[实用新型]一种低温深孔偏压溅射设备

说明书

本实用新型低温深孔偏压溅射设备，靶材和腔体之间增设固定腔体适配器，载片台上固定用于放置晶圆的冷却盘，腔体适配器内放置上下遮罩，上遮罩的顶部固定在腔体适配器上，上遮罩下部的壁上沿着圆周方向开设有多个通孔，下遮罩的壁上沿着圆周方向开设有与通孔相对应的长条调节孔，上遮罩的下部套在下遮罩内，通过螺栓穿设对应的长条调节孔和通孔以固定上下遮罩，下遮罩的底部固定底板，底板上开设中心孔，底板上沿着圆周方向开设多个安装孔，每一安装孔的边沿周缘上均放置绝缘陶瓷柱，绝缘陶瓷柱套在固定柱内，固定柱固定于底板上，T型吊杆顶端置于绝缘陶瓷柱顶部，T型吊杆底端与压环固定连接，压环上沿着圆周方向设置有多个可调节压杆。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，应用于半导体金属化制程，具体涉及一种低温深孔偏压溅射设备。

背景技术

目前磁控溅射又称物理气相沉积，是集成电路制造过程中沉积金属层以及非金属材料广泛采用的方法。而氮化稼背孔工艺使用了这种加工方式，该技术大大降低了芯片之间的互联延时，并且是三维集成实现的关键技术。

传统的磁控溅射技术中，金属原子和离子呈一定的角度溅射到晶片上，但对于高深宽比、有异向结构的氮化稼背孔，溅射的金属无法有效进入空洞内部，导致背孔的底部的薄膜覆盖率很低。现有的磁控溅射深孔沉积技术是在磁控溅射的晶片基座上加载一个负偏压来吸引等离子体，负偏压在合适的范围内时，更多的金属正离子就会被吸引吸附到深孔的孔底。通常因为晶片本身绝缘，基座的偏压都是通过在其上加载射频功率来实现的。

偏压溅射在背孔工艺中的应用主要在深孔内部沉积粘附层和金籽晶层，粘附层的作用是让金与其他材料更好的粘附在一起。金籽晶层的作用是为后续电镀工艺做一层导电层，因此对于偏压溅射的背孔工艺，其底部的薄膜覆盖率就有很高的要求，粘附层的薄膜覆盖率不高会导致在后续的工艺中发生孔壁金属脱落的情况，金籽层的覆盖率不佳，会导致电镀工艺无法正常进行，验证影响器件的性能。

以应用材料5500为例，正常腔室如图1所示，电机(motor)1’旋转的时候带动磁铁(magnet)2’旋转，以束缚等离子体(plasma)以及增加二次电子来保证持续溅射的进行，腔体7’内通入氩气保证溅射过程的持续进行，靶材(target)3’冷却循环水通保证溅射时的热量及时被带走。在靶材3’的下方有适配器，遮罩8’装在适配器上，来遮挡多余的溅射离子，避免其溅射到腔体的其他区域，压环在进行工艺的时候会被顶到与遮罩脱离的位置，以确保射频功率不会被加载在腔体外壳，载片台具有升降机构，来保证不同需求的靶间距。载片台内部有冷却水循环，并有氩气管路加载在晶片背部。

正常制程中，晶片被载片台(Pedestal)顶起，由于收到压环(clamp ring)4’重力的作用晶片会被紧紧压在载片台上，此时通过背部管路的氩气在制程中填充晶片(wafer)5’与载片台(pedestal)6’之间的缝隙作为热传导的媒介，这样热量可以更好的被循环水带走，这样可以达到冷却晶片的目的。如果是高温制程，则通过背部管路的氩气来均匀的传导热量使晶片均匀加热。

但是在实际的生产中，溅射重金属，以金(AU)为例，其产生的热量较大，实验发现，用此种结构的腔室来进行制程的时候，刚开始的几片晶片的工艺温度还可以比较好的控制，几片过后，温度开始逐渐升高而导致粘合晶片的蜡溶解而污染晶片，开腔后发现压环的温度非常高，在生产过程中，由于压环的热量在真空中无法快速传导出去，形成了热积累，导致压环的温度很高，变成了热源，在制程中反而对晶片进行了加热。由于工艺胶和蜡需要在100摄氏度以下才能有较好的粘合作用，所以此种机构就无法在大规模的生产中应用。

实用新型内容

为了解决应用材料Endura 5500溅射台在溅射某些金属无法实现低温工艺的问题，满足实际生产中加工件表面涂层不熔化的低温需求，本实用新型提供了一种低温深孔偏压溅射设备。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：