91香蕉视频污下载_国产日韩秒拍久久久久久精品_欧美成人精品第一区二区三_HULUWA葫芦娃黄旧版本_日韩精品乱码AV一区二区

晶圓電鍍?cè)O(shè)備及今后的挑戰(zhàn)

作者：網(wǎng)站管理員　來源：本站原創(chuàng)　日期：2022/11/18 14:58:18　點(diǎn)擊：1250　屬于：技術(shù)資訊

1．前言

 

到目前為止，半導(dǎo)體晶圓已經(jīng)按照摩爾定律實(shí)現(xiàn)了高度集成化和微型化。而且，半導(dǎo)體封裝方面，也從傳統(tǒng)的平面二維（2D）安裝，逐漸過渡到堆疊芯片的立體三維（3D）安裝。與此同時(shí)，待電鍍的電極尺寸也從引線鍵合的約100μm減小到3D安裝凸點(diǎn)鍵合的Φ2-10μm，尺寸減少了至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，微小部分的鍍膜析出性能變得愈發(fā)重要。此外，為了提高生產(chǎn)效率而逐漸增大的晶片尺寸，使得實(shí)現(xiàn)鍍膜厚度面內(nèi)均勻性方面的技術(shù)難度變得更大。

 

近年來，對(duì)于使用了諸如圖像傳感器、高頻濾波器和TSV（硅通孔）的存儲(chǔ)器件之類的晶片中的Via（孔）的電鍍需求不斷增長。該Via的直徑也越來越細(xì)小，鍍液對(duì)Via底部的液體循環(huán)性能和潤濕性對(duì)鍍膜析出性能有很大的影響。

 

另一方面，從建浴后開始隨著電鍍過程的進(jìn)行，金屬濃度會(huì)減小，添加劑會(huì)消耗，而副產(chǎn)物和雜質(zhì)的濃度會(huì)增加，鍍液中各成分的平衡會(huì)經(jīng)常變化，電鍍過程的控制技術(shù)變得尤為重要。

 

基于此，本文將首先介紹晶圓電鍍?cè)O(shè)備的類型和結(jié)構(gòu)，然后從電鍍?cè)O(shè)備的角度，介紹一些示例以說明電鍍工藝技術(shù)的改進(jìn)是如何響應(yīng)市場需求的。然后，基于晶圓技術(shù)的最新趨勢(shì)，描述今后的挑戰(zhàn)。

 

2．晶圓電鍍?cè)O(shè)備

2.1　類型和主要特點(diǎn)

晶圓電鍍?cè)O(shè)備(電解電鍍)大致可分為兩種：一種是將晶圓垂直放入電鍍槽的DIP法，另一種是將晶圓水平(橫向)放入電鍍槽的CUP法。

 

在DIP法中，晶圓固定在夾具中，夾具垂直放入電鍍槽中，雖然晶圓附著和脫離的頻率較低，但攪拌方向固定，難以保證鍍層厚度的面內(nèi)均勻性，且存在大量液體被帶出到下一個(gè)槽的缺點(diǎn)。

 

另一方面，CUP法是將晶圓水平直接固定在CUP型槽中的電鍍方法，在高速攪拌和高速液流性能方面表現(xiàn)優(yōu)異，可以實(shí)現(xiàn)高電流密度的高速電鍍。而由于采用水平方式，設(shè)備的安裝面積往往較大，這也是一個(gè)缺點(diǎn)。表1顯示了兩者的特點(diǎn)比較。

如上所述，今后鍍層厚度的平面內(nèi)均勻性將變得更加重要，本章將在下一節(jié)詳細(xì)介紹具有高速攪拌可控性的CUP法。
 

2.2CUP型晶圓電鍍?cè)O(shè)備結(jié)構(gòu)

CUP法分為面朝上結(jié)構(gòu)和面朝下結(jié)構(gòu)，前者是將晶圓固定在CUP型鍍槽的底部，鍍面朝上；后者是將晶圓固定在鍍槽的頂部，鍍面朝下。

 

面朝上結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)高速液體流動(dòng)的方法，如圖1所示，存在這樣一種結(jié)構(gòu)，其中液體從晶片的上表面的一側(cè)沿一個(gè)方向高速地循環(huán)。在這種結(jié)構(gòu)中，由于液體流動(dòng)在一個(gè)方向上是固定的，所以其缺點(diǎn)在于該趨勢(shì)容易影響鍍膜厚度分布。

圖1  面朝上型CUP結(jié)構(gòu)
 

與之相比，面朝下結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是液體不易泄漏，因?yàn)榫A位于電鍍槽的上部，而且由于可以操作晶圓的背面，運(yùn)輸方便，并且顆粒附著在電鍍表面的風(fēng)險(xiǎn)也低。圖2展示了面朝下型的CUP結(jié)構(gòu)，圖3展示了使用CUP的自動(dòng)電鍍?cè)O(shè)備的照片。
 

圖2  面朝下型CUP結(jié)構(gòu)


圖3  CUP型全自動(dòng)電鍍?cè)O(shè)備全貌
 

如圖2所示，面朝下型CUP由從底部噴射電鍍液的噴嘴(Nozzle)、陽極(Anode)、使陰極側(cè)電位分布均衡(修正外周厚度)的遮擋板、使晶圓外周即陰極側(cè)通電的環(huán)形陰極觸點(diǎn)(Ring Cathode)等構(gòu)成。雖然圖中沒有顯示，但為了抑制鍍液中添加劑的消耗，可以在陽極上方安裝研缽狀的隔膜以將陽極和陰極分開。此外，在其上方安裝有用于攪拌鍍液的旋轉(zhuǎn)攪拌葉片（Stirrer）。

 

如果布置多個(gè)這種攪拌葉片，并且每個(gè)攪拌葉片一邊自轉(zhuǎn)一邊繞軌道公轉(zhuǎn)，則槽中液體的流動(dòng)方向總是不斷改變，因此與普通的槳式攪拌相比，金屬離子在平面中的分布更加均勻，在提高鍍層厚度的面內(nèi)均勻性方面是更有效的。
 

3．電鍍工藝技術(shù)

 

如上所述，市場上有關(guān)電鍍工藝技術(shù)改進(jìn)的需求是鍍膜厚度的面內(nèi)均勻性、鍍層在微小圖形和Via上的析出性等，宜從鍍液和電鍍?cè)O(shè)備兩方面進(jìn)行改進(jìn)。接下來，我們從設(shè)備方面介紹一下滿足這些需求的方法。

 

3.1　晶圓鍍膜厚度的面內(nèi)均勻性

 

采用CUP型電鍍系統(tǒng)電鍍時(shí)，影響面內(nèi)均勻性的因素主要有兩個(gè)，一個(gè)是與電流電位分布有關(guān)，另一個(gè)是與液流的流速分布有關(guān)。

 

電流電位分布因素可采用有限要素法等分析方法進(jìn)行數(shù)值模擬，如圖4所示。一般來說，當(dāng)陽極(Anode)和陰極(晶片)以相同的面積和形狀彼此面對(duì)地排列時(shí)，外圍部分的電流電位變高，晶片外圍部分的鍍層厚度也趨于變厚。與這種電流電位分布有關(guān)的因素包括陽極和陰極的尺寸比（陰極是晶圓，所以可變化的是陽極）、陽極和陰極之間的距離（兩極之間的距離）以及遮擋板的安裝。作為糾正上述外圍部分趨于變厚的措施，如果將陽極的直徑做得更小，兩極之間的距離做得更近，可以看到改善趨勢(shì)。但一定要注意，因?yàn)槿绻枠O做得太小，陽極側(cè)的電流密度就會(huì)增大，從而影響浴槽負(fù)載，而如果做得太近，中心部分則可能會(huì)變得太厚。另外，也可以通過在陰極附近添加一個(gè)環(huán)形的遮擋板來糾正周邊變厚的趨勢(shì)。

圖4  模擬分析
 

流速分布因素包括泵循環(huán)流速和攪拌，這對(duì)于維持面內(nèi)均勻性和在陰極附近不斷均勻地提供離子非常重要。特別是當(dāng)需要在高電流密度或高溫下增加析出速率時(shí)，這個(gè)因素尤其重要。此外，由于攪拌器位于陽極與噴嘴和陰極之間，所以來自噴嘴的液體的流速和方向發(fā)生變化，這可能會(huì)影響遮擋效果的好壞。在這種情況下，必須優(yōu)化攪拌器的形狀和尺寸以及陽極和遮擋板的形狀和尺寸。

 

另一方面，除了上述兩個(gè)因素之外，面內(nèi)均勻性還受到晶片規(guī)格的很大影響。例如，電鍍表面的開口率和圖案尺寸或分布疏密程度等晶片規(guī)格也有很大影響。因此，需要使用電鍍?cè)O(shè)備進(jìn)行電鍍測(cè)試并進(jìn)行實(shí)機(jī)驗(yàn)證。晶圓電鍍?cè)O(shè)備量產(chǎn)機(jī)的電鍍槽尺寸通常約為50至100 L，但如果采用研發(fā)用的電鍍?cè)O(shè)備，其電鍍槽結(jié)構(gòu)與量產(chǎn)機(jī)相同，如圖5所示，槽的大小為10L，可以減少實(shí)際機(jī)器驗(yàn)證過程中電鍍液的成本，并減少使用后的廢液量。