
a separator is a distribution of an electric
Field density between the mesh anode and a wafer thus obtained,
that the
electric field density in the middle part of the wafer smaller
as is in the part along the edge.