一種電解槽的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電解槽，所述電解槽至少包括：用于盛放電解液的電解容器和提供鍍層金屬的移動陽極；所述移動陽極包括設(shè)置于所述電解液中的金屬陽極和用于推動所述金屬陽極的升降部件；所述升降部件的一端與所述金屬陽極物理接觸、另一端露于電解容器外。本實用新型提供的電解槽，將陽極設(shè)計成移動陽極，即在電解槽上加裝升降部件，推動變薄的金屬陽極抬升，使金屬陽極和待鍍晶片之間的距離基本保持不變，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因金屬陽極變薄導(dǎo)致電解中止的問題，且本實用新型的升降部件結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】—種電解槽
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，特別是涉及一種電解槽。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著單個器件變得越來越小，集成電路的運行速度越來越高。在幾百兆赫茲的速度下，信號必須以足夠快的速度通過金屬系統(tǒng)才能防止程序延誤。欲改善金屬連線的延遲可以采用電阻值較低的金屬作為金屬導(dǎo)線或是降低金屬導(dǎo)線間介電層的寄生電容。銅制程是一個解決延遲效應(yīng)的可行方案，與鋁3.ΙπιΩ/cm的電阻相比，銅的電阻僅有1.7mQ/cm，導(dǎo)電性比鋁優(yōu)良，同時銅本身具有抗電遷移的能力，而且能在低溫下進行淀積。目前，銅薄膜能夠通過物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、無電鍍法、電鍍法等進行淀積。其中，銅電鍍法容易獲得高純度的金屬層，不僅金屬層的形成速度快，而且還能夠比較容易地控制金屬層的厚度，且具有成本低、出產(chǎn)率高等優(yōu)點，因此電鍍法已成為制備銅金屬的主流方法，并已廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。一般，銅電鍍是將晶圓接觸電解液，并于正負電極間提供電位差以沉積金屬半導(dǎo)體基板表面。
[0003]電鍍工藝需要采用電解槽實現(xiàn)，根據(jù)電解槽結(jié)構(gòu)的不同，可以分為垂直式電解槽和水平式電解槽，以下以垂直式電解槽為例進行說明。
[0004]如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中垂直式電解槽的結(jié)構(gòu)示意圖，所述電解槽100至少包括:用于盛放電解液的電解容器I’、位于電解液2’中的金屬陽極31’、接觸環(huán)6’和固定于接觸環(huán)6’上的待鍍晶片7’。在電鍍過程中，待鍍晶片7’固定在接觸環(huán)6’上，然后將待鍍晶片V侵入盛放有電解液2’的電解容器I’中。直流電源8’提供正極和負極輸出，其中，正極電性連接至電解液2’中的金屬陽極31’，負極電性連接至待鍍晶片7’。通過直流電源8’將偏壓施加到待鍍晶片7’，從而產(chǎn)生相對于金屬陽極31’為負的電壓降，使得電荷流動自金屬陽極31’流向待鍍晶片7’。
[0005]但是隨著電鍍的持續(xù)進行，在施加電壓不變的情況下，電鍍會逐漸變慢甚至停止，導(dǎo)致出現(xiàn)這種情況的原因很多，其中一個原因可能是電鍍進行時，金屬陽極被漸漸消耗掉，變得越來越薄，金屬陽極距離待鍍晶片會越來越遠，導(dǎo)致金屬陽極與待鍍晶片間的電場變?nèi)酰娊庖弘娮枳兇?，電流變小。要想使電鍍正常進行，一般需要增大直流電壓，但是成本也會相應(yīng)增加。
實用新型內(nèi)容
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種電解槽，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬陽極與待鍍晶片的距離變大導(dǎo)致電鍍難以持續(xù)進行的問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種電解槽，所述電解槽至少包括:用于盛放電解液的電解容器和提供鍍層金屬的移動陽極；所述移動陽極包括設(shè)置于所述電解液中的金屬陽極和用于推動所述金屬陽極的升降部件；所述升降部件的一端與所述金屬陽極物理接觸、另一端露于電解容器外。[0008]優(yōu)選地，所述電解槽還包括用于防止電解液滲漏的密封圈，所述密封圈套于升降部件上并緊貼電解容器的內(nèi)壁。
[0009]優(yōu)選地，所述電解槽還包括壓于密封圈上且用于固定密封圈的固定部件。
[0010]優(yōu)選地，所述升降部件為至少三個螺栓，該螺栓的螺帽露于電解容器外、螺栓的螺桿穿透電解容器的底部并與金屬陽極的底面物理接觸。
[0011]優(yōu)選地，所述升降部件為設(shè)置在電解容器底部中心的圓柱部件，該圓柱部件的直徑為80~150mm。
[0012]優(yōu)選地，所述升降部件的長度大于金屬陽極的厚度。
[0013]優(yōu)選地，所述升降部件為鈦材料。
[0014]優(yōu)選地，所述電解槽還包括用于固定待鍍晶片的接觸環(huán)。
[0015]優(yōu)選地，所述待鍍晶片的直徑為200~450mm。
[0016]優(yōu)選地，所述電解液為硫酸銅溶液。
[0017]如上所述，本實用新型的電解槽，具有以下有益效果:在電解槽上設(shè)置升降部件，電鍍進行時，通過升降部件來推動電解液中的金屬陽極運動，使金屬陽極與待鍍晶片之間的距離保持基本不變，保證電鍍正常進行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的電解槽結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實用新型的電鍍進行前的電解槽示意圖。
[0020]圖3為本實用新型的電鍍進行時的電解槽示意圖。
[0021]圖4為本實用新型的電解槽上升降部件處的細節(jié)示意圖。
[0022]元件標(biāo)號說明
[0023]100, 200電解槽
[0024]1，1’電解容器
[0025]2，2’電解液
[0026]3移動陽極
[0027]31，31’金屬陽極
[0028]32升降部件
[0029]4密封圈
[0030]5固定部件
[0031]6，6’接觸環(huán)
[0032]7，7’待鍍晶片
[0033]8,8’電源
【具體實施方式】
[0034]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。
[0035]請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應(yīng)仍落在本實用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實用新型可實施的范疇。
[0036]如圖2所示，本實用新型提供一種電解槽200，所述電解槽至少包括:電解容器I和移動陽極3。
[0037]所述電解槽200可以是垂直式電解槽和水平式電解槽，本實施例以垂直式電解槽為例進行說明，垂直式電解槽中的待鍍晶片7表面與金屬陽極31在垂直方向上相對。
[0038]所述電解容器I為上端開口的圓柱形容器，用于盛放電解液2。
[0039]所述移動陽極3用于提供待鍍晶片7所需的鍍層金屬。所述移動陽極3包括金屬陽極31和升降部件(lift pin) 32，其中，所述金屬陽極31置于電解容器I內(nèi)的電解液2中，所述金屬陽極31可以是銅金屬、鋁金屬及鋁銅合金等等。作為示例，所述金屬陽極31為銅金屬。所述升降部件31用于推動金屬陽極31，升降部件32的一端與所述金屬陽極31物理接觸、另一端露于電解容器I外。所述升降部件32與金屬陽極31的接觸方法包括但不限于點接觸、線接觸或面接觸。
[0040]進一步地，所述金屬陽極31放置在電解容器I的底部，所述升降部件32穿透電解容器I的底部，一端與金屬陽極31的底面接觸，另一端露于電解容器I的器壁外。需要說明的是，所述升降部件32的位置不限于穿透在電解容器I的底部，任何可以推動金屬陽極31作向上運動的位置都可以，比如在電解容器I的側(cè)壁上。
[0041]更進一步地，所述升降部件32可以是至少三個螺栓，三個螺栓的螺桿穿透電解容器I的底部并均勻地與金屬陽極31的底面外邊緣接觸，其螺帽則外露于電解容器I的底部。所述螺栓以螺紋方式旋轉(zhuǎn)進入電解容器1，但不限于此。
[0042]所述升降部件32也可以是直徑較大的圓柱部件(未予以圖示)，該圓柱部件設(shè)置在電解容器I底部中心，所述圓柱部件的直徑大小以能使金屬陽極31平穩(wěn)地向上運動為準(zhǔn)。所述圓柱部件的直徑為80?150mm。作為示例,所述圓柱部件的直徑為100mm。
[0043]當(dāng)然，所述升降部件32還可以是其他的形狀，只要能穿過電解容器I推動金屬陽極31作上升運動即可，比如，弧狀等。進一步地，所述升降部件32的長度大于金屬陽極31的厚度，以保證電鍍過程中升降部件32將金屬陽極31上升到所需的高度。
[0044]電鍍時，金屬陽極31越來越薄，金屬陽極31的厚度減少多少，則人工旋動升降部件32使金屬陽極31上升多少高度，保證金屬陽極31和待鍍晶片7之間的距離基本保持不變，電鍍順利進行。如，金屬陽極31由于電鍍厚度減少了 10mm，則旋動升降部件32上升10mm。當(dāng)然，升降部件32帶動金屬陽極31上升的高度可以在允許范圍內(nèi)存在偏差。如圖3所示是電鍍時升降部件32進入電解容器I內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]更進一步地，所述升降部件32的材料可以為任何不與電解液2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料。作為示例，所述升降部件32的材料為鈦。
[0046]另外，為了防止電解液2從升降部件32處滲漏，所述電解槽200還包括密封圈4，如圖4所示，圖4是圖3虛線部分的細節(jié)圖，所述密封圈4套于升降部件32上并緊貼電解容器I內(nèi)壁。為了使密封圈4更好地發(fā)揮密封效果，在密封圈4上還設(shè)置了用于固定密封圈4的固定部件5，所述固定部件5具有壓在密封圈4上的平面和嵌入在電解容器I器壁中的固定腿。
[0047]所述電解槽200還包括用于固定待鍍晶片7的接觸環(huán)6和具有正極和負極輸出的電源8。所述接觸環(huán)6和待鍍晶片7位于電解容器I的容器口處，待鍍晶片7與電解液2接觸。所述接觸環(huán)6可以方便待鍍晶片7的取放，并且所述接觸環(huán)6還通過接觸引腳(未予以圖示)與待鍍晶片7電性連接。所述電源8的正極電性連接至電解液2中的金屬陽極31，負極電性通過接觸引腳連接至待鍍晶片7，通電后，待鍍晶片7表面將鍍上所需的金屬層。
[0048]所述待鍍晶片7的直徑范圍為200?450mm。作為示例，所述待鍍晶片7的直徑為300mm。
[0049]所述電解液2的選擇基于金屬陽極31的材料來確定。例如，若金屬陽極為銅，則電解液2選擇為硫酸銅溶液；若金屬陽極31為鋁，則電解液2選擇為鋁離子的鹽類化合物。作為示例，所述電解液2為硫酸銅溶液。
[0050]需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，電解槽200的結(jié)構(gòu)并非以此為限，例如，電解槽200的電解容器I內(nèi)部還可以包括擴散器、使電解液分層的薄膜、添加劑入口等
坐寸ο
[0051]綜上所述，本實用新型提供一種電解槽，將陽極設(shè)計成移動陽極，即在電解槽上加裝升降部件，推動變薄的金屬陽極抬升，使金屬陽極和待鍍晶片之間的距離基本保持不變，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因金屬陽極變薄導(dǎo)致電解中止的問題。且本實用新型的升降部件結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適用于工業(yè)生產(chǎn)過程。
[0052]所以，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0053]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種電解槽，其特征在于，所述電解槽至少包括:用于盛放電解液的電解容器和提供鍍層金屬的移動陽極；所述移動陽極包括設(shè)置于所述電解液中的金屬陽極和用于推動所述金屬陽極的升降部件；所述升降部件的一端與所述金屬陽極物理接觸、另一端露于電解容器外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于:所述電解槽還包括用于防止電解液滲漏的密封圈，所述密封圈套于升降部件上并緊貼電解容器的內(nèi)壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電解槽，其特征在于:所述電解槽還包括壓于密封圈上且用于固定密封圈的固定部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于:所述升降部件為至少三個螺栓，該螺栓的螺帽露于電解容器外、螺栓的螺桿穿透電解容器的底部并與金屬陽極的底面物理接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于:所述升降部件為設(shè)置在電解容器底部中心的圓柱部件，該圓柱部件的直徑為80?150mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于:所述升降部件的長度大于金屬陽極的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求4?6任一項所述的電解槽，其特征在于:所述升降部件為鈦材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于:所述電解槽還包括用于固定待鍍晶片的接觸環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解槽，其特征在于:所述待鍍晶片的直徑為200?450mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解槽，其特征在于:所述電解液為硫酸銅溶液。
【文檔編號】C25D5/04GK203668539SQ201320823997
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】何*, 楊小軍 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司