本發(fā)明涉及半導(dǎo)體電鍍加工，具體地，涉及一種用于tgv玻璃晶圓的電鍍裝置、設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

1、隨著人工智能領(lǐng)域的快速發(fā)展，集成電路的應(yīng)用正在朝著更多元化的方向發(fā)展，其中先進(jìn)的三維封裝技術(shù)正在成為實現(xiàn)電子產(chǎn)品小型化和功能多樣化的關(guān)鍵手段。在這個領(lǐng)域，新材料和新技術(shù)的廣泛應(yīng)用為封裝小型化提供了重要機遇，其中包括柔性基板、tsv(硅通孔，through?sil?icon?via)轉(zhuǎn)接板技術(shù)和tgv(玻璃通孔，through?glass?via)轉(zhuǎn)接板技術(shù)等。

2、值得注意的是，玻璃材料具有無自由移動電荷、出色的介電性能以及與硅接近的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點。因此，tgv玻璃通孔技術(shù)已成為垂直3d互聯(lián)的研究熱點之一，為解決tsv硅通孔絕緣不佳的問題提供了一種理想的解決方案。tgv玻璃通孔技術(shù)被普遍認(rèn)為是下一代三維集成的關(guān)鍵技術(shù)，其核心在于深孔的填充形成工藝和相關(guān)裝置。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，tgv(玻璃通孔，through?glass?via)技術(shù)的通孔填充過程通常需要將金屬填充到通孔中，然后用cmp(化學(xué)機械拋光技術(shù))來去除通孔外表面的金屬層，以實現(xiàn)通孔填充后的玻璃晶圓表面平坦化。然而，在高深寬比通孔的電鍍過程中存在一些問題：

4、1、現(xiàn)有的電鍍設(shè)備無法準(zhǔn)確控制電鍍膜的形成速率。因此，在微米級玻璃晶圓通孔的電鍍過程中，存在著成膜速率過快而導(dǎo)致通孔堵塞的風(fēng)險，無法滿足生產(chǎn)需求。

5、2、現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備在微米級玻璃晶圓通孔電鍍時，電鍍液通常從通孔的單側(cè)進(jìn)入，導(dǎo)致通孔內(nèi)表面的電鍍層厚薄不均勻的問題。這不僅影響了器件的穩(wěn)定性，還可能導(dǎo)致零件在工作過程中失效。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于tgv玻璃晶圓的電鍍裝置、設(shè)備和方法，通過脈動式的頻率可調(diào)的泵入電鍍液雙側(cè)獨立循環(huán)控制，還可進(jìn)一步輔助以泵入電鍍液流量速率、溫度和射流噴射效果的獨立控制，提高微米級玻璃晶圓通孔內(nèi)表面電鍍層厚度的均勻性。

2、為實現(xiàn)本發(fā)明的上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種用于tgv玻璃晶圓的電鍍裝置，包括電鍍槽、晶圓夾具以及分別設(shè)置于晶圓夾具兩側(cè)的獨立循環(huán)控制系統(tǒng)；所述晶圓夾具設(shè)置于電鍍槽內(nèi)，晶圓夾具包括晶圓夾持位；所述獨立循環(huán)控制系統(tǒng)均包括擾流機構(gòu)、勻流機構(gòu)、移動裝置以及電鍍液循環(huán)機構(gòu)；所述電鍍液循環(huán)機構(gòu)連接擾流機構(gòu)以用于向擾流機構(gòu)輸入電鍍液；所述擾流機構(gòu)相對晶圓夾持位設(shè)置以用于朝晶圓夾持位方向輸出電鍍液；所述勻流機構(gòu)設(shè)置于晶圓夾持位和擾流機構(gòu)之間；所述移動裝置與勻流機構(gòu)連接以能夠控制勻流機構(gòu)相對于晶圓夾持位在垂直和/或水平方向上運動；所述電鍍液循環(huán)機構(gòu)包括可調(diào)節(jié)變頻泵，所述可調(diào)節(jié)變頻泵控制電鍍液以脈動方式泵入擾流機構(gòu)，電鍍液依次經(jīng)擾流機構(gòu)噴射且經(jīng)勻流機構(gòu)緩沖后流向晶圓夾持位。

4、本技術(shù)方案中，通過采用以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過脈動式頻率可調(diào)的雙側(cè)進(jìn)液循環(huán)獨立控制系統(tǒng)，改善玻璃晶圓tgv內(nèi)部從靠近進(jìn)液口和遠(yuǎn)離進(jìn)液口的tgv內(nèi)壁電鍍厚度不均的問題，電鍍液經(jīng)擾流機構(gòu)產(chǎn)生電鍍液射流噴射效果，再配合移動裝置帶動勻流機構(gòu)，對金屬離子的濃度和擴散速率實現(xiàn)對玻璃晶圓tgv電鍍厚度和速率均勻化的最佳控制及組合，構(gòu)成了多要素控制提高微米級玻璃晶圓通孔內(nèi)表面電鍍層的均勻性。

5、優(yōu)選地，所述擾流機構(gòu)包括擾流板以及鍍液腔室；所述擾流板設(shè)置于鍍液腔室靠近晶圓夾持位的一側(cè)，擾流板上開設(shè)有多個小孔。

6、本技術(shù)方案中，通過采用以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，開設(shè)有小孔的擾流板使得鍍液腔室內(nèi)的電鍍液經(jīng)加速噴射向位于晶圓夾持位的玻璃晶圓表面，有助于玻璃晶圓tgv內(nèi)的流體運動，從而提高微米級玻璃晶圓通孔內(nèi)表面電鍍層的均勻性。

7、優(yōu)選地，所述勻流機構(gòu)包括勻流板和支撐板，所述支撐板用于將勻流板固定及定位在擾流板和晶圓夾持位之間，所述移動裝置與支撐板連接，移動裝置通過支撐板帶動勻流板運動。

8、本技術(shù)方案中，通過采用以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，移動裝置能夠在垂直和/或水平方向上位移支撐板，從而帶動勻流板相對于晶圓夾持位上夾持的玻璃晶圓在垂直和/或水平方向上作持續(xù)的往復(fù)運動，進(jìn)而更好地控制金屬離子在臨近玻璃晶圓tgv的電鍍液中擴散，從而使得玻璃晶圓內(nèi)通孔的電鍍液充分交換、鍍層厚度均勻，同時也起到防止過快的電鍍液流沖碎玻璃晶圓的作用。

9、優(yōu)選地，所述移動裝置能夠?qū)崟r調(diào)整勻流機構(gòu)的移動頻率和振幅。

10、本技術(shù)方案中，通過采用以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠控制勻流機構(gòu)上下左右移動運動的速率和時間間隔變化，由此更好地控制金屬離子在臨近玻璃晶圓tgv的電鍍液中的擴散和濃度分布，對電化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行最后階段的調(diào)整或優(yōu)化，以確保獲得更均勻的金屬沉積層。

11、優(yōu)選地，所述可調(diào)節(jié)變頻泵能夠控制泵入電鍍液的流量速率。

12、本技術(shù)方案中，通過采用以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用者可根據(jù)實際需要實時通過玻璃晶圓雙側(cè)的獨立循環(huán)控制系統(tǒng)實時調(diào)節(jié)電鍍液的流量，且兩側(cè)流量可以不同，由此不僅提升了工藝效率，還大大提高電鍍質(zhì)量。

13、優(yōu)選地，所述獨立循環(huán)控制系統(tǒng)還設(shè)置有溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)用于控制電鍍液的溫度。

14、本技術(shù)方案中，通過采用以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，形成對各側(cè)電鍍液泵入的獨立溫度控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)電鍍化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)條件改善電鍍質(zhì)量。

15、優(yōu)選地，所述電鍍槽和擾流機構(gòu)通過泵入管路連通，所述溫度控制系統(tǒng)包括電熱毯、控制電路及溫度傳感元件，電熱毯包裹泵入管路，溫度傳感元件設(shè)置于擾流機構(gòu)內(nèi)以用于檢測電鍍液的溫度，控制電路與電熱毯和溫度傳感元件連接。

16、本技術(shù)方案中，通過采用以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過電熱毯、控制電路及溫度傳感元件的配合，形成對各側(cè)電鍍液泵入的溫度的實時監(jiān)測以及獨立控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)電鍍化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)條件改善電鍍質(zhì)量。

17、優(yōu)選地，所述的用于tgv玻璃晶圓的電鍍裝置中，所述晶圓夾具包括多個沿其長度方向設(shè)置的晶圓夾持位；所述各個晶圓夾持位的兩側(cè)均各設(shè)置有一個獨立循環(huán)控制系統(tǒng)；位于同側(cè)的多個獨立循環(huán)控制系統(tǒng)所包含的勻流機構(gòu)共享支撐板和與該支撐板連接的移動裝置；所述支撐板包括多個沿其長度方向設(shè)置的勻流板安裝位，勻流板安裝位與晶圓夾持位一一對應(yīng)設(shè)置。

18、本技術(shù)方案中，通過引入多個晶圓夾持位和對應(yīng)的其余結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)同時對多個玻璃晶圓進(jìn)行電鍍的需求。每個鍍液腔室都配置了獨立循環(huán)控制系統(tǒng)，使得每個電鍍單元能夠獨立控制泵液頻率、溫度和其他工藝參數(shù)，從而提供了更高的生產(chǎn)效率和工藝靈活性，同時確保每一玻璃晶圓的電鍍均勻性，優(yōu)化整體生產(chǎn)流程，提高電鍍效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

19、根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種用于tgv玻璃晶圓的電鍍設(shè)備，包括以上任一項所述的用于tgv玻璃晶圓的電鍍裝置。

20、根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供一種用于tgv玻璃晶圓的電鍍方法，采用以上任一項所述的用于tgv玻璃晶圓的電鍍裝置，包括如下步驟：

21、利用晶圓夾具將玻璃晶圓固定于晶圓夾持位保持不動；

22、啟動可調(diào)節(jié)變頻泵，使電鍍液由儲液槽經(jīng)過鍍液腔室，再由擾流板上的小孔噴射而出；與此同時啟動與勻流板連接的移動裝置，移動裝置帶動勻流板朝向玻璃晶圓方向移動至距離玻璃晶圓預(yù)設(shè)距離后，移動裝置帶動勻流板相對于玻璃晶圓在垂直和/或水平方向上作持續(xù)的往復(fù)運動，由擾流板噴射而出的電鍍液經(jīng)勻流板緩沖后滲過玻璃晶圓通孔；

23、調(diào)節(jié)晶圓夾具兩側(cè)的獨立循環(huán)控制系統(tǒng)所包含的可調(diào)節(jié)變頻泵，調(diào)整為一側(cè)低頻而另一側(cè)高頻，持續(xù)預(yù)設(shè)時間后轉(zhuǎn)為一側(cè)高頻而另一側(cè)低頻，循環(huán)這一過程預(yù)設(shè)次數(shù)。

24、優(yōu)選地，所述移動裝置帶動勻流板朝向玻璃晶圓方向移動至距離玻璃晶圓的預(yù)設(shè)距離為2mm-10mm；所述調(diào)節(jié)晶圓夾具兩側(cè)的獨立循環(huán)控制系統(tǒng)所包含的可調(diào)節(jié)變頻泵步驟中，可調(diào)節(jié)變頻泵能夠控制泵入電鍍液的流量速率為10l/min～30l/min。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

26、1、本發(fā)明通過脈動式的頻率可調(diào)的泵入電鍍液雙側(cè)獨立循環(huán)控制，實現(xiàn)了對玻璃晶圓通孔電鍍時雙側(cè)電鍍液泵液速率的控制和電鍍液的穩(wěn)定循環(huán)，有效改善了金屬離子擴散和濃度分布，最終實現(xiàn)了對玻璃晶圓tgv電鍍厚度和質(zhì)量的優(yōu)化控制。

27、2、本發(fā)明可進(jìn)一步通過對泵入電鍍液流量速率和溫度的控制，輔助調(diào)節(jié)左右兩側(cè)腔室泵入的電鍍液，進(jìn)一步提高電化學(xué)反應(yīng)的精確性。這些參數(shù)的可調(diào)控性有助于優(yōu)化電鍍過程的基礎(chǔ)條件，改善現(xiàn)有技術(shù)中由于成膜速率過快而導(dǎo)致通孔堵塞的問題，提高微米級玻璃晶圓通孔內(nèi)表面電鍍層質(zhì)量。

28、3、本發(fā)明通過擾流機構(gòu)產(chǎn)生的電鍍液噴射射流效果，對不同高深寬比的玻璃晶圓tgv內(nèi)流體運動起到了積極作用，有效解決了傳統(tǒng)電鍍中流體流動不均勻的問題，確保電鍍層在通孔內(nèi)表面均勻、一致。

29、4、本發(fā)明可進(jìn)一步通過勻流板的上下左右移動的速率和時間間隔的變化，改善金屬離子擴散和濃度分布，構(gòu)成了電化學(xué)反應(yīng)的最后調(diào)節(jié)，不僅優(yōu)化了金屬電鍍沉積的均勻性，還有效避免了電鍍堵塞或空隙的問題，提高了玻璃晶圓tgv內(nèi)部電鍍質(zhì)量。