用于半导体基板的电镀方法技术

本申请公开了用于半导体基板的电镀方法。对非均匀初始金属膜进行非均匀除镀以在基板上提供更加均匀的金属膜。可通过将基板放置在特定为除镀而非为电镀配制的除镀浴中来执行电化学除镀。除镀浴可具有0.3或更小的均镀能力；或1mS/cm至250mS/cm的浴电导率。通过除镀浴传导的反向电流非均匀地电蚀刻或除镀金属膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域是电镀半导体材料基板或晶片，以及电镀类似类型的基板。
技术介绍
电连接的金属化已被广泛用于许多半导体应用，范围从双镶嵌结构到各种封装结 构，包括Oi凸块（bumping)、柱、微凸起（micro-bump)、再分布层（redistributionlayer; RDL)、娃通孔（thru-siliconvia;TSV)等。通常使用不同金属（比如铜、金、镍、焊锡和其他 金属）的诸如电沉积和无电沉积之类的技术实施这种金属化。随着技术进步，芯片（chip) 布局日益具有难以均匀电镀或金属化的特征结构和图案密度。 先进微电子器件封装的电沉积（electro-deposition)经常使用掩模或光刻胶层 来界定金属线或触点的图案。所述图案还可以由非反应性或非导电性表面界定。如本文使 用的，术语"图案化基板"是指具有掩模或光刻胶层或者非反应性或非导电性区域的基板。 图案密度可在稀疏图案化区域与密集图案化区域之间变化。这造成了局部电流密度和离子 浓度差的相应变化，从而影响小片（die)内的沉积厚度均匀性（即所谓的小片内非均匀性 或WID非均匀性）。 -种用于提高厚度均匀性或厚度调平的技术是整体减小所施加的电流密度。或 者，可使用具有高均镀能力的电镀浴。均镀能力可被定义为电镀浴在具有宏观不规则性的 阴极上产生差不多均匀厚度的沉积物的能力。均镀能力越高，所得沉积物越均匀。例如，在 铜酸浴的情况中，具有高均镀能力的常见浴配方会是具有低铜浓度和高酸浓度的浴。减小 高均镀能力浴中的电流密度的另一种替代方案是使用周期性反向电流波形。然而，需要改 进的电镀技术。
技术实现思路
本专利技术提供用于提高电镀厚度均匀性和平面性的方法。在一个方面中，一种方法 包括提供电镀的图案化基板，并随后电蚀刻或除镀所述基板。可通过电镀、无电电镀或通过 另一种液相或气相薄膜沉积技术（此处统称为电镀）在基板上形成电镀的图案化基板。除 镀步骤使基板不均匀地除镀。除镀浴可具有低均镀能力和或低电导率，以增大稀疏区域中 的局部电流密度。除镀步骤可优先从具有较厚初始膜或层的基板区域中去除电镀膜中的一 些，以使得在除镀步骤后，基板具有更均匀的沉积金属膜。【附图说明】 图1是电镀期间的基板的示意图。 图2是图1所示基板在除镀期间的示意图。【具体实施方式】 包括除镀步骤的电镀为人们所熟知。在这些方法中，在电镀工艺期间可周期性地 施加反向电流波形，以试图改善电镀结果。对保持在电镀浴中的基板执行除镀，以便使用同 一浴电镀和除镀。因此，除镀步骤的均匀性类似于电镀步骤。然而，本案专利技术人已发现，可 通过非均匀除镀获得改善的结果，即通过以非均匀方式和/或以与金属最初如何被电镀到 基板上无关的方式从基板去除电镀的金属。 一种典型工艺可包括以下步骤： 提供图案化的电镀基板。所述基板可以是电镀有初始图案化铜膜的硅晶片，然而 可使用其他类型的基板和金属。图案化影响电镀期间的电流密度，使得初始电镀膜在一定 程度上是非均匀的。例如，初始膜可以是至少3%、5%、8%或10%非均匀的（每三2/平 均值（perthreesigma/mean))。能以各种方式形成初始金属膜，所述方式比如电化学沉积 (电镀）、无电沉积、化学或物理气相沉积。 a)将电镀的基板移动到适合于非均匀除镀的除镀浴中。例如，除镀浴可具有低均 镀能力，比如小于〇? 3的均镀能力。或者，除镀浴可具有低电导率，例如，lmS/cm至250mS/ cm，或从 10mS/cm至 100mS/cm〇 b)通过传导反向电流穿过基板和浴来在除镀浴中对电镀的基板部分地电蚀刻或 除镀。除镀步骤是非均勾的。除镀步骤从突起部分去除金属比从周围区域去除金属更快。 从而使得剩余的金属膜更加均匀。初始非均匀性可下降至少30%。使用电镀到300mm硅晶 片上的铜的测试数据显示非均匀性下降约60%。此步骤可通过任何形式的电化学去除来执 行，比如蚀刻、抛光、炼制、碾磨、粗糙化、光亮化、平滑化、钝化等。 C)可清洗除镀的基板并使除镀的基板干燥，和/或然后移动除镀的基板以用于额 外的化学或电化学处理。 此处可互换使用术语"晶片"、"工件"和"基板"。基板可具有各种形状、尺寸和材 料。本专利技术方法可用于电镀铜以及其他金属，比如银、金、镍、钴、钯等。 图案化基板是指具有界定图案的光刻胶或掩模层的基板。或者，图案化基板可 以指含有已图案化的结构的基板，比如去除光刻胶后的再分布层或电镀后的硅通孔（TSV) 层。虽然在基板上图案化经常是电镀膜非均匀性的来源，但是本专利技术方法可用于提供更均 匀的电镀膜，而不考虑初始电镀膜中非均匀性的来源。 在电镀中获得图案化均匀金属膜的常规途径是使用适当添加剂在高均镀能力浴 中电镀基板，并且以适当电流密度操作最佳化波形，以促进小片内图案的稀疏（或隔离）区 域和密集区域上的膜厚度均匀性。通常认为低均镀能力是电镀中对于均匀电镀的不良特 性。 本专利技术方法使用不同的途径。在一个实施方式中，可将基板先有意电镀至远高于 最终期望或目标厚度的厚度，例如大于目标厚度10%或20%。然后，在低均镀能力或低电 导率的除镀浴中除镀基板以获得最终膜厚度和均匀性。除镀浴中的反向极性电流引起优先 或选择性金属去除或蚀刻。除镀后的结果是具有改善的均匀性的膜。由于除镀步骤中将使 得初始膜更加均匀，因此初始膜的非均匀性便不太关键。因此，可经由高沉积速率快速镀上 初始膜。也可以仅使用连续正向电流或在不施加任何反向电流的情况下来镀上初始膜。 在通过电镀施加（apply)金属膜的情况中，电镀浴可适用于快速沉积，而非用于 均匀沉积。与除镀浴相比，用于电镀初始膜的浴可以是高均镀能力或高电导率浴，而除镀浴 可以是低均镀能力或低电导率浴。 均镀能力被定义为浴在具有宏观不规则性的阴极或阳极上产生或去除差不多均 匀厚度沉积物的能力。在数学上，均镀能力可主观地表示为：【主权项】1. 一种用于处理具有金属膜的基板的方法，所述方法包含： 放置所述基板与导电除镀浴接触； 传导电流穿过所述浴和所述金属膜，以电化学地非均匀地部分除镀所述金属膜，并使 得所述金属膜更加均匀。2. 如权利要求1所述的方法，其中通过电化学沉积、无电沉积或通过化学或物理气相 沉积将所述金属膜施加到所述基板上。3. 如权利要求1所述的方法，其中通过放置所述基板与电化学沉积浴接触，和通过以 与用于电蚀刻所述导电膜的电流极性相反的极性传递电流穿过所述电化学沉积浴来通过 电化学沉积施加所述膜。4. 如权利要求3所述的方法，其中所述基板被图案化。5. 如权利要求1所述的方法，其中所述导电除镀浴具有0. 3或更小的均镀能力。6. 如权利要求4所述的方法，其中所述导电除镀浴具有在lg/L至25g/L之间的硫酸浓 度。7. 如权利要求1所述的方法，其中所述导电除镀浴具有在10mS/cm至100mS/cm之间的 电导率。8. 如权利要求1所述的方法，其中所述除镀步骤前的所述金属膜具有至少3%的非均 匀性，且其中通过所述除镀步骤将所述非均匀性降低至少30%。9. 一种用于电镀基板的方法，所述方法包含： 放置所述基板与第一浴接触； 以第一极性传导电流穿过所述第一浴，以将初始层沉积到基板上； 放置所述基板与第二浴接触，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理具有金属膜的基板的方法，所述方法包含：放置所述基板与导电除镀浴接触；传导电流穿过所述浴和所述金属膜，以电化学地非均匀地部分除镀所述金属膜，并使得所述金属膜更加均匀。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山姆·K·李，查尔斯·沙尔博诺，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US