晶圆的金属电镀装置制造方法及图纸

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。本发明专利技术方案可以提高电镀形成的金属薄膜的均匀性。

Metal plating device for wafer

A metal plating device for a wafer consisting of an electroplating container. The electroplating container is used for holding electroplating liquid; the wafer base is arranged on the first side of the electroplating container. The wafer base is used for the fixed wafer surface toward the inside of the electroplating container; the anode electrode is located at the anode electrode. The second sides of the electroplating container are set relative to the first and second sides; the high resistance virtual anode is located in the electroplating container and is located between the anode electrode and the wafer base, wherein the unit area block value of the high resistance virtual anode in the central area is smaller than the unit area block value in the edge area. The method of the invention can improve the uniformity of the metal film formed by electroplating.

【技术实现步骤摘要】
晶圆的金属电镀装置
本专利技术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。
技术介绍
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(TerminalEffect)。在现有技术中，存在一种采用高电阻虚拟阳极(HighResistanceVirtualAnode，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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：在本专利技术实施例中，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。在本专利技术实施例中，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。进一步，通过设置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，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。在本专利技术实施例中，通过增加高电阻虚拟阳极在中心区域的孔洞的孔径或者减小高电阻虚拟阳极在边缘区域的孔洞的孔径，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。进一步，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。在本专利技术实施例中，通过在中心区域采用低电阻率的材料，在边缘区域采用高电阻率的材料，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。附图说明图1是现有技术中一种晶圆的金属电镀装置的工作场景示意图；图2是现有技术中一种高电阻虚拟阳极的俯视图；图3是现有技术中一种高电阻虚拟阳极的剖视图；图4是本专利技术实施例中一种晶圆的金属电镀装置的工作场景示意图；图5是本专利技术实施例中一种高电阻虚拟阳极的剖视图；图6是本专利技术实施例中另一种高电阻虚拟阳极的剖视图。具体实施方式在现有技术中，存在一定程度的终端效应，金属薄膜的均匀性需要进一步改善。参照图1，图1是现有技术中一种晶圆的金属电镀装置的工作场景示意图。所述金属电镀装置可以包括电镀容器100、晶圆基座102、阳极电极104以及高电阻虚拟阳极110。其中，所述电镀容器100可以用于容纳电镀液。具体地，所述电镀液可以根据拟电镀金属的种类进行选择，例如当拟电镀金属为铜时，电镀液可以包括硫酸铜溶液；当拟电镀金属为银时，电镀液可以包括硫酸银溶液。所述晶圆基座102可以设置于所述电镀容器100的第一侧，所述晶圆基座102用于固定晶圆108的表面朝向所述电镀容器100内部。所述阳极电极104可以位于所述电镀容器100的第二侧，所述第一侧和第二侧相对设置。具体地，所述阳极电极104可以根据拟电镀金属的种类进行选择，例如当拟电镀金属为铜时，阳极电极104可以为铜电极；当拟电镀金属为银时，阳极电极104可以为银电极。在具体实施中，通过外电源106向所述阳极电极104施加电压，所述阳极电极104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基座102上的晶圆108的表面被还原成金属原子并沉积形成金属层。其中，所述外电源106可以位于所述电镀容器100外，且所述外电源106的正极与所述阳极电极104电连接，所述外电源106的负极与所述晶圆基座102电连接。需要指出的是，在晶圆108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。具体地，确定电镀容器100的中心区域电镀液的电阻121与晶圆108的边缘到晶圆108的中心的电阻123的阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆的金属电镀装置，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆的金属电镀装置，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的晶圆的金属电镀装置，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的晶圆的金属电镀装置，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的晶圆的金属电镀装置，其特征在于，所述高电阻虚拟阳极的厚度从最外缘至中心逐渐降低。5.根据权利要求3所述的晶圆的金属电镀装置，其特征在于，相比于所述高电阻虚拟阳极在边缘区域的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓彤，吴明，吴孝哲，林宗贤，吴龙江，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32