电镀夹具的制作方法

本公开涉及半导体芯片制造技术领域，特别涉及一种电镀夹具。

背景技术：

电镀就是利用电解池原理在待镀材料上沉积出附着良好，但性能和待镀材料不同的金属覆层的技术。半导体器件需要通过在表面上镀一层单一金属薄膜或合金薄膜，改善半导体材料自身的导电性、导热性、耐蚀性和抗氧化能力。在对半导体晶圆片电镀的时候，由于晶圆片本身易碎且不易固定，所以在电镀过程中需要使用电镀夹具固定待镀材料，从而完成对晶圆片的电镀过程。现有的电镀夹具往往结构复杂，或者需要根据晶圆片的形状、镀层质量要求和电镀设备大小来选择不同的电镀夹具。在半导体芯片制造领域，通常对于不同形状、不同尺寸晶圆的电镀需要更换不同的电镀夹具，造成极大的烦琐和浪费。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开提供一种电镀夹具，可以支持多种尺寸和形状的晶圆，解决了半导体晶圆夹持的一致性，保证了镀层金属的均匀性，提高了半导体晶圆电镀的装配效率。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种电镀夹具，包括：前盖和后盖；其中，所述前盖包括：顶侧、周侧、底侧及贯通开口；在所述前盖的周侧上沿所述前盖厚度方向依次设有第一固定凹槽和第二固定凹槽，所述第一固定凹槽、第二固定凹槽及贯通开口从所述前盖顶侧延伸至底侧，所述第一固定凹槽用于容纳所述夹具的夹持对象，所述第二固定凹槽用于容纳金属电极。

在一些实施例中，所述的电镀夹具还包括后盖垫；其中，在所述后盖上还设有第三固定凹槽，用于容纳所述后盖垫。

在一些实施例中，所述前盖的框架结构形状为规则几何形状，所述第一固定凹槽、所述第二固定凹槽和所述贯通开口各自围成框架结构，所述第一固定凹槽的深度加上第二固定凹槽的深度及贯通开口的深度等于所述夹具前盖的厚度。

在一些实施例中，所述第一固定凹槽的框架几何形状与所述前盖的几何形状一致；所述第一固定凹槽的尺寸小于所述前盖的框架尺寸，所述第二固定凹槽的面积小于所述第一固定凹槽的面积，所述贯通开口的面积小于所述第二固定凹槽的面积。

在一些实施例中，所述夹具后盖的框架结构形状与前盖的框架结构形状一致，其外围尺寸与所述夹具前盖的框架外围尺寸相同；所述第三固定凹槽围成框架结构，其与第一固定凹槽的几何形状保持一致；所述第三固定凹槽深度小于所述夹具后盖的厚度。

在一些实施例中，所述的电镀夹具还包括缓冲垫，其形状为规则几何形状，中心具有一几何形状通孔，所述几何形状通孔的形状与所述第二固定凹槽的几何形状保持一致。

在一些实施例中，所述夹持对象为晶片，设于所述缓冲垫和后盖垫之间；在所述前盖、缓冲垫、后盖垫及后盖的角部均设置有一个或多个第一通孔，该第一通孔的贯通方向与所述前盖的厚度方向平行，通过螺丝依次穿过所述前盖、缓冲垫、后盖垫及后盖上的所述第一通孔从而将所述晶片固定在所述缓冲垫和后盖垫之间。

在一些实施例中，所述的电镀夹具还包括金属电极，其外接一金属圆棒，所述金属圆棒与金属电极为一体，圆棒的直径与第二固定凹槽的深度相同；所述前盖的周侧上还设有第二通孔，第二通孔的延伸方向与所述前盖的厚度方向垂直，使得在所述金属电极嵌入所述第二固定凹槽时，所述圆棒穿过所述第二通孔且伸出所述第二通孔。

在一些实施例中，所述金属电极为立体环形，金属电极内圈的几何形状及尺寸与所述贯通开口的几何形状及尺寸保持一致，金属电极外圈的几何形状及尺寸与所述第二固定凹槽的几何形状及尺寸保持一致。

在一些实施例中，所述的电镀夹具还包括：伸出块，其中，所述伸出块包括：一立方体或圆柱体主体；以及与所述立方体或圆柱体主体一体连接的圆环形主体；所述伸出块中设有导线过孔，所述伸出块的圆环形主体通过导线与所述金属圆棒相连。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开电镀夹具至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本公开提供的电镀夹具结构简单、装配方便，提高了半导体晶圆电镀的装配效率。

(2)本公开提供的电镀夹具支持多种尺寸和形状的晶圆，解决了半导体晶圆夹持的一致性问题，保证了镀层金属的均匀性，进一步提高了半导体晶圆电镀的装配效率。

附图说明

通过附图所示，本公开的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本公开的主旨。

图1为依据本公开实施例夹具前盖的结构示意图。

图2为依据本公开实施例夹具后盖的结构示意图。

图3为依据本公开实施例夹具后盖垫的结构示意图。

图4为依据本公开实施例夹具缓冲垫的结构示意图。

图5为依据本公开实施例夹具金属电极的结构示意图。

图6为依据本公开实施例夹具伸出块的结构示意图。

<符号说明>

1-前盖；101-第一固定凹槽；102-第二固定凹槽；103-贯通开口；2-后盖；201-第三固定凹槽；3-后盖垫；4-缓冲垫；5-金属电极；501-金属圆棒；6-伸出块；601-矩形主体；602-圆环形主；603-导线过孔；开口-604；104、105、202、301、401、402-通孔。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开的保护范围。

为实现前述公开目的，本公开提供了一种电镀夹具，包括：前盖和后盖；其中，所述前盖包括：顶侧、周侧、底侧及贯通开口；在所述前盖的周侧上沿所述前盖厚度方向依次设有第一固定凹槽和第二固定凹槽，所述第一固定凹槽、第二固定凹槽及贯通开口从所述前盖顶侧延伸至底侧，所述第一固定凹槽用于容纳所述夹具的夹持对象，所述第二固定凹槽用于容纳金属电极。其中，所述夹持对象可以为晶片(晶圆)。

本公开电镀夹具，结构简单，使用方便，可以支持多种尺寸和形状的晶圆(晶圆可容纳在第一固定凹槽内，能够被支撑和固定即可)，解决了半导体晶圆夹持的一致性问题，保证了镀层金属的均匀性，提高了半导体晶圆电镀的装配效率。

在一实施例中，所述电镀夹具包括前盖、后盖、后盖垫、缓冲垫、伸出块和金属电极。进一步地，所述夹具前盖的框架结构形状为规则几何形状，内部包括第一固定凹槽、第二固定凹槽和贯通开口，所述第一固定凹槽、所述第二固定凹槽和所述贯通开口各自围成框架结构，优选地第一固定凹槽的框架几何形状与前盖的几何形状保持一致，贯通开口的框架结构形状为规则几何形状。

进一步地，所述第一固定凹槽的尺寸小于夹具前盖的框架尺寸，所述第二固定凹槽的平面面积小于第一固定凹槽的平面面积，所述贯通开口的平面面积略小于第二固定凹槽的平面面积，所述第一固定凹槽和所述第二固定凹槽的深度均小于所述夹具前盖的厚度。

进一步地，所述第一固定凹槽的深度加上第二固定凹槽的深度加上所述贯通开口的深度正好等于所述夹具前盖的厚度。

进一步地，所述夹具前盖侧面有一通孔，所述通孔直径小于所述夹具前盖的厚度。

进一步地，所述夹具后盖的框架结构形状与前盖的框架结构形状保持一致，内部包括第三固定凹槽，所述第三固定凹槽围成框架结构，优选地第三固定凹槽的框架几何形状与第一固定凹槽的几何形状保持一致，所述第三固定凹槽深度小于所述夹具后盖的厚度。

进一步地，所述夹具后盖的框架外围尺寸与所述夹具前盖的框架外围尺寸相同。

进一步地，所述后盖垫的框架几何形状与第三固定凹槽的几何形状保持一致，其尺寸与第三固定凹槽相对应，所述后盖垫的厚度略小于所述第三固定凹槽的深度。

进一步地，所述缓冲垫的框架形状为规则几何形状，中心具有一几何形状通孔，所述几何形状通孔的形状与所述第二固定凹槽的几何形状保持一致。

进一步地，所述金属电极的框架为立体环形，金属电极内圈的几何形状及尺寸与所述贯通开口的几何形状及尺寸保持一致，金属电极外圈的几何形状及尺寸与第二固定凹槽的几何形状及尺寸保持一致。

进一步地，所述金属电极外接一金属圆棒，所述圆棒与金属电极可以视为一体，圆棒的直径与第二固定凹槽的深度相同，圆棒的长度以当金属电极嵌入所述第二固定凹槽、圆棒通过上述夹具前盖侧面通孔且有少许漏出为宜。

进一步地，所述金属电极和金属圆棒优选为同一金属材料，优选为铜质材料。

进一步地，所述伸出块为立方体或圆柱体主体与圆环形主体连为一体的连接结构，所述伸出块中设有导线过孔，所述伸出块中圆环形主体可以与所述夹具前盖侧面通孔紧紧相连。

进一步地，所述前盖、后盖、后盖垫和缓冲垫的边缘都有通孔，且所述通孔的个数均为多个，呈一一对应设置。

进一步地，所述缓冲垫和后盖垫为耐腐蚀、绝缘且具有弹性的材料，例如硅胶等。

在一具体实施例中，如图1-6所示，所述夹具前盖1的框架为矩形，内部包括第一固定凹槽101、第二固定凹槽102和贯通开口103，所述第一固定凹槽101、所述第二固定凹槽102和所述贯通开口103各自围成框架结构，优选地第一固定凹槽101为矩形，第二固定凹槽102和贯通开口103均为圆形。

所述第一固定凹槽101的尺寸小于夹具前盖1的框架尺寸，所述第二固定凹槽102的直径小于第一固定凹槽101任意一边的尺寸，所述贯通开口103的直径略小于第二固定凹槽102的直径，所述第一固定凹槽101和所述第二固定凹槽102的深度均小于所述夹具前盖1的厚度；

所述第一固定凹槽101的深度加上第二固定凹槽102的深度加上所述贯通开口103的深度正好等于所述夹具前盖的厚度。

所述夹具前盖侧面有一通孔104，所述通孔104直径小于所述夹具前盖1的厚度。

所述夹具后盖2的框架为矩形，内部包括第三固定凹槽201，所述第三固定凹槽201围成框架结构，优选地第三固定凹槽201为矩形，所述第三固定凹槽201深度小于所述夹具后盖2的厚度。

所述夹具后盖2的框架外围尺寸与所述夹具前盖1的框架外围尺寸相同。

所述后盖垫3的框架为矩形，其尺寸与第三固定凹槽201相对应，所述后盖垫3的厚度略小于所述第三固定凹槽201的深度。

所述缓冲垫4的框架为矩形，中心具有一圆形通孔401，所述圆形通孔401的直径与所述第二固定凹槽102直径相同。

所述金属电极5的框架为圆环形，金属电极5内圆的直径与贯通开口103的直径相同，金属电极外圆的直径与第二固定凹槽102的直径相同。

所述金属电极5外接一金属圆棒501，所述圆棒501与金属电极5可以视为一体，圆棒501的直径与第二固定凹槽102的深度相同，圆棒501的长度以当金属电极5嵌入所述第二固定凹槽102、圆棒501通过上述夹具前盖侧面通孔104且有少许漏出为宜。

所述金属电极5和金属圆棒501优选为同一金属材料，优选为铜质材料。

所述伸出块6为矩形主体601与圆环形主体602连为一体的连接结构，所述伸出块6中设有导线过孔603，所述伸出块中圆环形主体602可以与所述夹具前盖侧面通孔104紧紧相连，导线经由所述导线过孔连接伸出块与所述金属电极。所述伸出块6上还设有两个开口604，开口604可用于容纳支撑杆，通过支撑杆可以将所述伸出块固定在用于电镀的电解质容器上。

所述前盖1、后盖2、后盖垫3和缓冲垫4的边缘都有通孔105、202、301、402，且所述通孔的个数均为多个，呈一一对应设置；具体而言，所述前盖1的多个角部分别设有通孔105，所述缓冲垫的中部设有通孔401，多个角部分别设有通孔402，所述后盖垫3的多个角部分别设有通孔301，所述后盖2的多个角部分别设有通孔202；通孔105、通孔402、通孔301及通孔202的位置对应，可通过螺丝依次连接，从而固定所述前盖1、缓冲垫4、后盖垫3和后盖2，在电镀时，晶圆位于后盖垫3和缓冲垫4之间，通过螺丝穿设上述通孔105、402、301、202，进而将所述晶圆夹持在所述缓冲垫与后盖垫之间，金属可通过所述通孔401附着在所述晶圆表面。。

本公开电镀夹具在组装之后，所述金属电极位于所述前盖的第二固定凹槽102中，金属电极的圆棒从通孔104伸出，外接伸出块6；缓冲垫4位于第一固定凹槽101中，后盖垫3位于后盖的第三固定凹槽201中，晶圆位于后盖垫3和缓冲垫4之间、且位于第一固定凹槽101中，按照上述位置关系放置之后，通过螺丝配合通孔固定连接前盖、缓冲垫、后盖垫及后盖即可。

所述缓冲垫和后盖垫为耐腐蚀、绝缘且具有弹性的材料，例如硅胶等。

本公开提供的电镀夹具支持多种尺寸和形状的晶圆，解决了半导体晶圆夹持的一致性，保证了镀层金属的均匀性，提高了半导体晶圆电镀的装配效率。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。