一种半导体电镀设备的制作方法

本发明涉及半导体技术领域，更详细地说，本发明涉及一种半导体电镀设备。

背景技术：

现有半导体电镀工艺中，晶圆放置在与外部电源的阴极电连接的导电环上，并通过设置在导电环表面的导体探针与晶圆的电镀点接触以对晶圆进行电镀，导电环起到支撑晶圆的作用并为晶圆与外部电源电连接提供了媒介，现有的导体探针大多和导电环一体成型，随着过货量的增加，导体探针容易老化变形，严重时可能会因导体探针的触点偏离电镀点而导致电镀不均匀，影响电镀效果，因此，有必要对现有半导体电镀设备加以改进。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的上述问题，即提供一种电镀均匀的半导体电镀设备。

本发明所提供的半导体电镀设备，包括：腔体，用于容纳电镀液；基座，用于承托晶圆并为晶圆与外部电源的阴极电连接提供媒介；以及阳极，设于腔体内且阳极的工作表面与晶圆的电镀面相对设置；导电环，安装于基座，与外部电源的阴极电连接；多根导体探针，排布于导电环远离阳极的一侧表面，多根导体探针彼此独立设置，配置以与晶圆的电镀面抵接并对晶圆提供支撑。

在该较优技术方案中，多根导体探针彼此独立设置，相比于导体探针和导电环一体成型设置的半导体电镀设备，不易因导体探针变形而导致电镀不均。

在本发明的较优技术方案中，导体探针具有可伸缩的弹性单元。

在该较优技术方案中，弹性单元的设置为导体探针承托晶圆提供了缓冲，降低了导体探针因晶圆的压力而断裂的可能性。

在本发明的较优技术方案中，导体探针还具有用于装配至导电环的连接部，导电环设有与连接部相配合的连接槽。

在本发明的较优技术方案中，导体探针还具有用于与晶圆相抵接的抵接部，弹性单元设于连接部和抵接部之间。

在本发明的较优技术方案中，多根导体探针相互平行设置，且多根导体探针均可沿各自的长度方向彼此独立地伸缩。

在本发明的较优技术方案中，基座形成为底部贯通的杯状物，基座靠近阳极的端部设有绝缘环。

在该较优技术方案中，基座靠近阳极的端部设有绝缘环以用于防止晶圆的电镀点以外发生金属沉积。

在本发明的较优技术方案中，绝缘环远离阳极的一侧设置有第一密封环，第一密封环的内缘形成为唇缘，唇缘的顶部高于导体探针的顶部，配置以密封晶圆。

在该较优技术方案中，第一密封环的设置可以防止因漏液而导致晶圆的电镀面以外特别是晶圆和侧边和背面发生金属沉积。

在本发明的较优技术方案中，基座和阳极之间设有高电阻虚拟阳极，高电阻虚拟阳极具有表面分布有孔洞的第一部分和自第一部分的周缘向外延伸的第二部分，第一部分的上表面高于第二部分的上表面，第一部分能够收容于基座形成的杯状物的腔室内以调整与晶圆的电镀面的间距。

在该较优技术方案中，高电阻虚拟阳极的设置，降低了终端效应。

进一步的，第一部分的上表面高于第二部分的上表面且第一部分能够收容于基座形成的杯状物的腔室内以通过导电环和高电阻虚拟阳极沿高度方向的相对位置移动实现与晶圆的电镀面的间距调整，如此设置，消除了因导体探针设置而导致高电阻虚拟阳极和晶圆的电镀面间距过大对电镀效果的影响。

在本发明的较优技术方案中，基座还包括第二密封环，多个导体探针设置于第一密封环的唇缘与第二密封环的内缘之间。

在该较优技术方案中，第二密封环的设置进一步提高了密封性。

在本发明的较优技术方案中，多根导体探针均与导电环可拆卸连接。

在该较优技术方案中，多根导体探针均与导电环可拆卸连接，当单个导体探针损坏时，只需更换损坏的导体探针而无需更换整个导电环，降低了电镀成本并提高了电镀效率。

附图说明

图1是本发明较优实施方式的半导体电镀设备的结构示意图；

图2a是现有技术中一体成型的导体探针和导电环的结构示意图；

图2b是图1中导体探针和导电环的分解结构示意图；

图3是唇缘低于导体探针的自然高度时第一密封环和导电环的结构示意图；

图4是唇缘等于导体探针的自然高度时第一密封环和导电环的结构示意图；

图5是唇缘高于导体探针的自然高度时第一密封环和导电环的结构示意图。

附图说明：1-腔体；2-基座；3-晶圆；4-外部电源；5-阳极；6-导电环，连接槽61；6′-现有技术中的导电环；7-导体探针，71-连接部，72-抵接部，73-弹性单元；7′-现有技术中的导体探针；8-绝缘环，81-第一密封环，82-第二密封环，811-唇缘；9-高电阻虚拟阳极，91-第一部分，92-第二部分。

具体技术方案

下面参照附图来描述本发明的优选技术方案。本领域技术人员应当理解的是，这些技术方案仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其做出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本发明的优选实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或组成部分必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本实施例的优选技术方案所提供的半导体电镀设备，包括：用于容纳电镀液的腔体1；用于承托晶圆3并为晶圆3与外部电源4的阴极电连接提供媒介的基座2，基座2具有安装于基座2的导电环6，导电环6与外部电源4的阴极电连接，晶圆3的电镀面朝向腔体内部放置于导电环6上，导电环6远离阳极的一侧表面设有多根导体探针7，多根导体探针7彼此独立设置，配置以与晶圆3的电镀面抵接并对晶圆3提供支撑；以及阳极5，设于腔体1内且阳极5的工作表面与晶圆3的电镀面相对设置，阳极5和外部电源的正极电连接。

图2a展示了现有技术方案中导体探针7′和导电环6′的配合结构示意图，其中导体探针7′和导电环6′一体成型设置，导体探针7′自导电环6′的外缘向外延伸形成，且通常导体探针7′能够在承托晶圆3时发生一定的偏斜，以在晶圆3和导体探针7′之间形成一相互作用力并藉由该相互作用力确保两者之间的电连接，随着过货量的增加，导体探针7′容易因被电镀液逐渐腐蚀老化、承重晶圆3产生不可恢复的形变或因其它原因产生断裂而导致影响电镀效果不佳，严重时甚至无法实现电镀，因此，现有的半导体电镀设备中，只要有一个导体探针7′发生上述破损，就需要更换整个导电环6′。

图2b给出了本实施例的优选技术方案中导体探针7和导电环6的配合结构示意图，多根导体探针7彼此独立设置，相比于图2a示出的半导体电镀设备，不易因导体探针7变形而导致电镀不均。

具体地，多根导体探针7相互平行设置，且均可沿各自的长度方向彼此独立地伸缩，导体探针7相互平行设置，最好是沿高度方向垂直于晶圆3的电镀面设置，这样可以对晶圆3提供稳定的支撑且不易发生形变，导体探针7包括：用于装配至导电环6的连接部71、用于与晶圆3相抵接的抵接部72以及设于连接部71和抵接部72之间的弹性单元73，导电环6设有与连接部71相配合的连接槽61，其中弹性单元73的设置为导体探针承托晶圆提供了缓冲，降低了导体探针因晶圆的压力而断裂的可能性，其中，连接部71、抵接部72、弹性单元73均由导体材料制成，三者可一体成型也可分立设置通过连接配合固定。

优选的，多根导体探针7均与导电环6可拆卸连接，当单个导体探针7损坏时，只需更换损坏的导体探针7而无需更换整个导电环6，降低了电镀成本并提高了电镀效率，因此，连接部71和连接槽61的较优的连接方式是给出一种稳定且易于拆卸的连接关系，本实施例的较优技术方案中，连接部71上设有螺纹，连接槽61上设于与螺纹相适配的螺孔，即通过螺接的方式实现导体探针7的拆卸/装配，在一些替代性的技术方案中，也可使用卡接配合或其它连接方式实现导体探针和导电环6的拆卸/装配。

优选的，基座2形成为底部贯通的杯状物，基座2靠近阳极5的端部设有绝缘环8，绝缘环8的设置用于防止晶圆3的电镀点以外发生金属沉积。

优选的，绝缘环8远离阳极5的一侧设置有第一密封环81，第一密封环81的内缘形成为唇缘811，配置以密封晶圆3具体地，唇缘811的高度可低于导体探针7的自然高度，晶圆3放置于导体探针7上，导体探针7被压缩至晶圆3和唇缘811相接触以形成密封，但这并非对唇缘811的相对高度的限定，在一些实施方式中，第一密封环81由弹性绝缘材料制成，此时唇缘811的高度也可等于甚至大于导体探针7的高度，晶圆3先压缩唇缘811后再对导体探针7进行压缩或同时对唇缘811和导体探针7进行压缩以实现导体探针7和晶圆3的电连接和晶圆3和第一密封环81的密封，当唇缘811的高度也可等于甚至大于导体探针7的高度时，唇缘811发生一定的形变并因形变产生一弹性力，该弹性力有助于晶圆3的密封，图3至图5分别示出了唇缘811和导体探针7的高度不同时的结构关系，第一密封环81的设置可以防止因漏液而导致晶圆3的电镀面以外特别是晶圆3和侧边和背面发生金属沉积。

优选的，基座2还包括第二密封环82，多个导体探针7设置于唇缘811与第二密封环82的内缘之间，内缘具有配置以密封晶圆3的密封面，具体的，密封面为开口上宽下窄的截圆锥面，晶圆3置于导体探针7上时与第二密封环82抵接以实现晶圆3的第二重密封，第二密封环82的设置进一步提高了密封性。

优选的，基座2和阳极5之间设有高电阻虚拟阳极9，高电阻虚拟阳极9具有表面分布有孔洞的第一部分91和自第一部分的周缘向外延伸的第二部分92，第一部分91的上表面高于第二部分92的上表面，第一部分91能够收容于基座2形成的杯状物的腔室内以调整与晶圆的电镀面的间距。

在该较优技术方案中，高电阻虚拟阳极9的设置，通过设置在高电阻虚拟阳极9表面的孔洞限定电镀制程的电阻及电流通量，降低了因“终端效应”而导致的电镀不均。

进一步的，第一部分91的上表面高于第二部分92的上表面且第一部分91能够收容于基座2形成的杯状物的腔室内，以通过基座2和高电阻虚拟阳极9沿高度方向的相对位置移动实现与晶圆3的电镀面的间距调整，如此设置，消除了因导体探针7设置而导致高电阻虚拟阳极9和晶圆3的电镀面间距过大对电镀效果的影响。

至此，已经结合附图描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体技术方案。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。