[发明专利]用于填充高深宽比深孔的兆声波辅助薄膜沉积设备及方法

说明书

本发明提供一种用于填充高深宽比深孔的兆声波辅助薄膜沉积设备及方法，用于填充深宽比大于5的深孔。设备包括腔体、基座、支撑轴、兆声波换能器、兆声波传递层及兆声波隔绝密封环；基座、兆声波换能器及兆声波传递层均位于腔体内；基座、兆声波换能器及兆声波传递层的中心点位于同一垂线上；兆声波换能器位于基座内，兆声波传递层贴置于兆声波换能器的上表面，晶圆位于兆声波传递层的上方；支撑轴与基座相连接，且自腔体内部延伸到腔体外部；兆声波隔绝密封环位于腔体与支撑轴之间，以在实现腔体密封的同时避免兆声波传递到腔体上。本发明有助于提高深孔填充的均匀性和效率，避免对晶圆表面造成损伤，有助于提高器件可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体制造设备，尤其涉及一种薄膜沉积设备，特别是涉及一种用于填充高深宽比深孔的兆声波辅助薄膜沉积设备及方法。

背景技术

随着三维封装技术的日益发展，器件的集成度日益增加，硅通孔（ThroughSilicon Via，简写为TSV）的孔径变得愈来愈小，通常在1μm~100μm范围内。如果TSV的深度小于10μm，而孔径为10μm，即深宽比小于1时，常用的PVD或CVD工艺设备可完成金属薄膜的正常填充；但在大于1的高深宽比的微米和亚微米深孔结构的侧壁和底部往往难以获得良好的填充，容易在侧壁上出现不连续膜层，或者在深孔结构内部出现孔洞（void）；当TSV的深宽比大于5时，在TSV的底部还没有完全填满时，上面的孔口就已被PVD或CVD沉积物覆盖住，这将会形成中空的金属连接，大大降低覆膜器件的寿命和可靠性。

超声波辅助是一种利用超声空化及随空化产生的冲击波、微声流及微射流振动的机械效应的一种技术。目前在半导体制造领域，超声波技术广泛应用于清洗和电镀等涉及液态原料的工艺中，比如将超声波辅助应用于电镀沉积工艺中，可辅助填充高深宽比为1~5范围内的TSV深孔，但高深宽比大于5的深孔则难以填充，并且还会对待沉积的晶圆表面造成一定的损伤。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于填充高深宽比深孔的兆声波辅助薄膜沉积设备及方法，用于解决现有的基于超声波辅助的薄膜沉积设备仅适用液态源的沉积、难以沉积高深宽比（深宽比大于5）的深孔，且还会对待沉积的晶圆表面造成一定的损伤等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于填充高深宽比深孔的兆声波辅助薄膜沉积设备，用于填充深宽比大于5的深孔，包括腔体、基座、支撑轴、兆声波换能器、兆声波传递层及兆声波隔绝密封环；所述基座、兆声波换能器及兆声波传递层均位于所述腔体内，且基座、兆声波换能器及兆声波传递层的中心点位于同一垂线上；所述兆声波换能器位于所述基座内，所述兆声波传递层贴置于所述兆声波换能器的上表面，待沉积的晶圆位于所述兆声波传递层的上方；所述支撑轴与所述基座相连接，且自所述腔体内部延伸到腔体外部；所述兆声波隔绝密封环位于所述腔体与所述支撑轴之间，以在实现腔体密封的同时避免兆声波传递到所述腔体上。

可选地，所述兆声波换能器包括磁力换能器和压电换能器中的一种或两种。

可选地，所述兆声波传递层包括静电吸盘，待沉积的晶圆贴置于所述静电吸盘的上表面，所述静电吸盘上设置有静电吸附孔。

在另一可选方案中，所述兆声波传递层包括圆形基板及位于所述圆形基板表面的保护层，待沉积的晶圆贴置于所述保护层的上表面，所述支撑轴穿过所述兆声波换能器和所述圆形基板。

可选地，所述圆形基板的周向边缘设置有凸台，所述凸台上设置有密封圈。

可选地，所述兆声波隔绝密封环的材料包括防腐橡胶、硅胶、沥青和吸音棉中的一种或多种。

可选地，所述兆声波辅助薄膜沉积设备包括CVD设备和PVD设备中的一种。