一種半導體晶圓電鍍夾持裝置、夾持方法及其電鍍工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體晶圓電鍍技術領域，具體設計一種半導體晶圓電鍍夾持裝置、夾持方法及其電鍍工藝，尤其是適用于激光半導體晶圓的電鍍夾持及其電鍍工藝。
【背景技術】
[0002]激光半導體發(fā)光是通過鍵合到芯片焊盤上的金屬絲把電流加載到激光二級管的兩極上來實現(xiàn)的。激光半導體晶圓上的芯片焊盤通常是金(Au)或其他導電金屬(如銅-Cu，鋁-Al)材料，焊盤厚度為0.2微米-4微米之間，芯片焊盤的沉積方法通常有等離子濺射、蒸鍍和電鍍。對于高速光通訊用激光半導體，芯片焊盤的厚度要求至少大于I微米，有時厚度達到4-5微米，采用等離子濺射和蒸鍍的方法形成芯片焊盤時，沉積速率較低，所需沉積時間較長且效率低，而且是無差別沉積(即沒有選擇性)，通常只有少部分金屬會沉積到芯片焊盤上，所以造成金屬浪費巨大。相比而言，采用電鍍方法在半導體晶圓上沉積芯片焊盤所需設備簡單、操作方便，且可以有選擇性在芯片焊盤上電鍍所需的金屬，因此在激光半導體晶圓的芯片焊盤沉積中得到廣泛應用。在電鍍的過程中，需要將半導體晶圓夾持固定在電鍍液中，現(xiàn)有技術中的半導體晶圓電鍍夾持裝置如附圖1所示的，包括鱷魚夾103和板夾104，所述鱷魚夾103夾持在半導體晶圓100非導電區(qū)的光刻膠102上，用于固定半導體晶圓100，所述板夾104夾持在半導體晶圓100的導電區(qū)105上，并與半導體晶圓表面的金屬導電層電性接觸，然后在鱷魚夾103和板夾104的夾持固定下，將整個半導體晶圓I和部分鱷魚夾、板夾浸入在電鍍杯106中電鍍液107的液面之下，如附圖2所示，同時將板夾104連接于電鍍電源的陰極，板夾采用金屬銅制作，這樣電鍍電源中的電子從導線經(jīng)過板夾傳到半導體晶圓的導電區(qū)105，再通過光刻膠下的薄層金屬傳導到需要電鍍的芯片焊盤101處，然后電子從半導體晶圓上的眾多芯片焊盤處進入電鍍液，并匯聚到電鍍液中的陽極網(wǎng)108處，陽極網(wǎng)108通過陽極網(wǎng)固定夾109固定，陽極網(wǎng)固定夾109連接于電鍍電源的陽極，最終行成一個電流回路。在電子通過回路的過程中，電鍍液中的金屬陽離子在芯片焊盤處獲得電子而轉(zhuǎn)變成金屬原子并沉積到芯片焊盤處?，F(xiàn)有技術中的這種電鍍夾持裝置在使用中具有以下缺陷:(I)、為保證芯片焊盤電鍍沉積厚度的均勻性，電鍍過程中電鍍液需要充分攪拌流動，但電鍍液的流動對半導體晶圓造成一定的沖力，為保持半導體晶圓在流動液體中的穩(wěn)定性，鱷魚夾103需要用一定的壓緊力夾緊半導體晶圓，如果鱷魚夾103的壓緊力過小，就容易造成晶圓掉片;反之如果鱷魚夾103的壓緊力過大，則容易使薄的半導體晶圓片裂片，同時鱷魚夾的牙齒非常容易穿透半導體晶圓表面的光刻膠102，會造成半導體晶圓雙面導電，從而在不應電鍍的地方進行了電鍍，嚴重影響電鍍質(zhì)量，甚至會造成整個半導體晶圓報廢，因此使用鱷魚夾進行半導體晶圓固定難以將其壓緊力控制在理想的范圍。其次在電鍍中，鱷魚夾和板夾大部分浸入電鍍液中，會引入較多的雜質(zhì)離子，有可能造成電鍍液的過早報廢。還有同時采用鱷魚夾和板夾的夾持固定方法還具有夾持固定操作復雜、繁瑣的缺陷，因此現(xiàn)有芯片焊盤電鍍技術中，對半導體晶圓的夾持固定裝置存在著較大的缺陷。同時現(xiàn)有技術中在對半導體晶圓的芯片焊盤進行沉積時無法進行選擇性沉積，造成較為嚴重的貴金屬浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明基于上述現(xiàn)有晶圓電鍍工藝存在的問題，通過長期的創(chuàng)新試驗研究，對這種傳統(tǒng)的晶圓電鍍工藝進行了創(chuàng)新改進，尤其是創(chuàng)新提出了半導體晶圓的電鍍夾持裝置和夾持方法，并創(chuàng)新了半導體晶圓上芯片焊盤的電鍍形成工藝，通過引入不導電、耐腐蝕、不污染電鍍液的絕緣襯板，把半導體晶圓方便而可靠地固定在絕緣襯板上，既能保證晶圓穩(wěn)定不動地保持在流動的電鍍液中，又能有效地穩(wěn)定電鍍工藝參數(shù)，同時還保證不需要電鍍的晶圓背面不直接與電鍍液接觸，有效防止了晶圓背面的污染。另一方面本發(fā)明首創(chuàng)的電鍍夾持裝置還采用彈性導電金屬絲來把電流從導電線接入到晶圓導電區(qū)并壓住晶圓不動，不需要帶鱷魚夾的牙齒來固定晶圓，導電金屬絲利用金屬彈力來壓住晶圓的導電區(qū)，既不會壓裂晶圓，又能保證良好的導電接觸。這種有彈力的導電金屬絲，即可彎曲，又可伸縮，因此能很容易的接觸到晶圓任何設定的導電區(qū)。同時這種導電金屬絲可以是漆包線絲或鍍光刻膠的絲，而且很容易在只需導電的部分，用機械或化學方法去掉表面漆層或光膠層，使之電性接觸與晶圓，既能防止導電絲對電鍍液的污染，又能實現(xiàn)電鍍晶圓與外接導線的可靠電性連接，同時完全避免了鱷魚夾使用中對非導電區(qū)光刻膠的損傷情況發(fā)生，使得電鍍僅在設定的焊盤圖案區(qū)域進行，大大提高了半導體晶圓芯片焊盤的電鍍質(zhì)量和電鍍穩(wěn)定性，并且能有效地延長電鍍液的使用壽命。同時本發(fā)明基于此提出的對半導體晶圓芯片焊盤的電鍍方法，能夠高效、穩(wěn)定地在設定圖案區(qū)域形成芯片焊盤，大大提高了激光器半導體芯片的質(zhì)量和市場克爭力。
[0004]本發(fā)明解決上述技術問題所采取的技術方案如下:
一種半導體晶圓電鍍夾持裝置，包括:絕緣襯板9、彈性導電金屬絲6和電極板8，所述絕緣襯板9上形成有半導體晶圓的安裝凹槽10，所述彈性導電金屬絲6的一端電性連接于所述電極板8，所述電極板8固定連接于所述絕緣襯板9，所述彈性導電金屬絲6的另一端延伸至所述安裝凹槽內(nèi)，并能夠?qū)雽w晶圓彈性壓緊在所述安裝凹槽10內(nèi)。
[0005]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的半導體晶圓電鍍夾持裝置，其中所述安裝凹槽10為形成于絕緣襯板9 一側(cè)表面上的方形凹槽或圓形凹槽，且安裝凹槽的橫向尺寸大于或等于半導體晶圓的橫向尺寸，安裝凹槽的縱向深度小于半導體晶圓的厚度，安裝凹槽的邊緣垂直于凹槽底面或者相對于凹槽底面向內(nèi)傾斜設置。
[0006]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的半導體晶圓電鍍夾持裝置，其中所述安裝凹槽的縱向深度為半導體晶圓厚度的90%，所述安裝凹槽的邊緣相對于凹槽底面形成70-90°間的傾角。
[0007]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的半導體晶圓電鍍夾持裝置，其中還包括有固定螺釘7，所述彈性導電金屬絲連接電極板的一端彎折形成固定圈結(jié)構，所述固定螺釘7依次穿過所述電極板8、彈性導電金屬絲一端的固定圈和所述絕緣襯板9，將所述彈性導電金屬絲的一端固定于所述電極板8和絕緣襯板9之間，并同時實現(xiàn)彈性導電金屬絲與電極板8間的電性連接以及電極板8與絕緣襯板9間的固定連接;所述彈性導電金屬絲的中部彎折成利于產(chǎn)生彈性壓緊力的弧形結(jié)構，所述彈性導電金屬絲的另一端彎折形成能與半導體晶圓上的導電區(qū)電性接觸的圓弧觸點11。
[0008]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的半導體晶圓電鍍夾持裝置，其中所述彈性導電金屬絲的直徑處于0.5-3毫米之間，所述彈性導電金屬絲連接電極板的一端在絕緣襯板平面內(nèi)彎折成直徑在1-4毫米的圓圈結(jié)構，所述彈性導電金屬絲連接半導體晶圓的另一端在垂直于絕緣襯板表面的平面內(nèi)向外彎折成直徑在0.5-2毫米的半圓環(huán)，所述彈性導電金屬絲的中部在垂直于絕緣襯板表面的平面內(nèi)向內(nèi)彎折成直徑在30-60毫米的圓弧結(jié)構。
[0009]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的半導體晶圓電鍍夾持裝置，其中所述絕緣襯板9采用塑料、尼龍或聚四氟乙烯制作，厚度為3-10毫米;所述彈性導電金屬絲采用鎢絲、鉬絲或銅絲制作，或者所述彈性導電金屬絲采用漆包線或表面涂敷一層光刻膠的金屬線制作，且彈性導電金屬絲6的兩端頭露出導電金屬;所述電極板為銅板。
[0010]進一步的根據(jù)本發(fā)明所述的半導體晶圓電鍍夾持裝置，其中所述絕緣襯板9上并排開設有多個安裝凹槽，且在所述絕緣襯板9上固定有多組彈性導電金屬絲，每組彈性導電金屬絲對應于一個安裝凹槽，固定于所述絕緣襯板上的電極板為一個整體板或多個分別對應于各安裝凹槽的個體板。
[0011]一種使用本發(fā)明所述半導體晶圓電鍍夾持裝置對半導體晶圓進行的電鍍夾持方法，包括以下步驟:
步驟(I )、將絕緣襯板水平放置，并在絕緣襯板的凹槽底面或者待夾持的半導體晶圓背面涂上一層光刻膠；
步驟(2)、將半導體晶圓放入絕緣襯板的安裝凹槽，并緊貼安裝凹槽的下邊緣放置；步驟(3)、將電極板固定連接于所述絕緣襯板，并使彈性導電金屬絲的一端電性連接于所述電極板；
步驟(4)、將彈性導電金屬絲的另一端壓緊在半導體晶圓的導電區(qū)上，并與之電性連接；
步驟(5)、將夾持有半導體晶圓的絕緣襯板緩慢向豎直方向扶直，并實時調(diào)整彈性導電金屬絲使其另一端始終壓緊在半導體晶圓的導電區(qū)上。
[0012]—種半導體晶圓芯片焊盤的制作方法，包括以下步驟:
步驟一、在半導體晶圓上制作激光器芯片，每個激光器芯片上預留有芯片焊盤形成位置；
步驟二、采用濺射或蒸鍍方法在半導體晶圓上覆蓋一薄層導電金屬層；
步驟三、在所述導電金屬層上形成一層光刻膠；
步驟四、用帶有焊盤圖案的光刻板對步驟三形成的光刻膠進行曝光顯影，將焊盤圖案從光刻板轉(zhuǎn)移到光刻膠上，使得導電金屬層上對應于芯片焊盤形成位置處的光刻膠被去除，所述焊盤圖案是與半導體晶圓上芯片焊盤形成位置相對應的圖案；
步驟五、按照本發(fā)明所述的電鍍夾持方法對