【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶圆电化学沉积，尤其涉及一种改善阳极极化的半导体晶圆电化学沉积设备。
技术介绍
1、晶圆电化学沉积一般也叫晶圆电镀，是晶圆制造过程中重要的工艺步骤，特别是在封装过程中，主要取决于电镀能不能达到良好的效果。
2、晶圆电化学沉积设备的种类并不多，世界上仅有少数厂商能够做好，主要的厂商如泛林lam、应用材料amat、asm-nex,这些厂商的设备几乎占据的90%以上份额，设备价值和技术难度极高，针对一些特殊工艺一些厂商设计了相对廉价的设备，比如ejja、class-one以及ap&s等公司的设备。
3、参照图1，以现有技术的电化学沉积设备，采用的是旋转圆盘电极的基本原理，晶圆夹持在旋转圆盘的下方，浸入电镀液后通电旋转圆盘作为阴极，金属离子通过还原反应，沉积在晶圆的下表面。
4、晶圆电化学沉积的工艺一直以来是严格保密的，国内大致了解在晶圆电镀过程中包括使用脉冲电流、多阳极、多阴极等方法，在电镀过程中，电流分阶段提升和下降，并配合旋转、机械扰动、液体流动等采取多变的控制方式，但是，就使用离子膜的一类工艺腔内，阳极的液体流场环境几乎不受影响，这使得阳极在电极消耗过程中，伴随电流的变动，可发生极化现象，使得金属迅速氧化，金属离子不再传质。
技术实现思路
1、为了解决上面列出的问题，本专利技术提出一种改善阳极极化的半导体晶圆电化学沉积设备。
2、包括旋转圆盘电极和固定在底板上的阳极区域、阴极区域。
3、阳极区域包括呈
4、阳极补液通路和阳极排气通路设置的方式是避开带孔侧壁上开孔位置设置，也就是通路与带孔侧壁的开孔不在相同的竖直方向上。
5、由于阳极在发生氧化反应过程中，电解液中会产生氯气或氢气等微量气泡，在锥顶的作用下气泡向外侧排散挤压并合，并通过阳极排气通路排走，在电化学沉积过程中消耗的阳极电镀液通过阳极补液通路得到有效的补充。
6、当然，阳极腔内还包括金属消耗材料，通常是金属块、金属条或金属球等形式，其设置方式在现有技术范围内，因而不再展开。
7、阴极区域包括内腔和外腔。内腔中设置有均流板，内腔和阳极腔之间设置阴极补液口，内腔和外腔之间为溢流区，外腔侧壁底部设置阴极排液口。
8、以上为一种半导体晶圆电化学沉积装备，是基于旋转圆盘电极的基本原理，配合电镀液循环机理设计的其中一种方式。当然，也可以是lam，semitool等公司研发的半导体晶圆电化学沉积装备，但是在处理高尺度沉积工艺中，沉积所需的电流，容易产生阳极极化。为解决该问题，现有技术的解决办法是在工艺腔设置水平搅拌装置。
9、这样做的好处是：能够解决半导体晶圆电化学沉积过程中产生的阳极极化的困扰。
10、但也存在一些缺陷：工艺腔的大小有严格要求，增加零部件会增加工艺腔的尺寸，这会要求对电场重新修正，而且，搅拌桨本身也会影响传质；工艺腔对杂质和污染的控制要求也多，这会使得设计的搅拌桨机构非常复杂，增加了很多特种耐酸防腐材质的使用，还包括使用特殊材料的极精密小型部件和模组，这些费用成本非常巨大；在搅拌环节，有存在一些微小气泡的产出，给电场和金属离子的传质带来干扰。这些问题在某些简单的晶圆封装工艺可能影响较小，但是对一些较高要求的封装工艺则不能稳定持续的完成生产要求。
11、为此，仍然需要解决阳极腔内可能产生的阳极极化问题。既要增加阳极环境的流场扰动，又尽量少的降低对传质的干扰。
12、因而，在阳极腔内设计了至少2个伸缩气囊，伸缩气囊在气压作用下可以膨胀和收缩，具有一定的推动作用，至少2个伸缩气囊，设定其中一部分伸缩气囊缓慢膨胀而另一部分伸缩气囊缓慢收缩，且保持伸缩气囊进气量和排气量相等，则在扰动过程中不会产生对结构造成影响。
13、进一步的，伸缩气囊为圆柱形风琴式气囊。
14、进一步的，伸缩气囊的直径大小为4cm~8cm，伸缩高度为5cm~12cm。
15、进一步的，为了方便控制，伸缩气囊的个数为偶数个。
16、进一步的，伸缩气囊的材质为pdfe、petfe等耐酸耐腐蚀材质。
17、进一步的，伸缩气囊的气路由阳极腔的底部穿接固定安装。
18、与现有技术的电化学沉积设备相比，本申请的一种改善阳极极化的半导体晶圆电化学沉积设备具备以下特点：
19、解决了解决半导体晶圆电化学沉积过程中产生的阳极极化的问题；
20、对工艺腔的尺寸设计的影响相比搅拌桨的方式相对更小；
21、就伸缩气囊和控制气路而言，控制技术可靠稳定，成本相对低，经济效益明显；
22、伸缩气囊扰动过程对金属离子的传质影响小，也不会产生气泡干扰传质；
23、在现有技术的各类工艺腔内可以直接改造，无需增加其他成本，装配效率高。
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1.一种改善阳极极化的半导体晶圆电化学沉积设备，包括旋转圆盘电极和固定在底板上的阳极区域、阴极区域，其特征在于：阳极区域包括呈圆柱状的阳极腔（3），阳极腔（3）内设置带孔侧壁（33）以及离子膜（32），离子膜（32）包裹于带孔侧壁（33）外侧，在带孔侧壁（33）与阳极腔的顶部内部暗设连通的通路，包括至少一个阳极补液通路和至少一个阳极排气通路；阴极区域包括内腔（2）和外腔（1），内腔（2）中设置有均流板（22），内腔（2）和阳极腔（3）之间设置阴极补液口（11），内腔（2）和外腔（1）之间为溢流区，外腔（1）侧壁底部设置阴极排液口（12）；阳极腔内还设置有至少2个伸缩气囊（31），伸缩气囊（31）伸缩过程中进气量和排气量相等。
2.根据权利要求1所述的一种改善阳极极化的半导体晶圆电化学沉积设备，其特征在于：伸缩气囊（31）为圆柱形风琴式气囊。
3.根据权利要求1所述的一种改善阳极极化的半导体晶圆电化学沉积设备，其特征在于：伸缩气囊（31）的直径大小为4cm~8cm，伸缩高度为5cm~12cm。
4.根据权利要求1所述的一种改善阳极极化的半导体晶圆
5.根据权利要求1所述的一种改善阳极极化的半导体晶圆电化学沉积设备，其特征在于：伸缩气囊（31）的材质为PDFE、PETFE等耐酸耐腐蚀材质。
6.根据权利要求1所述的一种改善阳极极化的半导体晶圆电化学沉积设备，其特征在于：伸缩气囊（31）的气路由阳极腔的底部穿接固定安装。
...【技术特征摘要】
1.一种改善阳极极化的半导体晶圆电化学沉积设备，包括旋转圆盘电极和固定在底板上的阳极区域、阴极区域，其特征在于：阳极区域包括呈圆柱状的阳极腔（3），阳极腔（3）内设置带孔侧壁（33）以及离子膜（32），离子膜（32）包裹于带孔侧壁（33）外侧，在带孔侧壁（33）与阳极腔的顶部内部暗设连通的通路，包括至少一个阳极补液通路和至少一个阳极排气通路；阴极区域包括内腔（2）和外腔（1），内腔（2）中设置有均流板（22），内腔（2）和阳极腔（3）之间设置阴极补液口（11），内腔（2）和外腔（1）之间为溢流区，外腔（1）侧壁底部设置阴极排液口（12）；阳极腔内还设置有至少2个伸缩气囊（31），伸缩气囊（31）伸缩过程中进气量和排气量相等。
2.根据权利要求1所述的一种改善...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕品，华斌，
申请(专利权)人：苏州智程半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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