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基板上形成电结构的电镀装置及电镀方法

阅读:1发布:2020-08-08

专利汇可以提供基板上形成电结构的电镀装置及电镀方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 申请 提供一种在 基板 上形成电 镀 结构的 电镀 装置,包括:容器,其用于盛装电镀液;基板架,其用于将待电镀的基板保持于所述容器内,并且,所述基板架具有与所述基板表面的电镀 种子 层电 接触 的接触 电极 ;金属平板,其与所述基板平行地放置在所述容器内;电源,其为所述基板与所述金属平板提供电镀用的 电流 ;以及辅助电极,其位于所述容器内,被设置在所述基板的电镀区域外围,所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面等电位地电连通。根据该申请,能够简易而且高效地在基板上实现均匀而稳定的电镀。,下面是基板上形成电结构的电镀装置及电镀方法专利的具体信息内容。

1.一种在基板上形成电结构的电镀装置,包括:
容器,其用于盛装电镀液;
基板架,其用于将待电镀的基板保持于所述容器内,并且,所述基板架具有与所述基板表面的电镀种子层电接触的接触电极
金属平板,其与所述基板平行地放置在所述容器内;
电源,其为所述基板与所述金属平板提供电镀用的电流;以及
辅助电极,其位于所述容器内,被设置在所述基板的电镀区域外围,所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面等电位地电连通。
2.如权利要求1所述的电镀装置,其中,
所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面的垂直距离小于所述辅助电极的电镀图形与所述金属平板的表面的垂直距离。
3.如权利要求2所述的电镀装置,其中,
所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面的垂直距离小于所述辅助电极的电镀图形与所述金属平板的表面的垂直距离的1/5。
4.如权利要求1所述的电镀装置,其中,
所述辅助电极的电镀图形的面积大于所述基板的电镀区域内电镀图形的面积。
5.如权利要求1所述的电镀装置,其中,
所述辅助电极的电镀图形是对称图形。
6.如权利要求5所述的电镀装置,其中,
所述辅助电极的电镀图形是中心对称图形。
7.如权利要求5所述的电镀装置,其中,
所述辅助电极的电镀图形包括:
在所述基板的电镀区域的周向上被所述辅助电极表面的绝缘层分隔开的至少两个面积相等的子图形;或者,在所述基板的电镀区域的周向上连续的图形。
8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的电镀装置在基板上形成电镀结构的电镀方法,包括:
通过基板架将形成有电镀种子层的基板保持于盛装有电镀液的容器中;以及利用电源为所述基板和金属平板提供电镀用电流,
其中,所述辅助电极的电镀图形与所述电镀液电接触,并与所述基板的所述电镀区域的表面等电位地电连通。
9.如权利要求8所述的电镀方法,其中,
所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面的垂直距离小于所述辅助电极的电镀图形与所述金属平板的表面的垂直距离。
10.如权利要求9所述的电镀方法,其中,
所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面的垂直距离小于所述辅助电极的电镀图形与所述金属平板的表面的垂直距离的1/5。

说明书全文

基板上形成电结构的电镀装置及电镀方法

技术领域

[0001] 本申请涉及微加工技术领域,尤其涉及一种在基板上形成电镀结构的电镀装置及电镀方法。

背景技术

[0002] 在半导体器件,特别是微机电系统(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)器件的制造过程中,常常需要用电镀方法形成各种微细结构。特别是一些厚度较厚的微细结构,以及需要填充深孔时,电镀方法会效果更好、速度更快、成本更低。比如,通孔(TSV:Through Silicon Via)、微型线圈等,常常需要用电镀方法形成金属的微细结构。
[0003] 在包括MEMS的半导体器件的生产中,电镀工艺通常是以基板为单位进行的。即,往往需要在每个基板上同时电镀多个微细结构。电镀时,通常是把具有种子层的基板作为阴极,与作为阳极的金属平板平行地放置在电镀液中;通过在阴极与阳极之间加上适当的电压,驱动电镀液中的金属离子移动到基板上,使金属离子在与电镀液接触的基板的电镀表面还原成金属原子从而析出,实现电镀。这里所说的电镀表面,在电镀开始时是与电镀液接触的种子层表面;当种子层表面电镀上金属被电镀金属覆盖后,电镀表面就变成了电镀金属的表面。因为只有电镀表面接触到电镀液,并通过电镀液与阳极电连通,所以电镀时的电流产生于电镀表面与阳极之间。
[0004] 为了能够在整个基板上均一而稳定地电镀形成所需要的微细结构,需要基板和阳极之间电场分布均匀,并且电流密度稳定在一个范围内。但是,一方面,电镀图形在基板上的分布通常是不均匀的,因而可能导致电场分布不均匀。为了调节基板和阳极之间的电场分布,一个常用的办法是在基板和阳极之间加入一个多孔的调整板,但是这往往会使电镀槽体积变大,并且阻碍电镀液的流动。另一方面,为了实现高质量电镀,需要把电流密度控制在某个合适的范围内。而电镀电流是电流密度与电镀面积的乘积;当基板上的电镀面积很小时,为了得到合适的电流密度,必须把电镀电流变成很小。
[0005] 应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。发明内容
[0006] 本申请的发明人发现,一方面,当电镀图形在基板上的分布不均匀(例如,不对称)时,电镀得到的微细结构在厚度上往往不均匀。如果在基板和阳极之间加入一个多孔的调整板来调节基板和阳极之间的电场分布,有时会因为对电镀液流动乃至电流的遮拦而导致电场的局部紊乱,致使电镀得到的微细结构产生局部异变(即,与其他正常电镀得到的微细结构产生结构上的变异)。另一方面,在使用现有技术来得到较小的电镀面积时,电镀电流变得很小,而电镀电流过小时电镀过程容易受到影响而不稳定;为了调节电镀面积,虽然可以在基板上加入余冗电镀图形,但是这种做法会耗用基板的有效面积,使电镀图形的集成度受到限制,并且往往会增加加工的难度。
[0007] 本申请提供一种在基板上形成电镀结构的电镀装置及电镀方法,在待电镀的基板的电镀区域的外周设置辅助电极,该辅助电极有助于调节基板和阳极之间的电场分布,同时调节电镀电流,由此,能够简易而且高效地在基板上实现均匀而稳定的电镀。
[0008] 根据本申请实施例的一个方面,提供一种在基板上形成电镀结构的电镀装置,包括:
[0009] 容器,其用于盛装电镀液;基板架,其用于将待电镀的基板保持于所述容器内,并且,所述基板架具有与所述基板表面的电镀种子层电接触的接触电极;金属平板,其与所述基板平行地放置在所述容器内;电源,其为所述基板与所述金属平板提供电镀用的电流;辅助电极,其位于所述容器内,被设置在所述基板的电镀区域外围,所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面等电位地电连通。
[0010] 根据本申请实施例的另一个方面,其中,所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面的垂直距离小于所述辅助电极的电镀图形与所述金属平板的表面的垂直距离。
[0011] 根据本申请实施例的另一个方面,其中,所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面的垂直距离小于所述辅助电极的电镀图形与所述金属平板的表面的垂直距离的1/5。
[0012] 根据本申请实施例的另一个方面,其中,所述辅助电极的电镀图形的面积大于所述基板的电镀区域内电镀图形的面积。
[0013] 根据本申请实施例的另一个方面,其中,所述辅助电极的电镀图形是对称图形。
[0014] 根据本申请实施例的另一个方面,其中,所述辅助电极的电镀图形是中心对称图形。
[0015] 根据本申请实施例的另一个方面,其中,所述辅助电极的电镀图形包括:
[0016] 在所述基板的电镀区域的周向上被所述辅助电极表面的绝缘层分隔开的至少两个面积相等的子图形;或者,在所述基板的电镀区域的周向上连续的图形。
[0017] 根据本申请实施例的另一个方面,提供一种利用上述任一方面所述的电镀装置在基板上形成电镀结构的电镀方法,包括:
[0018] 通过基板架将形成有电镀种子层的基板保持于盛装有电镀液的容器中;以及[0019] 利用电源为所述基板和金属平板提供电镀用电流,其中,所述辅助电极的电镀图形与所述电镀液电接触,并与所述基板的所述电镀区域的表面等电位地电连通。
[0020] 根据本申请实施例的另一个方面,其中,所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面的垂直距离小于所述辅助电极的电镀图形与所述金属平板的表面的垂直距离。
[0021] 根据本申请实施例的另一个方面,其中,所述辅助电极的电镀图形与所述基板的所述电镀区域的表面的垂直距离小于所述辅助电极的电镀图形与所述金属平板的表面的垂直距离的1/5。
[0022] 本申请的有益效果在于:能够简易而且高效地在基板上实现均匀而稳定的电镀。
[0023] 参照后文的说明和附图,详细公开了本申请的特定实施方式,指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解,本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内,本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。
[0024] 针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。
[0025] 应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

[0026] 所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解,其构成了说明书的一部分,用于例示本申请的实施方式,并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
[0027] 图1是本申请实施例1的电镀装置的一个示意图;
[0028] 图2是本申请实施例1的基板、基板架与辅助电极之间的位置关系的一个示意图;
[0029] 图3是本申请实施例1的辅助电极的一个示意图;
[0030] 图4是本申请实施例2的电镀方法的一个示意图。

具体实施方式

[0031] 参照附图,通过下面的说明书,本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中,具体公开了本申请的特定实施方式,其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式,应了解的是,本申请不限于所描述的实施方式,相反,本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
[0032] 实施例1
[0033] 本申请的实施例1提供一种在基板上形成微细结构的电镀装置。图1-3是本实施例的示意图。在本实施例中,为了突出本申请的主要思想,图1的示意图只包括了最简单的要素。
[0034] 如图1所示,本实施例的电镀装置1包含容器2,基板4,金属平板5,基板架6,辅助电极7,以及电源11。在容器2中装有电镀液3。基板4与金属平板5平行地放置在电镀液3中。本申请中所说的平行,是指两个相对的表面接近平行放置,其夹不大于10°。基板4的面向金属平板5的表面具有电镀种子层8。辅助电极7的内部具有导电物质7a。电镀种子层8与导电物质7a分别通过具有绝缘外皮的导线11a和具有绝缘外皮的导线11b相互电连通,再通过具有绝缘外皮的导线11c连接到电源11的负极。因此,电镀种子层8与导电物质7a近乎等电位,基板4与辅助电极7是电镀的阴极。另一方面,金属平板5通过具有绝缘外皮的导线11d连接到电源11的正极。因此,金属平板5是电镀的阳极。
[0035] 基板4的电镀部分B(图1中用虚线B圈起来的部分),以及与其相对应的金属平板5的部分C(图1中用虚线C圈起来的部分)完全浸没在电镀液3中。例如,在图1中,基板4与金属平板5呈立式放置,基板4的电镀部分B以及与其相对应的金属平板5的部分C完全浸没在电镀液3的液面3a之下。
[0036] 下面结合图1和图2进一步说明基板4、基板架6与辅助电极7之间的位置关系。图2是图1中用虚线A圈起来的部分的放大图。如图1和图2所示,基板4固定在基板架6的内部,基板4的电镀部分B位于基板架6的开口6a以内的范围。辅助电极7设置在基板4的电镀部分B的外围,对电镀部分B与作为阳极的金属平板5之间的电镀液3以及其中的离子的流动没有遮拦。这样,电镀时,电镀部分B与金属平板5之间的电镀液3以及其中的离子的流动不会受到阻碍,其间的电场也不会因为像有遮拦时那样因遮拦而发生紊乱。
[0037] 辅助电极7可以具有电镀图形7d。该电镀图形7d的表面与作为阳极的金属平板5的相对的表面5a相互平行。为了在基板4的电镀部分B实现比较均一的电场分布,从而实现均一的电镀速率,电镀图形7d的表面与电镀部分B的表面的垂直距离,需要小于电镀图形7d的表面与金属平板5的表面5a的垂直距离。比如,一个特例是,电镀图形7d的表面处于电镀部分B的表面与金属平板5的表面5a的中间,并且电镀图形7d的表面与电镀部分B的表面的垂直距离,小于电镀图形7d的表面与金属平板5的表面5a的垂直距离的1/5。
[0038] 在本实施例中,辅助电极7固定在基板架6的外部面向金属平板5的表面上。
[0039] 下面结合图1和图2进一步说明一下基板4、基板架6与辅助电极7之间的电连通状态。如图1和图2所示,基板4的电镀种子层8表面具有绝缘薄膜12。在基板4的电镀部分B中,对应电镀所要形成的微细结构13(参考图4)的图形,绝缘薄膜12开有相应的窗口12a。在窗口12a处,电镀种子层8的表面8a暴露出来,可以接触电镀液3从而可以在表面8a上电镀形成所要的微细结构13。另一方面,与电镀液3接触的基板架6的表面是绝缘的,因而不会被电镀。基板架6的内部设有接触电极9。接触电极9与基板4周边的电镀种子层8相接触而形成电连通。这样,通过接触电极9,电镀种子层8被导线11a连接到基板架6之外。至于辅助电极7,其内部由导电物质7a组成,表面具有绝缘层7b,绝缘层7b上具有开口7c使导电物质7a在开口7c处暴露出来,形成电镀图形7d。电镀图形7d通过辅助电极7的导电物质7a内部(参照图3)经由导线11b被连接到辅助电极7之外,并且通过导线11a与电镀种子层8相电连接。这种连接使电镀种子层8与电镀图形7d近乎等电位。由于电镀图形7d可以接触电镀液3,在电镀过程中就可以同金属平板5之间产生电流。
[0040] 在本申请中,电镀部分B的表面例如可以是电镀种子层8的表面8a。
[0041] 下面,对电镀装置1的构成材料做一下举例说明。
[0042] 容器2可以是一个由石英、和/或塑料、氟龙等绝缘性材料构成的容器。构成容器2的材料对电镀液3有抗腐蚀性,而且不向电镀液中释放足以影响电镀质量的离子等杂质。
[0043] 电镀液3,比如,在需要电镀Cu的微细图形时,是硫酸为主要成分的溶液。
[0044] 基板4可以是半导体制造领域中常用的晶圆,例如硅晶圆、绝缘体上的硅(SOI:Silicon On Insulator)晶圆、锗硅晶圆、锗晶圆或氮化镓晶圆、SiC晶圆等,也可以是石英、蓝宝石、玻璃等绝缘性晶圆。另外,基板4也可以是半导体制造领域中常用的晶圆,在晶圆的表面上进一步具有半导体器件、MEMS器件所需的各种薄膜以及各种构造。基板4也可以是陶瓷、金属、印刷电路板(PCB:Printed Circuit Board)等。在一个具体的实施方式中,基板4可以是半导体基板。
[0045] 基板4上的电镀种子层8可以是金属薄膜。电镀种子层8可以是单一金属的薄膜,也可以是两种以上金属薄膜叠加形成的复合薄膜。绝缘薄膜12可以是适于电镀的光刻胶,绝缘薄膜12的窗口12a对应需要电镀形成的微细结构13(参考图4)。
[0046] 金属平板5,根据实际电镀需要,可以是与所需要电镀的微细结构的电镀材料相同或不同的金属板。比如,金属平板5是Pt或Cu等金属的平板。必要时,金属平板5可以装在一个过滤网中,以免其表面的附着物剥落掉入电镀液中形成污染。
[0047] 基板架6除去接触电极9(图2)的部分,其表面由绝缘材料构成。该绝缘材料需要具有对电镀液有足够的抗腐蚀性,而且不向电镀液中释放足以影响电镀质量的离子等杂质。一个特例是,基板架6除去接触电极9(图2)的部分,内部由导电性材料构成,在其与电镀液接触的表面覆盖有绝缘材料。
[0048] 辅助电极7内部的导电物质7a可以是金属。比如,导电物质7a是(Al)或不锈等金属,其表面的绝缘层7b是铁氟龙(PTFE)涂层。
[0049] 辅助电极7可以用来调节基板4与金属平板5之间的电场分布以及电流大小。该调节作用靠调节辅助电极7上面的电镀图形7d的图形分布和图形面积Sa来实现。即:一方面,根据基板4的需要电镀的微细图形的接触电镀液的总表面积Sw,最佳电镀电流密度Dm,以及比较理想的电镀电流Im,可以计算出所需要的电镀图形7d的总表面积Sa;另一方面,根据基板4的需要电镀的微细图形的分布,可以计算出使电场分布变得均匀的电镀图形7d的图形分布。
[0050] 在一个实施方式中,电镀图形7d的图形面积Sa可以基于下述方法设定。即,假设没有辅助电极7时,电镀电流I=Sw*Dm。当Sw很小时,I很小,容易受到影响而波动,使电镀过程不稳定;通过导入辅助电极,总的电镀面积S=Sw+Sa,这样,总的电镀电流可以设为足够大、可以保证电镀稳定的电流值Im,使Im=S*Dm,即,Im=(Sw+Sa)*Dm。这里,Im和Dm是设定值,Sw已知,所以Sa是可以计算出来的。因此,通过导入辅助电极7,增大了电镀面积,从而增大了总的电镀电流Im,因而即使基板4的需要电镀的微细图形的接触电镀液的总表面积Sw很小,也可以在最佳电镀电流密度Dm条件下使电镀电流达到一个比较理想的值Im,使电镀过程稳定而不易受到影响而波动。一个特例是,当基板4的需要电镀的微细图形的总表面积很小,例如远远小于电镀图形7d的总表面积时,电镀电流的大小以及电场分布主要由电镀图形7d所决定。这种情况下,可以调节电镀图形7d的总表面积,并使得电镀图形7d以基板8的圆心为中心呈对称分布。这样,既可以得到均匀、对称的电场分布,也可以实现比较理想的电镀电流Im。此外,基板4的需要电镀的微细图形的总表面积也可以不小于电镀图形7d的总表面积,此时,辅助电极可以用于调节电场的对称性。
[0051] 以下,结合图3说明辅助电极7的整体形状、电镀图形7d的形状以及分布。
[0052] 如图3所示,辅助电极7的整体形状根据基板4的电镀部分B的形状而定。当电镀部分B是圆形时,辅助电极7的整体形状可以是以圆形为主,例如,圆形和其他图像的组合图形。其中,辅助电极7的圆形部分的内直径D略微大于电镀部分B的直径。辅助电极7可以具有固定部位7e,辅助电极7的表面可以具有绝缘层7b。固定部位7e的一部分7f暴露出内部的导电物质7a,作为电接触部位7f。需要时,在电接触部位7f的表面上可以进一步形成减小接触电阻的导电层。如图3的a)和b)所示,辅助电极7的电镀图形7d可以由复数个分离的图形构成。这样的构成比较适于需要的电镀图形7d的总面积比较小的时候,以及基板4上需要电镀形成的微细结构13的分布比较不均匀的时候。当电镀电流的大小以及电场分布主要由电镀图形7d所决定时,或者微细结构13的分布比较均匀时,复数个分离的图形7d的面积可以大致相等,并且该复数个图形7d以基板4的圆心为中心呈对称分布。如图3的c)所示,辅助电极7的电镀图形7d也可以由一个连续的图形构成,该连续的图形以基板4的圆心为中心呈对称形状,图3的c)所示的图形能够使电镀图形7d的总面积较大。
[0053] 此外,电镀图形7d可以不限于中心对称,例如,电镀图形7d也可以是轴对称图形等。而且,电镀图形7d也可以是不对称的。
[0054] 电源11可以是一个直流电源,也可以是一个可以提供脉冲电流的电源,也可以是复数个电源组合成的一个复合电源。
[0055] 根据需要,还可以在图1的电镀装置1中增加电镀液的循环、搅拌、温度控制、浓度控制、液面控制等机制。
[0056] 在图1的电镀装置1中,通过电源11在作为阴极的基板4与作为阳极的金属平板5之间加上电压,就可以通过电镀液3在基板4与金属平板5之间产生电镀电流,使金属离子不断地输送到电镀种子层8的表面8a并且析出,达到电镀形成微细结构13(参考图4)的目的。
[0057] 如上所述,在本实施例中,提供了一个在基板的电镀区域的周边设置了辅助电极的电镀装置,通过设定辅助电极的电镀图形的分布和面积,可以把基板和阳极之间的电场分布调节均匀,同时在最佳电镀电流密度范围内把电镀电流调节到一个较大而不易受到干扰的数值,从而简易而且高效地在基板上实现均一而稳定的电镀,获得均一的微细结构。
[0058] 实施例2
[0059] 本申请的实施例2提供一种基板的电镀方法。本实施例中,使用实施例1的电镀装置进行电镀。
[0060] 图4是本实施例的电镀方法的一个示意图。本实施例中与实施例1相类似的部分不再详述。为简易起见,本实施例中,以铜(Cu)的电镀为例进行说明。
[0061] 如图4的a)所示,基板4固定在基板架6上。一个具体实施方式中,基板4是硅(Si)晶圆,其直径是20cm。
[0062] 在基板4的电镀面上,形成有电镀种子层8。电镀种子层8由Ti薄膜和Cu薄膜在基板4的电镀面上依次层叠形成。Ti薄膜和Cu薄膜的厚度分别是5nm、100nm。
[0063] 在电镀种子层8的表面形成有光刻胶薄膜12的图形。在光刻胶薄膜12上有复数个开口12a,大致均匀地分布在电镀区域B(图1的B的区域)内。在光刻胶薄膜12的开口处12a,电镀种子层8的表面8a暴露出来,可以接触电镀液3(参考图1)从而作为电镀的起始点。一个具体实施方式中,暴露出来的电镀种子层的表面8a的总面积是Sw=0.1cm2,大致均匀地分布在大约250cm2的电镀区域B内。假定最佳电镀电流密度Dm=20mA/cm2,为了得到高质量而且稳定的电镀,电镀时设定电镀电流密度为Dm=20mA/cm2。如果不加辅助电极,电镀电流I=Iw=Dm*Sw=2mA。实验证明,2mA这样小的电镀电流分布在大约250cm2的电镀区域内,会使电镀很不稳定,不仅每次的电镀结果重复性差,同一基板的电镀区域B内的不同地方的电镀膜厚的均一性也很差。导致这一结果的一个主要原因是,当电镀电流I很小时,与电镀电流成正比的基板4与金属平板5的表面5a(参照图1)之间的电场强度E就会很小,因而容易在很小的干扰下就发生紊乱。具体来讲,E=I*R/d,其中R与d分别是基板4的电镀表面8a与金属平板5之间的电阻与距离。
[0064] 在电镀中,基板4的电镀表面8a与金属平板5的表面5a之间的距离d基本固定。一个特例是,d=5cm。另一方面,R主要是由电镀液的成分、电镀表面8a的状态、以及金属平板5的表面5a的状态决定的,在电镀中也都是维持稳定的。所以,在电镀中,R也基本是不变的。所以,如果电镀电流I很小,会直接导致电镀时的电场强度E很小。
[0065] 为了增大电镀电流I,从而增强电场强度E,实现稳定而均一的电镀,如图1所示,在基板4的电镀部分B的外围周边设置了辅助电极7。这个辅助电极7对电镀部分B与金属平板5之间的电镀液3以及其中的离子的流动没有遮拦。这样,电镀时,电镀部分B与金属平板5之间的电镀液3以及其中的离子的流动不会受到阻碍,其间的电场也不会因为像有遮拦那样因为有遮拦而紊乱。在辅助电极7上,设有由复数个分离的图形构成的电镀图形7d。电镀图形7d的形状以及分布,例如,如图3的a)所示。在图3的a)中,复数个分离的图形7d相互间的面积大致相等,并且以基板4的圆心为中心呈对称形状。电镀图形7d的总面积为Sa。
[0066] 由于基板4的电镀表面8a与辅助电极7的电镀图形7d在电路上呈并联状态,总的电镀电流I是流入电镀表面8a的电流Iw与流入电镀图形7d的电流Ia之和。即,I=Iw+Ia。也就是说,在保持Iw不变的情况下,只要调节Ia,就可以增大总体电镀电流I,使其成为一个理想的数值Im。一个具体实施方式中,Im=100mA;设定Iw+Ia=Im=100mA,在Iw=2mA时,则需要Ia=98mA。这样,根据Im=(Sw+Sa)*Dm的关系,可以算出需要的辅助电极7的电镀图形7d的2
总面积Sa。即,Sa=Im/Dm–Sw。或者,Sa=Ia/Dm。在上面的特例中,Sa=4.9cm 。在图3的a)中,电镀图形7d由8个面积相同的圆形开孔7c组成,每个圆形开孔7c的直径大约是0.88cm。
这是一个普通的机械加工就可以得到的电镀图形7d。
[0067] 电镀液3(参考图1)是硫酸铜为主要成分的水溶液。根据需要,可以在电镀液3中加入适量的硫酸、盐酸、电镀添加剂。电镀添加剂可以包括电镀促进剂、电镀抑制剂和整平剂。
[0068] 如图1所示,在基板4和辅助电极7组成的阴极与金属平板5之间施加一个近乎恒定的电流Im,使Im=100mA,就可以进行电镀。在电镀开始时,电镀液中的Cu2+离子被驱动到与电镀液接触的电镀表面8a,得到电子后被还原成Cu原子从而析出到电镀表面8a之上。同时,电镀也在辅助电极7的电镀图形7d的表面发生。
[0069] 如图4的b)所示,电镀材料(在此实施例中是铜(Cu))13以电镀种子层8为起点逐渐堆积。将电镀种子层8的暴露的表面覆盖后,电镀材料13的表面13a就变成了新的电镀表面8a。持续这种电镀到适当的时间,就会得到所需要的厚度的电镀材料图形13。
[0070] 然后,如图4的c)所示,将电镀好的基板4取出,去掉图4的b)所示的光刻胶12。光刻胶12的去除,比如,可以用一般的有机溶剂溶解法施行。
[0071] 然后,如图4的d)所示,将种子层8的电镀材料在图形13以外的部分去除。比如,可以用相应的腐蚀液进行湿法腐蚀,也可以用相应的气体的等离子体或离子进行干法刻蚀来实施上述去除工艺。去除后,就可以得到电镀形成的微细结构13。这种微细结构,比如说是微型线圈和/或微型天线等。
[0072] 至于电镀在辅助电极7的电镀图形7d的金属,也可以用适当的方法去除。这样,辅助电极7就可以重复使用。
[0073] 如上所述,利用本实施例的电镀方法,通过设定辅助电极的电镀图形的分布和面积,可以把基板和阳极之间的电场分布调节均匀,同时在最佳电镀电流密度范围内把电镀电流调节到一个较大而不易受到干扰的数值,从而简易而且高效地在基板上实现均一而稳定的电镀,获得均一的微细结构。
[0074] 以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述,但本领域技术人员应该清楚,这些描述都是示例性的,并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改,这些变型和修改也在本申请的范围内。
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