[发明专利]一种半导体预湿润装置及方法

说明书

TSV硅通孔电镀铜工艺在电镀开始之前需要进行预湿润处理。本发明提供了一种半导体预湿润装置，包括密闭室和控压模块，该预湿润装置具有驱动器，所述密闭室内安装有用于夹持晶圆的晶圆夹盘，该晶圆夹盘通过倾斜设置的传动杆连接至驱动器，在湿润液注入的情况下，晶圆夹盘通过旋转并于水平面成一定角度的部分浸没入湿润液；同时，控压模块对密闭室抽真空，使晶圆在真空状态下得到更充分的湿润，达到良好的湿润效果。本发明还公开了相应的预湿润方法。

技术领域

本发明涉及半导体生产和制造领域，尤其涉及硅通孔电镀铜填充前预湿润工艺中的预湿润装置，以及相应的预湿润方法。

背景技术

半导体领域的研究开发和竞争形势持续白热化，基于三维硅通孔(TSV，ThroughSilicon Via)技术展开的半导体工艺是各个厂家竞相争夺的技术制高点。采用TSV技术毫无疑问地能够提供更短的电连通线路、拥有更多的信号通道、替代效率低下的引线，是提高器件性能的必由之路。

而电镀铜工艺作为TSV技术的重要一环，需要在电镀之前进行预湿润处理，通过预湿润可以使液体进入孔洞中，有利于下一步电镀工艺的进行。如果预湿润不充分，TSV电镀后将在内部产生严重的空洞缺陷，尤其是类似深孔的结构，液体无法完全抵达深孔，形成夹断，导致深孔电镀失效。

现有技术通常采用的就是常压下完全浸没晶圆的预湿润方法。常压环境下无法有效的置换出位于晶圆通道内的空气，而完全浸没晶圆的方式容易造成液体封住通道入口的情况，使湿润液无法抵达通道的深孔位置。因此，采用现有技术很难取得理想的湿润效果。

图1中即展示了在上述浸没方式下，湿润液无法到达深孔的情况。图1中阴影部分为湿润液101，竖直的长条为硅通道103，硅通道103内的空白区域为待预湿润的深孔102。可以看到，深孔102内被空气所占据，导致湿润液101根本无法抵达深孔102，而只浸润了晶圆的表面位置以及表面以下的浅层，所以并没有达到期望的预湿润效果。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明提出了一种新的预湿润装置，并一并提出了相应的预湿润方法，采用真空湿润技术，倾斜设置晶圆并使晶圆持续旋转，从而在晶圆表面形成一层薄薄的水层，促使位于深孔隧道中的气体让位于湿润液，使湿润液更容易抵达晶圆的深孔位置，达到了更好的预湿润效果。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种半导体预湿润装置，包括控压模块和密闭室，所述预湿润装置具有驱动器，所述密闭室内安装有用于夹持晶圆的晶圆夹盘，所述晶圆夹盘的中心通过一传动杆连接至驱动器，所述传动杆在驱动器的驱动下带动晶圆夹盘旋转，所述密闭室开设有排放口；

其中，所述密闭室内灌入湿润液，所述湿润液的液面浸没所述晶圆夹盘所夹持的晶圆的部分区域，所述晶圆夹盘所夹持的晶圆与所述湿润液的液面所成的夹角为α，所述夹角α的范围在0°到90°之间，所述排放口通过流通管道连接至所述控压模块，所述控压模块调节所述密闭室内的气压以将密闭室内的环境调节至真空并保证湿润液处于液相状态。

优选地，所述湿润液的液面与所述晶圆夹盘的中心齐平，所述湿润液浸没所述晶圆夹盘所夹持的晶圆的面积占晶圆总面积的一半，所述晶圆露出所述湿润液液面的部分为半圆形。

可选地，所述湿润液的液面位于不高于所述晶圆夹盘的中心0.2英寸处或不低于所述晶圆夹盘的中心0.2英寸处。

优选地，所述晶圆夹盘的中心为该晶圆夹盘所夹持的晶圆的中心，所述晶圆的正面朝上。

可选地，所述湿润液为脱气处理过的去离子水。

优选地，所述驱动器位于所述密闭室的内部或外部，所述驱动器为旋转电机。