[发明专利]用于晶片无电镀的方法和设备

说明书

背景技术

在半导体器件(如集成电路、存储单元等)制造中，执行一系列制造工序来在半导体晶片(“晶片”)上形成特征。这些晶片包括形成在硅基片上的多层结构形式的集成电路器件。在基片层，形成具有扩散区域的晶体管器件。在后面的层中，将互连金属化线图案化并电气连接到晶体管器件以形成所需的集成电路器件。并且，图案化的导电层通过电介质材料与别的导电层绝缘。 

为了建立集成电路，首先在晶片表面上创建晶体管。然后通过一系列制造工艺步骤将导线和绝缘结构增加为多薄膜层。通常，在所形成的晶体管顶部沉积第一层电介质(绝缘)材料。在这个基层上形成后续的金属层(例如，铜、铝等)，蚀刻金属层以创建传送电的导电线，然后利用电介质材料填充以创建线与线之间必须的绝缘体。 

尽管铜线通常由PVD种子层(PVD Cu)接着是电镀层(ECP Cu)组成，但是可以考虑用无电化学制剂作为PVD Cu的替代，甚至是ECP Cu的替代。无电铜(Cu)和无电钴(Co)是提高互联线可靠性和性能的潜在技术。无电铜可用来在共形阻挡层上形成薄的共形种子层以优化间隙填充工艺并且使空隙的形成最少。进而，选择性的Co覆盖层在平坦化的Cu线上的沉积可增加电介质阻挡层与Cu线的粘合，并且抑制Cu电介质阻挡层分界面处的空隙形成和传播。 

在无电镀工艺过程中，电子从还原剂转移到溶液中的Cu(或Co)离子，使得被还原的Cu(或Co)沉积在该晶片表面上。优化无电镀铜溶液的配方以使得溶液中涉及Cu(或Co)离子的电子转移过程最大化。通过该无电镀工艺获得的镀层厚度取决于无电镀溶液在该晶片上的停留时间。因为无电镀反应在晶片暴露于该无电镀溶液的情况下马上并且连续发生，所以需要以可控的方式以及在可控的条件下进行该无电镀工艺。为此，需要一种改进的无电镀设备。 

发明内容

在一个实施例中，公开一种半导体晶片无电镀设备。该设备包括具有限定为支撑晶片的顶部表面的压板。该压板还包括从该压板的顶部表面的边缘向下延伸至该压板的下部表面的外部表面。该设备还包括具有由内部表面限定的内部容积的溶槽。该溶槽配置为在其内部容积内接收该压板和待支撑在其上的晶片。密封件围绕该溶槽的内部表面设置以便当啮合在该溶槽的该内部表面和该压板的该外部表面之间时形成液密密封阻挡。另外，若干流体分配喷嘴设置为在该密封件上方的若干相应位置在该溶槽内分配电镀溶液。 

在另一实施例中，公开一种用于半导体晶片无电镀的系统。该系统包括压板，限定为具有用于支撑晶片的上部表面和从该上部表面向下延伸的外部表面。在一实施方式中，该压板的外部表面限定为具有从该压板的该上部表面的边缘至该压板的下部表面的基本上恒定的向下和向内的斜度。该系统还包括溶槽，限定为接收该压板和待支撑在其上的晶片，以便在该溶槽的内部表面和该压板的外部表面之间形成液体保持容积。若干流体分配喷嘴还限定为在该压板的该上部表面下方的位置、在该液体保持容积内分配液 体。该系统进一步包括流体处理系统，与该若干流体分配喷嘴流体连通。该流体处理系统限定为将无电镀溶液流到并通过该若干流体分配喷嘴，以便利用该无电镀溶液填充该液体保持容积，并使得该无电镀溶液上升并淹没该压板，以便淹没待支撑在该压板的该上部表面上的晶片。 

在另一实施例中，公开一种用于半导体晶片无电镀的方法。该方法中，将晶片支撑在压板上。并且，在该晶片的下方的位置将无电镀溶液分配在限定为围绕该压板的液体保持容积内。分配该无电镀溶液以填充该液体保持容积，并且升高以基本上均匀的方式从该晶片的顶部表面的边缘向内延伸至该晶片的该顶部表面的中心而淹没该晶片的顶部表面。该方法还包括从该液体保持容积排空该无电镀溶液以便从该晶片的顶部表面去除大部分该无电镀溶液的步骤。在从该液体保持容积排空该无电镀溶液后立即冲洗该晶片的顶部表面。 

本发明的这些和其他特征将在下面结合附图、作为本发明示例说明的具体描述中变得更加明显。 

附图说明

图1是按照本发明一个实施例，示出干进干出无电镀室的轴测图的图示；

图2是按照本发明一个实例施，示出该室中心的垂直界面的图示；

图3是按照本发明一个实施例，示出室的俯视图的图示，其中上部临近头延伸到该晶片中心； 

图4是按照本发明一个实施例，示出该室俯视图的图示，该上部临近头缩回该临近头系泊位置上方的原始位置；

图5是按照本发明一个实施例，示出压板和溶槽的垂直截面的图示，该压板处于完全降下的位置；