一種半導體晶圓電鍍用導電片及接電點密封結構的製作方法

2023-05-26 06:20:11

本發明涉及晶圓表面電化學加工技術領域，尤其涉及一種半導體晶圓電鍍用導電片。

背景技術：

晶圓是矽半導體集成電路製作所用的矽晶片，也稱半導體晶圓。半導體集成電路在生產過程中通常需要電鍍處理，使其表面形成多種金屬層。

晶圓電鍍是將晶圓置於電鍍液中，將電壓負極施加到晶圓上預先製作好的薄金屬層（種子層）上，將電壓正極施加到可溶解或不可溶解的陽極上，通過電場作用使得鍍液中的金屬離子沉積到晶圓表面。在這個過程中，通常需要特製的晶圓電鍍夾具用於固定晶圓，以保證晶圓電導通。

現有的半導體晶圓夾具一般採用彈簧壓針或壓片形成導電層，這種形式的導電層存在以下不足：

（1）導電層上設置的接觸點較少，一般1-4個，考慮夾持操作的繁瑣性，其無法設置多個接觸點；較少的接觸點必然影響電流密度過於集中，晶圓靠近接觸點處電流密度遠大於其他區域，電流密度的不均勻，導致晶圓電鍍均勻性降低，影響晶圓電鍍質量；

（2）半導體晶圓夾具中的導電層一般選用具有一定彈性的彈簧鋼、鈹青銅等金屬，這些金屬極易被電鍍液腐蝕而導致鐵、銅等金屬離子汙染電鍍液；即便採用掛具膠或其他絕緣塗層進行保護，但接觸點處不能保證不暴露在電解液中，無法避免被腐蝕。

（3）現有半導體晶圓夾具上放入金屬導電層一般採用O性圈密封，以隔離電鍍液，這種密封結構佔據較大空間，一定程度上影響半導體晶圓的利用率；尤其是對尺寸較小的化合物半導體晶圓（例如砷化鎵、氮化鎵、磷化銦等晶圓直徑目前還在6寸以下），密封結構的佔用面積佔整個晶圓的比例尤其顯著。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述技術問題，提供一種半導體晶圓電鍍用導電片，其結構合理，有效提高了晶圓電鍍的均勻性；且設計了巧妙的接電點密封結構，解決了接電點被腐蝕的問題，提高了晶圓的利用率。

本發明的技術方案：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種半導體晶圓電鍍用導電片，其包括導電層、內側覆蓋膜及外側覆蓋膜，所述導電層為導電材料，所述內側覆蓋膜、外側覆蓋膜為絕緣材料並且分別設置在導電層的內、外側，所述導電層上設有接電點並且接電點穿過外側覆蓋膜伸至外側覆蓋膜的外側，接電點的高度大於外側覆蓋膜的厚度，所述半導體晶圓電鍍用導電片上還設置有外部導電連接點。

進一步地，包括圓環形主體和與圓環形主體連為一體的連接條，所述接電點均布在圓環形主體上，所述外部導電連接點設置在連接條上。

進一步地，所述外部導電連接點上連接有導線。

進一步地，所述接電點的材料為不被鍍液腐蝕的金屬。

進一步地，所述半導體晶圓電鍍用導電片夾在半導體晶圓電鍍夾具的夾具後板與夾具前板之間，其內側與設置在夾具前板上的緩衝墊緊貼，其外側的接電點與待電鍍的半導體晶圓緊貼。

進一步地，所述半導體晶圓電鍍用導電片與半導體晶圓之間設有接電點密封結構，接電點密封結構包括半導體晶圓、半導體晶圓電鍍用導電片及兩者之間的外部接觸點、內部接觸點。

進一步地，所述半導體晶圓包括有半導體晶圓基底和設在半導體晶圓基底上的半導體晶圓內部光刻膠，並且半導體晶圓內部光刻膠設置在接電點的內切圓之內；所述外部接觸點由半導體晶圓電鍍用導電片的接電點與半導體晶圓基底緊貼，半導體晶圓電鍍用導電片與半導體晶圓基底的邊緣相接觸而形成；所述內部接觸點由半導體晶圓電鍍用導電片與半導體晶圓內部光刻膠相接觸而形成。

進一步地，所述半導體晶圓包括半導體晶圓基底和設在半導體晶圓基底上的半導體晶圓內部光刻膠、半導體晶圓邊緣光刻膠，所述半導體晶圓內部光刻膠設置在接電點的內切圓之內，所述半導體晶圓邊緣光刻膠設置在接電點的外切圓之外，所述半導體晶圓電鍍用導電片的接電點與半導體晶圓基底緊貼；所述外部接觸點由半導體晶圓電鍍用導電片與半導體晶圓邊緣光刻膠相接觸而形成，所述內部接觸點由半導體晶圓電鍍用導電片與半導體晶圓內部光刻膠相接觸而成。

一種接電點密封結構，其特徵在於，包括半導體晶圓、半導體晶圓電鍍用導電片及兩者之間的外部接觸點、內部接觸點；所述半導體晶圓包括有半導體晶圓基底和設在半導體晶圓基底上的半導體晶圓內部光刻膠，並且半導體晶圓內部光刻膠設置在接電點的內切圓之內；所述半導體晶圓電鍍用導電片包括導電層、內側覆蓋膜及外側覆蓋膜，所述導電層為導電材料，所述內側覆蓋膜、外側覆蓋膜為絕緣材料並且分別設置在導電層的內、外側，所述導電層上設有接電點並且接電點穿過外側覆蓋膜伸至外側覆蓋膜的外側，接電點的高度大於外側覆蓋膜的厚度，接電點與半導體晶圓基底緊貼；所述外部接觸點由半導體晶圓電鍍用導電片與半導體晶圓基底的邊緣相接觸而形成；所述內部接觸點由半導體晶圓電鍍用導電片與半導體晶圓內部光刻膠相接觸而形成。

另一種接電點密封結構，其特徵在於，包括半導體晶圓、半導體晶圓電鍍用導電片及兩者之間的外部接觸點、內部接觸點；所述半導體晶圓包括半導體晶圓基底和設在半導體晶圓基底上的半導體晶圓內部光刻膠、半導體晶圓邊緣光刻膠，所述半導體晶圓內部光刻膠設置在接電點的內切圓之內，所述半導體晶圓邊緣光刻膠設置在接電點的外切圓之外；所述半導體晶圓電鍍用導電片包括導電層、內側覆蓋膜及外側覆蓋膜，所述導電層為導電材料，所述內側覆蓋膜、外側覆蓋膜為絕緣材料並且分別設置在導電層的內、外側，所述導電層上設有接電點並且接電點穿過外側覆蓋膜伸至外側覆蓋膜的外側，接電點的高度大於外側覆蓋膜的厚度，接電點與半導體晶圓基底緊貼；所述外部接觸點由半導體晶圓電鍍用導電片與半導體晶圓邊緣光刻膠相接觸而形成；所述內部接觸點由半導體晶圓電鍍用導電片與半導體晶圓內部光刻膠相接觸而成。

本發明有益效果：

本發明提供的一種半導體晶圓電鍍夾具，具有以下有益的技術效果：

（1）其結構巧妙，設計了半導體晶圓電鍍用導電片結構，合理布局接電點，保證了半導體晶圓與接電點的良好接觸，提高了晶圓電鍍的均勻性；

（2）充分利用緩衝墊及半導體晶圓電鍍用導電片的塑性變形，形成了巧妙的接電點密封結構，解決了接電點被腐蝕的問題；

（3）摒棄了傳統的密封圈的密封結構，合理密封接電點，減少了密封結構的佔用面積，提高了晶圓的利用率。

附圖說明

通過結合以下附圖所作的詳細描述，本發明的上述優點將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，並不限制本發明，其中：

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是圖1的局部剖視圖；

圖3是本發明在半導體晶圓電鍍夾具中的安裝示意圖；

圖4是圖3的剖視圖；

圖5是圖4的局部放大圖；

圖6是本發明與外部連接結構的連接示意圖；

圖7是本發明之接電點密封結構的第一個實施例；

圖8是本發明之接電點密封結構的第二個實施例。

附圖中，各標號所代表的部件如下：

1.夾具後板；2.外部連接結構；2a.導線過孔；3.緊固螺釘；4.半導體晶圓；4a.半導體晶圓基座；4b.半導體晶圓內部光刻膠；4c.半導體晶圓邊緣光刻膠；5.壓緊墊塊；6.半導體晶圓電鍍用導電片；6a.接電點；6b.內側覆蓋膜；6c.外部導電連接點；6d.導線；6e.導電層；6f.外側覆蓋膜；6g.外部接觸點；6h.內部接觸點；6j.圓環形主體；6k.連接條；7.夾具前板；8.緩衝墊；9.半導體晶圓邊緣無光刻膠區域。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明一種半導體晶圓電鍍用導電片進行詳細說明。

在此記載的實施例為本發明的特定的具體實施方式，用於說明本發明的構思，均是解釋性和示例性的，不應解釋為對本發明實施方式及本發明範圍的限制。除在此記載的實施例外，本領域技術人員還能夠基於本申請權利要求書和說明書所公開的內容採用顯而易見的其它技術方案，這些技術方案包括採用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術方案。

本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本發明的構思，示意性地表示各部分的形狀及其相互關係。請注意，為了便於清楚地表現出本發明實施例的各部件的結構，各附圖之間並未按照相同的比例繪製。相同的參考標記用於表示相同的部分。

圖1至圖8是本發明所述的一種半導體晶圓電鍍用導電片的相關示意圖。

圖1是本發明的結構示意圖，圖2是圖1的局部剖視圖，半導體晶圓電鍍用導電片6包括導電層6e、內側覆蓋膜6b及外側覆蓋膜6f，所述導電層6e為導電材料，所述內側覆蓋膜6b、外側覆蓋膜6f為絕緣材料並且分別設置在導電層6e的內、外側，所述導電層6e上設有接電點6a並且接電點6a穿過外側覆蓋膜6f伸至外側覆蓋膜6f的外側，接電點6a的高度大於外側覆蓋膜6f的厚度。

半導體晶圓電鍍用導電片6包括圓環形主體6j和與圓環形主體6j連為一體的連接條6k，所述接電點6a設置在與圓環形主體6j的同心圓上，所述外部導電連接點6c設置在連接條6k上；外部導電連接點6c上連接有導線6d，外部導電連接點6c通過導線6d將導電層6e與外部連接結構2電連接，並由緊固螺釘3固定。

本發明中，所述接電點6a的材料為不被鍍液腐蝕的金屬，接電點6a可以使用鈦、金、鉑等材料生產，其一般採用電鍍、化學鍍等材料生長的方式製作。這樣可以有效避免電鍍液對接電點6a的腐蝕，保證良好的導電性。

接電點6a均布在圓環形主體6j上，接電點6a設置在圓環形主體6j上有一圈，即所述圓環形主體6j上設有一圈接電點6a；接電點6a的截面形狀為圓形或分段圓環形；接電點6a的數量與固定的半導體晶圓4的尺寸配合設置；

在圖1所述的實施例中，接電點6a的截面形狀為圓形，接電點6a的數量為24個，這樣，可以保證半導體晶圓電鍍用導電片6上的接電點6a與半導體晶圓4充分接觸，保障半導體晶圓電鍍的均勻性。

圖3是本發明在半導體晶圓電鍍夾具中的安裝示意圖，半導體晶圓電鍍用導電片設置在夾具後板1與夾具前板7之間；半導體晶圓電鍍用導電片6一側與設置在夾具前板7上的緩衝墊8緊貼，其另一側與待電鍍的半導體晶圓4緊貼。圖4是圖3的剖視圖，圖5是圖4的局部放大圖。

圖3所示的半導體晶圓電鍍夾具包括外部連接結構2、主體結構和鎖緊結構；所述外部連接結構2由緊固螺釘3固定在主體結構上；所述主體結構包括夾具後板1、夾具前板7、半導體晶圓電鍍用導電片6和緩衝墊8，所述夾具後板1上設有放置半導體晶圓4用的晶圓放置孔，所述夾具前板7上設有與晶圓放置孔相對應的通孔，所述夾具前板7上對應晶圓放置孔的位置還設有放置緩衝墊8用的緩衝墊凹槽；所述緩衝墊8設置在緩衝墊凹槽中，所述半導體晶圓電鍍用導電片6夾在夾具前板1與夾具後板7之間；所述鎖緊機構包括壓緊墊塊、轉軸、旋鈕、連杆及鎖母，所述壓緊墊塊5設置在晶圓放置孔中、用於將半導體晶圓4壓在半導體晶圓電鍍用導電片6上，所述連杆的一端由轉軸、鎖母轉動連接在夾具後板1上，連杆的另一端上設置有將壓緊墊塊5限定在晶圓放置孔中並使壓緊墊塊5壓住半導體晶圓用的旋鈕。

圖6是本發明之半導體晶圓電鍍用導電片與外部連接結構的示意圖，半導體晶圓電鍍用導電片6上的導線6d一端連接在外部導電連接點6c上，其另一端穿過外部連接結構2上的導線過孔2a，由緊固螺釘3固定在外部連接結構2上。外部導電連接點6c與導線6d連接後，其表面要塗抹耐腐蝕的絕緣材料。

在本申請中，導線6d為包耐腐蝕絕緣層的導線，耐腐蝕絕緣層可以是特氟龍等材料製作的管，也可以是掛具漆等材料製作的塗層。

外部連接結構2為導電的耐電鍍液腐蝕金屬材料，可以使用鈦；外部連接結構2的表面還可以增加貴金屬塗層提高導電性和耐腐蝕性，該貴金屬塗層可以為鉑、金等外部結構為導電的耐電鍍液腐蝕金屬材料，例如鈦等。

為了解決接電點被電鍍液腐蝕的問題，本發明設計了新的密封結構，其方案如下：

所述半導體晶圓電鍍用導電片6與半導體晶圓4之間設有接電點密封結構，接電點密封結構包括半導體晶圓4、半導體晶圓電鍍用導電片6及兩者之間的外部接觸點6g、內部接觸點6h。

如圖7是接電點密封結構的第一個實施例，所述半導體晶圓4包括有半導體晶圓基底4a和設在半導體晶圓基底4a上的半導體晶圓內部光刻膠4b，並且半導體晶圓內部光刻膠4b設置在接電點6a的內切圓之內；所述外部接觸點6g由半導體晶圓電鍍用導電片6的接電點6a與半導體晶圓基底4a緊貼，半導體晶圓電鍍用導電片6與半導體晶圓基底4a的邊緣相接觸而形成；所述內部接觸點6h由半導體晶圓電鍍用導電片6與半導體晶圓內部光刻膠4b相接觸而形成。

接電點6a高於覆蓋膜的高度h1大於內部光刻膠4b的厚度h2，h1、h2的差值不宜過大，其應在緩衝墊8及半導體晶圓電鍍用導電片6允許的變形範圍內；內部接觸點6h的寬度t1應大於半導體晶圓4與半導體晶圓電鍍用導電片6的同心誤差，但也不宜過大，所述內部接觸點6h的寬度範圍為0.1-0.5mm。

如圖7所示，外部接觸點6g、內部接觸點6h及晶圓基座4a形成的密閉空間，有效保護接電點6a免受電鍍液的腐蝕；接電點6a的直徑為0.3-1mm，接電點6a的直徑小於半導體晶圓邊緣無光刻膠區域9的寬度0.1-1mm。

圖8是接電點密封結構的第二個實施例，所述半導體晶圓4包括半導體晶圓基底4a和設在半導體晶圓基底4a上的半導體晶圓內部光刻膠4b、半導體晶圓邊緣光刻膠4c，所述半導體晶圓內部光刻膠4b設置在接電點6a的內切圓之內，所述半導體晶圓邊緣光刻膠4c設置在接電點6a的外切圓之外，所述半導體晶圓電鍍用導電片6的接電點6a與半導體晶圓基底4a緊貼；所述外部接觸點6g由半導體晶圓電鍍用導電片6與半導體晶圓邊緣光刻膠4c相接觸而形成，所述內部接觸點6h由半導體晶圓電鍍用導電片6與半導體晶圓內部光刻膠4b相接觸而成。

所述邊緣光刻膠4c設置在接電點6a外切圓之外，邊緣光刻膠4c呈圓環形，其寬度t3約為0.1～0.5mm，以提高邊緣密封效果。

在本實施例中，接電點6a所佔用半導體晶圓4的寬度t4應小於半導體晶圓邊緣無光刻膠區域寬度t2，且t2、t4的差值應大於半導體晶圓4與半導體晶圓電鍍用導電片6同心誤差，但不宜過大，t2、t4的差值一般為0.1～1mm。

採用以上密封方式，接電點6a的密封結構的寬度t=t1+（t2-t4）+t4+t3，其可控制在0.6～3mm，這樣可以有效減小佔用面積，提高半導體晶圓的利用率。

本發明提供的半導體晶圓電鍍用導電片，其結構合理，有效提高了晶圓電鍍的均勻性；且設計了巧妙的接電點密封結構，解決了接電點被腐蝕的問題，提高了晶圓的利用率。

本發明不局限於上述實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護範圍之內。