一种用于晶圆电镀的蜂窝板及其装置的制作方法

本实用新型涉及集成电路技术领域，具体涉及一种用于晶圆电镀的蜂窝板，还涉及包括该蜂窝板的用于晶圆电镀的装置。

背景技术：

晶圆（Wafer）是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。IC产品是现代信息社会离不开的基本原器件，广泛应用在我们生活的各个方面。

随着芯片的功能与高度集成的需求越来越大，目前半导体封装产业正向晶圆级封装方向发展。它是一种常用的提高硅片集成度的方法，具有降低测试和封装成本，降低引线电感，提高电容特性，改良散热通道，降低贴装高度等优点。

在晶圆的3D封装中，UBM（凸块下金属），RDL（再布线）、TSV（硅通孔）、pillar&bump（铜柱&凸块）技术是常见的线路互连工艺，这些线路中除了部分UBM或者RDL使用真空镀、化学镀的方式进行，大部分的工艺都要采用电镀的方式进行，特别pillar&bump工艺，更少不了电镀工艺。而在晶圆电镀方面，整个晶圆上镀层厚度均一性要求控制在±5%，均一性的计算方式为：

H（max）：晶圆电镀后最大的镀层厚度；

H（min）：晶圆电镀后最小的镀层厚度；

H（ave）：晶圆电镀后平均镀层厚度；

镀层均一性的问题一直困扰着行业内的人员。

目前晶圆电镀设备主要有两种方案，一种是杯式电镀设备，即将晶圆用特殊的阴极固定，水平放置，待镀面朝下，电镀的时候，由于设备的电场是固定的，阴极可以旋转，在电场分布不均的情况下可以起到均衡镀层厚度的作用，但是这种设备的缺点也很明显，首先是设备不能兼容不同尺寸的晶圆，考虑到挂具的密封性，导电均一性等问题，设计非常复杂，制作成本高昂，第二是由于待镀面朝下，一些孔内容易卡气泡，造成孔洞不良，第三是维修麻烦，维护成本高昂。

另一种电镀设备为垂直式电镀设备，其优点是可以兼容不同尺寸的晶圆电镀；设备有专门的药液扰动装置，可以大电流密度操作，提高生产效率；维修简单，维护成本低，但也有缺点，即其阴极固定不能旋转，会造成镀层厚度均一性比较差。为了解决该问题，业内采用蜂窝板的方式进行调节，但是其采用固定模式，调节周期很长，镀层厚度超过一定数值时，均一性就会下降。

为了解决厚度均一性的问题，业内人员不断的进行着探索。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的第一个目的是提供一种用于晶圆电镀的蜂窝板，该蜂窝板，能起到调节电场的作用，提高晶圆电镀镀层的均一性；第二目的是提供一种包括上述蜂窝板的用于晶圆电镀的装置，该装置中蜂窝板可以旋转，可以进一步提高晶圆电镀镀层的均一性。

实现第一个目的，采用的技术方案如下：

一种用于晶圆电镀的蜂窝板，该蜂窝板设于被电镀晶圆与电镀阳极之间，其为圆形板，所述蜂窝板的厚度为1-50mm，其表面有通孔，所述通孔的任一横截面积在5-5000mm²，所述通孔的分布密度范围为每张蜂窝板20-15000个。

所述蜂窝板的面积为晶圆面积的0.8-1.2倍。

进一步地，所述蜂窝板的直径根据待镀晶圆尺寸决定，可以用于4英寸、6英寸、8英寸、12英寸或更高尺寸的晶圆电镀。

进一步地，所述蜂窝板的厚度为5-20mm。

所述蜂窝板通孔的任一横截面为10-100mm²。

所述蜂窝板的通孔密度分布为每张蜂窝板20-5000个。

进一步地，所述蜂窝板可以是PP塑料板，PVC塑料板，PTFE塑料板或者金属衬底经过裹塑方式得到的耐酸碱、高强度板。

进一步的，所述蜂窝板上通孔的横截面可以为圆形、椭圆形、三角性、菱形、正方形、长方形、梯形、多边形或各种异形等的一种或多种。

优选地，所述蜂窝板上通孔的横截面为圆形。

进一步的，所述蜂窝板上的通孔阵列布设。

实现第二个目的，采用的技术方案如下：一种包括上述蜂窝板的用于晶圆电镀的装置，其特征在于，包括：电机，其为蜂窝板旋转提供动力，所述电机通过传动装置与蜂窝板传动连接，用于带动蜂窝板旋转。

进一步地，所述传动装置为皮带轮传动装置或者齿轮传动装置。

优选地，采用齿轮传动装置。

具体地，所述传动装置包括传动杆和齿轮，所述传动杆一端连接电机，另一端与齿轮相连接；所述所述蜂窝板边缘设有锯齿，所述锯齿与所述齿轮相配合，通过电机带动所述蜂窝板旋转。

进一步的，还包括挡板，所述挡板上固设有滚轮，所述滚轮上设有与所述蜂窝板边缘上锯齿相齿合的锯齿。

所述滚轮设置为多个，滚轮上的锯齿与蜂窝板边缘的锯齿相互齿合，用于将蜂窝板的位置固定，防止蜂窝板在使用过程中发生偏移脱落。

作为优选的方案，所述滚轮设置为三个，三个滚轮呈三角位置布设，如正三角位置均布于蜂窝板周边。

进一步的，所述电机固定于所述挡板上，具体地，所述挡板上固定有L型折板，所述电机置于所述L形折板上。

具体地，所述蜂窝板的旋转方式可以为顺时针旋转、逆时针旋转或者变频交替式旋转。

所述蜂窝板的转速为1-60圈/min。

本实用新型具有以下有益效果：

（1） 本实用新型的蜂窝板，通过通孔大小、分布密度和形状均可调节在

阴极的电力线密度，当旋转后，可进一步分散电力线的密度差异，使镀层的均一性更好；

（2） 本实用新型的用于晶圆电镀的装置由于采用蜂窝板旋转，可以适用

于不同尺寸晶圆电镀，既可以解决镀层均一性问题，又无需设计制作特殊的挂具，其制造成本较现有技术大幅降低，且维护简便。

附图说明

图1为传统垂直电镀设备用的蜂窝板；

图2为本实用新型蜂窝板用于晶圆电镀的装置的结构示意图；

图3为本实用新型蜂窝板用于晶圆电镀的装置在电镀槽中位置的示意图；

图4为长方形通孔蜂窝板用于晶圆电镀的装置的结构示意图；

图5为圆形通孔蜂窝板用于晶圆电镀的装置的结构示意图；

图6为对比例中铜柱高度分布图；

图7为试验例一中铜柱高度分布图；

图8为试验例二中铜柱高度分布图；

图9为试验例三中铜柱高度分布图；

附图中标记说明：1-蜂窝板；2-电机；3-传动杆；4-齿轮；5-挡板；6-滚轮；7-L形折板；8-电镀槽体；9-被电镀晶圆；10-阳极；41-通孔；42-锯齿。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的阐述。实施例中所使用的各种电镀液均可由市售购得，使用的电镀设备为垂直式晶圆电镀设备。

图2-图4所示的用于晶圆电镀的装置，置于电镀槽体8中阳极10与被电镀晶圆9之间，包括蜂窝板1、电机2、传动杆3、齿轮4、挡板5、滚轮6。

蜂窝板1为圆形PVC塑料板，直径为30cm，板厚为10 mm，板上均匀分布有长方形通孔400个，每个通孔截面积为50 mm²。蜂窝板1的边缘呈锯齿状，用于与带锯齿的滚轮6咬合，同时与齿轮4相匹配。蜂窝板1通过3个滚轮6固定在挡板5上，所述滚轮的固定方式为可以旋转活动。

电机2固定在挡板5顶部的L形折板7上，与传动杆3连接，传动杆3另一端与齿轮4连接。所述挡板5上设有齿轮孔，以便齿轮4与蜂窝板1边缘锯齿接触咬合，实现传动连接。

实施例二

图5所示的用于晶圆电镀的装置，其与实施例一的不同之处在于，蜂窝板上的通孔为圆形孔。

下面对本实用新型用在晶圆电镀中的效果做进一步说明。

对比例

如图1采用传统的蜂窝板，电镀铜柱，铜柱目标高度50μm，采用一般的高速电镀铜溶液，电镀参数为20ASD，时间：12min，电镀完毕后测铜柱高度的均一性，；结果如图6，图中的不同颜色代表了铜柱的高度。

结果显示，铜柱高度最高59μm，最低36μm，平均厚度47.5μm，均一性为±24%；

试验例一

采用本实用新型实施例一的装置，进行电镀铜柱，铜柱目标高度40μm，采用一般的高速电镀铜溶液，电镀参数为20ASD，时间：10min，蜂窝板转速为15圈/min，电镀完毕后测铜柱高度的均一性；结果如图7所示。

结果显示，铜柱高度最高45.6μm，最低33.8μm，平均厚度40.0μm，均一性为±14.8%；与对比例相比，均一性有较大程度提高。

试验例二

采用本实用新型实施例二的装置，电镀铜柱，铜柱目标高度110μm，采用一般的高速电镀铜溶液，电镀参数为20ASD，时间：26min，蜂窝板转速为55圈/min，电镀完毕后测铜柱高度的均一性；结果如图8所示。

结果显示，铜柱高度最高116.2μm，最低108.2μm，平均厚度111.0μm，均一性为±3.6%；与对比例相比，均一性非常优异。

试验例三

采用本实用新型实施例二的装置，电镀铜柱，铜柱目标高度42μm，采用一般的高速电镀铜溶液，电镀参数为20ASD，时间：10min，蜂窝板转速为25圈/min，电镀完毕后测铜柱高度的均一性；结果如图9所示。

结果显示，铜柱高度最高46.42μm，最低38.13μm，平均厚度42.0μm，均一性为±9.87%；与对比实施例相比，均一性有明显改善。

综上，采用本实用新型的旋转式蜂窝板用于电镀晶圆，其调节镀层厚度较传统蜂窝板有着明显的优势，镀层均一性得到明显改善；在相同通孔截面积情况下，圆形通孔电镀效果优于长方形孔；提高蜂窝板转速可以一定程度改善镀层均一性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。