用于管芯级电沉积厚度分布控制的微惰性阳极阵列制造技术

金属可以使用靠近具有一个或多个管芯的半导体衬底的微惰性阳极阵列，在电镀室中被电镀在半导体衬底上。微惰性阳极阵列包括多个独立可控的微惰性阳极元件。施加到微惰性阳极元件的电流在阵列中提供电流分布，其至少部分基于半导体衬底中的管芯布局，或至少部分基于全局晶片内校正。电流分布可实现电镀厚度均匀，即使半导体衬底的管芯中的特征分布不均匀。在一些实施例中，阵列中的电流分布可以根据半导体衬底的旋转路径，在衬底旋转期间调节。在衬底旋转期间调节。在衬底旋转期间调节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于管芯级电沉积厚度分布控制的微惰性阳极阵列
通过引用并入
[0001]PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。


[0002]本文涉及用于在半导体晶片上电镀金属的方法和设备。更具体地说，本文描述的方法和设备涉及在半导体晶片上电镀金属时控制用于管芯布局的电流分布。

技术介绍

[0003]在半导体器件的制造中，如铜的导电材料通常通过电镀沉积到金属种子层上，以填充半导体晶片上的一个或多个凹陷特征。电镀是在镶嵌加工期间将金属沉积到晶片的通孔和沟槽中的方法，也用于晶片级封装(WLP)中的抗穿孔镀(through
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resist plating)应用以形成金属柱和线。电镀的另一个应用是填充硅通孔(TSV)，这是3D集成电路和3D封装中使用的相对较大的垂直电气连接。
[0004]在一些电镀衬底中，种子层暴露在电镀(通常是镶嵌和TSV加工)前衬底的整个表面，金属的电镀发生在整个衬底。在其他电镀衬底中，一部分种子层被非导电掩模材料、如光刻胶覆盖，而另一部分种子层暴露。在这样的具有部分掩模种子层的衬底中，电镀仅发生在种子层的暴露部分，而种子层的覆盖部分层被保护不被电镀。在具有涂有图案掩模材料(例如光刻胶)的种子层的衬底上进行电镀被称为掩模电镀，通常用于WLP应用。
[0005]半导体器件的制造通常涉及一系列形成细线互连和其他金属特征的步骤。例如，在3D封装领域，WLP应用可能涉及在半导体衬底，在导电种子上形成光刻胶层，并曝光和显影光刻胶层以定义其中的图案，该图案通常在一定尺寸尺度和形状上重复，可以称为“管芯”。金属化操作后，半导体晶片通常被切片(“切割”)成功能相同的实体(称为“管芯”)在进行涉及其他半导体晶片和管芯的进一步封装操作之前。但是，要理解的是，半导体晶片上的管芯不需要是功能上相同的实体。
[0006]线、盘和柱通常被镀以形成衬底之间的粘合并在衬底内以及不同功能的管芯之间创建互连的电气连接。通常希望电镀产生可接受的管芯内(WID)、晶片内(WIW)和特征内(WIF)的镀不均匀。
[0007]这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

技术实现思路

[0008]本文提供的一种在衬底上电镀金属特征的方法。该方法包括在电镀室中接收衬底，其中，所述衬底包括具有图案化特征分布的一个或多个管芯；在所述电镀室中使电解液
与衬底接触；以及使用具有多个微惰性阳极元件的微惰性阳极阵列在所述衬底上电镀金属，其中，电流施加到两个或多个微惰性阳极元件，以在所述衬底的区域提供不均匀的电流分布。在一些实施例中，衬底是部分制造的半导体衬底。
[0009]在一些实施例中，所述电流施加到两个或多个微惰性阳极元件以提供不均匀电流分布，其至少部分基于一个或多个管芯的图案化特征布局。在一些实施例中，所述电流施加到两个或多个微惰性阳极元件以提供不均匀电流分布，其至少部分基于全局晶片内(WIW)修正。在一些实施例中，所述电流施加到两个或多个微惰性阳极元件以提供不均匀电流分布，其至少部分基于全局晶片内(WIW)修正。在一些实施例中，所述一个或多个管芯包括图案化特征的布局，其中，施加了不均匀电流分布的区域包括图案化特征的重复布局之间的距离，并且其中，所述距离大于微惰性阳极元件之间定义的节距，并且大于所述衬底与所述微惰性阳极阵列之间定义的间隙尺寸。在一些实施例中，在所述衬底与所述微惰性阳极阵列之间定义的所述间隙尺寸，等于或大于在所述微惰性阳极阵列中的微惰性阳极元件之间定义的间距。在一些实施例中，所述间隙尺寸至少大于微惰性阳极元件之间定义的间距3倍，并且至少大于每个微惰性阳极元件的临界尺寸3倍。在一些实施例中，在所述衬底与所述微惰性阳极阵列之间定义的所述间隙尺寸等于或小于约4毫米。在一些实施例中，在微惰性阳极阵列中的微惰性阳极元件之间定义的间距等于或小于约500μm。在一些实施例中，所述衬底与电解液接触包括使电解液在所述衬底的表面横向流动。在一些实施例中，该方法还包括在使用微惰性阳极阵列在衬底上电镀金属之前，别衬底中一个或多个管芯中的图案化特征布局。在一些实施例中，该方法还包括通过仿真或计算来从均匀管芯电流分布确定在阳极接地面上的电流分布，以仿真或计算的电流分布；以及基于或计算的电流分布，在阳极接地面对微惰性阳极阵列中的每个微惰性阳极元件分配电流值。在一些实施例中，该方法还包括旋转所述衬底，并使用所述微惰性阳极阵列在衬底上电镀金属；以及改变施加到两个或多个微惰性阳极元件的电流，以至少部分基于旋转后的一个或多个管芯的图案化特征布局的定位，实现新的电流分布。在一些实施例中，所述各微惰性阳极元件彼此物理隔离，彼此之间电隔离，并可独立控制，以接收来自电源的电流。在一些实施例中，金属被电镀基本上在一个或多个管芯中具有均匀厚度的图案分布特征。在一些实施例中，所述金属被电镀为在具有图案化特征的分布的一个或多个管芯中具有基本均匀的厚度。
[0010]本文还提供一种电镀装置，包括衬底支架，被配置为支持部分制造的半导体衬底，其中，所述部分制造的半导体衬底包括具有图案化特征的分布的一个或多个管芯。电镀装置进一步包括微惰性阳极阵列，靠近所述部分制造的半导体衬底，其中，所述微惰性阳极阵列包括布置成阵列的多个可独立控制的微惰性阳极元件；以及横流歧管，被配置为包含流动在微惰性阳极阵列与部分制造的半导体衬底之间的电解液，其中，所述横流歧管促进所述电解液在所述部分制造的半导体衬底的表面横流。
[0011]在一些实施例中，一个或多个管芯具有不均匀分布的图案化特征。在一些实施例中，在所述部分制造的半导体衬底与所述微惰性阳极阵列之间定义的间隙尺寸，等于或大于所述微惰性阳极阵列中的微惰性阳极元件之间定义的节距。在一些实施例中，所述间隙尺寸等于或小于约4毫米，其中，所述节距等于或小于约500μm。在一些实施例中，所述微电镀装置惰性阳极阵列包括至少100个微惰性阳极元件。在一些实施例中，电镀装置还包括控制器，被配置有执行以下操作的指令：将电流施加到阵列中的两个或多个微惰性阳极元件
以提供所需的电流分布，至少部分基于所述部分制造的半导体衬底中的图案化特征的布局。在一些实施例中，控制器进一步配置执行以下操作的指令：旋转所述部分制造的半导体衬底，电解液横流流过所述部分制造的半导体衬底的表面；以及更改到所述阵列中的两个或多个微惰性阳极元件的电流，以提供新的电流分布，至少部分基于旋转后所述部分制造的半导体衬底中的图案化特征的布局的定位。
[0012]本文还提供一种电镀装置，包括衬底装卸站，被配置为接收半导体衬底；衬底预处理站，被配置为对半导体衬底进行预处理；一个或多个电镀站，被配置为在所述半导体衬底上镀金属，每个电镀站包括：衬底支架，被配置为支持半导体衬底；微惰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在衬底上电镀金属特征的方法，该方法包括：在电镀室中接收衬底，其中，所述衬底包括具有图案化特征分布的一个或多个管芯；在所述电镀室中使电解液与所述衬底接触；以及使用具有多个微惰性阳极元件的微惰性阳极阵列在所述衬底上电镀金属，其中，电流施加到两个或多个微惰性阳极元件，以在所述衬底的区域提供不均匀电流分布。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电流施加到两个或多个微惰性阳极元件以提供所述不均匀电流分布，其至少部分基于一个或多个管芯的图案化特征布局。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电流施加到两个或多个微惰性阳极元件以提供不均匀电流分布，其至少部分基于全局晶片内(WIW)修正。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个管芯包括图案化特征的布局，其中，施加了所述不均匀电流分布的区域包括图案化特征的重复布局之间的距离，并且其中，所述距离大于微惰性阳极元件之间定义的节距，并且大于所述衬底与所述微惰性阳极阵列之间定义的间隙尺寸。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述衬底与所述微惰性阳极阵列之间定义的所述间隙尺寸，等于或大于在所述微惰性阳极阵列中的微惰性阳极元件之间定义的间距。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述间隙尺寸至少大于微惰性阳极元件之间定义的间距3倍，并且至少大于每个微惰性阳极元件的临界尺寸3倍。7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述衬底与所述微惰性阳极阵列之间定义的所述间隙尺寸等于或小于约4毫米。8.根据权利要求1所述的方法，其中，在微惰性阳极阵列中的微惰性阳极元件之间定义的间距等于或小于约500μm。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底与电解液接触包括使电解液在所述衬底的表面横向流动。10.根据权利要求1所述的方法，还包括：在使用微惰性阳极阵列在衬底上电镀金属之前，别衬底中一个或多个管芯中的图案化特征布局。11.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过仿真或计算来从均匀管芯电流分布确定在阳极接地面上的电流分布，以仿真或计算的电流分布；以及基于或计算的电流分布，在阳极接地面对微惰性阳极阵列中的每个微惰性阳极元件分配电流值。12.根据权利要求1所述的方法，其还包括：旋转所述衬底，并使用所述微惰性阳极阵列在衬底上电镀金属；以及改变施加到两个或多个微惰性阳极元件的电流，以至少部分基于旋转后的一个或多个管芯的图案化特征布局的定位，实现新的电流分布。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各微惰性阳极元件彼此物理隔离，彼此之间电隔离，并可独立控制，以接收来自电源的电流。14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属被电镀为在具有图案化特征的分布的一个或多个管芯中具有基本均匀的厚度。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述衬底在导电种子层上具有图案化的光刻胶，其中，金属被电镀在由图案化的光刻胶和导电种子层的曝光部分定义的凹陷特征中。16.一种电镀装置，其包括：衬底支架，其被配置为支持部分制造的半导体衬底，其中，所述部分制造的半导体衬底包括具有图案化特征的分布的一个或多个管芯；微惰性阳极阵列，其靠近所述部分制造的半导体衬底，其中，所述微惰性阳极阵列包括布置成阵列的多个可独立控制的微惰性阳极元件；以及横流歧管，其被配置为包含流动在微惰性阳极阵列与部分制造的半导体衬底之间的电解液，其中，所述横流歧管促进所述电解液在所述部分制造的半导体衬底的表面横流。17.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：