本發(fā)明涉及用于制造半導(dǎo)體器件的方法和裝置。具體而言，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及金屬的電沉積，特別是貫穿掩模電鍍。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體器件制造中的貫穿掩模電鍍涉及將金屬電沉積到凹陷特征(貫穿掩模的凹陷特征)中，該凹陷特征在凹陷特征的底部具有暴露的導(dǎo)電層。這些襯底中的凹陷特征的側(cè)壁和場(chǎng)區(qū)由非導(dǎo)電掩模材料(例如光致抗蝕劑)制成。在電鍍期間，半導(dǎo)體襯底通過與掩膜材料下面的導(dǎo)電層進(jìn)行電接觸并通過從電源向該層施加負(fù)電壓而被陰極偏置。該接觸通常在襯底保持器組件中的半導(dǎo)體襯底的外圍處進(jìn)行。

2、襯底保持器通常還包括保持半導(dǎo)體襯底的杯和彈性體唇形密封件，該彈性體唇形密封件將晶片襯底的外邊緣和背面從電解液密封。在電鍍過程中，使陰極偏置的襯底與電解液接觸，從而導(dǎo)致電解液在與半導(dǎo)體襯底上的陰極偏置金屬接觸時(shí)引起電解液中所含離子的電化學(xué)還原。在某些應(yīng)用中，例如在晶片級(jí)封裝(wlp)中，使用含有錫和銀離子的電解液對(duì)兩種金屬(例如錫和銀)進(jìn)行電鍍。然后可以使用形成的錫銀(snag)凸塊將多個(gè)襯底焊接在一起。

3、這里提供的背景描述是為了總體呈現(xiàn)本公開的背景的目的。當(dāng)前指定的發(fā)明人的工作在其在此背景技術(shù)部分以及在提交申請(qǐng)時(shí)不能確定為現(xiàn)有技術(shù)的說明書的各方面中描述的范圍內(nèi)既不明確也不暗示地承認(rèn)是針對(duì)本公開的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在一方面，提供了一種將金屬電沉積到具有多個(gè)貫穿掩模的凹陷特征的半導(dǎo)體襯底上同時(shí)防止或減少金屬在電鍍裝置的唇形密封件上的沉積(稱為唇形密封件鍍出(plate-out))的方法。在一實(shí)施方案中，該方法包括：(a)使用第一唇形密封件在第一電鍍槽中將第一金屬電沉積到所述半導(dǎo)體襯底的所述貫穿掩模的凹陷特征中；以及(b)在電鍍所述第一金屬之后，使用內(nèi)徑大于所述第一唇形密封件的第二唇形密封件在第二電鍍槽中將第二金屬電沉積到所述貫穿掩模的凹陷特征中，其中所述半導(dǎo)體襯底包括通過第一唇形密封件而不是通過第二唇形密封件屏蔽以免暴露于電解液的選定區(qū)域，使得所述第一金屬不被電沉積在所述選定區(qū)域中并且使得所述第二金屬被允許電沉積在所述選定區(qū)域中。所述唇形密封件通常由彈性材料制成并密封所述半導(dǎo)體襯底的外邊緣和背面。所述唇形密封件的內(nèi)徑是指所述唇形密封件的開口部分的直徑。所述選定區(qū)域的寬度通常等于所述第二唇形密封件的內(nèi)半徑與所述第一唇形密封件的內(nèi)半徑之間的差。

2、在一些實(shí)施方案中，在所述選定區(qū)域中電沉積所述第二金屬不會(huì)導(dǎo)致在所述掩模的平面上方電沉積。優(yōu)選地，在所述選定區(qū)域中電沉積所述第二金屬不會(huì)導(dǎo)致電沉積的所述第二金屬與所述第二唇形密封件接觸。在一些實(shí)現(xiàn)方案中，所述第二金屬的電沉積導(dǎo)致在所述選定區(qū)域之外的所述掩模的平面上方電沉積所述第二金屬。在一實(shí)施方案中，所述第二金屬的電沉積導(dǎo)致在所述選定區(qū)域之外的所述掩模的平面上方電沉積所述第二金屬，以及在所述選定區(qū)域中的所述掩模的所述平面下方電沉積。

3、在一些實(shí)施方案中，所述第一金屬和所述第二金屬是不同的金屬。例如，在一實(shí)施方案中，所述第一金屬是銅，而所述第二金屬是錫和銀的組合。在其他實(shí)施方案中，所述第一金屬和所述第二金屬是相同的金屬(包括金屬的組合)。例如，在一些實(shí)施方案中，所述第一金屬是錫和銀的組合，并且所述第二金屬是錫和銀的組合。在一些實(shí)施方案中，所述選定區(qū)域的寬度介于約0.05-1mm之間。在一實(shí)現(xiàn)方案中，所述選定區(qū)域的寬度為約0.25mm。在一些實(shí)施方案中，所述掩模是光致抗蝕劑，并且所述第二唇形密封件在電鍍過程中與所述光致抗蝕劑直接接觸。所述貫穿掩模的凹陷特征的寬度可以變化，并且在一些實(shí)施方案中，所述貫穿掩模的凹陷特征具有介于約10-50μm之間的寬度。在一些實(shí)施方案中，掩模具有介于約10-100μm之間的厚度。

4、在一些實(shí)施方案中，所述第一和第二唇形密封件由彈性體材料制成，所述選定區(qū)域的寬度等于所述第二唇形密封件的內(nèi)半徑與所述第一唇形密封件的內(nèi)半徑之間的差，并且所述選定區(qū)域具有環(huán)形形狀。

5、在另一方面，提供了一種將金屬電沉積到半導(dǎo)體襯底上同時(shí)防止或減少所述金屬在電鍍裝置的唇形密封件上的沉積的方法，其中，在一實(shí)施方案中，該方法包括：(a)將半導(dǎo)體襯底提供到所述電鍍裝置的襯底保持器中，其中所述襯底保持器包括唇形密封件，其中所述唇形密封件定位成使得所述唇形密封件的至少一部分在電鍍期間接觸電解液；以及(b)將所述金屬電鍍到半導(dǎo)體襯底上，同時(shí)防止或減少流向所述唇形密封件的離子電流。

6、在一些實(shí)施方案中，防止或減少流向唇形密封件的所述離子電流包括電鍍所述金屬使得所述唇形密封件在電鍍過程中不與所述半導(dǎo)體襯底上的陰極偏置的導(dǎo)電材料接觸。在一些實(shí)施方案中，(b)中的電鍍包括將所述金屬電沉積到貫穿掩模的凹陷特征中，而所述唇形密封件與非導(dǎo)電掩模材料接觸而不與正被電沉積到所述半導(dǎo)體襯底上的導(dǎo)電金屬層接觸。在一些實(shí)施方案中，錫(sn)和銀(ag)被同時(shí)沉積到所述半導(dǎo)體襯底上(例如，到貫穿掩模特征中)。在其他實(shí)施方案中，錫被電沉積為單一金屬。

7、在另一方面，提供了一種方法，其中該方法包括：(a)使用第一唇形密封件在第一電鍍槽中將第一金屬電沉積到半導(dǎo)體襯底的貫穿掩模的凹陷特征中，使得所述金屬不被電沉積在被所述第一唇形密封件屏蔽的選定區(qū)域，其中所述選定區(qū)域位于所述襯底的外圍；(b)在(a)之后使用具有比第一唇形密封件大的直徑的并且定位在選定區(qū)域附近的第二唇形密封件在第二電鍍槽中將第二金屬電沉積到所述貫穿掩模的凹陷特征中，其中在所述選定區(qū)域的所述電沉積不會(huì)導(dǎo)致在所述掩模的平面上方的電沉積并且不會(huì)導(dǎo)致電沉積的所述第二金屬與所述第二唇形密封件的接觸，而在所述半導(dǎo)體襯底上的其他位置的電沉積導(dǎo)致在所述掩模的平面上方的電沉積。在一些實(shí)施方案中，所述第一金屬是銅并且所述第二金屬是錫和銀的組合。在其他實(shí)施方案中，第一金屬和第二金屬都是相同的。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，所述第一金屬是錫和銀的組合，而所述第二金屬也是錫和銀的組合。在一些實(shí)施方案中，所述選定區(qū)域的寬度介于約0.05-1mm之間。例如，在一種實(shí)現(xiàn)方案中，所述選定區(qū)域的寬度為約0.25mm。在一些實(shí)施方案中，所述貫穿掩模的凹陷特征具有介于約10-50μm之間的寬度。在一些實(shí)施方案中，所述掩模具有介于約10-100μm之間的厚度。所述掩模材料可以是光致抗蝕劑并且所述第二唇形密封件通常在電鍍過程中與所述光致抗蝕劑直接接觸。在另一方面中，在另一方面，提供了一種將金屬電沉積到具有多個(gè)貫穿掩模的凹陷特征的半導(dǎo)體襯底上同時(shí)防止或減少金屬在電鍍裝置的唇形密封件上的沉積的方法。在一些實(shí)施方案中，該方法包括：(a)在電鍍槽中將金屬電沉積到所述半導(dǎo)體襯底的所述貫穿掩模的凹陷特征中，同時(shí)屏蔽靠近唇形密封件的選定區(qū)域，使得不允許金屬沉積在所述掩模的平面上方和接觸所述唇形密封件。在一實(shí)施方案中，所述選定區(qū)域被附接(例如，可釋放地附接)到所述唇形密封件的屏蔽件屏蔽，其中從所述屏蔽件到所述襯底的距離小于約1mm。在一些實(shí)施方案中，所述選定區(qū)域具有小于約1mm的寬度。

8、在另一方面，提供了一種方法，其中該方法包括：(a)使用柔性唇形密封件在電鍍槽中將金屬電沉積到所述半導(dǎo)體襯底的所述貫穿掩模的凹陷特征中，其中所述柔性唇形密封件被配置在第一位置，使得所述金屬不被電沉積在由所述第一位置的所述密封件屏蔽的選定區(qū)域中，其中所述選定區(qū)域位于所述襯底的外圍；以及(b)在(a)之后將所述柔性唇形密封件配置到第二位置以去除對(duì)所述選定區(qū)域的所述屏蔽，并且在所述唇形密封件處于所述第二位置的同時(shí)，將所述金屬電沉積到所述貫穿掩模的凹陷特征中，其中在所述選定區(qū)域的所述電沉積不會(huì)導(dǎo)致在所述掩模的平面上方的電沉積并且不會(huì)與所述唇形密封件的接觸，而在所述半導(dǎo)體襯底上的其他位置的電沉積導(dǎo)致在所述掩模的所述平面上方的電沉積。在一些實(shí)施方案中，所述柔性唇形密封件使用扭矩(包括杯幾何結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的扭矩)從第一配置改變到第二配置。在一些實(shí)施方案中，柔性唇形密封件使用壓縮從第一構(gòu)造變?yōu)榈诙?gòu)造。

9、在一些實(shí)施方案中，所提供的方法還包括以下步驟：將光致抗蝕劑施加到所述半導(dǎo)體襯底；將所述光致抗蝕劑曝光；圖案化所述光致抗蝕劑并將所述圖案轉(zhuǎn)移至所述半導(dǎo)體襯底；以及從所述半導(dǎo)體襯底上選擇性地去除所述光致抗蝕劑。

10、在另一方面，提供了一種用于將金屬電鍍到半導(dǎo)體襯底上的系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括：(a)第一電鍍裝置，其被配置為用于將第一金屬電沉積到所述半導(dǎo)體襯底上，所述第一電鍍裝置包括具有第一唇形密封件的襯底保持器；以及(b)第二電鍍裝置，其被配置為用于將第二金屬電沉積到所述半導(dǎo)體襯底上，所述第二電鍍裝置包括具有第二唇形密封件的襯底保持器，其中所述第二唇形密封件具有比所述第一唇形密封件大的內(nèi)徑。在一些實(shí)施方案中，所述第二唇形密封件的內(nèi)半徑與所述第一唇形密封件的內(nèi)半徑之間的差小于約1mm。在一些實(shí)施方案中，所述第二唇形密封件的內(nèi)半徑與所述第一唇形密封件的內(nèi)半徑之間的差介于約0.05-1mm之間，例如約0.25mm。在一些實(shí)施方案中，所述第一唇形密封件和所述第二唇形密封件包括彈性體材料。在一實(shí)施方案中，所述第一金屬和第二金屬是不同的，并且其中所述第一電鍍裝置包括銅陽極，并且所述第二電鍍裝置包括錫陽極。在另一實(shí)施方案中，所述第一金屬和所述第二金屬都是錫和銀的組合，并且所述第一電鍍裝置和所述第二電鍍裝置都包括錫陽極。在一些實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)還包括被配置用于將所述半導(dǎo)體襯底從所述第一電鍍裝置傳送到所述第二電鍍裝置的機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，所述第一電鍍裝置和所述第二電鍍裝置中的至少一者被配置用于電沉積錫和銀的組合，并且包括分隔陽極室和陰極室的膜，其中所述膜基本上防止銀離子穿過膜。例如，在一實(shí)現(xiàn)方案中，所述第一電鍍裝置被配置用于電沉積銅，并且所述第二裝置被配置用于電沉積錫和銀的組合。

11、在一些實(shí)施方案中，該系統(tǒng)還包括具有程序指令的控制器，該程序指令用于引起：(i)在所述第一電鍍裝置中電鍍第一金屬以部分地填充貫穿掩模的凹陷特征；(ii)將所述半導(dǎo)體襯底傳送到所述第二電鍍裝置；以及(iii)在所述第二電鍍裝置中在所述第一金屬上電鍍第二金屬，使得所述第二唇形密封件在沉積過程中不與電沉積的所述第二金屬接觸，并且使得所述貫穿掩模的凹陷特征中的至少一些被填充在掩模的平面上方。

12、在另一方面，提供了一種用于將金屬沉積到半導(dǎo)體襯底上的電鍍裝置，其中該裝置包括：(a)電鍍?nèi)萜?，其被配置為容納電解液和陽極；(b)襯底保持器，其被配置為在電鍍期間保持所述半導(dǎo)體襯底并使所述半導(dǎo)體襯底陰極偏置，其中所述襯底保持器包括唇形密封件，該唇形密封件具有從所述唇形密封件的所述內(nèi)表面向內(nèi)延伸的附接屏蔽件。在一些實(shí)施方案中，所述屏蔽件具有小于約1mm的寬度。在一些實(shí)施方案中，所述屏蔽件被定位成使得在電鍍期間從所述屏蔽件到所述半導(dǎo)體襯底的距離小于約1mm。

13、在另一方面，提供了一種用于將金屬沉積到半導(dǎo)體襯底上的電鍍裝置，其中該裝置包括：(a)被配置為容納電解液和陽極的鍍敷容器；和(b)襯底保持器，其被配置為在電鍍期間保持和陰極偏置半導(dǎo)體襯底，其中所述電鍍裝置還包括環(huán)形屏蔽件，該環(huán)形屏蔽件具有靠近所述襯底保持器的唇形密封件定位的小于約1mm的寬度。

14、在另一方面，提供了一種用于將金屬沉積到半導(dǎo)體襯底上的電鍍裝置，其中該裝置包括：(a)被配置為容納電解液和陽極的鍍敷容器；以及(b)襯底保持器，其被配置為在電鍍期間保持和陰極偏置半導(dǎo)體襯底，其中所述襯底保持器包括被配置為在第一位置和第二位置之間改變形狀的柔性唇形密封件，其中所述第一位置和所述第二位置不同地屏蔽所述半導(dǎo)體襯底的所述表面。在一些實(shí)施方案中，所述柔性唇形密封件被配置成使用扭矩在第一位置和第二位置之間改變形狀。在一些實(shí)施方案中，所述柔性唇形密封件被配置成使用壓縮在所述第一位置和所述第二位置之間改變形狀。

15、本文提供的任何裝置可以包括具有程序指令的控制器，該程序指令被配置為引起本文提供的方法的任何步驟。

16、在另一方面，提供了一種非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)機(jī)器可讀介質(zhì)，其中該非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)機(jī)器可讀介質(zhì)包括被配置為引起本文提供的任何方法的步驟的代碼。

17、本說明書中描述的主題的實(shí)現(xiàn)方案的這些和其他方面在附圖和以下描述中闡述。