一种在衬底上打印金属互连件的系统包含阳极衬底。多个阳极被布置于所述阳极衬底的一侧上，其中在所述多个阳极的相邻者之间具有第一预定间隙。第一多个流体孔具有位于所述多个阳极之间的一端。多个控制设备被配置为分别选择性供给电流至所述多个阳极。所述阳极衬底被布置在包含金属种子层的工件衬底的第二预定间隙内。所述第二预定间隙比所述第一预定间隙的比率在从0.5:1至1.5:1的范围内。阵列控制器被配置为在电解质溶液经由所述阳极衬底与所述工件衬底之间的所述第一多个流体孔供给时，使用所述多个控制设备中的相对应者以对所述多个阳极中的所选定者通电。多个阳极中的所选定者通电。多个阳极中的所选定者通电。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体金属互连件的高速3D金属打印
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求于2020年1月9日申请的美国临时申请No.62/958,930的权益。上述引用的申请其全部公开内容都通过引用合并于此。
[0002]本公开涉及衬底处理系统，并且更具体地涉及半导体电气互连件的打印。
技术介绍
[0003]这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
[0004]半导体互连件通常使用镶嵌处理或贯穿抗蚀剂处理和金属化形成。镶嵌处理通常用于较高深宽比的穿硅通孔(TSV)的互连件，且级别大于3，具有小于0.5微米(μm)的流体孔和线性互连件。贯穿抗蚀剂处理和金属化通常用于将尺寸大于约1且小于约3层的互连件形成物(再分布层、铜柱凸块、受控塌陷芯片连接(C4)电镀焊料凸块等)封装。
[0005]除了理想的载流金属互连件线路/通孔的电镀之外，这些处理中的每一者使用若干辅助处理和硬件(光致抗蚀剂应用、光刻术、光致抗蚀剂显影、光致抗蚀剂剥离和清洁、化学机械研磨、湿式蚀刻)。
[0006]镶嵌金属化处理(包含穿硅通孔(TSV))在介电膜(例如低介电常数(K)二氧化硅(SiO2))中形成凹入空腔。使用如掩模的光刻术或形成掩模(如金属膜)而在该介电膜中限定蚀刻区域。该步骤之后通常接着是已暴露表面的物理气相沉积(PVD)金属化，以使用种子层和阻挡层(通常是铜(Cu)和钽(Ta)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钽(TaN))涂布外表面和内表面。
[0007]该PVD金属化通常具有高的侧壁覆盖选择比，使得该镶嵌结构的边缘壁(特别是在该结构的底部)被足够地覆盖，以实现完整的电气连接以及由下向上的电镀填充。接着，该凹入结构“由下向上”电镀，并且该表面的化学机械研磨(CMP)留下位于一般表面下方的孤立线路/通孔。
[0008]贯穿抗蚀剂处理及金属化用于形成凸块和/或线路，该凸块和/或线路在处理结束时将产生位于一般表面上方的互连件结构。贯穿抗蚀剂处理和金属化涉及加晶种于已暴露表面(例如，在Ta/200埃()上方的的铜的毯覆PVD金属层)。接着，干式光致抗蚀剂膜被涂布，或者旋涂技术被用于涂布湿式光致抗蚀剂层(其被干燥/硬化)。该光致抗蚀剂层可以是正型或负型的(已暴露区域在显影之后被移除或者保留)。接着，在光刻步骤中，该光致抗蚀剂被暴露于光。接着，通过浸润于适用于该光致抗蚀剂的特定类型及化学组成的显影溶液中，将该光致抗蚀剂选择性移除。在显影之后，留在该特征底部的残余光致抗蚀剂通过将该晶片表面暴露于氧等离子体而移除(有时称为“除渣(descum)步骤”)。通常在该步骤期间，氧端基取代了在该光致抗蚀剂表面的疏水性有机端基，这使得该有机光致抗蚀剂膜
更具亲水性。接着，该晶片具有向下延伸至种子层的一组光致抗蚀剂开口，并且被电镀以填充这些开口，以在铜凸块的顶部上形成凸块、线路、厚焊料膜(再流动以形成球体)、或者较薄的焊料层，以形成铜/焊料(例如Cu/SnAg)柱。
技术实现思路
[0009]一种在衬底上打印金属互连件的系统包含阳极衬底。多个阳极被布置于所述阳极衬底的一侧上，其中在所述多个阳极的相邻者之间具有第一预定间隙。第一多个流体孔具有位于所述多个阳极之间的一端。多个控制设备被配置为分别选择性供给电流至所述多个阳极。所述阳极衬底被布置在包含金属种子层的工件衬底的第二预定间隙内。所述第二预定间隙比所述第一预定间隙的比率在从0.5:1至1.5:1的范围内。阵列控制器被配置为在电解质溶液经由所述阳极衬底与所述工件衬底之间的所述第一多个流体孔供给时，使用所述多个控制设备中的相对应者以对所述多个阳极中的所选定者通电。
[0010]在其他特征中，所述多个阳极包含惰性阳极，并且所述电解质溶液包含金属阳离子。所述阳极衬底还包含第二多个流体孔，其位于所述多个阳极之间以移除在所述阳极衬底与所述工件衬底之间的所述电解质溶液。所述阳极衬底包含与所述电解质源流体连通的充气部。歧管被布置成相邻于所述阳极衬底并且包含与电解质源流体连通的入口以及与所述第一多个流体孔流体连通的出口。
[0011]在其他特征中，多个阀被分别布置在所述第一多个流体孔中。所述多个阀被配置成选择性地控制所述第一多个流体孔中的电解质溶液的流动。所述阵列控制器被配置成控制所述阀。定位设备被配置成对所述工件衬底和所述阳极衬底中的至少一者的位置进行调整。在所述金属互连件的打印期间，所述定位设备将所述工件衬底和所述阳极衬底中的所述至少一者移动。
[0012]在其他特征中，所述阵列控制器被配置成：a)将第一金属互连件打印在所述工件衬底上；b)使所述定位设备相对于所述阳极衬底通过横向方式和竖直方式中的至少一者将所述工件衬底移动所述第二预定间隙；以及c)将第二金属互连件打印在所述工件衬底上。所述阵列控制器被配置成将b)和c)重复一或多次。
[0013]在其他特征中，所述第一预定间隙是在0.1微米至100微米的范围内。所述第一预定间隙是在0.5微米至10微米的范围内。
[0014]在其他特征中，多个阀分别关联于所述多个流体孔。所述阵列控制器被配置成控制所述阀，以调整从被配置成与所述多个阳极中的每一者相邻的所述多个流体孔流动的流体的方向和模式中的至少一者。所述多个控制设备选自由开关和熔断器所组成的群组。
[0015]一种在衬底上打印金属互连件的方法包含：提供工件衬底，其包含一或多个下伏层、阻挡/粘附层和种子层；提供阳极衬底，其包含多个阳极以及第一多个流体孔，所述多个阳极布置在所述衬底的一侧上，所述第一多个流体孔具有在所述多个阳极之间的端部。所述多个阳极与所述多个阳极的相邻者间隔第一预定间隙。该方法包括将所述阳极衬底布置在包含金属种子层的工件衬底的第二预定间隙内。所述第二预定间隙比所述第一预定间隙的比率在从0.5:1至1.5:1的范围内。该方法包括在电解质溶液被经由在所述阳极衬底与所述工件衬底之间的所述第一多个流体孔供给的同时，给所述多个阳极中的所选定者通电。
[0016]在其他特征中，所述多个阳极包含惰性阳极。所述方法包含在所述多个阳极之间
布置第二多个流体孔，以从所述阳极衬底与所述工件衬底之间移除所述电解质溶液。所述方法包含将电解质溶液供给至所述阳极衬底中的充气部。所述方法包含将歧管附接至所述阳极衬底，其中所述歧管的出口与所述第一多个流体孔流体连通。所述方法包含使用多个阀以控制所述第一多个流体孔中的流动。
[0017]在其他特征中，所述方法包含：调整所述工件衬底和所述阳极衬底中的至少一者的位置。所述方法包含：a)将第一金属互连件打印在所述工件衬底上；b)相对于所述阳极衬底通过横向方式和竖直方式中的至少一者移动所述工件衬底；以及c)将第二金属互连件打印在所述工件衬底上。
[0018]在其他特征中，所述方法包含将b)及c)重复一或多次。所述第一预定间隙是在0.1微本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在衬底上打印金属互连件的系统，其包含：阳极衬底；多个阳极，其布置于所述阳极衬底的一侧上，并且在所述多个阳极的相邻者之间具有第一预定间隙；第一多个流体孔，其具有位于所述多个阳极之间的一端；多个控制设备，其被配置为分别选择性供给电流至所述多个阳极，其中，所述阳极衬底被布置在包含金属种子层的工件衬底的第二预定间隙内，并且其中，所述第二预定间隙比所述第一预定间隙的比率在从0.5:1至1.5:1的范围内；以及阵列控制器，其被配置为在电解质溶液经由所述阳极衬底与所述工件衬底之间的所述第一多个流体孔供给时，使用所述多个控制设备中的相对应者以对所述多个阳极中的所选定者通电。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个阳极包含惰性阳极，并且所述电解质溶液包含金属阳离子。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述阳极衬底还包含第二多个流体孔，其位于所述多个阳极之间以移除在所述阳极衬底与所述工件衬底之间的所述电解质溶液。4.根据权利要求1所述的系统，其还包含电解质源，其中所述阳极衬底包含与所述电解质源流体连通的充气部。5.根据权利要求1所述的系统，其还包含歧管，所述歧管被布置成相邻于所述阳极衬底并且包含与电解质源流体连通的入口以及与所述第一多个流体孔流体连通的出口。6.根据权利要求1所述的系统，其还包含多个阀，所述多个阀被分别布置在所述第一多个流体孔中，其中所述多个阀被配置成选择性地控制所述第一多个流体孔中的电解质溶液的流动。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述阵列控制器被配置成控制所述阀。8.根据权利要求1所述的系统，其还包含定位设备，其被配置成对所述工件衬底和所述阳极衬底中的至少一者的位置进行调整。9.根据权利要求8所述的系统，其中在所述金属互连件的打印期间，所述定位设备将所述工件衬底和所述阳极衬底中的所述至少一者移动。10.根据权利要求8所述的系统，其中所述阵列控制器被配置成：a)将第一金属互连件打印在所述工件衬底上；b)使所述定位设备相对于所述阳极衬底通过横向方式和竖直方式中的至少一者将所述工件衬底移动所述第二预定间隙；以及c)将第二金属互连件打印在所述工件衬底上。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述阵列控制器被配置成将b)和c)重复一或多次。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一预定间隙是在0.1微米至100微米的范围内。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一预定间隙是在0.5微米至10微米的范围内。
14.根据权利要求6所述的系统，其还包含：多个阀，其分别关联于所述多个流体孔，其中，所述阵列控制器被配置成控制所述阀，以调整从被配置成与所述多个阳极中的每一者相邻的所述多个流体孔流动的流体的方向和模式中的至少一者。15.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个控制设备选自由开关和熔断器所组成的群组。16.一种在衬底上打印金属互连件的方法，其包含：提供工件衬底，其包含一或多个下伏层、阻挡/粘附层和种子层；提供阳极衬底，其包含多个阳极以及第一多个孔，所述多个阳极布置在所述衬底的一侧上，所述第一多个孔具有在所述多个阳极之间的端部，其中所述多个阳极与所述多个阳极的相邻者间隔第一预定间隙；将所述阳极衬底布置在包含金属种子层的工件衬底的第二预定间隙内，并且其中所述第二预定间隙比所述第一预定间隙的比率在从0.5:1至1.5:1的范围内；以及在电解质溶液被经由在所述阳极衬底与所述工件衬底之间的所述第一多个流体孔供给的同时，给所述多个阳极中的所选定者通电。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述多个阳极包含惰性阳极。18.根据权利要求16所述的方法，其还包含在所...
【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：
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