電鍍和/或電拋光硅片的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種電鍍和/或電拋光半導體硅片上的金屬層的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]集成電路廣泛應用于電子工業(yè)。集成電路制造于通常被稱為半導體硅片的半導體材料上。為了形成集成電路的電子線路，硅片可能要經(jīng)歷例如多次掩膜、刻蝕、電鍍及拋光等若干道工藝。
[0003]隨著電子工業(yè)的快速發(fā)展，對電子產(chǎn)品的微型化、低功耗和高可靠性的要求變得必然。相應地，作為電子產(chǎn)品的關(guān)鍵構(gòu)件的集成電路必須提高以滿足電子產(chǎn)品的要求。為了增加集成電路的功能，一種方法是減小集成電路的特征尺寸。事實上，集成電路的特征尺寸已經(jīng)快速從90納米減小到65納米，目前已減小至25納米。毫無疑問地，隨著半導體技術(shù)的發(fā)展，集成電路的特征尺寸還會進一步減小。
[0004]然而，對發(fā)展更強有力的集成電路的一個潛在的限制因素是互連中不斷增大的信號延遲。隨著集成電路特征尺寸的不斷減小，集成電路中互連密度也相應提高。但是，各個互連更緊密的靠近增大了互連的線間電容，從而導致了互連處更大的信號延遲。通常，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)互連延遲隨特征尺寸減小的平方而增大。相反，柵延遲隨特征尺寸的減小而線性增大。
[0005]補償互連延遲的增大的一個常規(guī)方法是增加更多層金屬?？墒?，這樣做的一個弊端是提高了生產(chǎn)成本，而且，增加的金屬層會產(chǎn)生額外的熱，這對芯片的性能和可靠性都是不利的。
[0006]因此，銅取代鋁已經(jīng)廣泛用于半導體工業(yè)以形成金屬互連原因在于銅具有比鋁更高的電導率，而且銅受電迀移的影響比鋁小。然而，在銅能夠被廣泛用于半導體工業(yè)之前，需要新的加工工藝。更具體地說，使用電鍍工藝在硅片上沉積銅層，使用電拋光工藝將硅片上多余的銅層去除。在電鍍和/或電拋光工藝中，硅片固定在硅片夾上，電解液通過噴頭噴涂在硅片上。常見的電鍍和/或電拋光裝置使用的噴頭尺寸較小，其目的是保證電鍍或電拋光均勻性。然而，小尺寸的噴頭會導致電鍍速率和/或電拋光的去除率較低。為了提高電鍍速率和/或電拋光的去除率，如果僅簡單地增大噴頭的尺寸而不做其他的改進，硅片外邊緣的電鍍和/或電拋光均勻性將會變的很差。如何做到既能夠提高電鍍速率和/或電拋光的去除率又能保證硅片外邊緣電鍍和/或電拋光均勻性是一個需要克服的挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]相應地，本發(fā)明的一個目的是提供一電鍍和/或電拋光硅片的裝置。在一個實施例中，該裝置包括硅片夾、輔助噴頭裝置及主噴頭裝置。能夠水平移動和旋轉(zhuǎn)的硅片夾用來固持硅片。硅片夾上設(shè)置有電極、環(huán)繞硅片外邊緣的金屬環(huán)及位于金屬環(huán)與電極之間的絕緣環(huán)。輔助噴頭裝置包括供液管。供液管上設(shè)有數(shù)個噴嘴以供應電解液使硅片的外邊緣至硅片夾的電極之間的區(qū)域被電解液覆蓋。主噴頭裝置包括導電體及絕緣噴頭。導電體具有固定部及接收部。絕緣噴頭具有遮蓋及噴液管。噴液管收容于接收部并從接收部穿出以向娃片表面供應電解液。接收部的內(nèi)圓周表面與噴液管的外圓周表面之間形成有第一間隙。遮蓋位于固定部的上方且遮蓋與固定部之間形成有第二間隙。
[0008]在另一個實施例中，輔助噴頭裝置的供液管由導電金屬制成且用作為輔助電極。
[0009]在另一個實施例中，該裝置包括硅片夾、輔助噴頭裝置及主噴頭裝置。能夠水平移動和旋轉(zhuǎn)的硅片夾用來固持硅片。輔助噴頭裝置包括由導電金屬制成且用作為電極的供液管。供液管上設(shè)有數(shù)個噴嘴以供應電解液使娃片的外邊緣被電解液覆蓋。
[0010]在另一個實施例中，該裝置包括硅片夾、主腔室、輔助腔室、輔助噴頭裝置、主噴頭裝置及保護罩。保護罩包括一圓形部及一矩形部。圓形部設(shè)置在主腔室內(nèi)并包圍主噴頭裝置。矩形部設(shè)置在輔助腔室內(nèi)并遮住輔助噴頭裝置。矩形部開設(shè)有噴射窗口，電解液從噴射窗口噴射出以使硅片的外邊緣至硅片夾的電極之間的區(qū)域被電解液覆蓋。
[0011]在另一個實施例中，導電金屬包裹著噴射窗口。導電金屬用作為輔助電極，當電解液從噴射窗口噴射出時，導電金屬使電解液帶電荷。
[0012]在另一個實施例中，該裝置包括硅片夾、主腔室、輔助腔室、輔助噴頭裝置、主噴頭裝置及保護罩。能夠水平移動和旋轉(zhuǎn)的硅片夾用來固持硅片。保護罩包括一圓形部及一矩形部。圓形部設(shè)置在主腔室內(nèi)并包圍主噴頭裝置。矩形部設(shè)置在輔助腔室內(nèi)并遮住輔助噴頭裝置。矩形部開設(shè)有噴射窗口，電解液從噴射窗口噴射出以使硅片的外邊緣被電解液覆蓋。噴射窗口被導電金屬包裹著，該導電金屬用作為電極。
[0013]相應地，本發(fā)明的另一個目的是提供一種電鍍和/或電拋光硅片的方法。該方法包括如下步驟:將娃片固定在娃片夾上；水平移動及旋轉(zhuǎn)娃片夾；向娃片表面供應帶電何的電解液，與此同時，供應無電荷或帶電荷的電解液覆蓋硅片的外邊緣及硅片夾以在硅片的外邊緣與電源之間形成電導通。
[0014]綜上所述，通過供應無電荷或帶電荷的電解液覆蓋硅片的外邊緣及硅片夾以確保在電鍍和/或電拋光工藝過程中硅片的外邊緣與電源之間始終能夠保持電導通，硅片的外邊緣與電源之間形成穩(wěn)定的電連接，從而提高了硅片的外邊緣電鍍和/或電拋光均勻性及降低了裝置的整體電阻。此外，主噴頭裝置的噴口較大，提高了電鍍和/或電拋光效率。
【附圖說明】
[0015]通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述，本發(fā)明對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將變的更加明顯，其中:
[0016]圖1揭示了本發(fā)明的一實施例的電鍍和/或電拋光硅片的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2揭示了硅片夾及處于工作狀態(tài)的輔助噴頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3揭示了硅片夾及處于空閑狀態(tài)的輔助噴頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4揭示了硅片夾及處于工作狀態(tài)的輔助噴頭裝置的仰視圖。
[0020]圖5揭示了硅片夾及處于空閑狀態(tài)的輔助噴頭裝置的仰視圖。
[0021]圖6揭示了主噴頭裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7揭示了主噴頭裝置的俯視圖。
[0023]圖8揭示了主噴頭裝置的噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9揭示了噴頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖10揭示了圖9中A部的局部放大圖。
[0026]圖11揭示了本發(fā)明的另一實施例的電鍍和/或電拋光硅片的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖12揭示了圖11中的裝置在隱藏了硅片夾后的俯視圖。
[0028]圖13揭示了圖11中的保護罩的俯視圖。
[0029]圖14揭示了圖12中沿A-A的剖視圖。
[0030]圖15揭示了圖11中的裝置在隱藏了硅片夾及保護罩后的俯視圖。
[0031]圖16揭示了本發(fā)明的又一實施例的電鍍和/或電拋光硅片的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖17揭示了圖16中的裝置在隱藏了硅片夾后的俯視圖。
[0033]圖18揭示了圖16中的保護罩的俯視圖。
[0034]圖19揭示了圖16中的裝置在隱藏了硅片夾及保護罩后的俯視圖。
[0035]圖20揭示了本發(fā)明的又一實施例的電鍍和/或電拋光硅片的裝置的保護罩的俯視圖。
[0036]圖21揭示了本發(fā)明的又一實施例的電鍍和/或電拋光硅片的裝置的保護罩的俯視圖。
【具體實施方式】
[0037]參考圖1至圖5所示，揭示了本發(fā)明的一實施例的電鍍和/或電拋光硅片的裝置的結(jié)構(gòu)。該裝置基于電化學原理對硅片執(zhí)行電鍍和/或電拋光。該裝置包括固持硅片120的硅片夾110。硅片夾110可以是真空夾具，通過真空吸附固持硅片120。硅片夾110上設(shè)置有電極111。較佳地，該電極111為環(huán)狀并環(huán)繞硅片120。電鍍時，電極111與電源(未示出)的陰極電連接；電拋光時，電極111與電源的陽極電連接。電極111與硅片120之間通過電解液形成電連接。借助于電極111和電解液實現(xiàn)硅片120與電源之間的電連接，下面將會有詳細說明。
[0038]通常，在電鍍或電拋光工藝過程中，金屬，具體地，銅很容易聚集在硅片120的外邊緣，致使硅片120電鍍或電拋光不均勻，尤其是硅片120的外邊緣的電鍍或電拋光均勻性較差。為了解決該問題，本發(fā)明的硅片夾110上設(shè)置有環(huán)繞硅片120的外邊緣的金屬環(huán)112。在金屬環(huán)112與電極111之間，硅片夾110上還設(shè)置有絕緣環(huán)113，絕緣環(huán)113將金屬環(huán)112與電極111隔開，旨在防止金屬環(huán)112與電極111電導通。電極111的直徑大于金屬環(huán)112的直徑，因此，電極111包圍絕緣環(huán)113和金屬環(huán)112。
[0039]硅片夾110具有設(shè)置在其頂部的旋轉(zhuǎn)軸114。旋轉(zhuǎn)軸114能夠繞其自身的中心軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動硅片夾110繞硅片夾110自身的中心軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸114安裝在位于硅片夾110上方的橫梁130上，如圖2所示。橫梁130水平移動，從而帶動硅片夾110水平移動。
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