[发明专利]晶片级封装的电镀设备和工艺

权利要求书

1.一种用于将第一金属和第二、较贵金属同时电镀到衬底上的设备，所述设备包括：

(a)阳极腔室，用于含有阳极电解液和活性阳极，所述活性阳极包括所述第一金属；

(b)阴极腔室，用于含有阴极电解液和所述衬底；

(c)分离结构，其位于所述阳极腔室与所述阴极腔室之间；以及

(d)流体特征和相关联的控制器，其耦合到所述设备且经配置以执行至少以下操作：

从所述阳极腔室外部的源将酸溶液递送到所述阳极腔室；

从所述阳极腔室外部的源将包括所述第一金属的离子的溶液递送到所述阳极腔室；

从所述阴极腔室移除所述阴极电解液的一部分；

将第二金属的离子递送到所述阴极腔室；以及

经由不同于所述分离结构的导管将阳极电解液从所述阳极腔室递送到所述阴极腔室，

其中所述设备经配置以按某方式来进行镀敷，所述方式允许存在于所述阳极电解液中的第一金属的离子从所述阳极腔室流到所述阴极腔室，但实质上防止第二金属的离子在电镀期间从所述阴极腔室流到所述阳极腔室，且

其中所述设备经配置以维持所述阴极电解液中质子的浓度，使得所述浓度的波动在至少约0.2镀敷浴翻转的周期内不大于约10％。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一金属是锡，且所述第二金属是银。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述分离结构包括阳离子薄膜，所述阳离子薄膜经配置以允许质子、水和所述第一金属的离子在镀敷期间从阳极电解液输送到阴极电解液。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述活性阳极包括低α锡。

5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括与所述阳极腔室流体连通的压力调节器。

6.根据权利要求5所述的设备，其中所述压力调节器包括经布置以充当导管的垂直柱体，电解液在从所述垂直柱体顶部溢出之前都沿所述垂直柱体向上流动，且其中，在操作中，所述垂直柱体提供压头，所述压头在所述阳极腔室中维持实质上恒定的压力。

7.根据权利要求5所述的设备，其中所述压力调节器并入到阳极电解液循环回路中，所述阳极电解液循环回路使阳极电解液循环出所述阳极腔室、通过所述压力调节器且返回到所述阳极腔室中。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述阳极电解液循环回路进一步包括用于将额外流体引入到所述阳极电解液循环回路中的入口，所述额外流体包括选自由水、酸和所述第一金属的离子组成的群组的组份。

9.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括与所述阳极腔室流体耦合的源，所述源包括选自由水、酸和所述第一金属的离子组成的群组的组份。

10.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括流体耦合到所述阴极腔室的银离子源。

11.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括流体耦合到所述阴极腔室的银阳极，其中所述银阳极经配置以电化学溶解到所述阴极电解液中且从而将银离子提供到所述阴极电解液中但不提供到所述阳极电解液。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备经配置以按某方式进行电镀，所述方式允许存在于所述阳极电解液中的所述第一金属的离子经由不同于驻留在所述阳极腔室与所述阴极腔室之间的所述分离结构的流体导管从所述阳极腔室流到所述阴极腔室，其中所述设备包括与所述流体导管相关联的泵，所述泵使得阳极电解液能够直接地或经由储槽而转移到所述阴极电解液。

13.根据权利要求12所述的设备，其中所述设备经配置以按某方式进行镀敷，所述方式允许存在于所述阳极电解液中的所述第一金属的离子经由不同于驻留在所述阳极腔室与所述阴极腔室之间的所述分离结构的流体导管且也通过所述分离结构从所述阳极腔室流到所述阴极腔室。

14.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括经配置以进行以下操作的结构：

(i)接收所述经移除的阴极电解液部分；

(ii)使所述经移除的阴极电解液部分中的锡与银分离；以及

(iii)形成包括锡离子的第一溶液和/或包括银离子的第二溶液，其中所述溶液中的至少一者适合于再使用。