将金属顺序电沉积到半导体衬底上的贯穿掩模的特征中，以减少唇形密封件对掩模材料的压力的有害后果。在第一电镀步骤中，使用唇形密封件电沉积第一金属(例如，镍)，该唇形密封件具有在距衬底边缘第一距离处与半导体衬底接触的最内接触点。在第二电镀步骤中，第二金属(例如锡)使用具有与半导体衬底接触的最内接触点(该最内接触点距衬底边缘的距离大于第一距离)的唇形密封件进行电沉积。这允许至少部分地从可能在第一电沉积步骤期间损坏的点转移唇形密封件压力，并防止在第一电镀步骤期间可能在掩模材料中形成的任何裂缝受电解液影响。影响。影响。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于保持晶片边缘的材料完整性的唇形密封件边缘排除工程
通过引用并入
[0001]PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。如在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。
[0002]本专利技术涉及用于制造半导体器件的方法和装置。具体而言，本专利技术的实施方案涉及金属的电沉积，特别是贯穿掩模电镀。
技术介绍
[0003]半导体器件制造中的贯穿掩模电镀涉及将金属电沉积到凹陷特征中，该凹陷特征在凹陷特征的底部具有暴露的导电层。这些衬底中的凹陷特征的侧壁和场区由非导电掩模材料(例如光致抗蚀剂)制成。在电镀期间，半导体衬底通过与掩膜材料下面的导电层进行电接触并通过从电源向该层施加负电压而被阴极偏置。该接触通常在衬底保持器组件中的半导体衬底的外围处进行。
[0004]衬底保持器通常还包括保持半导体衬底的杯和弹性体唇形密封件，该弹性体唇形密封件将晶片衬底的外边缘和背面从电解液密封。在电镀过程中，使阴极偏置的衬底与电解液接触，从而导致电解液在与半导体衬底上的阴极偏置金属接触时引起电解液中所含离子的电化学还原。在某些应用中，例如在晶片级封装(WLP)中，使用含有锡和银离子的电解液对两种金属(例如锡和银)进行电镀。然后可以使用形成的锡银(SnAg)凸块将多个衬底焊接在一起。
[0005]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。
技术实现思路
[0006]提供了用于将金属顺序电沉积到半导体衬底上的贯穿掩模的凹陷特征中的方法和装置。所提供的方法可用于减少顺序电镀期间掩模材料损坏的有害后果。
[0007]在一方面，提供了将金属电沉积到具有多个贯穿掩模的凹陷特征的半导体衬底上的方法。该方法包括：(a)使用第一唇形密封件在第一电镀槽中将第一金属电沉积到所述半导体衬底的所述凹陷的贯穿掩模特征中，而不完全填充所述凹陷的贯穿掩模特征，其中所述第一唇形密封件在所述半导体衬底的外围接触所述半导体衬底，并且其中介于所述第一唇形密封件和所述半导体衬底之间的最内接触点位于距所述半导体衬底边缘的第一距离处；以及(b)在(a)之后，使用第二唇形密封件在第二电镀槽中将第二金属电沉积到所述半导体衬底的所述凹陷的贯穿掩模特征中，其中所述第二唇形密封件在所述半导体衬底的外围接触所述半导体衬底，其中所述第二唇形密封件和所述半导体衬底之间的最内接触点位
于距所述半导体衬底的所述边缘第二距离处，并且其中所述第二距离大于所述第一距离。在一些实施方案中，所述掩模材料是光致抗蚀剂，并且所述第一和第二唇形密封件接触所述半导体衬底上的所述光致抗蚀剂材料。在一些实施方案中，所述第二金属的电沉积不会导致电沉积的所述第二金属突出到掩模材料的水平之上。
[0008]在一些实施方案中，在所述第一金属已经被电沉积之后，该方法包括在之后解除所述半导体衬底与所述第一唇形密封件的接触，并且在电镀第二金属之前使所述半导体衬底在一段时间(例如，至少一小时)不与唇形密封件接触。
[0009]当所述第一金属的沉积在温电解液中进行时，所述方法特别有用，因为温电解液更可能导致所述唇形密封件附近的所述掩模材料损坏。在一个实施方案中，所述第一金属在具有大于25℃，例如大于40℃的温度的电镀浴(电解液)中电沉积。在一具体实现方案中，所述第一金属是镍，并且使用具有大于25℃，例如大于40℃的温度的镀浴来电沉积所述镍。
[0010]在一实施方案中，所述第一金属是镍，所述第二金属是锡或锡和银的组合。在一些实施方案中，所述第一金属是镍，所述第二金属是锡或锡和银的组合，并且该方法另外包括在电沉积镍之前将铜电沉积到所述凹陷的贯穿掩模特征中。
[0011]在一些实施方案中，所述第一唇形密封件和所述第二唇形密封件是不同的唇形密封件，并且所述第二唇形密封件具有小于所述第一唇形密封件的直径(指所述唇形密封件的内径)。
[0012]在替代实施方案中，所述第一唇形密封件和所述第二唇形密封件是相同的唇形密封件，其被配置为被调整以在不同位置接触衬底。
[0013]在一实施方案中，在金属的顺序沉积期间使用的所述半导体衬底是部分制造的高带宽存储器(HBM)设备。
[0014]在一些实施方案中，进一步提供的方法还包括以下步骤：将光致抗蚀剂涂敷到所述半导体衬底上；将所述光致抗蚀剂曝光；图案化所述光致抗蚀剂并且将所述图案转移至所述半导体衬底；以及选择性地从所述半导体衬底上去除所述光致抗蚀剂。
[0015]在另一方面，提供了一种用于将金属电镀到半导体衬底上的系统。该系统包括：(a)第一电镀装置，其被配置为将第一金属电沉积到所述半导体衬底上，所述第一电镀装置包括具有第一唇形密封件的衬底保持器；(b)被配置用于将第二金属电沉积到所述半导体衬底上的第二电镀装置，所述第二电镀装置包括具有第二唇形密封件的衬底保持器，其中所述第二唇形密封件具有小于所述第一唇形密封件的直径；以及(c)控制器，其包括程序指令。所述程序指令被配置为执行以下步骤：(i)在所述第一电镀装置中电镀所述第一金属以部分地填充所述半导体衬底上的贯穿掩模的凹陷特征；以及(ii)在所述第一金属已经被电镀之后，在所述第二电镀装置中电镀所述第二金属。
[0016]在另一方面，提供了一种用于将金属电镀到半导体衬底上的系统，其中该系统包括：(a)第一电镀装置，其被配置用于将第一金属从加热的电解液电沉积到所述半导体衬底上，所述第一电镀装置包括具有第一唇形密封件的衬底保持器；以及(b)第二电镀装置，其被配置用于将第二金属从未加热的电解液电沉积到所述半导体衬底上，所述第二电镀装置包括具有第二唇形密封件的衬底保持器，其中所述第二唇形密封件比所述第一唇形密封件具有较小的直径。
[0017]本文提供的任何装置可以包括具有程序指令的控制器，该程序指令被配置为引起
本文提供的方法的任何步骤。
[0018]在另一方面，提供了一种非临时性计算机机器可读介质，其中该非临时性计算机机器可读介质包括被配置为引起本文提供的任何方法的步骤的代码。
[0019]本说明书中描述的主题的实现方案的这些和其他方面在附图和以下描述中阐述。
附图说明
[0020]图1A提供了根据本文提供的实施方案的在贯穿掩模的凹陷特征中沉积第一金属期间衬底保持器中的半导体衬底的一部分的示意性横截面图。
[0021]图1B提供了在没有唇形密封件边缘排除工程的情况下在第二金属的沉积期间衬底保持器中的半导体衬底的一部分的示意性横截面图。
[0022]图1C提供了根据本文提供的实施方案的在第二金属的沉积期间衬底保持器中的半导体衬底的一部分的示意性横截面图。
[0023]图2是根据本文提供的实施方案的可以在电镀期间使用的具有不同直径的两个唇形密封件的环形部分的示意性俯视图。
[00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】1.一种将金属电沉积到具有多个贯穿掩模的凹陷特征的半导体衬底上的方法，所述方法包括：(a)使用第一唇形密封件在第一电镀槽中将第一金属电沉积到所述半导体衬底的所述凹陷的贯穿掩模特征中，而不完全填充所述凹陷的贯穿掩模特征，其中所述第一唇形密封件在所述半导体衬底的外围接触所述半导体衬底，并且其中介于所述第一唇形密封件和所述半导体衬底之间的最内接触点位于距所述半导体衬底边缘的第一距离处；以及(b)在(a)之后，使用第二唇形密封件在第二电镀槽中将第二金属电沉积到所述半导体衬底的所述凹陷的贯穿掩模特征中，其中所述第二唇形密封件在所述半导体衬底的外围接触所述半导体衬底，其中所述第二唇形密封件和所述半导体衬底之间的最内接触点位于距所述半导体衬底的所述边缘第二距离处，并且其中所述第二距离大于所述第一距离。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二距离比所述第一距离大大约0.1
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0.5mm。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二距离比所述第一距离大大约0.15
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0.25mm。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一唇形密封件和所述第二唇形密封件接触所述半导体衬底上的光致抗蚀剂材料。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中，所述第一金属在温度大于25℃的镀浴中电沉积。6.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中，所述第一金属在温度大于40℃的镀浴中电沉积。7.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中，所述第一金属是镍，其中所述镍是使用温度大于25℃的镀浴电沉积的。8.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中，所述第一金属是镍，其中，所述镍是使用温度大于40℃的镀浴来电沉积的。9.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中，所述第一金属是镍，并且所述第二金属是锡或锡和银的组合。10.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中所述第一金属是镍，所述第二金属是锡或锡和银的组合，其中所述方法还包括在电沉积镍之前将铜电沉积到所述凹陷的贯穿掩模特征中。11.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中，(b)中的电沉积不会导致所电沉积的所述第二金属突出到掩模材料的水平之上。12.根据权利要求1
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4中任一项所述的方法，其中，所述第一唇形密封件和所述第二唇形密封件是不...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾斯廷，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：
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