一种半导体晶圆电镀夹持装置、夹持方法及其电镀工艺的制作方法_2

文档序号:9839075阅读:来源:国知局
步骤四处理后的半导体晶圆进行夹持固定,其中所述半导体晶圆的导电区通过去除半导体晶圆上部边缘的部分光刻胶来形成;步骤六、将电镀液倒入电镀容器中,加热电镀液到预定温度,并使电镀液以预定速度流动,待电镀液的温度和流速稳定后,将步骤五夹持固定好的半导体晶圆放入电镀液中,同时在电镀液中放入阳极网,然后将阳极网和半导体晶圆夹持装置中的电极板分别连接于电镀电源的阳极和阴极上,并开启电镀电源进行电镀;
步骤七、电镀结束后关闭电镀电源,并利用电镀夹持装置将所述半导体晶圆从电镀液中取出,在去离子水中充分清洗后将半导体晶圆从电镀夹持装置的绝缘衬板上取下; 步骤八、将半导体晶圆放入去胶溶剂中进行去胶处理,除去半导体晶圆表面的光刻胶;
步骤九、采用等离子轰击法或化学腐蚀法去除半导体晶圆表面的导电金属层,使得半导体晶圆表面的各芯片焊盘相互分离,清洗后完成半导体晶圆芯片焊盘的制作。
[0013]进一步的根据本发明所述的半导体晶圆芯片焊盘的制作方法,其中步骤一中,所述半导体晶圆采用II1-V族化合物单晶制作,单晶里掺有N-型杂质S或Si,杂质浓度>1χ1018/cm3,衬底晶面为100方向,表面抛光;步骤二中,所述导电金属层为单金属层或双金属层,单金属层采用金层或铜层,双金属层采用铬/金层、钛/金层、铬/铜层或钛/铜层,所述导电金属层的厚度为100-1000A;步骤三中、所述光刻胶采用AZ5214正光刻胶或LOR-A光刻胶,所述光刻胶的厚度为5-10微米;步骤四中、光刻胶层仅在各芯片焊盘形成位置处露出其下的导电金属层,根据半导体晶圆上激光器芯片的电极位置确定半导体晶圆上芯片焊盘的形成位置;步骤五中,在半导体晶圆的背面涂覆一层光刻胶后,将半导体晶圆放入绝缘衬板的安装凹槽内,然后在半导体晶圆不形成芯片焊盘的上部边缘通过机械擦除或化学腐蚀方法形成所述导电区,所述导电区为形成于光刻胶上的直径在3_5mm的小孔;步骤六中,所述电镀液的温度控制在40-50°C,所述电镀液采用转速为300-400转/分钟的磁转子搅拌,所述半导体晶圆和阳极网垂直放入电镀液中,且半导体晶圆和阳极网正对设置,所述电镀电源采用直流或脉冲直流电源,输出电压为12伏,输出电流在ImA?2A可调;步骤七中,待半导体晶圆上芯片焊盘的沉积厚度处于3-4微米时停止电镀;步骤八中,所述去胶溶剂选用20%K0H水溶液或丙酮;步骤九中,将半导体晶圆放入导电金属去除溶液中,通过化学腐蚀去除半导体晶圆表面的导电金属层。
[0014]通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果:
1)、本发明对传统激光半导体晶圆的电镀夹持装置、夹持方法以及电镀工艺过程进行了创新改进,创新地引进绝缘衬板作为晶圆固定板,避免了脆弱的晶圆受到流动电镀液的二面冲击而造成脱落或裂片的现象发生,同时防止了晶圆背面与电镀液的直接接触,有利于进一步减少电镀液的污染;此外还创造性地在绝缘衬板上设置倒角结构的安装凹槽,既从边缘和背面对晶圆提供了牢固的支撑,又没有对电镀液在晶圆表面上的流体行为造成任何影响;
2)、本发明首创地采用弹性导电金属丝进行半导体晶圆的夹持固定,利用金属丝的弹力将半导体晶圆固定在绝缘衬板上,金属丝一端固定在绝缘衬板上,另一端能弯曲悬空,便于压紧到半导体晶圆边缘任意设置的导电区或孔上,且所产生的弹力,既能有效的保证导电接触,又能防止导电丝对晶圆表面造成破坏;
3)、本发明创新了半导体晶圆上芯片焊盘的电镀形成工艺,通过创新地结合光刻技术和薄层金属覆盖法,使每个芯片的芯片焊盘形成均匀的导电连接,并且只在芯片焊盘处接触电镀液,从而充分保证了电镀质量,同时有选择性地只在芯片焊盘处沉积金属,大大地降低金属沉积成本,提高了沉积效率,同时又能最大地减少晶圆对电镀液的污染;
4)、本发明基于创新的电镀工艺制作半导体晶圆的芯片焊盘,摈弃了传统溅射和蒸发沉积厚金属的工艺方法,从而省去了溅射或蒸发所带来的金属剥离工艺,而且金属只在有焊盘的地方进行选择性沉积,沉积效率高,金属浪费少;
5)、本发明首创的基于绝缘衬板和弹性导电金属丝进行夹持固定的半导体晶圆电镀工艺,属于对当前激光半导体芯片制作工艺步骤中的一项重大工艺创新改进,且与传统晶圆电镀工艺比较,其所需电源和导电引线可以保持完全一致,不会增加任何额外的设备投资,其改进工艺以及应用能够很好地与激光半导体芯片其他制作工艺相匹配,从而本发明所述晶圆电镀夹持方法和电镀工艺在降低材料成本、提高产品质量和稳定性能等方面均具有独特的优势,代表了激光半导体芯片制作的全新发展方向,具有广阔的市场推广应用前景。
【附图说明】
[0015]附图1为传统的半导体晶圆电镀夹持装置的结构示意图;
附图2为传统的半导体晶圆电镀夹持方法及电镀工艺的示意图;
附图3为本发明所述半导体晶圆电镀夹持装置的第一优选结构示意图;
附图4为本发明所述半导体晶圆电镀夹持装置的第二优选结构示意图;
附图5为本发明所述半导体晶圆电镀夹持装置中的绝缘衬板的侧视结构图;
附图6为本发明所述半导体晶圆电镀夹持装置中的弹性导电金属丝的结构示意图; 附图7为本发明所述半导体晶圆电镀夹持方法及电镀工艺示意图;
附图8为本发明所述半导体晶圆芯片焊盘的电镀形成过程示意图。
[0016]图中各附图标记的含义如下:
100-半导体晶圆,101-芯片焊盘,102-光刻胶,103-鳄鱼夹,104-板夹,105-导电区,106-电镀杯,107-电解液,108-阳极网,109-阳极网固定夹;
1-半导体晶圆,2-芯片焊盘,3-导电金属层,4-光刻胶,5-导电区,6-弹性导电金属丝,7-固定螺钉,8-电极板,9-绝缘衬板,10-安装凹槽,11-圆弧触点,12-阳极网,13-电镀杯,14-电镀液,15-阳极网固定夹。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述,以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明,但并不因此限制本发明的保护范围。
[0018]首先结合附图3至附图6说明本发明创新提出的半导体晶圆的电镀夹持装置的结构示意图。本发明提出的电镀夹持装置包括绝缘衬板9、弹性导电金属丝6、电极板8和固定螺钉7,所述的绝缘衬板9作为半导体晶圆的支撑底板,采用不导电、耐腐蚀、无污染、易加工、重量轻的材料制作,如塑料、尼龙、聚四氟乙烯,优选的所述绝缘衬板9是由聚四氟乙烯加工而成的绝缘衬板,整体形状为矩形板结构,厚度为3-10毫米,优选厚度3-4毫米,绝缘衬板9上加工有方形或圆形的安装凹槽,但不限于方形和圆形,通过安装凹槽给半导体晶圆提供限位或支撑作用,优选采用圆形安装凹槽,其中附图3给出了绝缘衬板9上形成有方形安装凹槽的结构,附图4给出了绝缘衬板9上形成有圆形安装凹槽的结构,当形成有圆形凹槽时,圆形直径尺寸等于或略大于晶圆的直径尺寸。绝缘衬板上形成的安装凹槽的深度为略小于晶圆的厚度,优选的凹槽深度与晶圆厚度差为10%(即凹槽深度为晶圆厚度的90%),使放置在凹槽中的晶圆I稍稍突出于绝缘衬板9之上,避免了绝缘衬板9对晶圆I表面处电镀液流体行为产生影响。凹槽的横向(如直径)尺寸大小可根据晶圆I的尺寸来设计,凹槽尺寸可稍大于晶圆I,这样既方便晶圆I放置在凹槽里,又能使凹槽对晶圆I有一定的固定作用。安装凹槽的边缘可以是垂直于绝缘衬板,也可以是不垂直于绝缘衬板平面,如图5所示,安装凹槽的边缘相对于凹槽底面具有70-90°之间的倾角,优选的成85°倾角,这样安装凹槽的边缘形成为向内倾斜的结构,使得安装凹槽对放置于其内的半导体晶圆能够产生一个指向绝缘衬板面的力,便于晶圆紧密贴附在凹槽底面的绝缘衬板面上,同时能有效地隔离晶圆背面与电镀液的接触,减少晶圆背面对电镀液的污染。电镀时所述绝缘衬板9可以用各种方式,如螺钉、卡扣等固定在电镀杯13上,所述绝缘衬板9放置于电镀杯内时其长度方向应与电镀液14的液面垂直,绝缘衬板装有晶圆I的部分浸入在电镀液里,其他部分可露出在电镀液外,同时晶圆I自由地落在绝缘衬板的安装凹槽的下沿上,凹槽下沿垂直或向内微倾斜设置可对晶圆I既产生一个向上的支持力,又形成一个微小的压向绝缘衬板面的力,保证了晶圆I在电镀过程中不会脱离绝缘衬板9。所述绝缘衬板9厚度较薄,通常为2-5mm,而且厚度方向沿电镀液流动方向切线放置,可有效减少绝缘衬板9对电镀液流动行为产生影响。所述半导体晶圆上部在没有芯片的边缘处的光刻胶上开设有2个孔露出其下的导电金属层3,作为导电区5,所述的弹性导电金属丝6包括有两根,所述弹性导电金属丝6对材质的要求为良好的导电性、良好的弹力和较强的可塑性以便于手动调节,使得导电金属丝能较容易的接触到晶圆I的任何导电区,可选材料有钨(W)丝、鉬(Mo)丝、铜(Cu)丝等,优选W丝,弹性导电金属丝6的直径0.5-3毫米,优选l-2mm,更优选I毫米。所述弹性导电金属丝6整体弯折成弧形结构,上端作为导电部分通过固定螺钉7固定在电极板8和绝缘衬板9之间,所述弹性导电金属丝6的上端沿绝缘衬板平面弯折成圆圈状,固定螺钉7依次穿过电极板8、弹性导电金属丝6
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