用于金属气隙填充的屏蔽设计制造技术

本发明专利技术涉及被配置成加热半导体衬底或晶圆的物理汽相沉积系统。在一些实施例中，所公开的物理汽相沉积系统包括至少一个热源，热源具有加热衬底的一个或多个灯模块。屏蔽装置可以将灯模块和衬底分离。在一些实施例中，屏蔽装置包括一体式装置或分体式装置。所公开的物理汽相沉积系统可以加热半导体衬底，进行在半导体衬底上方沉积的金属膜回流而无需单独的室，因此降低处理时间，需要较少的热预算并且降低衬底损伤。本发明专利技术还提供了用于金属气隙填充的屏蔽设计。

【技术实现步骤摘要】
用于金属气隙填充的屏蔽设计
本专利技术一般地涉及半导体
，更具体地来说，涉及物理汽相沉积系统。
技术介绍
集成芯片通过复杂的制造工艺形成，在制造过程中，工件经过不同的步骤以形成一个或多个半导体器件。一些处理步骤可以包括：在半导体衬底上方形成薄膜。可以使用物理汽相沉积在低压处理室中的半导体衬底上方沉积薄膜。通常通过作用于靶材料以将靶材转化为蒸汽来实施物理汽相沉积。通常，通过包括多个高能量离子的等离子体作用于靶材料。高能量离子与靶材料碰撞，以将颗粒移动到蒸汽中。将该蒸汽输送到半导体衬底上，蒸汽在半导体衬底上方积累以形成薄膜。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种物理汽相沉积系统，包括：处理室，被配置成容纳衬底；靶，被配置成向所述处理室提供靶原子；以及至少一个热源，包括一个或多个灯模块并且被配置成加热所述衬底的表面。该物理汽相沉积系统进一步包括屏蔽装置。在该物理汽相沉积系统中，所述屏蔽装置包括一体式装置或分体式装置。在该物理汽相沉积系统中，所述分体式装置包括上部和下部。在该物理汽相沉积系统中，在所述处理室中，所述一个或多个灯模块被设置成：a）在包含分体式屏蔽装置的室中，位于下屏蔽装置和室壁之间；b）在包含分体式屏蔽装置的室中，位于上屏蔽装置和下屏蔽装置之间；c）在包含一体式屏蔽装置的室中，位于所述室屏蔽装置下方；或者d）在包含分体式屏蔽装置的室中，位于可旋转移动的传送臂上方。在该物理汽相沉积系统中，所述灯模块包括多个独立的灯。在该物理汽相沉积系统中，所述独立的灯提供波长在可见光谱范围内的光。该物理汽相沉积系统进一步包括与每一个灯模块相关的反射装置。在该物理汽相沉积系统中，所述反射装置包括反射器或反射器组。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于快速热处理半导体衬底的装置，包括：底座，被配置成支撑所述半导体衬底，所述半导体衬底在其上具有金属膜；热源，包括一个或多个灯模块且被配置成在物理汽相沉积工艺过程中进行所述金属膜的回流，所述金属膜沉积在所述半导体衬底上方。在该装置中，所述灯模块包括多个独立的灯。在该装置中，独立的灯在灯模块中包括多个区域。该装置进一步包括一体式屏蔽装置并且所述灯模块设置在所述屏蔽装置下方。该装置进一步包括分体式屏蔽装置，并且所述灯模块设置在所述屏蔽装置的上部和下部之间或者设置在所述屏蔽装置的下部和处理室壁之间。在该装置中，所述灯模块设置在可旋转移动的传送臂上方。该装置进一步包括反射装置，所述反射装置将所述灯模块所发出的光能引导向所述衬底。在该装置中，可以调节所述反射装置，以改变所述灯模块所发出的光的路径。根据本专利技术的又一方面，提供了一种在物理汽相沉积处理室中加热半导体衬底的方法，包括：在底座上方支撑在其上具有金属膜的半导体衬底，所述底座位于处理室中，所述处理室被配置成包括屏蔽装置，所述屏蔽装置可操作地将热源和所述半导体衬底热分离；将所述半导体衬底暴露在所述热源下；以及使用所述热源加热所述半导体衬底，所述热源包括一个或多个灯模块且被配置成加热所述衬底的表面。在该方法中，暴露所述半导体衬底包括：a）移动所述屏蔽装置；b）移动所述底座；c）将所述灯模块所发出的光能反射到所述衬底上；或者d）将其上安装有灯模块的传送臂置于所述衬底上方。在该方法中，由功率控制器控制所述半导体衬底的加热，所述功率控制器用于增加或降低所述灯所发出的光能。附图说明图1A至1C示出了根据本专利技术的实施例的物理汽相沉积系统的横截面图。图2A和2B示出了物理汽相沉积系统的另一个实施例的横截面图。图3A至3C示出了具有一体式屏蔽设计（one-pieceshieldingdesign）的物理汽相沉积系统的横截面图。图4A至4C示出了具有可旋转移动的传送臂的物理汽相沉积系统的实施例的横截面图。图5示出了在物理汽相沉积系统中加热半导体衬底的方法的一些实施例的流程图。具体实施方式本专利技术结合附图进行了描述，相同的标号通常用于指定相同的元件。并且其中各个结构没有必要按比例绘制。在以下描述中，为了说明的目的，阐述了大量的具体细节以帮助理解。然而，显然，对本领域的普通技术人员来说，可以利用较少程度的这些具体细节来实施本文中所描述的一个或多个方面。在其它情况下，以结构图的形式示出公知的结构和装置以帮助理解。现代半导体器件通常包括通过介电层（绝缘）层隔开的多层，介电层通常简称为氧化物层。这些层通过贯穿中间氧化物层的孔进行电互联，该孔与一些底层导电部件接触。在蚀刻孔以后，孔填充有金属，如铝或铜，以将底层和顶层进行电连接。通用结构称为插塞。利用金属填充这些孔会引起某些困难，包括填充孔但内含空隙。任何内含空隙降低了通过插塞的导电性并且引入了可靠性问题。由于其快速的沉积速率，物理汽相沉积（“PVD”）或溅射是用于填充这些开口的最常用的工艺之一。PVD是在真空处理室中实施的等离子体工艺，在该真空处理室中，相对于处理室体部或接地溅射屏蔽的负偏压靶材暴露在气体混合物的等离子体中，气体混合物包括诸如惰性气体（例如，氩（Ar））的气体。通过惰性气体离子撞击靶材导致靶材料原子的喷射。在某种情况下，将磁控管设置在靶材的背面，以发射与靶材正面平行的磁场来捕捉电子并且增加等离子体密度和溅射速率。喷射的原子在衬底上方积累作为积淀薄膜，衬底位于设置在处理室内的衬底底座的上方。然而，PVD不能固有地共形涂覆深且窄的开口。将PVD应用于深开口中的一个方法是将金属溅射到热衬底上方，使得沉积的材料自然流入窄且深的部件中。该工艺通常称为回流。然而，高温回流（例如，高于400°C）产生高热预算以及损害先前形成在装置上方的层，并且常常需要使用一个以上的室，从而由于必须将晶圆从一个处理室移动到另一个处理室的必要性而增加了处理时间。因此，本专利技术涉及被配置成加热半导体衬底或晶圆的物理汽相沉积系统。在一些实施例中，所公开的物理汽相沉积系统包括具有一个或多个灯模块的至少一个热源，热源被配置成回流沉积在衬底上方的金属膜。可以通过屏蔽装置将灯模块与衬底热分离。在一些实施例中，屏蔽装置包括一体式装置（one-piecedevice）或分体式装置（twopiecedevice）。所公开的物理汽相沉积系统可以加热半导体衬底，回流沉积在半导体衬底上方的金属膜而无需单独的室，因此降低处理时间，需要较少的热预算并且降低了衬底损伤。通常，本专利技术的实施例预期由一个或多个灯模块限定的热源，灯模块包括发射波长在可见光谱范围内的光的多个间隔开的灯。灯产生了提供即时能量的快速等温处理系统，通常需要非常短和良好控制的启动周期。灯可以包括：例如，高强度气体放电灯、白炽灯、气体放电灯、电子激发灯等。如当到达晶圆温度的设定点时，可以快速打开和关闭这些灯。通过调节功率控制器提供的功率，可以变化地控制灯，因此增加或降低任何灯发射的辐射能。此外，每个灯模块可以具有由多个间隔开的灯构成的多个区域。以这种方式，通过调整在打开或关闭的灯模块中的单个或多个区域可以控制每个模块发射的光能。一般地，灯的功率范围为大约1k瓦到大约100k瓦，能够快速加热晶圆，例如，在10秒内可以从0°C加热到700°C。也可以调节灯光的角度来控制晶圆温度。如图1A所示，示出了包括由室壁102限定的处理室100的物理汽相沉积系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物理汽相沉积系统，包括：处理室，被配置成容纳衬底；靶，被配置成向所述处理室提供靶原子；以及至少一个热源，包括一个或多个灯模块并且被配置成加热所述衬底的表面。

【技术特征摘要】
2012.01.23 US 13/355,7701.一种物理汽相沉积系统，包括：处理室，被配置成容纳衬底；靶，被配置成向所述衬底的表面提供靶原子；至少一个辐射热源，包括一个或多个灯模块并且被配置成在所述衬底上方以物理汽相沉积的方式形成金属膜后发射辐射能量到所述衬底的表面，从而回流所述金属膜；以及屏蔽装置，被配置成在所述靶向所述衬底的表面提供所述靶原子期间，使所述至少一个辐射热源与所述衬底分离，以及在形成所述金属膜后，使所述衬底的表面暴露于所述至少一个辐射热源下，以使所述一个或多个灯模块发射辐射能量到所述衬底的表面，从而回流所述金属膜。2.根据权利要求1所述的物理汽相沉积系统，其中，所述屏蔽装置是一体式装置或包括上屏蔽装置和下屏蔽装置的分体式装置。3.根据权利要求2所述的物理汽相沉积系统，其中，在所述处理室中，所述一个或多个灯模块被设置成：a)在包含分体式屏蔽装置的处理室中，位于下屏蔽装置和室壁之间；b)在包含分体式屏蔽装置的处理室中，位于上屏蔽装置和下屏蔽装置之间；c)在包含一体式屏蔽装置的处理室中，位于所述室屏蔽装置下方；或者d)在包含分体式屏蔽装置的处理室中，位于可旋转移动的传送臂上方，其中，所述传送臂容纳在所述处理室中的一侧并位于所述衬底的上方。4.根据权利要求1所述的物理汽相沉积系统，其中，所述灯模块包括多个独立的灯。5.根据权利要求4所述的物理汽相沉积系统，其中，所述独立的灯提供波长在可见光谱范围内的光。6.根据权利要求1所述的物理汽相沉积系统，进一步包括与每一个灯模块相关以将由所述灯模块发射的辐射能量反射到所述衬底上方的反射装置。7.根据权利要求6所述的物理汽相沉积系统，其中，所述反射装置包括反射器或反射器组。8.一种用于快速热处理半导体衬底的装置，包括：底座，被配置成支撑所述半导体衬底，所述半导体衬底在其上具有通过物理汽相沉积工艺形成的金属膜；辐射热源，包括一个或多个灯模块且被配置成在所述物理汽相沉积工艺后通过发射辐射能量到所述半导体衬底的表面以进行所述金属膜的回流，所述物理汽相沉积工艺形成的金属膜沉积在所述半导体衬底上方；以及屏蔽装置，被配置成在靶向所述半导体衬底的表面提供靶原子期间，使所述辐射热源与所述半导体衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明志，林柏宏，周友华，高宗恩，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：