[发明专利]晶圆的金属电镀装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种晶圆的金属电镀装置。

背景技术

在半导体制造工艺中，可以通过导电引线电连接至晶圆，采用电镀工艺沉积金属至晶圆上图案化的沟槽内而形成金属层(又称为金属薄膜)中的金属线，例如形成铜金属线(又称为铜金属导线)，或者银金属线(又称为银金属导线)。

现有的一种金属电镀装置可以包括用于容纳电镀液的电镀容器，连接外电源的负极并且放置晶圆的晶圆基座、连接外电源的正极的阳极电极。具体地，采用外电源向所述阳极电极施加电压，所述阳极电极发生氧化反应形成金属离子(例如铜离子、银离子等)，所述金属离子在晶圆的表面被还原成金属原子并沉积形成金属层。

由于在晶圆表面沉积金属层的速率与电流密度的大小正向相关，并且容易发生终端效应(Terminal Effect)。在现有技术中，存在一种采用高电阻虚拟阳极(High Resistance Virtual Anode，HRVA)降低终端效应的方案，其中，所述高电阻虚拟阳极又可以称为流体扩散板。

然而，在现有技术中，仍然存在一定程度的终端效应，金属薄膜的均匀性仍需进一步改善。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种晶圆的金属电镀装置，可以提高电镀形成的金属薄膜的均匀性。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种晶圆的金属电镀装置，包括：电镀容器，所述电镀容器用于容纳电镀液；晶圆基座，所述晶圆基座设置于所述电镀容器的第一侧，所述晶圆基座用于固定晶圆的表面朝向所述电镀容器内部；阳极电极，所述阳极电极位于所述电镀容器的第二侧，所述第一侧和第二侧相对设置；高电阻虚拟阳极，位于所述电镀容器内且位于所述阳极电极与所述晶圆基座之间，其中，所述高电阻虚拟阳极在中心区域的单位面积阻值小于在边缘区域的单位面积阻值。

可选的，所述晶圆的金属电镀装置还包括：阳离子膜，所述阳离子膜位于所述晶圆基座与所述阳极电极之间。

可选的，所述高电阻虚拟阳极在中心区域的厚度小于在边缘区域的厚度。

可选的，所述高电阻虚拟阳极的厚度从最外缘至中心逐渐降低。

可选的，相比于所述高电阻虚拟阳极在边缘区域的厚度，所述高电阻虚拟阳极在中心区域的厚度降低的百分比为0.1％至20％。

可选的，所述高电阻虚拟阳极具有多个穿通的孔洞，所述高电阻虚拟阳极在中心区域的孔洞的孔径大于在边缘区域的孔洞的孔径。

可选的，所述高电阻虚拟阳极的孔洞的孔径从最外缘至中心逐渐增加。

可选的，相比于所述边缘区域的孔洞的孔径，所述中心区域的孔洞的孔径增加的百分比为0.1％至20％。

可选的，所述高电阻虚拟阳极的中心区域和边缘区域由不同材料制成，所述中心区域的材料的电阻率小于边缘区域的材料的电阻率。

可选的，所述晶圆的金属电镀装置还包括：外电源，所述外电源位于所述电镀容器外，且所述外电源的正极与所述阳极电极电连接，所述外电源的负极与所述晶圆基座电连接。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

在本发明实施例中，提供一种晶圆的金属电镀装置，包括：电镀容器，所述电镀容器用于容纳电镀液；晶圆基座，所述晶圆基座设置于所述电镀容器的第一侧，所述晶圆基座用于固定晶圆的表面朝向所述电镀容器内部；阳极电极，所述阳极电极位于所述电镀容器的第二侧，所述第一侧和第二侧相对设置；高电阻虚拟阳极，位于所述电镀容器内且位于所述阳极电极与所述晶圆基座之间，其中，所述高电阻虚拟阳极在中心区域的单位面积阻值小于在边缘区域的单位面积阻值。采用上述方案，通过在金属电镀装置中，设置高电阻虚拟阳极在中心区域的单位面积阻值小于在边缘区域的单位面积阻值，可以使得在中心区域的高电阻虚拟阳极的电阻加晶圆边缘到晶圆中心的电阻之和接近于边缘区域的高电阻虚拟阳极的电阻，从而使得晶圆中心位置的电流密度接近于晶圆边缘位置的电流密度，进而使晶圆中心位置的金属沉积速度接近于晶圆边缘位置的金属沉积速度，有助于使晶圆中心位置电镀形成的金属层的厚度与晶圆边缘位置的金属层的厚度趋于一致，提高电镀形成的金属薄膜的均匀性。

进一步，通过设置高电阻虚拟阳极在中心区域的厚度小于在边缘区域的厚度，实现所述高电阻虚拟阳极在中心区域的单位面积阻值小于在边缘区域的单位面积阻值。在本发明实施例中，通过降低高电阻虚拟阳极在中心区域的厚度或者增加高电阻虚拟阳极在边缘区域的厚度，可以使得高电阻虚拟阳极在中心区域的单位面积阻值小于在边缘区域的单位面积阻值，有助于提高电镀形成的金属薄膜的均匀性。