[发明专利]一种晶圆电镀装置及电镀方法

说明书

本发明公开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；该晶圆与该阳极浸没于该电镀液中；该晶圆通过该电镀电源与该阳极电连接，使得该晶圆与该阳极之间形成电镀电场；其中，该电镀电场的中心区域内设有与该晶圆同心的外侧第一环形障碍物及外侧第二环形障碍物。本发明通过通过在晶圆与阳极之间分别设置外侧第一环形障碍物及外侧第二环形障碍物来改变电镀过程中晶圆表面边缘区域与阳极之间的外侧传输电阻的阻值，并通过旋转电机带动晶圆旋转，从而实现了晶圆电镀表面电场的均匀分布，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，具有操作简单、均匀性好、电镀效率高等特点。

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，通过在晶圆与阳极之间分别设置外侧第一环形障碍物及外侧第二环形障碍物从而实现改变晶圆表面边缘区域与阳极之间的外侧传输电阻的阻值，进而解决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，所述电镀电场的边缘区域内设有与所述晶圆同心的外侧第一环形障碍物及外侧第二环形障碍物。

优选地，所述晶圆电镀装置进一步包括外侧第一供应源、外侧第一压力检测装置、外侧第一压力调整装置、外侧第二供应源、外侧第二压力检测装置及外侧第二压力调整装置；其中，所述外侧第一环形障碍物依次与所述外侧第一供应源、所述外侧第一压力检测装置及所述外侧第一压力调整装置相连接，所述外侧第二环形障碍物依次与所述外侧第二供应源、所述外侧第二压力检测装置及所述外侧第二压力调整装置相连接。

优选地，所述外侧第一环形障碍物及所述外侧第二环形障碍物均为离子膜材质。

优选地，所述外侧第一环形障碍物的内部填充外侧第一流体，所述外侧第二环形障碍物的内部填充外侧第二流体；所述外侧第一流体及所述外侧第二流体的电导率均小于电镀容器内的电镀液的电导率。

另外，本发明还提供上述晶圆电镀装置的电镀的方法，所述电镀方法包括：S001:在晶圆与阳极之间分别设置外侧第一环形障碍物及外侧第二环形障碍物；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。