本发明专利技术提供一种多层金属层蒸镀装置及其蒸镀方法。多层金属层蒸镀装置包括：传输腔，其内设置有机械臂以用于取放并传输晶圆；蒸镀腔，位于传输腔的第一侧，用于对晶圆进行前段蒸镀以在晶圆的表面蒸镀形成第一金属层；退火腔，位于传输腔的第二侧，用于对前段蒸镀后的晶圆进行退火以在第一金属层与晶圆之间形成金属硅化物层；蒸镀腔进一步用于对退火后的晶圆进行后段蒸镀以在第一金属层的表面蒸镀形成第二金属层。上述技术方案无需打开设备就能完成退火，减少金属层之间的空隙，改善金属层剥落问题。剥落问题。剥落问题。
【技术实现步骤摘要】
多层金属层蒸镀装置及其蒸镀方法
[0001]本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种多层金属层蒸镀装置及其蒸镀方法。
技术介绍
[0002]蒸镀，是指在真空条件下，采用一定的加热蒸发方式蒸发镀膜材料(或称膜料)并使之气化，气化后粒子飞至基片表面凝聚成膜的工艺方法。蒸镀是使用较早、用途较广泛的气相沉积技术，相比溅射工艺，蒸镀工艺具有成膜方法简单、薄膜纯度和致密性高、膜结构和性能独特等优点。蒸镀工艺一般用于连接半导体与金属层，以便后续封装可以打线或者是连接铜片。典型的蒸镀工艺往往需要沉积多层金属层，且通常都要在一个真空腔体内完成。
[0003]请参阅图1，其为现有技术中蒸镀装置的结构示意图。如图1所示，所述蒸镀装置包括工艺腔11、坩埚12、载片盘13。所述工艺腔11内置多个坩埚12，多个所述坩埚12内放置不同金属材料。所述载片盘13位于所述坩埚12上方，可放置多片硅衬底。通过依次加热多个所述坩埚12内的金属材料，并沉积于所述硅衬底上，实现在一个工艺腔室内完成多种金属材料沉积的目的，最终实现硅衬底与外部低阻抗连接。所述蒸镀装置还包括真空泵14，用于为所述工艺腔11提供真空环境。
[0004]典型的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)背面蒸镀工艺，通过高温激发金属靶材的方法在硅衬底上依次沉积铝、钛、镍、银等金属层。其中，铝金属直接沉积在硅衬底上，钛、镍金属因其良好的粘附性，一般作为过渡层，实现铝跟银金属之间更好连接，银金属作为优异的低阻态导电材料，实现器件与外部电路连接作用。在实际生产应用中，应真空度要求，蒸发的工艺温度一般低于250摄氏度，该温度下硅衬底与铝金属层间不能有效形成铝硅合金，导致铝金属层与硅衬底之间粘附性偏差，层间容易出现空隙或存在剥落的情况，引起两者之间接触电阻加大，导通损耗增加，产品性能及良率受到较大影响。
[0005]请参阅图2，其为现有技术中多层金属蒸镀工艺后的产品结构图。如图2所示，由于第一金属层21在蒸镀时与硅衬底20之间产生若干孔洞201，导致后续工艺中沉积的第二金属层22会出现褶皱，使得金属层之间容易出现空隙，增大剥落的风险。
[0006]针对现有蒸镀工艺存在的问题，目前业内给出几个解决方案：一种方法是在蒸镀过程中，当衬底蒸镀完第一层铝金属后，直接从蒸镀设备取出，放置到另外一个退火设备进行退火，形成充分的铝硅合金，然后再将表面多余铝金属刻蚀后，再次放入蒸镀设备完成后续几层金属蒸镀。该方法可以解决金属层间粘附性问题，但是工艺步骤复杂，成本较高，而且需要脱离真空环境，存在衬底污染及表面氧化的问题。还有一种方法是采用金属溅射方式，在真空环境下通入氩气，通过高压直流电源电离氩气，在偏置电压作用下，带正电荷的氩离子轰击负极所在金属靶材，靶材金属陆续沉积到衬底结成薄膜。溅射工艺温度一般可以实现400摄氏度以上，硅衬底与铝金属层之间能形成较好金属硅化物，但是溅射设备一般采用单片加工方式，设备单价昂贵，单位硅衬底加工综合成本明显高于蒸镀设备。
[0007]金属蒸镀工艺直接影响着半导体器件的生产良率，对半导体器件应用有至关重要的影响，但是至今尚未有专门的蒸镀设备有效解决IGBT器件背面蒸镀铝硅合金剥落的问题。因此，如何在不增加工艺成本的前提下改善蒸镀工艺的质量，减少金属层之间的空隙，提高工艺生产良率，是目前需要解决的问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术所要解决的技术问题是如何在不增加工艺成本的前提下改善蒸镀工艺的质量，减少金属层之间的空隙，提高工艺生产良率，提供一种多层金属层蒸镀装置及其蒸镀方法。
[0009]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种多层金属层蒸镀装置，包括：传输腔，所述传输腔内设置有机械臂，所述机械臂用于取放并传输晶圆；至少一蒸镀腔，位于所述传输腔的第一侧，用于对所述晶圆进行前段蒸镀，以在所述晶圆的表面蒸镀形成第一金属层；以及至少一退火腔，位于所述传输腔的第二侧，用于对前段蒸镀后的所述晶圆进行退火，以在所述第一金属层与所述晶圆之间形成金属硅化物层；所述蒸镀腔进一步用于对退火后的所述晶圆进行后段蒸镀，以在所述第一金属层的表面蒸镀形成第二金属层。
[0010]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种多层金属层蒸镀方法，采用本专利技术所述的多层金属层蒸镀装置，所述方法包括如下步骤：通过所述传输腔中的机械臂将晶圆传输至所述蒸镀腔；在所述蒸镀腔内对所述晶圆进行前段蒸镀，以在所述晶圆的表面蒸镀形成第一金属层；通过所述机械臂将所述晶圆转运至所述退火腔；在所述退火腔内对前段蒸镀后的所述晶圆进行退火，以在所述第一金属层与所述晶圆之间形成金属硅化物层；通过所述机械臂将所述晶圆转运回所述蒸镀腔；以及在所述蒸镀腔内对退火后的所述晶圆进行后段蒸镀，以在退火后的所述晶圆的所述第一金属层的表面蒸镀形成第二金属层。
[0011]上述技术方案，通过在蒸镀装置中增设退火腔，当晶圆在蒸镀装置的蒸镀腔完成前段蒸镀后，将晶圆转运至所述退火腔退火，再将所述晶圆转运回所述蒸镀腔完成后段蒸镀。由于退火过程中，前段蒸镀形成的金属层与所述晶圆之间可以形成金属硅化物层，增加了前段蒸镀形成的金属层与晶圆的粘附性。由于退火后的金属层界面较为平整，后段蒸镀金属层覆盖性也会相应提高，可以减少蒸镀形成的多层金属层之间的空隙，降低金属层剥落的风险，最终形成可靠性高阻抗低的器件。由于蒸镀过程中不需要打开设备就能完成退火，避免衬底污染及表面氧化的问题。通过对装置的改进，在不增加工艺成本的前提下改善了蒸镀工艺的质量，增加了金属层与晶圆的粘附性，减少了多层金属层之间的空隙，降低了金属层剥落的风险，提高了工艺生产良率。
附图说明
[0012]图1为现有技术中蒸镀装置的结构示意图。
[0013]图2为现有技术中多层金属蒸镀工艺后的产品结构图。
[0014]图3所示为本专利技术所述多层金属层蒸镀装置的一实施例的结构示意图。
[0015]图4所示为本专利技术所述多层金属层蒸镀方法的一实施例的步骤流程图。
[0016]图5A～图5D为本专利技术所述多层金属层蒸镀方法的一实施例的工艺流程图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术提供的多层金属层蒸镀装置及其蒸镀方法的具体实施方式做详细说明。
[0018]请参阅图3，其为本专利技术所述多层金属层蒸镀装置的一实施例的结构示意图。如图3所示，所述多层金属层蒸镀装置包括：传输腔30、蒸镀腔31、退火腔32。所述传输腔30内设置有机械臂301，所述机械臂301用于取放并传输晶圆。所述蒸镀腔31位于所述传输腔30的第一侧，用于对所述晶圆进行前段蒸镀，以在所述晶圆的表面蒸镀形成第一金属层。所述退火腔32位于所述传输腔30的第二侧，用于对前段蒸镀后的所述晶圆进行退火，以在所述第一金属层与所述晶圆之间形成金属硅化物层。所述蒸镀腔31进一步用于对退火后的所述晶圆进行后段蒸镀，以在所述第一金属层的表面蒸镀形成第二金属层。其中，所述装置能够在所述晶圆在所述蒸镀腔31完成前段蒸镀后，将晶圆转运至所本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多层金属层蒸镀装置，其特征在于，包括：传输腔，所述传输腔内设置有机械臂，所述机械臂用于取放并传输晶圆；至少一蒸镀腔，位于所述传输腔的第一侧，用于对所述晶圆进行前段蒸镀，以在所述晶圆的表面蒸镀形成第一金属层；以及至少一退火腔，位于所述传输腔的第二侧，用于对前段蒸镀后的所述晶圆进行退火，以在所述第一金属层与所述晶圆之间形成金属硅化物层；所述蒸镀腔进一步用于对退火后的所述晶圆进行后段蒸镀，以在所述第一金属层的表面蒸镀形成第二金属层。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一侧与所述第二侧为所述传输腔的相邻两侧。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一金属层与所述第二金属层的材料不同。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：晶圆盒放置平台，位于所述传输腔的第三侧，用于放置装载有晶圆的晶圆盒，其中，所述第三侧与所述第一侧相邻、并与所述第二侧相对；所述机械臂进一步用于将所述晶圆在所述晶圆盒放置平台上的晶圆盒、所述蒸镀腔及所述退火腔之间传输。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传输腔为真空腔。6.一种多层金属层蒸镀方法，其特征在于，采用如权利要求1～5任一项所述的多层金属层蒸镀装置，所述方法包括如下步骤：通过所述传输腔中的机械臂将晶圆传输至所述蒸镀腔；在所述蒸镀腔内对所述晶圆进行前段蒸镀，以在所述晶圆的表面蒸镀形成第一金属层；通过所述机械臂将所述晶...
【专利技术属性】
技术研发人员：周华，李晋湘，张汀，董凌云，明潇潇，刘慧娟，
申请(专利权)人：上海积塔半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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