电解镀镍设备及半导体器件的制造方法技术

本申请涉及电解镀镍设备及半导体器件的制造方法。本发明专利技术目的在于提供一种电解镀镍设备，该电解镀镍设备能够抑制镍阳极表面的钝化，防止电流效率和膜形成速率的降低，提供了稳定的镀镍从而有助于提高质量，并维持稳定的生产量。该电解镀镍设备设有具有１０μｍ或更小的平均晶粒尺寸的镍（Ｎｉ）阳极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及 一 种电解镀镍设备以及涉及 一 种半导体器件的制造方法。
技术介绍
作为环境保护措施，无铅焊料近来传播迅速。目前具有将适用于 用于半导体器件的倒装芯片产品的无铅焊料的阻挡金属从Cu替换到Ni的趋势。Cu表现出较大的合金率(rate of alloying)，而Ni表现出 较小的合金率。通常利用化学电镀或电解电镀来形成Ni膜。而尤其用 于半导体制造工艺的镀镍设备被要求以稳定而高产量方式形成镀镍薄 膜。在传统的应用于半导体制造工艺的电解电镀设备中， 一般采用可 溶性Ni阳极来作为阳极。图5是示出传统镀镍设备200的结构的图示。如图5所示，镀镍 设备200由以下部件组成内浴槽(bath) 101、外浴槽102、晶片保 持器103和贮液箱104。在内浴槽101的底部，设有镍阳极105和电铍 液喷口 106。另一方面，在外浴槽02的底部设有电镀液排放口 107。 此外，还设有泵108和过滤器109。镍阳极105和接触部110与电源 111相连。晶片112下移并放置在接触部110上，并被晶片保持器113 保持。之后，允许从电镀液喷口 106喷出的电镀液与晶片112接触。 当电源111施加电压从而将晶片112定义为阴极且将镍阳极105定义 为阳极时，镍淀积在晶片112的表面上，并且镍从镍阳极105的表面 溶解，从而进行电镀。在开始电压施加后数秒到数十秒内的初始膜形成期间，镍阳极105仍然保持在高电位状态。因此，对于在大电流密 度的条件下连续地执行晶片的情况，换句话说，对于将镍阳极105在 较长持续时间内保持在高电位的情况，存在这样的问题镍阳极105 的表面被钝化，从而电流效率下降，并且薄膜形成速率也降低。用于电解镀镍设备的阳极包括诸如由铂、钛等构成的不溶性阳极 和可溶性镍阳极。而仅仅从阳极产生少量氧气的镍阳极通常被用于电 镀到上面形成有精细图案的硅晶片上。在基于镀镍的通常膜形成期间，对于被用作阳极的镍阳极发生表 述为Ni—Ni2++2e-l的反应，从而镍阳极逐渐溶解。然而，如果把镍阳 极暴露在高于预定水平的电位，则除了产生上述溶解反应外，还可以 发生产生镍氧化物或镍氢氧化物的反应。从而，镍阳极的表面可能被 钝化。在把镍阳极用作阳极的电解镀镍中，通常知道在开始施加电 压后的数秒至数十秒内的膜形成初始阶段中，产生与膜形成的稍后阶 段中的电位相比较高的电位的状态。由此，在大电流密度的条件下的 晶片的连续电镀过程中，镍阳极在较高比率中被放置在高电位，更可 能在其上面产生镍氧化物或镍氢氧化物。本专利技术者发现常规镍阳极具 有较大的平均晶粒尺寸，由此常规镍阳极具有较小的晶界比率，并表 现出较小的溶解速率。该镍阳极因此更可能在其上产生镍氧化物或镍 氢氧化物，或者换句话讲，可能被钝化。阳极表面的钝化将产生电流 效率下降和膜形成速率降低的问题。曰本特开专利公开No.2003-171797己经公布了一种通过控制铜阳 极的晶粒尺寸来抑制在阳极侧产生诸如泥渣(sludge)的微粒的技术。 但是，这种技术的目标不是解决钝化问题。铜阳极并不会产生上述问 题。本专利技术用来解决使用镍阳极的情况特有的问题。本专利技术是在考虑了上述情况后构思出来的，且目标在于抑制镍阳 极表面的钝化，从而防止电流效率和膜形成速率下降。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种设有具有10/mi或更小的平均晶粒尺寸 的镍(Ni)阳极的电解镀镍设备。通过使用具有10/xm或更小的平均晶粒尺寸的镍阳极，抑制了镍 阳极表面的钝化，从而防止了电流效率和膜形成速率的下降。根据本专利技术，还提供用于电解镀镍的镍阳极，该镍阳极具有10/mi 或更小的平均晶粒尺寸。根据本专利技术，还提供了一种包含电解镀镍工艺的半导体器件制造 方法，其中，在电解镀镍工艺中使用了具有10/im或更小的平均晶粒尺 寸的镍阳极作为阳极。根据本专利技术，通过采用具有10/mi或更小的平均晶粒尺寸的镍阳 极，抑制了镍阳极表面的钝化，从而防止电流效率和膜形成速率的下 降。提供稳定的镍镀膜，有助于提高产品质量和保持稳定的生产能力。附图说明从下面结合附图的优选实施例的描述中，本专利技术的前述和其它的 目标、优点和特征将会更明显，在附图中图1是示出根据本专利技术一个实施例的电解镀镍设备的一种结构的图示；图2是图1所示的晶片112的放大剖面图； 图3是实例1的镍阳极的SIM图像；图4是示出在实例1中的晶片处理的运行数和镀镍厚度之间的关 系的图示；图5是示出常规镀镍设备的一种结构的图示； 图6是与比较实例1的镍阳极的SIM图像；以及图7是示出在比较实例1中的晶片处理的运行数和镀镍厚度之间 的关系的图示。具体实施方式此处将参照实施例对本专利技术进行说明。本领域技术人员将认识到， 利用本专利技术的教导可以实现许多替换实施例，并且本专利技术不受此处为 了解释性目的而描述的实施例的限制。下面参照附图解释依照本专利技术的电解镀镍设备的详细实施例。注 意，在所有图中共同出现的任何构件以相同参考数字表示，并且不重 复对于这些构件的详细描述。图1是示出根据本专利技术的示例性电解镀镍设备100的图示。该镀 镍设备100具有内浴槽101、外浴槽102、晶片保持器103和贮液箱104 等。在内浴槽101的底部，设有具有10/mi或更小的平均晶粒尺寸的镍 阳极105和电镀液喷口 106，通过此喷口可以将电镀液馈入内浴槽101 中。在外浴槽102的底部，设有电镀液排放口 107，通过此排放口可使 从内浴槽101中溢出的电镀液返回到贮液箱104中。还设有泵108， 用于将贮存在贮液箱104中的电镀液喷入内浴槽101中；以及过滤器 109，用于将要喷出的溶液中的粉尘或微粒过滤掉。镍阳极105和接触 部IIO被连接到用以提供电流的电源111。图2是图1所示晶片112的 放大剖面图，显示了适于形成含铅焊料凸点或无铅焊料凸点的晶片。 在半导体衬底113的表面上形成铜籽晶膜(seed film) 114，并且将光 致抗蚀剂115在铜籽晶膜114上形成图案。用晶片保持器103将晶片112保持面向下，从而将上面图案化有 光致抗蚀剂115的表面朝下。晶片保持器103和晶片112被下移并置 于接触部110上，并被允许与从电镀液喷口 106喷出的电镀液接触。 当电源111施加电压从而将与接触部110接触的晶片112定义为阴极 并且将镍阳极105定义为阳极，则镍淀积在晶片112的表面上暴露铜籽晶膜114的部分中，并且镍从镍阳极105的表面溶解。在此实施例中，镍阳极的平均晶粒尺寸的上限为10/xm或更小， 更优选为3jum或更小。尽管镍阳极的平均晶粒尺寸下限没有具体限制， 但优选为O.lpm或更大。通常，镍阳极的平均晶粒尺寸可以根据下面过程计算。首先，用 聚焦离子束(FIB)设备制造阳极的干净截面。之后用SIM (扫描离子 显微镜)拍摄该截面的图像。然后在SIM图像上计数每单位面积的晶 粒数。将计数的晶粒数除以单位面积以获得平均晶粒尺寸。因常规所用的镍阳极具有较大的平均晶粒尺寸，并且由此具有较 小的晶界比率，所以其具有较慢的溶解速率。由此，镍阳极很可能产 生镍氧化物或镍氢氧化物，并很可能被钝化。相反，本专利技术的镀镍设 备所使用的镍阳极具有10/mi或更小的平均晶粒尺寸。由此，镍阳极具 有较大的的晶界比率，表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解镀镍设备，设有具有１０μｍ或更小的平均晶粒尺寸的镍（Ｎｉ）阳极。

【技术特征摘要】
JP 2007-1-29 2007-0177031.一种电解镀镍设备，设有具有10μm或更小的平均晶粒尺寸的镍(Ni)阳极。2. 根据权利l所述的电解镀镍设备，其中，所述平均晶粒尺寸为 3 /mi或更小。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：橘裕昭，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]