RU2327249C1 - Device for one-side galvanic treatment of semiconductor plates - Google Patents
Device for one-side galvanic treatment of semiconductor plates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2327249C1 RU2327249C1 RU2006135621/28A RU2006135621A RU2327249C1 RU 2327249 C1 RU2327249 C1 RU 2327249C1 RU 2006135621/28 A RU2006135621/28 A RU 2006135621/28A RU 2006135621 A RU2006135621 A RU 2006135621A RU 2327249 C1 RU2327249 C1 RU 2327249C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- substrate holder
- semiconductor wafer
- support frame
- semiconductor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Weting (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к электротехническому оборудованию, в частности к оборудованию для обработки полупроводниковых пластин, и может быть использовано для нанесения покрытий электролитическим способом.The device relates to electrical equipment, in particular to equipment for processing semiconductor wafers, and can be used for coating electrolytically.
Известно устройство для электрохимической обработки полупроводниковых шайб (патент США 6156167 от 05.12.2000 г.), в котором кремниевую пластину устанавливают в приемную кассету горизонтально, обрабатываемой стороной вниз. Прижимают внешние токоведущие контакты к периферийным областям пластины, изолируемым от электролита посредством диэлектрической накладки. В процессе осаждения пластину вращают для удаления выделяющихся пузырьков газа и перемешивания электролита.A device is known for the electrochemical processing of semiconductor washers (US Pat. No. 6,156,167 of December 5, 2000), in which a silicon wafer is installed horizontally in the receiving cassette, processed side down. The external current-carrying contacts are pressed to the peripheral regions of the plate isolated from the electrolyte by means of a dielectric patch. During the deposition process, the plate is rotated to remove evolving gas bubbles and stir the electrolyte.
Недостатком данного устройства является низкое качество осаждаемых серебряных контактов фотопреобразователей, обусловленное формированием дендритов - хаотичных наростов металла в виде бахромы по периметру контактов, за счет турбулентных потоков, возникающих на границах окон фоторезистивной маски.The disadvantage of this device is the low quality of the deposited silver contacts of the photoconverters, due to the formation of dendrites - chaotic metal growths in the form of a fringe around the perimeter of the contacts, due to turbulent flows arising at the borders of the windows of the photoresist mask.
Признаки вышеуказанного аналога, общие с предлагаемым устройством, следующие: гальваническая ванна с анодом, источник электрического тока, система принудительного перемешивания электролита, горизонтальное расположение обрабатываемой пластины, токопроводящие контакты, расположенные по периметру осаждаемой стороны пластины.Signs of the aforementioned analogue that are common with the proposed device are as follows: a galvanic bath with an anode, an electric current source, an electrolyte forced mixing system, a horizontal arrangement of the workpiece, conductive contacts located around the perimeter of the deposited side of the plate.
Известен метод и устройство для электрохимической обработки поверхности пластины (патент США 6645356 от 11.11.2003 г.), в котором электрический контакт к периферийным областям создают посредством множества дискретных пружин, острия которых процарапывают поверхность пластины при ее прижатии. Контакты изолируются от электролита диэлектрическим барьером и герметизирующим газом. Поток электролита направляется посредством нагнетающего насоса.A known method and device for electrochemical processing of the surface of the plate (US patent 6645356 from 11.11.2003), in which the electrical contact to the peripheral regions is created by a plurality of discrete springs whose tips scratch the surface of the plate when it is pressed. The contacts are isolated from the electrolyte by a dielectric barrier and a sealing gas. The flow of electrolyte is directed by means of a discharge pump.
Недостатком устройства по вышеуказанному способу является возникновение механических нагрузок на пластине, которые ведут к ее повреждению, что обусловлено неравномерным прижатием и процарапыванием тонкой хрупкой пластины арсенида галлия на германии (GaAs/Ge) остриями токоведущих контактов.The disadvantage of the device according to the above method is the occurrence of mechanical loads on the plate, which lead to damage, due to the uneven pressing and scratching of a thin brittle plate of gallium arsenide on germanium (GaAs / Ge) by the points of current-carrying contacts.
Признаки вышеуказанного аналога, общие с предлагаемым устройством, следующие: гальваническая ванна с анодом, источник электрического тока, система принудительного перемешивания электролита, горизонтальное расположение обрабатываемой пластины, токоподводящие контакты по периметру осаждаемой стороны пластины.Signs of the aforementioned analogue that are common with the proposed device are as follows: a galvanic bath with an anode, an electric current source, an electrolyte forced mixing system, a horizontal arrangement of the workpiece, current-carrying contacts along the perimeter of the deposited side of the plate.
Известно контактное устройство для токоподвода к пластине в процессе электрохимической обработки (патент США 6805778 от 19.10.2004 г.), в котором обрабатываемую пластину прижимают по периметру к опорным столбикам подложкодержателя электродными контактами и располагают в гальванической ванне с анодом горизонтально, осаждаемой стороной вниз. Каждый электродный контакт выполнен в форме дуги, покрыт изоляционной пленкой с изолирующим колоколом вокруг прижимного участка. Электрод прижимают к электропроводному затравочному слою в окне фоторезистивной маски на пластине, а изолирующий колокол - к слою фоторезиста, что позволяет избежать коррозии открытого участка затравочного слоя металла. Система принудительного перемешивания электролита состоит в том, что пластина в процессе осаждения вращается вокруг своей оси, кроме того, поток жидкости нагнетается снизу вверх через дырчатый экран к осаждаемой стороне, переливаясь в последующем через край ванны. Обратная сторона пластины при этом не смачивается. В результате интенсивного перемешивания подавляется газовыделение.A contact device for the current supply to the plate during electrochemical processing is known (U.S. Pat. No. 6,805,778 of 10/19/2004), in which the plate to be processed is pressed along the perimeter to the support columns of the substrate holder by electrode contacts and placed horizontally in the plating bath with the anode, deposited side down. Each electrode contact is made in the form of an arc, covered with an insulating film with an insulating bell around the clamping section. The electrode is pressed against the electrically conductive seed layer in the window of the photoresist mask on the plate, and the insulating bell is pressed against the photoresist layer, which avoids corrosion of the exposed portion of the seed metal layer. The forced electrolyte mixing system consists in the fact that the plate rotates around its axis during the deposition process, in addition, the fluid flow is pumped from bottom to top through the hole screen to the deposited side, subsequently overflowing over the edge of the bath. The reverse side of the plate is not wetted. As a result of intensive mixing, gas evolution is suppressed.
Недостатком прототипа является сложность конструкции, за счет реализации одновременного вращения пластины с токоподводящими контактами и нагнетанием потока электролита снизу вверх к осаждаемой стороне. Завихрения электролита, возникающие по периметру окон фоторезистивной маски, приводят к нарастанию бахромы из дендритов. Плохое качество осадка недопустимо в технологии фотопреобразователей, так как искажается геометрия контактов, увеличивается затененность пластины. В отсутствие принудительного перемешивания дендриты не образуются, но, как только пограничный с подложкой слой электролита обедняется ионами металла, начинается газовыделение. Пузырьки газа, накапливаясь под горизонтально расположенной пластиной, препятствуют осаждению металла. Кроме того, устройство - прототип и не предусматривает осаждения металла в условиях спокойного, без перемешивания, положения электролита, так как при выключении нагнетающего насоса уровень жидкости будет понижаться.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design, due to the simultaneous rotation of the plate with current-carrying contacts and forcing the flow of electrolyte from the bottom up to the deposited side. Electrolyte turbulence occurring around the perimeter of the windows of the photoresist mask leads to an increase in fringe from dendrites. Poor quality of the precipitate is unacceptable in the technology of photoconverters, since the geometry of the contacts is distorted, the shading of the plate increases. In the absence of forced mixing, dendrites are not formed, but as soon as the electrolyte layer bordering the substrate is depleted in metal ions, gas evolution begins. Bubbles of gas, accumulating under a horizontally located plate, prevent the deposition of metal. In addition, the device is a prototype and does not provide for the deposition of metal in a quiet, without stirring, position of the electrolyte, since when the pressure pump is turned off, the liquid level will decrease.
Признаки прототипа, общие с предлагаемым устройством, следующие: гальваническая ванна с анодом, в которой расположен подложкодержатель с набором электродных токоподводящих контактов; подложкодержатель снабжен опорными столбиками, к которым прижата полупроводниковая пластина; электродные токоподводящие контакты расположены по периметру полупроводниковой пластины; система принудительного перемешивания электролита; источник электрического тока.The features of the prototype, common with the proposed device, are as follows: a galvanic bath with an anode, in which a substrate holder with a set of electrode current-carrying contacts is located; the substrate holder is equipped with supporting posts to which the semiconductor wafer is pressed; electrode current-carrying contacts are located around the perimeter of the semiconductor wafer; forced electrolyte mixing system; source of electric current.
Технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве для односторонней гальванической обработки полупроводниковых пластин, заключается в повышении качества гальванической обработки и упрощении конструкции устройства.The technical result achieved in the proposed device for one-sided galvanic processing of semiconductor wafers is to improve the quality of galvanic processing and simplify the design of the device.
Достигается это тем, что в устройство для односторонней гальванической обработки полупроводниковых пластин, содержащее гальваническую ванну с анодом, в которой расположен подложкодержатель с набором электродных токоподводящих контактов и опорными столбиками, к которым прижата полупроводниковая пластина, причем электродные токоподводящие контакты расположены по периметру полупроводниковой пластины, а кроме того, содержащее систему принудительного перемешивания и источник электрического тока, дополнительно введена опорная рама с угловым выступом и три игольчатых упора с конструктивными метками в виде колец, обеспечивающих горизонтальное положение опорной рамы, при этом подложкодержатель выполнен с направляющей угловой выточкой. Кроме того, в устройство введен блок управления источником тока и системой перемешивания электролита, состоящей из магнитной мешалки с экранирующей пластиной, подавляющей воронкообразование.This is achieved by the fact that in a device for one-sided galvanic processing of semiconductor wafers, containing a galvanic bath with an anode, in which there is a substrate holder with a set of electrode current-carrying contacts and support columns, to which a semiconductor plate is pressed, and electrode current-conducting contacts are located around the perimeter of the semiconductor wafer, and in addition, containing a forced mixing system and an electric current source, an additional support frame with Glov protrusion and three needle stop design with marks in the form of rings, ensuring the horizontal position of the support frame, wherein the substrate holder is configured to guide the corner recess. In addition, a control unit for the current source and the electrolyte mixing system, consisting of a magnetic stirrer with a shielding plate that suppresses funnel formation, was introduced into the device.
Отличительные признаки предлагаемого устройства для односторонней гальванической обработки полупроводниковых пластин, обеспечивающие соответствие его критерию «новизна», следующие:Distinctive features of the proposed device for one-sided galvanic processing of semiconductor wafers, ensuring compliance with its criterion of "novelty", the following:
- опорная рама с угловым выступом;- supporting frame with an angled protrusion;
- три игольчатых упора с конструктивными метками в виде колец;- three needle stops with structural marks in the form of rings;
- выполнение подложкодержателя с направляющей угловой выточкой и установленного на выступ опорной рамы;- the implementation of the substrate holder with a guide angled recess and mounted on a protrusion of the support frame;
- блок управления источником электрического тока и системой перемешивания электролита, состоящей из магнитной мешалки с экранирующей пластиной.- a control unit for an electric current source and an electrolyte mixing system consisting of a magnetic stirrer with a shielding plate.
Для обоснования соответствия предлагаемого изобретения критерию «изобретательский уровень» был проведен анализ известных решений по литературным источникам, в результате которого не обнаружено технических решений, содержащих совокупность известных и отличительных признаков предлагаемого устройства, дающих вышеуказанных технический результат. Поэтому, по мнению авторов, предлагаемое устройство для односторонней гальванической обработки полупроводниковых пластин соответствует критерию «изобретательский уровень».To justify the compliance of the proposed invention with the criterion of "inventive step", an analysis of known solutions based on literature was carried out, as a result of which no technical solutions were found containing a combination of known and distinctive features of the proposed device, giving the above technical result. Therefore, according to the authors, the proposed device for one-sided galvanic processing of semiconductor wafers meets the criterion of "inventive step".
Предлагаемое устройство для односторонней гальванической обработки полупроводниковых пластин состоит (фиг.1, 2) из гальванической ванны 1 с анодом 2, подложкодержателя 3 с опорными столбиками 4 и набором токоподводящих прижимных контактов 5, расположенных по периметру полупроводниковой пластины 6, причем подложкодержатель 3 снабжен направляющей угловой выточкой 7. Подложкодержатель 3 с полупроводниковой пластиной 6 установлен на опорную раму 8, имеющую угловой выступ 9, кроме того, опорная рама 8 уложена на три игольчатых упора 10, снабженных конструктивными метками в виде колец 11 и имеющих вершины 12. Для установки опорной рамы 8 параллельно поверхности электролита 13, заполняющего гальваническую ванну 1, игольчатые упоры 10 снабжены винтовыми соединениями 14. Подложкодержатель 3 устанавливается своей угловой выточкой 7 на выступ 9 опорной рамы 8.The proposed device for one-sided galvanic processing of semiconductor wafers consists (Figs. 1, 2) of a galvanic bath 1 with an anode 2, a
Устройство для односторонней гальванической обработки полупроводниковых пластин снабжено также системой принудительного перемешивания электролита, которая состоит из магнитной мешалки 15 с перемешивающим стержнем 16, расположенным на дне гальванической ванны 1, над которым устанавливается на опорных ножках 17 экранирующая пластина 18, подавляющая воронкообразование электролита.The device for one-sided galvanic processing of semiconductor wafers is also equipped with a forced electrolyte mixing system, which consists of a magnetic stirrer 15 with a stirring rod 16 located at the bottom of the galvanic bath 1, above which a shield plate 18 is installed on the support legs 17, which suppresses the funnel formation of the electrolyte.
На фиг.2 изображен фрагмент взаимного расположения подложкодержателя 3 с полупроводниковой пластиной 6 в контакте с электролитом 13.Figure 2 shows a fragment of the relative position of the
Гальваническая обработка полупроводниковой пластины 6 выполняется с помощью источника электрического тока, состоящего из потенциостата П-50-1 и программатора ПР-8 (фиг.3).The galvanic processing of the
Блок управления источником тока и системой перемешивания электролита выполнен на элементной базе реле времени ВЛ-64 и состоит из трех смещенных по времени начального запуска каналов с электрическими ключами К1, К2, К3 (фиг.4).The control unit of the current source and the electrolyte mixing system is made on the element base of the VL-64 time relay and consists of three channels shifted by the time of the initial start-up with electric switches K1, K2, K3 (Fig. 4).
Временные последовательности замыкания-размыкания электрических ключей K1, K2 и К3 с соответствующими периодами перемешивания электролита - t1, релаксации электролита - t2 и импульсного осаждения - t3 изображены на фиг.5.Temporary sequences of closing-opening of electric keys K1, K2 and K3 with the corresponding periods of mixing of the electrolyte - t1, relaxation of the electrolyte - t2 and pulse deposition - t3 are shown in Fig.5.
Пример конкретного выполнения предлагаемого устройства для односторонней гальванической обработки полупроводниковых пластин.An example of a specific implementation of the proposed device for one-sided galvanic processing of semiconductor wafers.
Для обеспечения одностороннего смачивания полупроводниковую пластину 6, закрепленную на подложкодержателе 3, укладывают на поверхность электролита 13 постепенно, начиная от крайней точки N осаждаемой стороны пластины 6. По мере уменьшения угла наклона площадь соприкосновения увеличивается, за счет сил поверхностного натяжения воздух выдавливается раствором за пределы полупроводниковой пластины 6. Обратная сторона полупроводниковой пластины 6 при этом находится вне электролита 13, что исключает агрессивное воздействие на нее в последующем процессе электрохимического осаждения.To ensure one-sided wetting, the semiconductor wafer 6, mounted on the
Подложкодержатель 3 с полупроводниковой пластиной 6 движется по жестко установленной траектории. Первоначально подложкодержатель 3 устанавливают на опорную раму 8 под углом αнач.=30° к поверхности электролита 13, при этом угловой выступ 9 опорной рамы 8 входит в угловую выточку 7 подложкодержателя 3 и нижний край N осаждаемой стороны полупроводниковой пластины 6 касается электролита 13.The
Опорная рама 8 уложена на три игольчатых упора 10, геометрически расположенных в вершинах равностороннего треугольника.The supporting frame 8 is laid on three needle stops 10 geometrically located at the vertices of an equilateral triangle.
Игольчатые упоры 10 снабжены конструктивными метками в виде колец 11. Установку плоскости опорной рамы 8 параллельно поверхности электролита 13 осуществляют посредством поднятия игольчатых упоров 10 с помощью винтового соединения 14.The needle stops 10 are provided with constructive marks in the form of rings 11. The installation of the plane of the support frame 8 parallel to the surface of the
Равноудаленное положение опорных точек 12 (вершин игольчатых упоров) от поверхности электролита 13 фиксируют по моменту скатывания раствора с поверхности колец 11. Высота выступающих над электролитом 13 участков игольчатых упоров 10 соответствует высоте опорных столбиков 4 на подложкодержателе 3, толщине полупроводниковой пластины 6 и величине поднятия h(0,3÷1,2 мм) плоскости осаждаемой стороны над поверхностью электролита (фиг.2). При укладывании подложкодержателя 3 его траектория жестко определяется скольжением опорных точек G и F углового выступа опорной рамы 8 по поверхности угловой выточки 7 подложкодержателя 3. Прижатие к опорной раме 8 исключает боковой наклон подложкодержателя 3.The equidistant position of the support points 12 (the tips of the needle stops) from the surface of the
Угловая выточка 7 подложкодержателя 3 необходима для начального соприкосновения крайней точки N плоскости осаждения полупроводниковой пластины 6 с поверхностью электролита 13 и захвата раствора силами поверхностного натяжения, формирования мениска. При уменьшении угла наклона α подложкодержателя 3 происходит одновременно его вращательное движение и сдвиг в вертикальном (вверх) и горизонтальном направлениях.The angular undercut 7 of the
В результате крайняя точка N осаждаемой стороны полупроводниковой пластины 6, удерживая раствор, удаляется от поверхности электролита 13 на заданное расстояние, что исключает смачивание тыльной стороны обрабатываемой полупроводниковой пластины 6.As a result, the extreme point N of the deposited side of the
В отсутствие угловой выточки 7 подложкодержатель 3 совершает вращательное движение вниз, при этом плоскость осаждаемой стороны полупроводниковой пластины 6 располагается ниже плоскости электролита 13, и раствором смачивается тыльная сторона.In the absence of an angled groove 7, the
Величины проекций /АВ/ и /ВС/ на вертикаль (фиг.2), зависящие от изменения угла наклона подложкодержателя 3, определяются выражениями:The magnitude of the projections / AB / and / BC / on the vertical (figure 2), depending on the change in the angle of inclination of the
/AB/=[d1/sinβ-d2·sinx·(ctgβ+ctgx)]·cosx/ AB / = [d 1 / sinβ-d 2 · sinx · (ctgβ + ctgx)] · cosx
где:Where:
β - угол выточки 7 в подложкодержателе 3 (β=90° - αнач.)β is the angle of the groove 7 in the substrate holder 3 (β = 90 ° - α beginning )
αнач. - начальный угол установки подложкодержателя 3;α beg. - the initial installation angle of the
d1 - толщина слоя в подложкодержателе 3, в котором сформирована угловая выточка 7;d 1 is the thickness of the layer in the
d2 - толщина опорной рамы 8;d 2 - the thickness of the support frame 8;
d3 - высота опорных столбиков 4 подложкодержателя 3;d 3 - the height of the supporting columns 4 of the
l - величина отступа края полупроводниковой пластины 6 от края подложкодержателя 3;l is the amount of indentation of the edge of the
х - изменение угла наклона подложкодержателя 3.x is the change in the angle of inclination of the
Данные расчета геометрического расстояния h от крайней нижней точки N полупроводниковой пластины 6 до плоскости электролита 13 представлены в таблице.The calculation data of the geometric distance h from the extreme lower point N of the
Высота подъема края осаждаемой стороны h над уровнем электролита в зависимости от угла наклона полупроводниковой пластины αTable.
The lifting height of the edge of the deposited side h above the electrolyte level depending on the angle of inclination of the semiconductor wafer α
h, ммα °
h mm
При угле начальной установки подложкодержателя 3 равном αнач.=30° величина поднятия h осаждаемой плоскости полупроводниковой пластины 6 над уровнем электролита 13 зависит от ее размещения на подложкодержателе 3 (параметра l). Раствор электролита 13 удерживается силами поверхностного натяжения в диапазоне h=0÷1,5 мм, в тоже время для предотвращения затягивания воздуха под полупроводниковую пластину 6 или накатывания электролита 13 на тыльную сторону при перемешивании целесообразно использовать h=0,3÷1,2 мм.When the angle of the initial installation of the
При l=3 мм (см. п.5 таблицы) осаждаемая сторона полупроводниковой пластины находится ниже уровня электролита 13 и возможно смачивание тыла.At l = 3 mm (see clause 5 of the table), the deposited side of the semiconductor wafer is below the level of
Увеличение αнач. угла начальной установки подложкодержателя 3 свыше 40° при l=(0÷2 мм) нецелесообразно, так как это приводит к значительному росту h (свыше 1,7 мм) и затягиванию воздуха под полупроводниковую пластину 6 при перемешивании.The increase in α beg. the angle of the initial installation of the
Система принудительного перемешивания предлагаемого устройства состоит из магнитной мешалки 15 (ММ-5) с перемешивающим стержнем 16 на дне гальванической ванны 1, над которым устанавливается экранирующая пластина 18, препятствующая образованию воронки. Принудительное перемешивание необходимо для обогащения ионами металла приповерхностного с полупроводниковой пластиной 6 слоя электролита 13. В течение последующей паузы происходит релаксация электролита 13, раствор успокаивается. Осаждение металла в условиях принудительного перемешивания и возникающих турбулентных потоков на границе углублений в фоторезистивном слое приводит к разрастанию хаотичных структур дендритов. В отсутствие перемешивания при постоянном или импульсном токе осаждения поверхность полупроводниковой пластины 6 покрывается газовыми пузырьками.The forced mixing system of the proposed device consists of a magnetic stirrer 15 (MM-5) with a stirring rod 16 at the bottom of the galvanic bath 1, over which a shielding plate 18 is installed, which prevents the formation of a funnel. Forced mixing is necessary for the enrichment by metal ions of a surface layer of
Гальваническую обработку выполняют с помощью источника электрического тока (фиг.3), состоящего из потенциостата ПИ-50-1 и программатора ПР-8.Galvanic processing is performed using an electric current source (Fig. 3), consisting of a PI-50-1 potentiostat and a PR-8 programmer.
Импульсный инверсный режим осаждения способствует улучшению качества осадка, так как в анодный период частично растворяются микровыступы с повышенной напряженностью электрического поля и происходит конвекционное пополнение ионами металла приповерхностного слоя электролита 13. Однако при расположении полупроводниковой пластины 6 осаждаемой стороной вниз конвекционного перемешивания недостаточно, так как в этом случае поверхность осажденного слоя металла неоднородна бугриста, что связано с микрогазовыделением при образовании обедненного слоя. Для подавления газовыделения необходимо чередование процессов осаждения металла и принудительного перемешивания электролита 13.The pulsed inverse deposition mode contributes to an improvement in the quality of the precipitate, since during the anode period microprotrusions with increased electric field strength partially dissolve and metal ions convectively replenish the surface layer of
Принудительное перемешивание более интенсивно, чем конвекция, обогащает ионами металла приповерхностный к полупроводниковой пластине 6 слой электролита 13, в том числе в углублениях фоторезистивной маски.Forced mixing more intensively than convection enriches with metal ions a layer of
Длительность осаждения зависит от плотности катодного тока (ρк). Чем выше плотность тока, тем короче должен быть период осаждения в силу более быстрого обеднения поверхностного слоя электролита 13, например для ρк=60 mA/см2 не более 1,5 мин; для ρк=80 mA/см2 не более 1 мин; для ρк=120 mA/см2 не более 30 сек. При этом в окнах маски формируется плотный мелкозернистый осадок с ровной геометрией края.The duration of deposition depends on the density of the cathode current (ρ to ). The higher the current density, the shorter should be the period of deposition due to the more rapid depletion of the surface layer of
Цикл, состоящий из принудительного перемешивания электролита, релаксации электролита, импульсного осаждения, многократно повторяют до формирования слоя металла необходимой толщины.The cycle, consisting of forced mixing of the electrolyte, relaxation of the electrolyte, pulse deposition, is repeated many times until the formation of a metal layer of the required thickness.
Блоком управления (фиг.4) задается программа цикла с указанием длительностей перемешивания (t1), релаксации (t2), импульсного осаждения (t3), количества повторений (n). Электрические ключи K1 и К2 блока управления (фиг.4) встроены в цепь гальванического тока (D-C-E), задаваемого источника тока (фиг.3). При разомкнутом электрическом ключе K1 источник тока (фиг.3) шунтируется замкнутым ключом К2, при этом в используемом гальваностатическом режиме осаждения металла на полупроводниковой пластине 6 не происходит. В период перемешивания электролита 13 ключ К3 управления магнитной мешалкой 15 замкнут, в период релаксации электролита 13 разомкнут. При последовательном замыкании ключа K1 и размыкании ключа К2 протекает гальванический ток (период осаждения металла). Для прекращения осаждения замыкается шунт К2 и размыкается электрический ключ K1.The control unit (figure 4) sets the program cycle indicating the duration of mixing (t 1 ), relaxation (t 2 ), pulse deposition (t 3 ), the number of repetitions (n). Electric keys K 1 and K 2 of the control unit (figure 4) are built into the galvanic current circuit (DCE), specified by the current source (figure 3). When the electric key K 1 is open, the current source (Fig. 3) is shunted by the closed key K 2 , while in the galvanostatic mode used, metal deposition on the
Конструкция предлагаемого устройства допускает полную автоматизацию загрузки, обработки, выгрузки.The design of the proposed device allows full automation of loading, processing, unloading.
На обе стороны полупроводниковой пластины 6 напыляют контактные слои металлов хрома - палладия - серебра(Cr/Pd/Ag) с толщинами 400Å/500Å/1000Å, соответственно. На лицевой эпитаксиальной стороне полупроводниковой пластины 6 создают фоторезистивную маску с рисунком контактов фотопреобразователя. Используют фоторезист ФП-4-04-Т.Contact layers of chromium - palladium - silver (Cr / Pd / Ag) metals with a thickness of 400Å / 500Å / 1000Å, respectively, are sprayed on both sides of the
Ширина контактных окон ~10 мкм. Длина ~40 мм, толщина фоторезистивного слоя ~7 мкм.The width of the contact windows is ~ 10 μm. Length ~ 40 mm, photoresistive layer thickness ~ 7 μm.
Полупроводниковую пластину 6 укладывают тыльной стороной на опорные столбики 4 подложкодержателя 3 и прижимают к осаждаемой стороне (в окнах фоторезистивной маски) четырьмя электродными токоподводящими контактами 5, расположенными по периметру обрабатываемой полупроводниковой пластины 6.The
Поверхность электродных токоподводящих контактов 5 покрыта изоляционным слоем за исключением прижимного торцевого участка.The surface of the electrode current-carrying contacts 5 is covered with an insulating layer with the exception of the pressure end portion.
Подложкодержатель 3 с полупроводниковой пластиной 6 устанавливают угловой выточкой 7 на угловой выступ 9 опорной рамы 8, при этом нижний край N пластины 6 касается электролита 13 (фиг.2). Начальный угол установки плоскости подложкодержателя 3 к плоскости электролита 13 составляет αнач.=30° (см. п.4 таблицы).The
Постепенно, уменьшая угол наклона, подложкодержатель 3 укладывают на опорную раму 8, при этом воздух выдавливается из-под полупроводниковой пластины 6 за счет сил поверхностного натяжения и достигается полное смачивание осаждаемой стороны. Движение подложкодержателя 3 происходит по определенной траектории, жестко обусловленной одновременным скольжением опорных точек G и F углового выступа опорной рамы 8 по поверхности сторон угловой выточки 7. В результате край полупроводниковой пластины 6, удерживая раствор силами поверхностного натяжения, приподнимается над плоскостью электролита 13, и после окончательного укладывания подложкодержателя 3 плоскость осаждаемой стороны находится выше на h=0,5 мм уровня электролита 13 за пределами обрабатываемой полупроводниковой пластины 6.Gradually, decreasing the angle of inclination, the
В случае, если при начальной установке подложкодержателя 3 край полупроводниковой пластины 6 находится ниже уровня электролита 13, величина приподнятия плоскости осаждения уменьшится соответственно. Например, при расположении пластины 6 согласно l=1 мм (п.3 таблицы) и начальном погружении крайней точки N на 0,2 мм, после укладывания подложкодержателя 3, высота приподнятия плоскости осаждения составит h=0,7 мм.If during the initial installation of the
Затем с помощью магнитной мешалки 15 и входящего в нее перемешивающего стержня 16 электролит 13 перемешивают в течение 20 сек для обогащения ионами металла приповерхностного слоя раствора в окнах фоторезистивной маски. Экранирующая пластина 18 препятствует образованию воронки при вращательном движении электролита 13. Выключают магнитную мешалку 15 размыканием электрического ключа К3 блока управления (фиг.4). В последующий период паузы 20 сек происходит релаксация электролита 13, раствор успокаивается. Осаждение металла в растворе, продолжающем движение по инерции, приводит к формированию нерегулярных наростов - дендритов. Выполняют осаждение в спокойном без принудительного перемешивания электролите 13 до тех пор, пока приповерхностный слой раствора не будет существенно обеднен ионами металла. Применяют импульсный инверсный режим осаждения. Длительности катодного и анодного импульсов t=1·10-3 сек, плотности тока ρк=80 mA/см2 и ρа=8 mA/см2, соответственно. Продолжительность периода осаждения t=30 сек. Последующим повторением цикла принудительного перемешивания электролита 13 - релаксации электролита 13 импульсного осаждения - наращивают слой металла необходимой толщины. Например, для получения слоя металла толщиной ~7 мкм при выбранном режиме осаждения достаточно 7 циклов. Осажденные контакты имеют ровную геометрию края, мелкозернистую структуру, трапецеидальную конфигурацию. На тыльной стороне полупроводниковой пластины 6 осаждения не происходит. Далее вращательным движением относительно угловой выточки 7 подложкодержатель 3 переворачивают. Выполняют выгрузку полупроводниковой пластины 6. Полупроводниковую пластину 6 промывают в деионизованной воде, высушивают. Затем лицевой стороной с осажденными контактами полупроводниковую пластину 6 укладывают вновь на опорные столбики 4 подложкодержателя 3. Прижимают электродные токоподводящие контакты 5 к тыльной стороне, без фоторезистивного покрытия. Устанавливают подложкодержатель 3 с полупроводниковой пластиной 6 на опорную раму 8, как описано выше. В результате осаждаемая сторона расположена выше уровня электролита 13 на h=0,5 мм, удерживая раствор силами поверхностного натяжения. Перемешивают раствор перемешивающим стержнем 16 магнитной мешалки 15 в течение t=15 сек. При этом граничный с полупроводниковой пластиной 6 слой электролита 13 обогащается ионами металла. В течение последующей паузы t=20 сек раствор релаксирует, успокаивается, прекращаются турбулентные завихрения жидкости вблизи дуг контактов 5, прижимаемых к полупроводниковой пластине 6.Then, using a magnetic stirrer 15 and the stirring rod 16 included in it, the
В случае осаждения в условиях принудительного перемешивания в приконтактных областях полупроводниковой пластины 6 формируются хаотичные наросты металла - дендриты.In the case of deposition under conditions of forced mixing in the near-contact regions of the
Если продолжительность релаксации электролита 13 будет недостаточна, менее 10 сек, при используемой скорости вращения раствора ~15 об/мин, интенсивное движение жидкости по инерции также приводит к образованию дендритных структур, искажающих морфологию осажденного слоя, что недопустимо в технологии фотопреобразователей. В последующий период t=30 сек осаждают металл, используя импульсный реверсивный режим: плотности катодного и анодного токов ρк=11 mA/см2, ρa=1,1 mA/см2, длительности импульсов t=1·10-3 сек. При этом приповерхностный слой электролита 13 частично обедняется ионами металла. Если продолжительность осаждения более 1,5 мин, ухудшается морфология осаждаемого слоя металла, что связано с газовыделением. Для наращивания слоя металла необходимой толщины (~7 мкм) цикл принудительного перемешивания, релаксации, импульсного осаждения повторяют с помощью блока управления (фиг.4) в автоматическом режиме 42 раза. Формируемый осадок имеет мелкозернистую структуру, в области дуговых контактов 5 дендритные высыпания отсутствуют.If the relaxation time of the
В предлагаемом устройстве в качестве основного материала используется оргстекло марки ТОСП 12, ГОСТ 17622-72.In the proposed device, the main material used is Plexiglas brand TOSP 12, GOST 17622-72.
Предлагаемое устройство для односторонней гальванической обработки полупроводниковых пластин исключает воздействие электролита 13 на обратную сторону полупроводниковой пластины 6, что позволяет выполнять независимо гальваническую обработку двух сторон с разной площадью осаждения.The proposed device for one-sided galvanic processing of semiconductor wafers eliminates the effect of
В отличие от устройств с вертикальным расположением полупроводниковой пластины 6, нет необходимости в изоляции обратной стороны посредством уплотнительных колец, сокращающих полезную площадь обрабатываемой пластины 6, в особенности при наличии базового среза.Unlike devices with a vertical arrangement of the
Предлагаемое устройство обеспечивает равномерное осаждение металла, так как в силу горизонтального расположения полупроводниковой пластины 6 осаждаемые участки находятся в равных условиях.The proposed device provides uniform deposition of metal, since due to the horizontal arrangement of the
Выполнение циклической обработки - принудительного перемешивания электролита 13, релаксации электролита 13, импульсного осаждения металла обеспечивает получение плотного мелкозернистого осадка без дендритных наростов в окнах фоторезистивных масок большой толщины, что необходимо, например, для формирования контактной сетки фотопреобразователя с малой площадью затенения. Осаждение в электролите 13 без турбулентных завихрений обеспечивает равномерное наращивание металла в области контактов 5 и в отсутствие фоторезистивного покрытия.Performing a cyclic treatment — forced mixing of the
Обрабатываемая полупроводниковая пластина 6 не испытывает механических нагрузок, что позволяет использовать тонкие хрупкие полупроводниковые структуры.The processed
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135621/28A RU2327249C1 (en) | 2006-10-09 | 2006-10-09 | Device for one-side galvanic treatment of semiconductor plates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135621/28A RU2327249C1 (en) | 2006-10-09 | 2006-10-09 | Device for one-side galvanic treatment of semiconductor plates |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2327249C1 true RU2327249C1 (en) | 2008-06-20 |
Family
ID=39637528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006135621/28A RU2327249C1 (en) | 2006-10-09 | 2006-10-09 | Device for one-side galvanic treatment of semiconductor plates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2327249C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU216869U1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-03-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Device for connecting semiconductor wafers |
-
2006
- 2006-10-09 RU RU2006135621/28A patent/RU2327249C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU216869U1 (en) * | 2022-11-23 | 2023-03-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Device for connecting semiconductor wafers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI567247B (en) | Plating cup with contoured cup bottom | |
JP6268271B2 (en) | Plating method and plating apparatus | |
US6755954B2 (en) | Electrochemical treatment of integrated circuit substrates using concentric anodes and variable field shaping elements | |
JP6585434B2 (en) | Plating method | |
JP2002506488A (en) | Electrochemical deposition system and substrate electroplating method | |
TW201028503A (en) | Wafer electroplating apparatus for reducing edge defects | |
KR20140020760A (en) | Method for electroplating through-hole and electroplating device | |
KR20120070520A (en) | Electroplating method | |
US9385035B2 (en) | Current ramping and current pulsing entry of substrates for electroplating | |
KR101805779B1 (en) | Electroplating method | |
JP2004225129A (en) | Plating method and plating device | |
CN102605414A (en) | Device and method for improving uniformity of plating layer of PCB (printed circuit board) vertical plating line | |
RU2327249C1 (en) | Device for one-side galvanic treatment of semiconductor plates | |
JP2014029028A (en) | Plating method | |
WO2019102866A1 (en) | Apparatus for producing semiconductor device, method for producing semiconductor device, and computer storage medium | |
KR102208202B1 (en) | Current ramping and current pulsing entry of substrates for electroplating | |
JP2010255028A (en) | Plating method and plating apparatus | |
JP2007297652A (en) | Plating method and plating apparatus | |
CN110777412B (en) | Electroplating device and electroplating method for forming electroplating structure on substrate | |
KR100637949B1 (en) | Anodic oxidation apparatus, anodic oxidation method, and panel for display device | |
JP6783317B2 (en) | Electrolysis jig and electrolysis method | |
Wu et al. | TSV plating using copper methanesulfonate electrolyte with single component suppressor | |
JP2001335996A (en) | Cathode cartridge of electroplating testing apparatus, and electroplating testing apparatus | |
JP2007100185A (en) | Plating device and method for producing semiconductor device | |
JP2002266098A (en) | Plating apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151010 |