電化學方法和用於電化學方法的設備的製作方法
2023-07-07 22:07:36 2
專利名稱：電化學方法和用於電化學方法的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及直接在半導電或絕緣層上電化學處理薄膜以及實施這種處理的設備。
背景技術：
在半導體製造中，並且特別是為了形成金屬層或互連，典型地在金屬籽晶或者電鍍基層上電沉積金屬。典型地通過物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)方法在半導體晶片上形成籽晶層。驅動電沉積的電流從在籽晶層邊緣處建立的電學接觸側向通過籽晶層。通過半導體晶片自身和半導體晶片內包含的任何介電層的電流基本上可以忽略。
在半導體晶片，典型地薄的氧化物塗層或半導體可能傳導少量電流的地方可能發生半導電/絕緣材料的電化學處理。可以通過電荷直接通過半導電/絕緣半導體晶片的價帶或導帶傳輸來提供傳導。後者的情況在例如TiO2、ZnO和Ta2O5的半導電氧化物，以及任意n-型寬帶隙半導體下工作時變得重要。對於薄的氧化物/絕緣層，電子隧穿或漏電流也可能是傳導性的機理。缺陷也可以在絕緣體的帶隙中提供許多電子態，並且對於高密度的帶隙狀態，這些缺陷可以為電流提供通道。
在圖1中示意性地說明了該原理。當溶液中空氧化劑態與半導體的導帶的電子態重疊時(圖1A)，在n-摻雜的半導體晶片(可獲得導帶電子)處將可發生氧化劑的電還原，但是在p-摻雜的半導體晶片(在暗區不能獲得導帶電子)處不會發生。如果氧化劑態的高斯分布與半導體帶隙中的能量相對應，將不會有電荷傳輸並且可以預期氧化劑在這種特定的半導體晶片中是非活性的(圖1B)。但是，如果溶液中氧化劑態與半導體的價帶重疊，電荷傳輸對於n-摻雜以及p-摻雜的半導體晶片都是可能的(圖1C)。總之，絕緣體和半導體晶片的電子結構結合溶液中氧化還原電解質的電子結構僅允許特定的電荷傳輸組合。
發明內容
一種電化學方法，其包括提供125mm或更大的與導電錶面電學接觸的半導體晶片，其中半導體晶片至少一部分與電解質溶液接觸，並且半導體晶片用作第一電極；在電解質溶液中提供第二電極，其中將所述第一和第二電極連接到電源的相對端上；以及當在第一和第二電極之間施加電流時用光源照射半導體晶片的表面。
在一個實施方案中，所述電化學方法是125mm或更大的、具有任選的絕緣層的p-型半導體晶片的陰極電沉積過程。該過程包括在電解質溶液中安置p-型半導體晶片；在電解質溶液中安置對電極；如果存在，用光源照射p-型半導體晶片或絕緣層的正面，或者照射半導體晶片的背面；以及向半導體晶片並且向對電極上施加電流。
在另一個實施方案中，電化學方法是125mm或更大的、具有金屬層的n-型半導體晶片的陽極電化學過程。陽極過程包括在電解質溶液中安置n-型半導體晶片；在電解質溶液中安置對電極；用光源照射n-型半導體晶片的正面或背面；以及向半導體晶片並且向對電極上施加電流。典型地，所述陽極電化學過程是金屬層的電刻蝕過程或者金屬層的陽極氧化過程。
本發明還旨向於包括光源和實施本發明電化學方法的電化學組件的設備。
當結合附圖閱讀時，考慮下面本發明詳細的說明本發明的這些和其它特徵將變得明顯。
圖1A-1C表示了半導體晶片和含有溶液的氧化劑中導帶和價帶的電子組態示意圖，電子態密度具有高斯分布；圖2A和2B以剖視圖表示了使用隧穿柵電介質電流的無圖形(blanket)電沉積的示意圖；圖3表示了在黑暗中和白光照射下n-型和p-型Si/SiO2(1nm)/HfO2(3nm)在硫酸鎳溶液中的電流-電壓曲線；圖4A和4B以剖視圖表示了通過在施用電勢或電流下穿過掩模照射半導體晶片在無圖形(blanket)柵電介質上選擇性光-電沉積金屬圖案的示意圖；圖5是本發明設備的略圖；圖6是本發明另一個設備的略圖；圖7是本發明另一個設備的略圖；圖8是本發明另一個設備的略圖；圖9是本發明另一個設備的略圖；圖10表示200mm選擇性電鍍了銅的矽晶片；圖11是代表用100μm×100μm MOS測試結構測量的Re柵的電容-電壓曲線的圖；圖12表示了使用本領域公知的傳統方法和使用本發明的光-電沉積方法沉積的錸的XRD衍射圖；及圖13表示了使用本領域公知的傳統方法和使用本發明的光-電沉積方法沉積的錸的XRD衍射圖。
具體實施例方式
在電化學反應中在基底/電解質界面處電化學電流的產生與幾個因素有關。在金屬半導體晶片的情況中，因為反應需要的電子在完全可能的能級上是豐富可得的，所以這些研究集中於電解質相互作用。但是，在半導電或者絕緣半導體晶片的情況中，應該直接關注半導體晶片/電解質相互作用。這些因素包括電解質電子態相對氧化物和下方半導體晶片價帶邊以及導帶邊的能量位置和密度。電導與在填充的和空的電子態之間是否在界面處發生電荷轉移有關。
本發明描述了直接在具有或不具有絕緣層的125mm或更大的半導體晶片上獲得薄膜的電化學過程，以及實施該過程的設備。該電化學過程包括對具有或不具有絕緣層的半導體晶片的電連接的背面接觸方案，其中半導體晶片/層的上表面在電化學過程中用作電極，例如工作電極。所需的電化學反應可以在半導體晶片的表面上發生。可選地，所需的電化學反應可以在位於半導體晶片頂面的薄金屬/半導體/絕緣層上發生。該過程不需要運載電流的下籽晶層。
圖2A和2B顯示了本發明一個實施方案的接觸方案。在125mm或更大的例如矽的半導體晶片4上面布置例如薄柵極氧化物的介電層2(也稱作絕緣層或絕緣體)。與半導體晶片4電接觸5作為背面接觸。可選地，如果絕緣層2是半導體(例如寬帶隙半導體，如n-ZnO、n-TiO2或n-Ta2O5)，對於這種情況歐姆接觸方案是已知的，可以直接與絕緣層進行電學接觸。使電解質溶液1與介電層接觸，半導體晶片前面完全浸沒、或者任選地半導體晶片需要處理的區域部分地浸沒。半導體晶片用作一個電極並且對電極6位於電解質溶液中。儘管以平面顯示了圖2的半導體晶片4和絕緣層2，應理解半導體晶片4也可以具有一些形貌並且絕緣層2可以是共形層。
對於電化學處理，藉助電源7和電引線8向半導體晶片(電極)4和對電極6施加電流。如果需要，通過引入具有恆定電化學電勢的第三電極，即參比電極(未顯示)可以更準確地控制結構/電解質的電化學電勢。參比電極的實例包括飽和甘汞電極(SCE)和銀-氯化銀(Ag/AgCl)參比電極或者其它金屬參比電極，例如Cu或Pt。圖2B表示了在介質或絕緣層2上在結構/電解質處電鍍金屬膜9的形成。儘管圖2的方案描述了金屬膜9的電鍍，但是本領域一般技術人員將認識到圖2方案的變化包括其它電化學過程，例如選擇性產生所關心的薄層的金屬刻蝕或陽極氧化。
由於穿過125mm或更大具有或不具有絕緣層的半導體晶片的電子轉移過程的強的電阻特性，因為電流將沿著最小電阻的通道，可以預料電化學處理優先在最導電的區域上發生。就此而言，通過穿過這種半導體晶片的電流傳輸進行電化學處理可能是非常選擇性的過程。幾個因素或參數可能確定選擇性並包括下方的半導體晶片、絕緣體厚度、絕緣體類型、電解質溶液、物理阻塞、光和其它外部裝置。
通過下方半導體晶片的組成還可以確定電流-電壓特性，因此確定電極動力學。這些特性可能例如根據所用半導體晶片材料的類型和所用的摻雜類型劇烈變化。因此，預期它們對於金屬、n-型半導體、p-型半導體及它們的組合是不同的。例如，藉助n-型半導體晶片的導帶(電子俘獲過程)或價帶(空穴注入過程)可以實現從溶液電化學還原金屬離子從而在半導體晶片上電沉積金屬，而電還原只可能在p-型半導體晶片處藉助空穴注入過程(在暗區中)，或者被驅入反型時。另外，半導體材料(包括其帶隙和帶邊能)和摻雜劑濃度(包括其平帶電勢和耗盡層厚度)可以確定半導體/絕緣體/電解質(SIE)接觸的電化學特性。
為了在125mm或更大的p-型半導體晶片處允許陰極導帶過程並且在125mm或更大的n-型半導體晶片處允許陽極價帶過程，需要將價帶電子光激發到帶隙上。這可以通過例如藉助穿過電解質溶液或者從半導體晶片的背面照射來照射半導體晶片來實現。可以按照幾種方法獲得選擇性。例如，仔細選擇光波長將只在那些完全帶隙可以交越或者可以激活帶隙狀態來傳遞電極反應的半導體晶片或者氧化物處激活電化學過程。可選地，可以使用窄的雷射束來直接寫入刻蝕的或者沉積的圖案，或者可以使用掩模來只照射半導體晶片表面的某些區域。
在一個實施方案中，電化學過程涉及在125mm或更大的半導體晶片上電沉積金屬層。在這種過程中，半導體晶片用作負極(陰極)並且提供金屬電沉積需要的電子。為了便於在低的或者無電子的半導體晶片如p-型矽上電沉積金屬層，電沉積過程還包括提供光源。
在另一個實施方案中，電化學過程涉及從125mm或更大的半導體晶片電刻蝕和/或陽極氧化金屬層。在此情況下，電化學過程需要正電荷並且半導體晶片用作正極(陽極)。因此，在n-型矽的情況中，為了便於從半導體晶片上電刻蝕和/或陽極氧化金屬層，電化學過程也包括提供光源。電刻蝕和/或陽極氧化處理將包括金屬層，其包括選自Al、Ti、Zr、Nb、Hf、Ta、W、Mo和Cd中的一種或多種金屬。半導體晶片可以包括Si、Ge、In、Ga、Sb、P和它們的任意組合。
就此而言，圖3描述了在向負電勢(正掃)電勢動態掃描期間，在黑暗中和白光照射(21V，150W滷素燈)下n-型和p-型Si/SiO2/HfO2半導體晶片在硫酸鎳浴(0.1M NiSO4+0.1M H3BO3)中的電流-電壓曲線(向負電壓掃描)。在圖3中，電流密度i以每平方釐米毫安(mA/cm2)給出並且電極電勢U以相對標準氫電極(NHE)的伏特數給出。掃速為每秒50毫伏並且電極旋轉速率為250rpm。
如圖3中所示，n-型半導體晶片表現出在黑暗和照射下在-2V以後的負電壓下電流指數增長。p-型半導體晶片在黑暗中沒有表現出任何電流，並且只在如果用光照射樣品在-1.5V以下表現出對Ni2+還原的陰極電流。這種現象允許選擇性電鍍同時通過掩模開口暴露的n-型和p-型區。例如，通過在黑暗中電沉積來選擇性金屬化n-型區，並且通過光-電沉積可以用另一種選擇的金屬來金屬化p-型區。在後者情況中，n-和p-型區均被電鍍(即已經沉積在n-型區上的金屬使另一種金屬塗覆其上)，或者通過正確選擇沉積電勢，選擇性地金屬化p-型區(在n-型區沒有額外電鍍)。
對於p-型半導體晶片，在足夠負的外加電勢下電流受光強限制。如果光被溶液和沉積的金屬吸收，入射的光通量並因此測量的光電流降低。在p-型半導體晶片處用於電鍍的電流密度可以由光強控制。例如，通過選通或對光束斬波可以在恆電勢下進行脈衝電鍍。電流-電壓曲線表現出在n-型和p-型半導體晶片上金屬沉積的選擇性。根據上面給出的實例，(通過施加恆電壓或恆電流)Ni可以在比-2V更負的電勢下在黑暗中選擇性地沉積到n-型區上。在已經在n-型區中沉積了金屬後，可以在介於-0.9V和-1.8V之間的電勢下在照射下，選擇性地在p-型區處沉積Ni。
另一方面，如果在正電勢範圍中獲得電流-電壓曲線，n-Si需要光來獲得電化學電流並且p-型對電化學反應將不需要光。因此，對於電刻蝕/陽極氧化反應，對於n-型半導體晶片將需要光。
在申請日為2005年1月27日並且轉讓給International BusinessMachines的美國專利申請第11/050,790號中討論了根據發明和所用的處理條件在電阻基底上選擇金屬的電沉積，該專利全部內容引入本文作參考。
圖4描述了圖2A所述的布局，但是其中通過用光源20穿過掩模13中的幾個開口照射半導體晶片，同時用電學接觸5和對電極6向半導體晶片4施加電流，實現了在無圖形柵電介質2上選擇性光-電沉積金屬圖案9。圖4A描述了光-電沉積的布局，並且圖4B表示了在未由掩模阻擋的照射區域中獲得的圖案化金屬。另外，為了在開口的區域中獲得所需的反應可以使用提供開口區域的任意圖案化方法。例如，可以在光刻膠的輔助下在晶片上獲得圖案化。
所述電化學過程可以結合125mm或更大的金屬的以及摻雜的或未摻雜的半導體晶片來使用。示例性的摻雜或未摻雜的半導體晶片可以選自Si半導體晶片、Ge半導體晶片或(Si-Ge)半導體晶片、或者包含Ga、As、P、Sb、In、Se和Al的、摻雜的或未摻雜的二元、三元和四元半導體晶片。其它示例性的半導體晶片包括包含Cd、Zn、Te、Se、S以及它們每種組合的摻雜的或未摻雜的II-VI半導體晶片、包含Ti或Zr氧化物的摻雜的或未摻雜的氧化物半導體晶片、Cu或Sr基半導體晶片或者選自絕緣體上矽或者絕緣體上矽鍺組合的絕緣體上半導體型半導體晶片。再其它的示例性半導體晶片可以包括選自聚乙炔、聚(二烷氧基-對苯撐-1，2-亞乙烯、聚(二烷基芴)和它們每種的衍生物中的電致發光聚合物。
如上所述，本發明的電化學過程包括電沉積過程，其中在半導體晶片上沉積選自Ru、Re、Ni、Pd、Co、Pt、Rh、Cr和Mn中的一種或以上金屬以及它們每種金屬的任意組合。還可以在半導體晶片上沉積選自Os、Ir、Sb、Bi、Sn、In、Ga、Ge、As、Fe、Zn、Cd、Se、Te、Cu、Ag、Au、W、Hg、Tl、Po、Pb、Mo、V、B、C、P、S中的其它所選金屬和非金屬以及它們每種金屬的任意組合。
圖5描述了可以在本發明所述的電化學過程中使用的電化學設備。該設備的設計旨向於處理125mm或更大的、特別是200mm或300mm的半導體晶片。但是，可以修改該設備來處理任意形狀或尺寸的晶片。該設備主要包括電解質儲罐101。矽半導體晶片111由配備了氣力密封和環形密封103的工具頭102夾持。環形密封103對著金屬板104推動半導體晶片，因此防止液體到達半導體晶片的背面。金屬板104提供了與半導體晶片的電學接觸。可以通過背面接觸布置進行與例如Si的半導體晶片電學接觸。另外，可以通過氧化物層中的開口進行與半導體晶片的接觸。從接觸點到半導體晶片的上的電介質的導電或電學通路可以通過一個或多個界面並且為電化學過程提供電流通道。
可選地，電學接觸還包括幹固態接觸。與半導體晶片的幹固態接觸可以包括歐姆接觸，典型地通過注入摻雜劑元素或者產生表面缺陷提供高摻雜表面(大約1019cm-3)來產生。此外，為了便於電學連接，也可以向半導體晶片表面施用某些金屬。例如，具有低功函的金屬如銦可以為n-型半導體晶片提供歐姆接觸。具有高功函的金屬可以給p-型半導體晶片提供歐姆接觸。該設備還包括對電極105。在這種結構中的對電極是網型電極，從而可以通過溶液照射半導體晶片。由光源107提供照射，光源波長可以根據所需電沉積的能級來選擇。光源可以是單色的，例如雷射，或者複合光源，例如滷素燈。此外，光源可以包括為了控制反應速率而改變光強的布置。
如果電鍍溶液對光源是透明的或者半透明的，從而足夠量的光可以穿透到達半導體晶片以便於電化學反應，圖5的電化學設備是特別有用的。該設備還包括布置在半導體晶片和光源之間的快門106。該設備可以用於半導體晶片電化學處理的脈衝或脈衝反轉模式。半導體晶片111的金屬接觸104與電源的一端108連接，從而半導體晶片可以根據要進行的電化學過程的特性用作陰極或者陽極。例如，在電沉積的情況中，半導體晶片，如p-型矽，是負極(陰極)。可選地，在刻蝕或陽極氧化過程中，半導體晶片，如n-型矽，是正極(陽極)。然後，對電極與電源的相對端109連接，從而完成每個電化學過程的電路。
圖6描述了圖5的工具頭的修改。在這種布置中，金屬接觸204是用來給半導體晶片201提供電學接觸的網型金屬接觸，並且在工具頭102內布置燈組件207。這種設計在電解質對光幾乎是不透明的或者不透明的電化學處理條件下是有利的。在此情況下，光源幫助直接從半導體晶片的背面產生載流子(電子或空穴)而未被電鍍溶液吸收。對電極205可以是金屬片或者網型電極。該設備也可以包括布置在半導體晶片和光源207之間的快門106。
圖7描述了工具修改，其中用裝了彈簧的金屬板310給半導體晶片提供均勻的電學接觸。這種布置可以使半導體晶片和金屬板之間的非均勻接觸最小化。裝了彈簧的金屬板310與背板304電學連接。當半導體晶片301推向環形密封103時，彈簧在半導體晶片的表面上提供均勻的壓力分布並且提供跨越半導體晶片的背面的均勻的電流分布。
可選地，代替使用裝了彈簧的金屬板，可以使用海綿狀或網狀接觸310』來跨越整個半導體晶片均勻地分布電流。此外，為了提高均勻的電流分布，與裝了彈簧的金屬板310連接另一個高導電的網311。
圖8描述了圖7工具架的另一種修改。在此情況下，該設備結合了圖6的修改。裝了彈簧的金屬板310與高導電性網311在將其推向環形密封103時一起給半導體晶片301的背面提供了均勻的電流分布。在工具頭內布置燈組件207，從而在所用的電解質對光源是半透明的或者不透明的情況中能夠電化學處理半導體晶片。
圖9顯示了該設備的修改，其中在組件501內含有單一對電極105和光源207。該組件可以放置在儲罐中並且用來照射半導體晶片。可以在透明或半透明的溶液中使用這種布置。用O-圈503保護安裝燈組件207(對於如LED或滷素燈)的玻璃(或者其它透明的材料)殼502不會洩漏或滲出電解質。在O-圈503的輔助下使網形對電極105保持就位。可以對於任意數量的燈和取向來設計燈組件207。在圖9A和9B中顯示了兩個這種燈的設計，其中可以分別布置低密度的燈507和高密度的燈508來照射半導體晶片。
實施例銅電沉積可以使用包含1克/升-300克/升CuSO4、1毫升/升-大約250毫升/升H2SO4以及1-10000ppm Cl-的鍍液。例如，鍍液可以包含大約240克/升CuSO4和大約100克/升H2SO4，pH從大約1-大約2。Cl-源是氯化鈉。另外，可以添加其它無機成分，例如溴化物、碘化物、氟化物、硫化物、硫酸鹽、硼酸、硼酸鹽和金屬鹽及有機添加劑，例如表面活性劑、增亮劑、加速劑、抑制劑和平整劑。
在使用上述鍍浴的電鍍過程中，可以使用一種或幾種施加電流或電壓的方法。這些方法包括例如施加從1mA/cm2-50mA/cm2的恆電流或者等價的電勢(相對NHE-2V～-3V的電極電勢)；以及第一次電流從5mA/cm2-250mA/cm2的大約20毫秒-大約5秒(例如大約0.1秒)，並且第二次電流從1.0μA/cm2-2mA/cm2的大約0.1秒-大約10秒的脈衝電鍍，包括在相對NHE為-2V-3.5V的電勢下大約1循環周期至大約500循環周期(例如25循環周期)的脈衝電鍍。處理期間的溫度例如可以從20℃至90℃。
上面的處理條件包括在大約100rpm的攪拌下於室溫下施用大約10mA/cm2的恆電流大約30分鐘的情況。
圖10顯示了使用上述鍍浴和工作條件選擇性鍍銅的200mm半導體晶片的實例。銅被鍍入長徑比大於10的深的通孔，即1-40μm高且0.1-2μm寬的通孔中。本實施例中使用的半導體晶片是n-Si/TaN/Ta/Cu。使用物理氣相沉積TaN/Ta/Cu層。該層是非常薄的，在100-300的量級。在電鍍前使用化學機械拋光(CMP)方法從通孔的頂部除去典型地是Ta/TaN的襯墊材料和典型地是Cu或Ru的籽晶。CMP過程只在通孔區域中留下襯墊/籽晶層，使其成為優先的導電通路。這種布置迫使電流僅通過通孔區並因此選擇性地鍍Cu。
錸電沉積可以使用包含1克/升-100克/升NH4ReO4和大約1毫升/升-大約250毫升/升HCl(38％)的鍍液。例如，鍍液可以包含大約10克/升NH4ReSO4和大約10毫升/升HCl(38wt％)，pH從大約1-大約2。除了NH4ReO4之外，可以使用其它高錸酸鹽和無機錸鹽。除了HCl外，可以其它氯化物鹽。另外，可以添加其它無機成分(例如溴化物、碘化物、氟化物、硫化物、硫酸鹽、硼酸、硼酸鹽和金屬鹽)以及有機添加劑(例如表面活性劑)。
使用開口從1μm×1μm-400μm×400μm的厚SiO2掩模，通過對p-型半導體晶片電沉積錸(Re)來製備圖案化的MOS結構。將Re選擇性地沉積到高-k/SiO2/Si疊層的頂面。高-k材料是通過MOCVD製備的分別為3nm和4nm的HfO2和HfSiO。通過快速熱氧化製備SiON(1nm)並且SiO2(1nm)是化學氧化物。圖11是代表用100μm×100μm MOS測試結構測量的Re柵的電容-電壓和電流-電壓曲線的圖。在200mm、p-型Si半導體晶片上製備Re柵。該圖表明了跨越整個晶片均勻的電學特性。在白光照射(-3V vs.SCE；120V/500W滷素燈，100rpm)下恆電勢地沉積Re。
在使用上述鍍浴的電鍍過程中，可以使用一種或幾種施加電流或電壓的方法。這些方法包括例如施加從3mA/cm2-50mA/cm2的恆電流或者等價的電勢(相對NHE-2V至-3V的電極電勢)；以及第一次電流從5mA/cm2-250mA/cm2的大約20毫秒-大約5秒(例如大約0.1秒)，並且第二次電流從1.0μA/cm2-2mA/cm2的大約0.1秒-大約10秒的脈衝電鍍，包括在相對NHE為-2V-3.5V的電勢下大約1循環周期至大約500循環周期(例如25循環周期)的脈衝電鍍。處理期間的溫度例如可以從20℃至90℃。
上面的處理條件包括在大約400rpm的攪拌下於室溫下施用大約10mA/cm2的恆電流大約120秒的情況。
圖12和13表示了與其它傳統技術，例如蒸發、化學氣相沉積和濺射相比，由電鍍獲得的金屬層的XRD性質。在標準條件下由傳統技術沉積Ru和Re。如圖12和13所示，對於釕和錸晶體結構取向(100/002/101)都根據所用的沉積處理而改變。在釕(圖12)的情況中，CVD和PVD/退火表現出十分相似的晶體結構取向，其中002強度在XRD中佔優勢，並且出現非常小的100貢獻(與002和101的峰強度相比)。相比而言，通過本發明方法光-電沉積的釕表現出101佔XRD中優勢並且100和002表現出相似強度的晶體結構取向。
在錸(參見圖13)的情況中，所沉積蒸發的Re(光譜b)和PVD/退火的Re(光譜e)表現出十分相似的晶體結構取向，其中所有三個晶體取向在XRD中表現出相似的強度。相比而言，通過本發明方法光-電沉積的Re表現出002峰佔優勢並且100貢獻非常小的晶體結構取向。
權利要求
1.一種電化學方法，其包括提供125mm或更大的與導電錶面電學接觸的半導體晶片，其中半導體晶片至少一部分與電解質溶液接觸，所述半導體晶片用作第一電極；在電解質溶液中提供第二電極，將第一和第二電極連接到電源的相對端上；以及當在第一和第二電極之間施加電流時用光源照射半導體晶片的表面。
2.權利要求1的方法，其中所述半導體晶片是選自Si半導體晶片、Ge半導體晶片或(Si-Ge)半導體晶片中的摻雜或未摻雜的半導體晶片、或者包含Ga、As、P、Sb、In、Se和Al的、摻雜的或未摻雜的二元、三元和四元半導體晶片。
3.權利要求1的方法，其中所述半導體晶片是包含Cd、Zn、Te、Se和S的摻雜或未摻雜的II-VI半導體晶片、包含Ti或Zr氧化物的摻雜或未摻雜的氧化物半導體晶片、Cu基或Sr基半導體晶片或者選自絕緣體上矽或者絕緣體上矽鍺組合的絕緣體上半導體型的半導體晶片。
4.權利要求1的方法，其中所述半導體晶片包括選自聚乙炔、聚(二烷氧基-對苯撐-1，2-亞乙烯)、聚(二烷基芴)和它們每種衍生物中的電致發光聚合物。
5.權利要求1的方法，其中所述電化學方法是電沉積方法，其中在半導體晶片上沉積選自Ru、Re、Ni、Pd、Co、Pt、Rh、Cr、Mn、Cu、Fe、Zn、Cd、Ce、Ta、Hf、Ti、Al、V、Ga、Ge、As、Se、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Te、W、Os、Ir、Au、Hg、TI、Pb、Bi、P、B、C、N、O、Cl或者它們的任意組合中的一種或以上種金屬。
6.權利要求5的方法，其中施加的電流為1μA/cm2-50A/cm2，並且在恆流、恆電勢或者脈衝模式下工作。
7.權利要求1的方法，其中所述電化學方法是電沉積方法並且所述半導體晶片是選自Si半導體晶片、Ge半導體晶片或(Si-Ge)半導體晶片中的摻雜或未摻雜的半導體晶片、或者包含Ga、As、P、Sb、In、Al、Se、Cd、Zn、Te、Se和S的、摻雜的或未摻雜的二元、三元和四元半導體晶片。
8.權利要求1的方法，其中所述電化學方法是電刻蝕或陽極氧化方法，並且半導體晶片包含一種或多種選自Al、Ti、Zr、Nb、Hf、Ta、W、Mo和Cd中的金屬，或者半導體晶片是包含Si、Ge、In、Ga、Sb、P和它們的任意組合的半導體晶片。
9.權利要求1的方法，其中所述電流作為恆流、恆電勢、脈衝電流或者脈衝電勢來施加。
10.權利要求1的方法，其中所述電化學方法是電沉積方法並且還包括退火電沉積的金屬或者金屬合金來提供佔主導地位的晶形金屬膜。
11.權利要求10的方法，其中所述沉積並退火的金屬膜基本上由釕組成，所述釕膜具有晶體學取向101的反射強度大於100或002的XRD光譜。
12.權利要求10的方法，其中所述沉積並退火的金屬膜基本上由錸組成，所述錸膜具有晶體學取向002的反射強度大於101或100的XRD光譜。
13.權利要求1的方法，其中所述電化學方法是電沉積方法並且所述半導體晶片包括n-型矽區和p-型矽區，其中在半導體晶片的照射期間在n-型區上發生金屬的選擇性電沉積。
14.權利要求1的方法，其中所述電化學方法是電沉積方法並且所述半導體晶片包括具有電介質的p-型矽。
15.權利要求14的方法，其中所述電解質溶液包含選自Ru、Re、Ni、Pd、Co、Pt、Rh、Cr、Mn、Cu、Fe、Zn、Cd、Ce、Ta、Hf、Ti、Al、V、Ga、Ge、As、Se、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Te、W、Os、Ir、Au、Hg、TI、Pb、Bi、P、B、C、N、O、Cl或者它們的任意組合中的一種或以上種離子。
16.一種125mm或更大的、具有任選的絕緣層的p-型半導體晶片的陰極電沉積過程，該過程包括在電解質溶液中安置125mm或更大的p-型半導體晶片；在電解質溶液中安置對電極；用光源照射p-型半導體晶片的正面或絕緣層(如果存在)，或者照射半導體晶片的背面；以及向半導體晶片並且向對電極上施加電流。
17.權利要求16的方法，還包括通過施加1μA/cm2-50A/cm2的電流，在半導體晶片上沉積選自Ru、Re、Ni、Pd、Co、Pt、Rh、Cr、Mn、Cu、Fe、Zn、Cd、Ce、Ta、Hf、Ti、Al、V、Ga、Ge、As、Se、Nb、Mo、Ag、In、Sn、Sb、Te、W、Os、Ir、Au、Hg、TI、Pb、Bi、P、B、C、N、O、Cl或者它們的任意組合中的一種或多種元素，所述電流在恆流、恆電勢或者脈衝模式下施加。
18.一種125mm或更大的、具有金屬層的n-型半導體晶片的陽極電化學處理，該處理包括在電解質溶液中安置125mm或更大的n-型半導體晶片；在電解質溶液中安置對電極；用光源照射n-型半導體晶片的正面或背面；以及向半導體晶片並且向對電極上施加電流。
19.權利要求18的處理，其中所述陽極電化學處理是金屬層的電刻蝕處理或者沉積在半導體晶片上的金屬層的陽極氧化處理。
20.一種設備，其包括保持電解質溶液的儲罐；與半導體晶片表面接觸的導電錶面，所述導電錶面與電源電接觸；面向半導體晶片反面的光源；以及與電源電接觸的電極，其中將所述電極布置在儲罐中，使得電極可以與電解質溶液相接觸。
全文摘要
一種電化學方法，其包括提供125mm或更大的與導電錶面電學接觸的半導體晶片，其中半導體晶片至少一部分與電解質溶液接觸，所述半導體晶片用作第一電極；在電解質溶液中提供第二電極，將第一和第二電極連接到電源的相對端上；以及當在第一和第二電極之間施加電流時用光源照射半導體晶片的表面。本發明還旨向於包括光源和實施該電化學方法的電化學組件的設備。
文檔編號H01L21/445GK101070602SQ20071008812
公開日2007年11月14日 申請日期2007年3月15日 優先權日2006年5月4日
發明者維爾拉拉哈文·S.·巴斯克, 哈裡卡利亞·得裡格亞尼, 約翰·M.·庫特, 瑪特奧·弗洛塔 申請人:國際商業機器公司