半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺及化镀设备的制作方法

1.本发明属于电镀工艺技术领域，尤其涉及一种半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺及化镀设备。


背景技术：

2.晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，其原始材料是硅，且由于其形状为圆形，故称为晶圆或硅晶圆。在生产过程中，需要对晶圆进行电镀工序，即在晶圆上电镀一层导电金属，后续还将对导电金属层进行加工以制成导电线路。晶圆作为芯片的基本材料，其对于电镀镀层的要求是极高的，故而工艺的要求也较高。晶圆电镀时必须保证镀层的均匀性，方能保证晶圆的质量。
3.例如，申请号为：cn202111012475.9，名称为一种晶圆双面电镀装置及工艺的发明专利中提及“一种晶圆双面电镀方法，包括以下步骤：
4.s1、将待镀晶圆固定在夹具上，然后调整两个阳极板与待镀晶圆的距离；
5.s2、向电镀槽中注入电镀液、通入惰性气体；
6.s3、将夹具连接至电镀电源的负极，将两块阳极板连接至电镀电源正极，接通电源开始电镀；
7.s4、电镀的同时通过驱动装置带动补偿板做简谐运动，通过补偿板的阻隔使镀面金属层成型速度趋于平衡，得到较为平整的镀膜”。
8.由上述内容可得，传统的晶圆电镀工艺大多是通过驱动晶圆在电镀池中往复移动以用于实现均匀电镀的效果，然而，驱动晶圆往复移动的驱动结构始终存在精度差异，每一次电镀时，圆晶的移动路径存在差异，因此，即使单个晶圆上的电镀层结构均匀，然而不同晶圆的电镀层存在差异，则会导致单批次晶圆的产品质量水平不稳定，影响生产，亟待改善。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，旨在解决现有技术中的驱动晶圆往复移动的驱动结构始终存在精度差异，导致单批次晶圆的产品质量水平不稳定，影响生产，亟待改善的技术问题。
10.为实现上述目的，本发明实施例提供的一种半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，包括以下步骤：
11.(1)酸性除油，采用酸性除油剂对晶圆的表面进行清洗；
12.(2)微蚀，采用过硫酸钠与硫酸对晶圆的表面进行微蚀处理；
13.(3)酸洗，利用酸性液体对晶圆的表面进行酸洗；
14.(4)浸锌，将晶圆进入锌液中，使晶圆的表面涂覆有锌金属层；
15.(5)化学镀镍，采用次磷酸二氢钠与硫酸镍于晶圆表面上的铜层化学镀镍，于所述晶圆的铜层上形成镍层；
16.(6)化学镀钯，采用有机酸与硫酸钯于晶圆上的镍层上化学沉淀钯层；
17.(7)化学浸金，采用氰化金钾与氢氧化钾于所述钯层上浸入金层，从而于晶圆的铜层上形成镍钯金镀层。
18.(8)超声波冲洗，下料；
19.可选地，所述步骤(6)中，有机酸的浓度范围为120～150ml/l，温度范围为50～70℃，反应时间范围为10～50mins。
20.可选地，所述步骤(5)中，次磷酸二氢钠的浓度范围为100～150ml/l，硫酸镍的浓度范围为45～55ml/l，温度范围为80～90℃，反应时间范围为10～30mins。
21.可选地，所述步骤(7)中，氰化金钾的浓度范围为1.0～4.0g/l，氢氧化钾的浓度范围为60～100ml/l，温度范围为80～90℃，反应时间范围为10～30mins。
22.可选地，所述步骤(6)中，硫酸的浓度范围为40～80ml/l，硫酸钯的浓度范围为80～100ml/l，温度范围为20～30℃，反应时间范围为10～50mins。
23.可选地，所述步骤(2)中，过硫酸钠的浓度范围为80～100ml/l，硫酸的浓度范围为15～25ml/l，铜离子的浓度范围为2～15g/l，温度范围为25～40℃，反应时间范围为10～60s。
24.可选地，于所述步骤(7)之后，依序对晶圆进行回收水洗、二次水洗以及热水洗。
25.可选地，于步骤(5)与步骤(6)之间，以及步骤(6)与步骤(7)之间，分别对晶圆进行二次水洗。
26.可选地，于步骤(1)与步骤(2)之间，依序对晶圆进行热水洗及二次水洗。
27.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种化镀设备，用于执行上述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺。
28.本发明实施例提供的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：本发明提供的晶圆化镀工艺中，镍镀层、钯镀层和金镀层按预设顺序依次进行，通过控制每种镀层的电镀成型时间，多次电镀，进而确保晶圆镀层的均匀性的同时，保证每个晶圆化镀工艺的作业模式相近，产品质量水平稳定，提高生产效率。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例提供的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺的流程示意图。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件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。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
35.在本发明的一个实施例中，如图1所示，提供一种半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，包括以下步骤：
36.(1)酸性除油，采用酸性除油剂对晶圆的表面进行清洗；
37.(2)微蚀，采用过硫酸钠与硫酸对晶圆的表面进行微蚀处理；
38.(3)酸洗，利用酸性液体对晶圆的表面进行酸洗；
39.(4)浸锌，将晶圆进入锌液中，使晶圆的表面涂覆有锌金属层；
40.(5)化学镀镍，采用次磷酸二氢钠与硫酸镍于晶圆表面上的铜层化学镀镍，于所述晶圆的铜层上形成镍层；
41.(6)化学镀钯，采用有机酸与硫酸钯于晶圆上的镍层上化学沉淀钯层；
42.(7)化学浸金，采用氰化金钾与氢氧化钾于所述钯层上浸入金层，从而于晶圆的铜层上形成镍钯金镀层。
43.(8)超声波冲洗，下料。
44.在上述化镀工艺中，本发明提供的晶圆化镀工艺中，镍镀层、钯镀层和金镀层按预设顺序依次进行，通过控制每种镀层的电镀成型时间，多次电镀，进而确保晶圆镀层的均匀性的同时，保证每个晶圆化镀工艺的作业模式相近，产品质量水平稳定，提高生产效率。
45.在本实施例中，步骤(1)与步骤(2)之间，晶圆进行酸性除油之后，依序进行qdr水洗作业；在步骤(2)与步骤(3)之间，晶圆进行微蚀作业之后，依序进行qdr水洗作业；在步骤(3)与步骤(4)之间，晶圆进行酸性除油之后，依序进行两次qdr水洗作业。
46.在本实施例中，步骤(5)中的化学镀镍的作业次数为三次，三次镀镍作业之间需要进行qdr水洗；步骤(6)中的化学镀钯的作业次数为两次，两次镀镍作业之间需要进行qdr水洗；步骤7中的化学浸金的次数为四次，相邻两次化学浸金作业之间需要进行qdr水洗，前三次化学浸金为有氰化学浸金，第四次化学浸金为无氰化学浸金。
47.在本发明的另一个实施例中，所述步骤(6)中，有机酸的浓度范围为120～150ml/l，温度范围为50～70℃，反应时间范围为10～50mins。
48.在本发明的另一个实施例中，所述步骤(5)中，次磷酸二氢钠的浓度范围为100～
150ml/l，硫酸镍的浓度范围为45～55ml/l，温度范围为80～90℃，反应时间范围为10～30mins。
49.在本发明的另一个实施例中，所述步骤(7)中，氰化金钾的浓度范围为1.0～4.0g/l，氢氧化钾的浓度范围为60～100ml/l，温度范围为80～90℃，反应时间范围为10～30mins。
50.在本发明的另一个实施例中，所述步骤(6)中，硫酸的浓度范围为40～80ml/l，硫酸钯的浓度范围为80～100ml/l，温度范围为20～30℃，反应时间范围为10～50mins。
51.在本发明的另一个实施例中，所述步骤(2)中，过硫酸钠的浓度范围为80～100ml/l，硫酸的浓度范围为15～25ml/l，铜离子的浓度范围为2～15g/l，温度范围为25～40℃，反应时间范围为10～60s。
52.在本发明的另一个实施例中，于所述步骤(7)之后，依序对晶圆进行回收水洗、二次水洗以及热水洗。
53.在本发明的另一个实施例中，于步骤(5)与步骤(6)之间，以及步骤(6)与步骤(7)之间，分别对晶圆进行二次水洗。
54.在本发明的另一个实施例中，于步骤(1)与步骤(2)之间，依序对晶圆进行热水洗及二次水洗。
55.为了实现上述目的，本发明实施例提供一种化镀设备，用于执行上述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺。
56.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)酸性除油，采用酸性除油剂对晶圆的表面进行清洗；(2)微蚀，采用过硫酸钠与硫酸对晶圆的表面进行微蚀处理；(3)酸洗，利用酸性液体对晶圆的表面进行酸洗；(4)浸锌，将晶圆进入锌液中，使晶圆的表面涂覆有锌金属层；(5)化学镀镍，采用次磷酸二氢钠与硫酸镍于晶圆表面上的铜层化学镀镍，于所述晶圆的铜层上形成镍层；(6)化学镀钯，采用有机酸与硫酸钯于晶圆上的镍层上化学沉淀钯层；(7)化学浸金，采用氰化金钾与氢氧化钾于所述钯层上浸入金层，从而于晶圆的铜层上形成镍钯金镀层。(8)超声波冲洗，下料。2.根据权利要求1所述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，其特征在于：所述步骤(6)中，有机酸的浓度范围为120～150ml/l，温度范围为50～70℃，反应时间范围为10～50mins。3.根据权利要求1所述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，其特征在于：所述步骤(5)中，次磷酸二氢钠的浓度范围为100～150ml/l，硫酸镍的浓度范围为45～55ml/l，温度范围为80～90℃，反应时间范围为10～30mins。4.根据权利要求1所述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，其特征在于：所述步骤(7)中，氰化金钾的浓度范围为1.0～4.0g/l，氢氧化钾的浓度范围为60～100ml/l，温度范围为80～90℃，反应时间范围为10～30mins。5.根据权利要求1所述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，其特征在于：所述步骤(6)中，硫酸的浓度范围为40～80ml/l，硫酸钯的浓度范围为80～100ml/l，温度范围为20～30℃，反应时间范围为10～50mins。6.根据权利要求1所述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，过硫酸钠的浓度范围为80～100ml/l，硫酸的浓度范围为15～25ml/l，铜离子的浓度范围为2～15g/l，温度范围为25～40℃，反应时间范围为10～60s。7.根据权利要求1～5任意一项所述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，其特征在于：于所述步骤(7)之后，依序对晶圆进行回收水洗、二次水洗以及热水洗。8.根据权利要求1～5任意一项所述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，其特征在于：于步骤(5)与步骤(6)之间，以及步骤(6)与步骤(7)之间，分别对晶圆进行二次水洗。9.根据权利要求1～5任意一项所述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺，其特征在于：于步骤(1)与步骤(2)之间，依序对晶圆进行热水洗及二次水洗。10.一种化镀设备，其特征在于：用于执行权利要求1～9任意一项所述的半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺。

技术总结
本发明属于电镀工艺技术领域，尤其涉及一种半导体晶圆自动化学镍钯金化镀工艺及化镀设备，包括以下步骤：(1)采用酸性除油剂对晶圆的表面进行清洗；(2)采用过硫酸钠与硫酸对晶圆的表面进行微蚀处理；(3)利用酸性液体对晶圆的表面进行酸洗；(4)浸锌，使晶圆的表面涂覆有锌金属层；(5)化学镀镍，于所述晶圆的铜层上形成镍层；(6)化学镀钯，于晶圆上的镍层上化学沉淀钯层；(7)化学浸金，于晶圆的铜层上形成镍钯金镀层。(8)超声波冲洗，下料；本发明提供的晶圆化镀工艺中，通过控制每种镀层的电镀成型时间，多次电镀，进而确保晶圆镀层的均匀性，保证每个晶圆化镀工艺的作业模式相近，产品质量水平稳定，提高生产效率。提高生产效率。提高生产效率。


技术研发人员：吴攀
受保护的技术使用者：广东芯华镁半导体技术有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/9/14