用于处理基板的方法和设备技术

本发明专利技术提供用于处理基板的方法和设备。举例而言，方法可包括在第一基板上沉积第一金属层；在第一金属层顶上沉积第二金属层；在第二基板上沉积第三金属层；在第三金属层顶上沉积第四金属层；以及在足以通过扩散层使第一基板接合至第二基板的条件下，使第二材料层与第四材料层接触，所述扩散层由第一金属层的扩散穿过第二金属层中的部分和第三金属层的扩散穿过第四金属层中的部分形成。过第四金属层中的部分形成。过第四金属层中的部分形成。

Method and apparatus for processing substrates

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理基板的方法和设备


[0001]本公开的实施例大体上是涉及用于处理基板的方法和设备，并且更具体地是涉及用于高性能芯片级热传导界面形成的方法和设备。相关技术说明
[0002]已知用于将冷却系统连接至诸如大功率芯片、片上系统(system on chip；SoC)或小芯片的芯片(集成芯片(integrated chip；IC))的方法和设备。例如，在芯片的封装级装配期间，可使用若干层诸如焊锡或铟基材料、散热体、冷却板(散热器(heat sink))和/或隔片(金属)的一种或多种合适的热界面材料(thermal interface material；TIM)将热量自芯片传导至冷却系统。常规的冷却系统可包括，例如，诸如热电冷却IC或微机电系统(microelectromechanical system；MEMS)微流体管道的远程冷却芯片，以提高热耗散能力。
[0003]然而，专利技术者已发现在基板(晶片)装配期间用于高性能芯片级热传导界面形成的方法和设备可提高从芯片至冷却系统的导热性。

技术实现思路

[0004]本文提供用于处理基板的方法和设备。在一些实施例中，方法可包括在第一基板上沉积第一金属层；在第一金属层顶上沉积第二金属层；在第二基板上沉积第三金属层；在第三金属层顶上沉积第四金属层；以及在足以通过扩散层使第一基板接合至第二基板的条件下使第二金属层与第四金属层接触，所述扩散层由第一金属层的扩散穿过第二金属层中的部分和第三金属层的扩散穿过第四金属层中的部分形成。
[0005]根据至少一些实施例，提供非瞬态计算机可读存储介质，其上存储有指令，当由处理器执行时，所述指令执行用于处理基板的方法，方法包括在第一基板上沉积第一金属层；在第一金属层顶上沉积第二金属层；在第二基板上沉积第三金属层；在第三金属层顶上沉积第四金属层；以及在足以通过扩散层使第一基板接合至第二基板的条件下，使第二金属层与第四金属层接触，所述扩散层由第一金属层的扩散穿过第二金属层中的部分和第三金属层的扩散穿过第四金属层中的部分形成。
[0006]根据至少一些实施例，提供一种集成电路，所述集成电路具有设置在其上的第一金属层；第二金属层，所述第二金属层设置在第一金属层上，与第一金属层不同；基板，所述基板具有设置在其上的第三金属层；第四金属层，所述第四金属层设置在第三金属层上，与第三金属层不同；以及间层，其包含第一金属层的设置在第二金属层与第四金属层之间的部分及第三金属层的设置在第二金属层与第四金属层之间的部分。
[0007]下文描述本公开的其他及进一步的实施例。附图简述
[0008]本公开在上文简要概述并且在下文更详细地讨论的实施例可参考附图中描绘的本公开的说明性实施例来理解。然而，附图仅图示本公开的典型实施例，并且因此不应认为其限制本公开的范围，因为本公开可承认其他等效的实施例。
[0009]图1为根据本公开的至少一些实施例的用于处理基板的方法的流程图。
[0010]图2为根据本公开的至少一些实施例的用于处理基板的设备的示意图。
[0011]图3A至图3C为根据本公开的至少一些实施例的说明图1的方法的处理顺序的示图。
[0012]图4A至图4D为根据本公开的至少一些实施例的说明图1的方法的处理顺序的示图。
[0013]图5A至图5C为根据本公开的至少一些实施例的说明图1的方法的处理顺序的示图。
[0014]图6为根据本公开的至少一些实施例的基板的示图。
[0015]为便于理解，在可能的情况下已使用相同的附图标记来标明附图中共有的相同元件。附图未按比例绘制，并且可为了清晰的目的而简化。一个实施例的元件及特征可有利地并入其他的实施例，而无需进一步的记载。
具体实施方式
[0016]本文提供了用于处理基板、热模块总成或类似者的方法和设备的实施例。例如，本文描述的方法可用于高性能芯片级热传导界面形成。更具体地，可使用例如一种或多种合适的金属(例如铜)来接合两个基板，例如将冷却模块基板接合至小芯片和/或芯片系统(SoC)以形成金属间层。铜可被(例如)一种或多种合适的钝化金属覆盖。铜原子在本文描述的接合条件下渗透钝化金属，以形成铜间层来接合两个基板。与使用一种或多种热界面材料(thermal interface material；TIM)的常规接合方法相比，使用本文描述的接合方法可提供约十倍(或更多倍)的热传导，可显著降低θJc(结点至外壳的热阻)，可具有相对小的占地面积，可具有极薄的接合线厚度(bond line thickness；BLT)，且可在相对低的温度(例如<250℃)下、在相对低的压力(例如(～0.1kg/cm2))下，且在相对短的时间(～5分钟)内执行。
[0017]根据本公开的至少一些实施例，图1为用于处理基板的方法100的流程图，且图2为可用于执行方法100的工具200(或设备)。
[0018]可在包括任何合适的工艺腔室的工具200中执行方法100，所述工艺腔室经设置用于进行物理气相沉积(physical vapor deposition；PVD)、化学气相沉积(chemical vapor deposition；CVD)和/或诸如等离子体增强原子层沉积(atomic layer deposition；ALD)或热ALD(例如无等离子体形成)的原子层沉积(ALD)中的一者或多者。可用于执行本文所公开的专利技术方法的例示性处理系统可包括但不限于或线的处理系统及Plus或SIPPVD工艺腔室中的那些处理系统，此类处理系统及工艺腔室均可从加州圣克拉拉的应用材料公司(Applied Materials,Inc.,of Santa Clara,California)获得。还可结合本文提供的教导适当地使用其他工艺腔室，包括来自其他制造商的工艺腔室。
[0019]工具200可在单独工艺腔室中实施，该单独工艺腔室可在独立的配置中或作为群集工具的一部分提供，例如下文参考图2描述的集成工具(下文称为工具200)。集成工具的示例包括可从加州圣克拉拉的应用材料公司获得的及及
系列集成工具。可使用其上耦接有合适的工艺腔室的其他群集工具，或在其他合适的工艺腔室中实践本文描述的方法。例如，在一些实施例中，可在集成工具中执行上文讨论的专利技术方法，使得处理步骤之间存在有限的真空破坏或无真空破坏。例如，减少真空破坏可限制或防止钨衬垫层或基板其他部分的污染(例如氧化)。
[0020]集成工具包括真空密封处理平台(处理平台201)、工厂接口204和系统控制器202。处理平台201包含诸如214A、214B、214C和214D的多个工艺腔室，此类工艺腔室操作地耦接至真空基板移送腔室(移送腔室203)。工厂接口204通过一个或多个负载锁定腔室(诸如图2中所示的两个负载锁定腔室206A和206B)操作地耦接至移送腔室203。
[0021]在一些实施例中，工厂接口204包含至少一个坞站207、至少一个工厂接口机器人238，以便于移送一个或多个半导体基板(晶片)。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】1.一种用于处理基板的方法，包含以下步骤：在第一基板上沉积第一金属层；在所述第一金属层顶上沉积第二金属层；在第二基板上沉积第三金属层；在所述第三金属层顶上沉积第四金属层；以及在足以通过扩散层使所述第一基板接合至所述第二基板的条件下，使所述第二金属层与所述第四金属层接触，所述扩散层由所述第一金属层的扩散穿过所述第二金属层中的部分和所述第三金属层的扩散穿过所述第四金属层中的部分形成。2.如权利要求1所述的方法，进一步包含：在所述第一基板上沉积所述第一金属层且在所述第二基板上沉积所述第三金属层之前，在所述第一基板和所述第二基板上沉积介电材料层，所述介电材料层包含氧化硅、氮化硅或碳氮化硅中的至少一者。3.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其中使用化学气相沉积或原子层沉积中的一者执行所述介电材料层的沉积。4.如权利要求1或2中任一项所述的方法，其中使用物理气相沉积、化学气相沉积、电子束沉积或电镀、无电沉积中的一者执行所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层和所述第四金属层的沉积。5.如权利要求1所述的方法，进一步包含：其中所述第一金属层和所述第三金属层为铜或镍中的至少一者；以及其中所述第二金属层和所述第四金属层为银、钯、铂或金中的至少一者。6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一基板和所述第二基板由硅、玻璃、铜、不锈钢或铝中的至少一者制成。7.如权利要求1所述的方法，其中所述第一基板包含其上沉积有所述第一金属层的冷却模块，其中所述第二基板包含其上沉积有所述第三金属层的集成芯片或片上系统中的至少一者，并且其中所述方法进一步包含：在所述第二基板上沉积所述第三金属层之前，将所述集成芯片或片上系统中的所述至少一者从所述第二基板移送至载体基板；以及在将所述第一基板接合至所述第二基板之后，从所述冷却模块移除所述第一基板，以及从所述集成芯片或片上系统中的所述至少一者移除所述载体基板。8.如权利要求1、2或5至7中任一项所述的方法，其中使用氢气或隐形激光处理、向量场映射(VFM)基板切割、化学机械研磨或蚀刻中的至少一者来执行从所述冷却模块移除所述第一基板和从所述集成芯片或片上系统中的所述至少一者移除所述第二基板，并且其中使用激光和刀片切割或等离子体切割中的至少一者执行从所述集成芯片或片上系统中的所述至少一者移除所述载体基板。9.一种非瞬态计算机可读存储介质，其上存储有指令，当由处理器执行时，所述指令执行用于处理基板的方法，所述方法包含：在第一基板上沉积第一金属层；在所述第一金属层顶上沉积第二金属层；在第二基板上沉积第三金属层；在所述第三金属层顶上沉积第四金属层；以及
在足以通过扩散层使所述第一基板接合至所述第二基板的条件下，使所述第二金属层与所述第四金属层接触，所述扩散层由所述第一金属层的扩散穿过所述第二金属层中的部分和所述第三金属层的扩散穿过所述第四金属层中的部分形成。10.如权利要求9所述的非瞬态计算机可读存储介质，进一步包含：在所述第一基板上沉积所...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊健刚，和田优一，G，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：