空间可调沉积以在晶片差异弯曲中进行补偿制造技术

一种用于在晶片的下侧表面上沉积膜的等离子体加工室，包括喷头基座。喷头基座包括第一分区和第二分区。上分离器翅片设置在喷头基座的顶表面上方，并且下分离器翅片设置在喷头基座的顶表面下方并与上分离器翅片对齐。第一分区被配置用于将第一膜沉积到晶片的下侧表面，第二分区被配置用于将第二膜沉积到晶片的下侧表面。在另一个实施方案中，喷头基座的顶表面可以被配置为接收掩蔽板而不是上分离器翅片。掩蔽板配置有具有开口的第一区域和被掩蔽的第二区域。第一区域用于向晶片的下侧表面的一部分提供工艺气体以用于沉积膜。的一部分提供工艺气体以用于沉积膜。的一部分提供工艺气体以用于沉积膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】空间可调沉积以在晶片差异弯曲中进行补偿


[0001]本实施方案涉及半导体晶片加工设备工具，更具体地，涉及具有喷头以执行背侧沉积以抵消由形成在顶侧上的层引起的晶片弯曲的室。

技术介绍

[0002]各种薄膜层被沉积到晶片(即，衬底)的顶表面上以形成半导体器件。可以使用已知的沉积工艺(例如化学气相沉积(CVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD))形成这些薄膜层。CVD是一种沉积类型，其中晶片(即衬底)暴露于一种或多种挥发性前体。这些挥发性前体在衬底表面上反应和/或分解以形成薄膜。PECVD是一种化学气相沉积，用于将薄膜从气态(即蒸汽)沉积到衬底上的固态。在PECVD中，液体前体被转化为蒸汽前体，然后被输送到室。PECVD系统可以包括以受控方式蒸发液体前体以产生蒸汽前体的蒸发器。
[0003]通常，形成半导体器件的大多数沉积和其他工艺发生在衬底的顶表面(即，正面)上。随着薄膜层形成，它们会在衬底中引入内应力。内应力是由用于形成薄膜层的工艺气体的化学特性的差异造成的。随着更多的薄膜层被沉积，内应力增加。沉积在衬底上的不同薄膜的累积内应力和不同薄膜层的热膨胀系数(CTE)不匹配会导致衬底扭曲(即弯曲)。衬底弯曲被广泛认为是凸形或凹形的。然而，在某些情况下，扭曲(warp)可以是马鞍形。这种弯曲是不利的，因为它会使后续的衬底工艺更加困难。
[0004]需要应力补偿，以减轻弯曲的不利影响。一种补偿应力和减轻弯曲的不利影响的方法是在衬底的背侧沉积膜层，以抵消正侧(即顶侧)的膜层引起的弯曲和由不同的膜引起的衬底中的内应力。在背侧沉积膜层需要翻转衬底并使其背侧朝上装载。翻转晶片会引起额外的问题，例如额外的处理、潜在的颗粒暴露、和/或工艺产量的降低。
[0005]传统技术使用边缘阴影环来掩蔽边缘以防止暴露于颗粒。这些边缘阴影环本质上是静态的，无法改变。此外，这些边缘阴影环仅针对边缘区域并且不影响超出外边缘区域的衬底。使用的其他常规技术是标准图案化。然而，标准的图案化工艺非常耗时并且需要很多操作。
[0006]专利技术正是在这种背景下产生的。

技术实现思路

[0007]本公开的实施方案提供了能够在衬底的下侧(即，后侧)表面上沉积薄膜以抵消由在衬底的顶侧表面上沉积薄膜而导致的衬底弯曲的系统和方法。本文所公开的系统和方法包括设置在加工室的底部中的具有多个区域的下电极喷头(或本文中简称为
″
下喷头
″
或
″
喷头基座
″
或
″
ShoPed
″
)。ShoPed包括掩蔽特征，以定义不同的区域。每个不同的区域都连接到一个单独的气源，并与定义在ShoPed顶表面上的一组不同的出口接口。通过不同的出口组提供的工艺气体用于产生不同的等离子体，以在晶片下侧表面上限定的不同扇区中沉积薄膜，其中不同扇区对应于相应扇区的出口组所覆盖的特定区域。在替代实施方案中，具有精确、确定的形状和覆盖区域的掩蔽板设置在ShoPed的顶表面上。其上设置有掩蔽板的
ShoPed可以是分区喷头(zonal showerhead)或常规喷头。掩蔽板允许以定义的图案沉积不同的薄膜，覆盖在衬底的下侧表面上定义的不同扇区。
[0008]掩蔽板和/或分区下喷头的使用允许在晶片下侧表面上的特定预定义区域(即，特定扇区)中沉积不同的膜。基于其拉伸或压缩特性来选择用于在衬底的下侧表面上沉积薄膜的工艺气体。膜的厚度、用于形成薄膜的气体特性(例如应力、拉伸或压缩特性)的组合以及不同薄膜在不同扇区的应用顺序有助于调节衬底背面上的应力，以补偿由于薄膜沉积在衬底的顶表面上而经历的衬底变形(即，弯曲)。应力的调节有助于提高器件产量。
[0009]在一个实施方案中，公开了一种用于在等离子体加工室中用于在晶片的下侧表面上沉积膜的喷头基座(ShoPed)。ShoPed包括第一分区和第二分区。上分离器翅片设置在ShoPed的顶表面之上，并且下分离器翅片设置在ShoPed的顶表面之下并与上分离器翅片对齐。第一分区被配置用于将第一膜沉积到晶片的下侧表面，且第二分区被配置用于将第二膜沉积到晶片的下侧表面。
[0010]在另一个实施方案中，公开了一种用于在等离子体加工室中用于在晶片的下侧表面上沉积膜的喷头基座(ShoPed)。ShoPed包括一个限定在其内的腔室(plenum)，用于接收一定体积的工艺气体。出口组限定在ShoPed的顶表面上，并被配置为与内部腔室接口，以提供用于沉积膜的工艺气体。掩蔽板设置在ShoPed的顶表面上。掩蔽板包括具有开口的第一区域和被掩蔽的第二区域。掩蔽板的第一区域被配置为向晶片的下侧表面的一部分提供工艺气体以用于沉积膜。
[0011]根据以下通过示例的方式示出了本专利技术原理的详细描述并结合附图，本专利技术的其他方面变得显而易见。
附图说明
[0012]图1示出了根据一些实施方案的被配置用于背侧晶片沉积的晶片加工系统的简化框图。
[0013]图2示出了根据一个实施方案的多站加工工具的俯视图，其中提供了四个加工站，每个加工站被配置用于背侧晶片沉积。
[0014]图3示出了根据一个实施方案的具有入站装载锁和出站装载锁的多站加工工具的实施方案的示意图。
[0015]图4A示出了根据一个实施方案的喷头基座识别扇区的简化示意图，扇区表示被设计用于在晶片的下侧表面上限定的不同区域上选择性沉积薄膜的不同分区。
[0016]图4B示出了根据一个实施方案的图4A中标识的喷头基座的截面A
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A的截面图。
[0017]图4C示出了根据一个实施方案的图4A中标识的喷头基座的截面B
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B的截面图。
[0018]图4D示出了根据一个实施方案的，如相对于衬底所设置的，用于限定喷头基座上的各个分区的上分离器翅片的几何结构的放大图。
[0019]图4E示出了根据一个实施方案的沿着限定在喷头基座中的上分离器翅片和下分离器翅片的截面图。
[0020]图4F示出了根据一个实施方案的喷头基座内部的示意图，其示出了上分离器翅片和下分离器翅片以及由下分离器翅片限定的内部腔室(inner plenum)的位置。
[0021]图4G
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1示出了根据一个实施方案的形成在喷头基座的不同分区内的内部腔室的
透视图。
[0022]图4G
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2示出了根据一个实施方案的具有相应工艺气体供给的内部腔室的简化示意图。
[0023]图4G
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3示出了根据一个实施方案的限定在第一分区中的第一内部腔室连同将第一工艺气体供应到第一内部腔室的第一气体供给的示意图。
[0024]图4G
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4示出了根据一个实施方案的限定在第二分区中的第二内部腔室连同将第二工艺气体供应到第二内部腔室的第二气体供给的示意图。
[0025]图4H示出了根据一个实施方案的在室中使用的替代喷头基座的面形，以在衬底的下侧表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在等离子加工室中使用的喷头基座(ShoPed)，其用于在晶片的下侧表面上沉积膜，所述喷头基座(ShoPed)包括：设置在所述ShoPed中的第一分区；设置在所述ShoPed中的第二分区；上分离器翅片，其设置在所述ShoPed的顶表面上方；和下分离器翅片，其设置在所述ShoPed的所述顶表面下方并与所述上分离器翅片对齐；其中所述第一分区被配置用于将第一膜沉积到所述晶片的所述下侧表面，所述第二分区被配置用于将第二膜沉积到所述晶片的所述下侧表面，以及其中，所述上分离器翅片和所述下分离器翅片限定所述第一膜和所述第二膜之间的分离边界。2.根据权利要求1所述的ShoPed，其中所述第一分区包括用于容纳一定体积的第一工艺气体的第一腔室，并且所述第二分区包括用于容纳一定体积的第二工艺气体的第二腔室。3.根据权利要求2所述的ShoPed，其中所述第一腔室连接到第一供给的第一端，所述第一供给的第二端被配置为连接到第一工艺气体源以接收所述第一工艺气体，并且所述第二腔室连接到第二供给的第一端，所述第二供给的第二端被配置为连接到第二工艺气体源以接收所述第二工艺气体。4.根据权利要求2所述的ShoPed，其中所述第一分区包括与所述第一腔室接口的第一出口组，并且所述第二分区包括与所述第二腔室接口的第二出口组，所述第一出口组提供所述第一工艺气体以用于产生所述第一膜，并且所述第二出口组提供所述第二工艺气体以用于产生所述第二膜。5.根据权利要求1所述的ShoPed，其中所述ShoPed被配置为连接到射频电源以接收功率以产生所述第一膜和所述第二膜，并连接到控制器以控制所述第一膜和所述第二膜的沉积。6.根据权利要求5所述的ShoPed，其中所述射频电源被配置为提供功率以在任何给定时间选择性地产生所述第一膜、或所述第二膜、或所述第一膜和所述第二膜两者。7.根据权利要求1所述的ShoPed，其中所述等离子体加工室还包括设置在顶部并与所述ShoPed相反定向的上电极喷头，所述上电极喷头被配置用于当接收在所述等离子体加工室中时将第三膜沉积到所述晶片的顶表面，并且其中所述上电极喷头被配置为连接到第二射频电源以接收功率以产生所述第三膜。8.根据权利要求1所述的ShoPed，其中所述上分离器翅片包括锥形顶部、平坦底部以及在所述锥形顶部和所述平坦底部之间延伸的主体，其中当载体环上的所述晶片被接收在限定于所述ShoPed的所述顶表面上的晶片支撑件上时，所述锥形顶部接近所述晶片的所述下侧表面并与所述晶片的所述下侧表面分离，并且其中所述平坦底部连接到所述ShoPed的所述顶表面。9.根据权利要求8所述的ShoPed，其中所述平坦底部嵌入在所述ShoPed内部。10.根据权利要求8所述的ShoPed，其中所述平坦底部固定到所述ShoPed的所述顶表面。11.根据权利要求1所述的ShoPed，进一步包括限定在所述顶表面上的边缘区域上的晶
片支撑件，用于接收带有晶片的载体环，所述边缘区域包括沿圆周分布的多个凹部以接收限定在支撑所...

【专利技术属性】
技术研发人员：法亚兹，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：