[发明专利]一种晶圆电镀装置及电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体芯片制造技术领域，特别涉及一种晶圆电镀装置及电镀方法。

背景技术

半导体集成电路和其他半导体器件的生产过程中需要在晶圆表面上制作多种金属层，从而达到电气互联等作用。电镀是制作这些金属层的关键工艺之一，晶圆电镀是将晶圆置于电镀液中，将电压负极施加到晶圆上预先制作好的薄金属层（种子层），将电压正极施加到可溶解或不可溶解的阳极上，通过电场作用使得镀液中的金属离子沉积到晶圆表面。

随着半导体技术的发展，越来越薄的种子层被应用于电镀工艺。然而，薄种子层的应用会导致在种子层上电镀金属层的均匀性产生问题。为了提高晶圆的利用率，电镀夹具的接电点通常都只与晶圆的最外边缘的种子层接触，晶圆中心的种子层与晶圆边缘的种子层存在电压差，且种子层越薄，压差越大。这可能会导致晶圆中心区域的电镀速率远小于晶圆边缘区域的电镀速率，使得晶圆边缘区域的镀膜厚度大于晶圆中心区域的镀膜厚度，从而影响工艺的均匀性。

进一步地，随着电镀过程的进行，种子层厚度被增加，从而导致晶圆中心与晶圆边缘之间的电阻不断变化，使得电镀速率的差异是动态变化的，这样就给问题的解决增加了更大的难度。

发明内容

本发明的目的是提出一种晶圆电镀装置，通过将多个同心且互相绝缘隔离的环形金属分别作为内圈阳极及外圈阳极，内圈阳极通过内圈阳极开关与电镀电源电连接，外圈阳极通过外圈阳极开关与电镀电源电连接；通过内圈阳极开关及外圈阳极开关控制电镀过程中内圈阳极及外圈阳极通电时间的长短，从而实现晶圆电镀表面等效电场的均匀分布，解决了晶圆表面电场分布不均而影响电镀均匀性的问题。

为达到上述目的，本发明提出了一种晶圆电镀装置，包括盛装有电镀液的电镀容器，晶圆、阳极及电镀电源；所述晶圆与所述阳极浸没于所述电镀液中；所述晶圆通过所述电镀电源与所述阳极电连接，使得所述晶圆与所述阳极之间形成电镀电场；其中，所述阳极包括互相隔开的内圈阳极及外圈阳极，所述内圈阳极通过内圈阳极开关与所述电镀电源电连接，所述外圈阳极通过外圈阳极开关与所述电镀电源电连接；且所述电镀电源与所述外圈阳极的通电时间小于与所述内圈阳极的通电时间。

优选地，所述内圈阳极及所述外圈阳极均为与所述晶圆同心的环形金属，所述内圈阳极通过环形绝缘隔板与所述外圈阳极相隔离。

优选地，所述内圈阳极及所述外圈阳极的数量为一组或两组或两组以上。

优选地，所述内圈阳极开关及所述外圈阳极开关为手动开关或脉冲控制开关。

优选地，所述脉冲控制开关的脉冲信号频率可调。

另外，本发明还提供一种上述晶圆电镀装置的电镀方法，所述电镀方法包括：

S001: 取多个同心且互相绝缘隔离的环形金属作为阳极；

S002：将电镀液盛装在电镀容器内，晶圆和阳极浸没于电镀液中，并用电镀电源分别连接晶圆及阳极，使得晶圆与阳极之间形成电镀电场；其中，电镀电源与晶圆的接触点为晶圆的边缘区域；

S003：启动旋转电机带动晶圆旋转。

优选地，所述步骤S002进一步包括：所述阳极包括内圈阳极及外圈阳极，所述内圈阳极通过内圈阳极开关与所述电镀电源电连接，所述外圈阳极通过外圈阳极开关与所述电镀电源电连接。

优选地，所述外圈阳极开关及所述内圈阳极开关为手动单控开关或脉冲控制开关。

优选地，所述脉冲控制开关的脉冲信号频率可调。

优选地，所述电镀方法进一步包括：S004：通过控制所述内圈阳极开关及所述外圈阳极开关的开启和闭合次数或时间使得所述电镀电源与所述外圈阳极的通电时间小于与所述内圈阳极的通电时间，从而实现晶圆电镀表面等效电场的均匀分布。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的晶圆电镀装置通过将多个同心且互相绝缘隔离的环形金属分别作为内圈阳极及外圈阳极，内圈阳极通过内圈阳极开关与电镀电源电连接，外圈阳极通过外圈阳极开关与电镀电源电连接；通过内圈阳极开关及外圈阳极开关控制电镀过程中内圈阳极及外圈阳极通电时间的长短，从而实现晶圆电镀表面等效电场的均匀分布，解决了晶圆表面电场分布不均而导致电镀镀膜均匀性的问题。另外，本发明的晶圆电镀装置还可以改变内圈阳极开关及外圈阳极开关的开启和闭合的频率，以及调整电镀电源的输出电流，即使晶圆表面种子层电阻在电镀过程中不断变化，也能实现晶圆表面电场的动态均匀分布，具有操作简单、均匀性好、电镀效率高等特点，有效地保证了电镀过程中晶圆表面不同点的镀膜速度及镀膜厚度具有一致性。

附图说明