[发明专利]制造半导体器件的方法及设备

说明书

本申请基于日本专利申请No.2009-175739，其内容通过引用包含于此。

技术领域

本发明涉及一种制造半导体器件的方法和设备。

背景技术

用于连接例如引线或凸块的金属膜形成在半导体器件的电极上。形成该金属膜的方法之一是化学镀方法。

半导体器件的电极连接到形成在衬底上的半导体元件。半导体元件包括p型杂质区和n型杂质区之间的结区。当光入射在结区上时，通过光电效应在连接到p型杂质区的电极和连接到n型杂质区的电极之间会产生光伏电力。因此，当光入射在通过化学镀方法处理的半导体器件上时，在连接到p型杂质区的电极和连接到n型杂质区的电极之间镀金属膜的厚度不均匀。

日本特开专利公布NO.2004-273958公开了一种技术，其中，当在半导体衬底上进行化学处理以及在半导体衬底上进行水洗工艺时，化学处理槽放置在遮光环境中，并且水洗槽放置在非遮光环境中。

发明内容

近年来，包括多个镀金属膜的多层结构被用作电极上的金属膜。在这种情况下，为化学镀准备多个镀槽。然而，当所有镀槽布置在遮光环境中时，增加了构建镀槽所需要的初始成本。另外，由于很难在视觉上监视这些镀槽，所以花费了很多劳动来管理工艺。因此，优选减少布置在遮光环境中的镀槽的数量。

在一个实施例中，提供了一种制造半导体器件的方法。该方法包括使用化学镀方法在半导体衬底上形成多个金属膜的层叠结构。形成金属膜包括：使用第一镀槽进行包括还原反应的化学镀工艺；和使用第二镀槽进行仅通过置换反应的化学镀工艺。使用第一镀槽进行的包括还原反应的化学镀工艺是在遮光环境中进行的，而使用第二镀槽进行的仅通过置换反应的化学镀工艺是在非遮光环境中进行的。

在另一个实施例中，提供了一种使用化学镀方法在半导体衬底上形成多个金属膜的层叠结构的制造半导体器件的设备。该设备包括：在遮光环境中进行包括还原反应的化学镀工艺的第一镀槽，和在非遮光环境中进行仅通过置换反应的化学镀工艺的第二镀槽。

包括还原反应的化学镀工艺包括使用镀方法形成膜的整个工艺的一部分涉及还原反应的情形，以及使用镀方法形成膜的整个工艺都涉及还原反应的情形。仅通过置换反应的化学镀工艺意味着使用镀方法形成膜的整个工艺是通过置换反应进行的，但是使用镀方法形成膜的工艺不涉及还原反应。

本发明人已经研究了来自半导体元件的光伏电力的影响和使用化学镀方法形成膜的工艺中的反应机制之间的关系。研究结果表明，在涉及还原反应的化学镀工艺中，沉积速度大大依赖于光伏电力。然而，在仅通过置换反应的化学镀工艺中，沉积速度几乎不依赖于光伏电力。也就是说，本发明人发现了：在涉及还原反应的化学镀工艺中光伏电力的影响大，而在仅通过置换反应的化学镀工艺中该影响不必考虑。这意味着仅通过置换反应的镀工艺不需要要求复杂装备的遮光环境。在这种情况下，仅通过置换反应的镀工艺意味着通过置换反应进行整个膜形成工艺，而不涉及还原反应，这一点将在后面描述。

根据镀液中形成镀膜的材料或添加剂(例如，还原剂)的材料，可能产生下面两种情形(1)和(2)：(1)当整个膜形成工艺涉及还原反应或置换反应时；和(2)当膜形成工艺在工艺的开始时涉及置换反应，然后涉及还原反应(置换反应和还原反应之间的分界是给定的厚度)时。在情形(1)中，膜形成工艺仅通过还原反应进行。然而，在情形(2)中，当改变反应机制时，受沉积期间光伏电力的影响，沉积速度快速变化，这导致在每种沉积批次(lot)中膜厚度变化。为了防止厚度的变化，需要在设计还原反应时进行整个沉积工艺，并且在整个沉积工艺的一部分中包括还原反应的化学镀工艺需要在遮光环境中进行。

在本发明中，基于使用化学镀方法形成膜的工艺中的反应机制设置非遮光环境中进行镀工艺和遮光环境中进行镀工艺之间的分界。也就是说，整个膜形成工艺不包括还原反应而是仅通过置换反应进行的化学镀工艺在非遮光环境中进行，而整个膜形成工艺的一部分包括还原反应的化学镀工艺在遮光环境中进行。通过这种方式，能够提供能简化制造装置的结构和减少工艺监视负担的制造半导体器件的方法和设备。

根据上述本发明的实施例，能够减少布置在遮光环境中的镀槽的数量。

附图说明

结合附图，由以下一些优选实施例的描述，本发明的上述和其它目的、优点和特征将变得更明显，其中：

图1是示出根据本发明的第一实施例的半导体器件制造方法的主要部分的流程图；

图2是示出根据第一实施例的半导体制造设备的结构的图；

图3是示出根据第一实施例的整个半导体器件制造方法的流程图；