一种电镀治具的制作方法

本公开一般涉及半导体技术领域，具体涉及半导体的封装技术领域，尤其涉及一种电镀治具。

背景技术：

目前，在半导体晶圆级封装或凸点制造时，需要在晶圆表面形成设计凸点的金属线路或金属凸点，该金属线路或金属凸点一般采用电镀的方法来实现。具体过程是：首先，需要在晶圆表面通过物理气相沉积的方法形成一层电镀所需要的金属种子层。并在金属种子层上通过光刻图形转移方法形成有设计图案的光阻层(正性光阻或负性光阻，一般由光敏材料制成)。然后，根据电镀工艺要求，需要在含有这层正性光阻或负性光阻的晶圆边缘形成阴极环形金属区域，即在晶圆边缘处去除掉上述光敏材料制成的光阻，露出一环形金属种子层，即形成所述环形金属区域，使电镀治具的导电部分与所形成的的环形金属区域接触固定。最后将上述固定在一起的半导体晶圆和电镀治具浸泡在电解池中，电镀治具的导电电极分别与上述阴极环形金属区域和电源阳极接触，与电解液共同形成用于电镀的闭合电路，电镀完成后通过曝光显影使光敏材料制成的光阻消除，而上述光刻图形转移方法形成的设计图案部分电镀后即可在半导体晶圆上形成所需要的金属线路或金属凸点。

现有技术中，该电镀工艺中使用的电镀治具是圆片电镀治具，其结构为：如图1和图2所示，圆片电镀治具包括塑料绝缘层105密封的保护导电电极104，导电电极104的第一凸点108露出塑料绝缘层105之外，同时塑料绝缘层105也延伸出第二凸点107在所述第一凸点108周围。具体应用时，电镀治具和晶圆的配合方式如图3所示，将晶圆101(待镀元件)放置于电镀治具与密封圆片109之间，使所述第一凸点108与晶圆101上的阴极环形金属区域103接触。在电镀过程中，通过所述第二凸点107与晶圆101的光阻层102(光敏材料制成)紧密接触在环形金属区域103的内侧形成一层密封圈，将晶圆101的待镀表面与环形金属区域103隔离开来，而所述密封圆片109在环形金属区域的外侧形成一层密封圈。内外两个密封圈共同将环形金属区域与电镀液隔开，以防止渗镀。由于该现有技术是通过所述第二凸点107与晶圆101表面的光阻层102紧密贴合来保护电镀液不从二者之间的缝隙渗入晶圆101边缘的环形金属区域103，防止渗镀现象，这种贴合是线与平面的接触，完全依靠二者之间的压紧力密封，很容易因平面变形或压力不够而出现缝隙，因此这种结构的电镀治具容易造成渗镀；同时，该结构对晶圆101边缘的环形金属区域103的制作精度要求比较高，如果环形金属导电区制造不合格，那么会导致电镀异常，处理成本很高；另外，这种电镀治具因为电镀异常而频繁修复，因而需要经常更换，寿命比较短。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种电镀治具，能够避免渗镀情况，降低对晶圆的加工精度要求，同时延长电镀治具的使用寿命。

本申请的实施例提供一种电镀治具，包括：导电结构和包覆在所述导电结构周围的绝缘层；

所述导电结构包括第一凸出体，所述绝缘层具有第一开口，所述第一凸出体从所述第一开口露出，所述绝缘层在所述第一开口处与所述第一凸出体之间密封配合；

露出所述第一开口的所述第一凸出体能够直接插入待镀元件中，穿过所述待镀元件表层的光阻层，到达处于光阻层下方的所述待镀元件的导电层并与之接触，形成导通电路，同时所述第一凸出体与所述待镀元件之间形成密封结构。

本申请的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选地，所述第一凸出体的纵截面为锥形，并且所述第一凸出体的横截面积沿其纵向插入待镀元件的方向逐渐减小。

优选地，所述第一凸出体的末端倒圆。

优选地，所述导电结构还包括第二凸出体，所述绝缘层还具有第二开口，所述第二凸出体从所述第二开口露出，所述绝缘层在所述第二开口处与所述第二凸出体密封配合；

从所述第二开口露出的所述第二凸出体与外部电源的阳极连接。

优选地，所述第一凸出体和所述第二凸出体处于所述导电结构的同侧。

优选地，所述导电结构和所述绝缘层形成的包围结构包括第一区域，所述第一凸出体处于所述第一区域；

所述第一区域的外轮廓为圆片形，所述第一凸出体为从所述第一区域的圆面延伸出的圆环形凸出体，且所述第一凸出体的中心轴与所述第一区域的中心轴共线。

优选地，所述导电结构和所述绝缘层形成的包围结构包括相邻的第一区域和第二区域，所述第一凸出体处于所述第一区域，所述第二凸出体处于所述第二区域；

所述第一区域的导电结构和所述第二区域的导电结构在所述包围结构的内部连接。

优选地，所述第一区域的外轮廓为圆片形，所述第一凸出体为从所述第一区域的圆面上延伸出的圆环形凸出体，且所述第一凸出体的圆环形的中心轴与所述第一区域的圆片形的中心轴共线；

所述第二区域的外轮廓为扁条状，所述第二凸出体为从所述第二区域的平面延伸出的柱体或锥体。

优选地，所述第一区域具有中心孔。

优选地，所述第一区域和所述第二区域的导电结构为一体结构；

所述第一区域和所述第二区域的绝缘层为一体结构。

根据本申请的实施例提供的技术方案，通过将导电结构的所述第一凸出体直接插入待镀元件中，使其穿过所述待镀元件表层的光阻层，到达处于光阻层下方的所述待镀元件的导电层并与导电层接触，从而形成导通电路，实现对待镀元件进行电镀。同时由于所述第一凸出体直接插入所述待镀元件的光阻层而无需切除待镀元件的光阻层，因此插入光阻层后所述第一凸出体能与所述光阻层之间紧密接触而形成良好的密封，有利于防止电镀液浸入待镀元件与第一凸出体形成的缝隙造成渗镀。与传统技术中电镀治具的导电部分与待镀元件裸露的金属表面直接接触导通和通过电镀治具的绝缘层与待镀元件的非金属表面的贴合来密封的结构相比，传统技术容易因密封不好而造成渗镀的情况，而本申请的技术方案简单而成功地避免了渗镀，也无需象传统技术的电镀治具在与晶圆导通连接时需要在晶圆边缘加工环形金属导电区，从而取消了对环形金属导电区的制作要求，降低了晶圆的加工工作难度，提高了工艺质量，同时由于提高了成功率，从而降低了电镀治具的使用频率，因此延长了电镀治具的使用寿命。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是现有技术的电镀治具的平面结构示意图；

图2是现有技术的电镀治具的剖面结构示意图；

图3是现有技术的电镀治具和待镀元件配合的剖面结构示意图；

图4是本申请的实施例提供的电镀治具的平面结构示意图；

图5是本申请的实施例提供的电镀治具的剖面结构示意图；

图6是本申请的实施例提供的电镀治具和待镀元件配合的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图4、图5和图6，本申请的实施例提供一种电镀治具，包括导电结构10和包覆在所述导电结构10周围的绝缘层20。所述导电结构10包括第一凸出体11，所述绝缘层20具有第一开口，所述第一凸出体11从所述第一开口露出，所述绝缘层20在所述第一开口处与所述第一凸出体11之间密封配合。露出所述第一开口的所述第一凸出体11能够直接插入待镀元件30中，与待镀元件30的导电部分接触形成导通电路。具体电镀过程为，在将所述待镀元件30和所述电镀治具浸泡在电解液中之前，先在待镀元件30的表面上覆盖一层导电层32(如金属种子层，也叫溅射种子层)，然后在导电层32的上方覆盖一层光阻层31(一般由光敏材料制成，如光刻胶)。并在光阻层31上按照要电镀的图案进行开口，使该部分的金属种子层裸露。接着，所述第一凸出体11从避开所述开口的另一处首先穿过所述待镀元件30表层的光阻层31，到达处于光阻层31下方的所述待镀元件的导电层32并与之接触，形成导通电路。所述光阻层31为比较软的材料制成，因此很容易将所述第一凸出体11插入，同时，所述光阻层31具有很好的粘性和快速复原的特性，在所述第一凸出体11插入其中时不但不会使其碎裂，而且其在快速复原时仅仅包裹所述第一凸出体11而使所述第一凸出体11与所述待镀元件30之间形成很好的密封。根据电镀原理，待镀元件30为阴极，待镀元件30与电镀治具的第一凸出体11连通，相当于电镀治具与阴极连接，再将电镀治具的另一端与电源的阳极连接，就可以实现对待镀元件30电镀了。电镀完成后，对待镀元件的涂有光阻层(如光刻胶)的部分进行曝光和显影，则电镀在其上的金属层连同光阻层一起剥离。而在待镀元件30的开口处由于没有涂光阻层，因此电镀的金属镀层形成了需要的金属电路图案或其它图案。例如，在半导体晶圆上刻制金属线路时，所述电镀元件30为晶圆，所述晶圆上需要铺上一层金属种子层，金属种子层上方再铺上一层光刻胶。在光刻胶上留有所要刻制的金属线路的开口，就可以实现在半导体晶圆上刻制金属线路。

所述光阻层31可以用光刻胶涂成。光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。

所述导电层32，也叫金属种子层，是在待镀元件表面设置的一层导电薄膜，一般厚度为500纳米左右。主要目的是起导电作用，使待镀元件与电镀治具连接形成导通电路。

本申请的实施例提供的技术方案通过将导电结构的所述第一凸出体直接插入待镀元件中，使其穿过所述待镀元件表层的光阻层，到达处于光阻层下方的所述待镀元件的导电层并与导电层接触，从而形成导通电路，实现对待镀元件进行电镀。同时由于所述第一凸出体直接插入所述待镀元件的光阻层而无需切除待镀元件的光阻层，因此插入光阻层后所述第一凸出体能与所述光阻层之间紧密接触而形成良好的密封，有利于防止电镀液浸入待镀元件与第一凸出体形成的缝隙造成渗镀。与传统技术中电镀治具的导电部分与待镀元件裸露的金属表面直接接触导通和通过电镀治具的绝缘层与待镀元件的非金属表面的贴合来密封的结构相比，传统技术容易因密封不好而造成渗镀的情况，而本申请的技术方案简单而成功地避免了渗镀，也无需象传统技术的电镀治具在与晶圆导通连接时需要在晶圆边缘加工环形金属导电区，从而取消了对环形金属导电区的制作要求，降低了晶圆的加工工作难度，提高了工艺质量，同时由于提高了成功率，从而降低了电镀治具的使用频率，因此延长了电镀治具的使用寿命。

优选地，如图5和图6所示，所述第一凸出体11可以为锥形结构，即所述第一凸出体11的纵截面可以为锥形或接近锥形的形状。并且使所述第一凸出体11的末端为所述锥形结构的小端，即所述第一凸出体11的横截面积沿其纵向插入待镀元件30的方向逐渐减小。这种上大下小的结构形状有利于所述第一凸出体11的小端沿纵向插入所述待镀元件30的光阻层31。这里需要说明的是，所述第一凸出体11的末端是指其从所述导电结构10伸出后离所述导电结构10较远的一端。

优选地，如图5和图6所示，所述第一凸出体11的末端可以做倒圆处理。例如可以将所述第一凸出体11的末端制成圆弧形，使其表面平滑美观。

优选地，如图4、图5和图6所示，所述导电结构10和所述绝缘层20形成的包围结构可以包括第一区域001，并使所述第一凸出体11处于所述第一区域001。进一步的，所述第一区域001的外轮廓可以为圆片形，所述第一凸出体11可以为圆环形凸出体，且所述第一凸出体11的中心轴与所述第一区域001的中心轴共线。

优选地，如图4、图5和图6所示，所述导电结构10还可以包括第二凸出体12，同时，所述绝缘层20还具有第二开口，所述第二凸出体12从所述第二开口露出，所述绝缘层20在所述第二开口处与所述第二凸出体12密封配合。从所述第二开口露出的所述第二凸出体12用于与外部电源的阳极连接。这样，导电结构通过第一凸出体11与待镀元件30(阴极)连接，通过第二凸出体12与外部电源的阳极连接，其浸入电解液形成电解所需的闭合回路。

优选地，如图4、图5和图6所示，所述第一凸出体11和所述第二凸出体12可以处于所述导电结构10的同侧。当然，并不限制所述第二凸出体12一定要与所述第一凸出体11同侧设置，当设置在异侧时从原理上来讲也是可以的，只是要根据具体结构的需要来设计。

如图4、图5和图6所示，当所述电镀治具同时包括所述第一凸出体11和所述第二凸出体12时，所述导电结构10和所述绝缘层20形成的包围结构可以包括相邻的第一区域001和第二区域002，并且，所述第一凸出体11处于所述第一区域001，所述第二凸出体12处于所述第二区域002。所述第一区域001的导电结构和所述第二区域002的导电结构在所述包围结构的内部连接，形成导通电路。进一步的，所述第一区域001的外轮廓可以为圆片形，所述第一凸出体11为从所述第一区域001的圆面上延伸出的圆环形凸出体，且所述第一凸出体11的圆环形的中心轴与所述第一区域001的圆片形的中心轴共线。而所述第二区域002的外轮廓可以为扁条状，所述第二凸出体12为从所述第二区域002的平面延伸出的柱体或锥体，例如，圆柱体、方形柱体、圆锥体、棱锥体等，或者还可以是接近柱体或椎体的形状。由于所述第二区域002与所述第一区域001相邻接，因此所述第一区域001和所述第二区域002共同形成图4所示的勺子状。优选地，为了使制作工艺简单，所述第一区域001和所述第二区域002的导电结构可以为一体结构；同时，所述第一区域001和所述第二区域002的绝缘层为一体结构。

优选地，可以在所述第一区域001的中心开设一中心孔30，以形成电镀液的浸渍面积，并有效减低电镀治具的结构体积和重量。所述中心孔30可以与圆环形的所述第一凸出体11同心，即所述第一凸出体11的环形环绕所述中心孔30。

其中，所述导电结构10可以为金属材料制成。由于金属一般都具有良好的导电性能，因此用金属材料作为导电结构10是优选的方案，当然所述导电结构10也可以是由其它非金属的导电材料制成，这里不作特别限定。非金属导电材料有石墨等。本领域的技术人员可以根据实际需要选用合适的材料制作所述导电结构10，这里不做特别限定。

所述绝缘层20可以为塑料绝缘材料制成。塑料就是树脂和添加剂混合在一定温度压力条件下塑化冷却成型的物质。但并不是所有的塑料材料都绝缘，如果不同塑料中的添加剂成分不同的话，那么其介电性质(导电性、绝缘性)是不同的。常用的塑料绝缘材料例如：

1.聚苯醚(PPO)，其由2，6-二取代基苯酚经氧化偶联聚合而成的热塑性树脂，一般呈土黄色粉末状。常用的是由2，6-二甲基苯酚合成的聚苯醚，具有优良的综合性能。

2.酚醛树脂，具有很好的电绝缘性和耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型的发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。