覆盖环以及物理气相沉积系统的制作方法

文档序号:54801
专利名称:覆盖环以及物理气相沉积系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种覆盖环以及物理气相沉积系统。其中该覆盖环适用于物理气相沉积系统中,以至少覆盖一晶片的边缘。覆盖环包括一楔型环,有一基面以及一斜面。该基面当作水平的参考面,该斜面往内部方向倾斜且与该基面夹有一倾斜角度,该倾斜角度小于5°,且大于或等于0.5°,且该楔型环的内直径大于297.9mm且小于300mm。
【专利说明】
覆盖环以及物理气相沉积系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种半导体制造,且特别是涉及一种半导体制造的物理气相沉积 系统。
【背景技术】
[0002] 半导体元件的制造过程中都会包含沉积制作工艺,来形成整体结构中的一些构 件,其中形成导电的金属构件也是必要的制作工艺。金属材料,例如铝、铜,是电路中常用的 导电材料,来形成导电的连接结构。
[0003] 要沉积金属材料的方法,一般会使用物理气相沉积系统,对晶片沉积一金属层,之 后利用光刻蚀刻或是研磨的制作工艺,将金属层图案化,而得到所要的连接结构。
[0004] 在物理气相沉积系统,以晶片为基础为工作件,一般会被沉积环围绕,而沉积环上 面会使用覆盖环,将沉积环覆盖,也防止在晶片上方的沉积金属靶所提供的金属沉积物,也 沉积于沉积环上。
[0005] 然而,由于传统覆盖环没有覆盖到晶片的周围,因此晶片在背后会有沉积的金属 残留物,而影响在晶片上的元件制造。如何改善晶片上边缘沉积的问题,至少是沉积时需要 考虑的因素。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的在于提供一种物理气相沉积系统中的覆盖环,可以提升沉积品 质。
[0007] 为达上述目的,本实用新型的一种覆盖环,适用于物理气相沉积系统中,以至少覆 盖一晶片的边缘。覆盖环包括一楔型环,有一基面以及一斜面。该基面当作水平的参考面, 该斜面往内部方向倾斜且与该基面夹有一倾斜角度,该倾斜角度小于5°,且大于或等于 0.5°,且该楔型环的内直径大于297.9mm且小于300mm。
[0008] 在本实用新型的一实施例中,于上述的覆盖环,其倾斜角度是在1.5°与2.5°之间。
[0009] 在本实用新型的一实施例中,于上述的覆盖环,其楔型环的内直径是在298.6mm与 299.2mm之间。
[0010] 在本实用新型的一实施例中,于上述的覆盖环,其楔型环的该斜面有残留的金属 链层。
[0011] 在本实用新型的一实施例中,于上述的覆盖环,其楔型环的该斜面有残留的铝镀 层。
[0012] 在本实用新型的一实施例中,于上述的覆盖环,其楔型环的该基面有一环状接触 面,用于在冷却操作时与外部的遮避元件有环面的接触。
[0013] 在本实用新型的一实施例中,于上述的覆盖环,其楔型环的外围设置有至少一条 凹环。
[0014] 在本实用新型的一实施例中,于上述的覆盖环,其楔型环的外围设置有三条凹环。
[0015] 本实用新型的一种物理气相沉积系统,包括支撑单元,承载晶片的背面且对该晶 片加热,其中该背面的边缘没有被该支撑单元覆盖。沉积环围绕该支撑单元的侧表面的一 部分,且覆盖该晶片的该背面的该边缘的内部区域。覆盖环至少覆盖该晶片的上表面的边 缘,该覆盖环是一楔型环。该楔型环有一基面以及一斜面,该基面当作水平参考面,该斜面 往内部方向倾斜且与该基面夹有一倾斜角度。其中该倾斜角度小于5°,且大于或等于0.5°。 又,该楔型环的内直径大于297.9mm且小于300mm。
[0016] 在本实用新型的一实施例中,于上述的物理气相沉积系统,其倾斜角度是在1.5° 与2.5°之间。
[0017]在本实用新型的一实施例中,于上述的物理气相沉积系统,其楔型环的内直径是 在 298.6mm 与 299.2mm之间。
[0018] 在本实用新型的一实施例中,于上述的物理气相沉积系统,其楔型环的该斜面有 残留的金属镀层。
[0019] 在本实用新型的一实施例中,于上述的物理气相沉积系统,其楔型环的该斜面有 残留的铝镀层。
[0020] 在本实用新型的一实施例中,于上述的物理气相沉积系统,其楔型环的该基面,有 一环状接触面,在冷却操作时可以与外部的遮避元件有环面的接触。
[0021] 在本实用新型的一实施例中,于上述的物理气相沉积系统,其楔型环的外围设置 有至少一条凹环。
[0022] 在本实用新型的一实施例中,于上述的物理气相沉积系统,其楔型环的外围设置 有三条凹环。
[0023]本实用新型的优点在于,本实用新型通过适用于物理气相沉积系统的覆盖环的改 进,可改善晶片上边缘沉积问题,提高晶片的沉积质量。
[0024]为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合所附 附图作详细说明如下。
【附图说明】
覆盖环以及物理气相沉积系统的制作方法附图
[0025]图1是依据本实用新型的一实施例,绘示本实用新型所考虑分析的一种物理气相 沉积系统的部分结构示意图;
[0026] 图2是依照本实用新型的一实施例,绘示一种物理气相沉积系统的部分结构示意 图;
[0027] 图3是依照本实用新型的一实施例,绘示图2的物理气相沉积系统的沉积品质分析 示意图;
[0028] 图4是依照本实用新型的一实施例,绘示一种物理气相沉积系统的部分结构示意 图;
[0029] 图5是依照本实用新型的一实施例,绘示一种物理气相沉积系统的部分结构示意 图;
[0030] 图6是依照本实用新型的一实施例,绘示覆盖环与遮蔽带的点接触机制示意图;
[0031] 图7是依照本实用新型的一实施例,绘示一种物理气相沉积系统的部分结构示意 图。
[0032] 符号说明
[0033] 100:支撑单元
[0034] 102:晶片
[0035] 104 :沉积环
[0036] 106、106,:覆盖环
[0037] 108:遮蔽带
[0038] 110:靶材
[0039] 112:背面
[0040] 120:周围区域
[0041] 130 :沉积层
[0042] 132:内缘区域
[0043] 150 :间隙
[0044] 151:接触结构
[0045] 152、152':底面
[0046] 170:凹环
【具体实施方式】
[0047] 本实用新型的动机预期至少能够改善物理气相沉积系统的沉积品质,因此针对物 理气相沉积系统进行研究。图1是依据本实用新型的一实施例,绘示本实用新型所考虑分析 的一种物理气相沉积系统的部分结构示意图。
[0048]参阅图1,本实用新型考虑一种物理气相沉积系统,其包括支撑单元100,以承载要 被沉积的晶片102。支撑单元100例如可以是块状结构,也例如是加热单元,可以提供晶片 102在沉积时所需要的温度。要注意的是,支撑单元100仅支撑晶片102背面的中间部位,而 其背面的边缘是没有被支撑单元覆盖。另外,支撑单元100的边缘具有阶梯状结构。接着,沉 积环104围绕支撑单元100的侧表面的一部分,也就是位于支撑单元100的阶梯状结构上,也 与支撑单元100达到定位与支撑的效果。沉积环104的内缘有凹槽,因此实际上仅是覆盖晶 片102的背面112的边缘的内部区域,因此晶片102的背面112的边缘的外部区域仍是暴露状 态,没有完全被覆盖。
[0049] 另外,物理气相沉积系统还配置有一覆盖环106,环绕晶片102,且覆盖沉积环104 的外围。于本实施例,覆盖环106没有覆盖晶片102的周围。覆盖环106的外围下表面有一环 型凹槽,与圆柱筒状的遮蔽带(shield band)108的下末端耦合。遮蔽带108例如是接地的遮 蔽带,且配合金属革E材110,构成一个沉积室。于图1,遮蔽带108与金属革E材110之间的其它 结构忽略未示,但是本领域的技术人员示可以理解。
[0050] 对于图1的种物理气相沉积系统,其例如进行铝材料的沉积时,由于晶片102没有 被覆盖环106所覆盖,因此铝沉积层可以全面形成于晶片102表面。然而由于晶片102的背面 112的边缘是暴露状态,因此铝材料可能残留在其上,导致沉积品质不佳,且导致在此区域 后续所制造的电路元件的性能不佳。
[0051] 基于前述边缘的效应,本实用新型提出改进的物理气相沉积系统。图2是依照本实 用新型的一实施例,绘示一种物理气相沉积系统的部分结构示意图。参阅图2,于本实施例, 一种物理气相沉积系统的覆盖环106可以作修改,也就是将覆盖环106的内边缘往内延伸, 而能覆盖晶片102的周围,如此可以排除金属沉积物残留于晶片102的背表面112的周围的 机率。然而,如果覆盖环106的内边缘过度往内延伸,则会造成在晶片102边缘的元件的性能 不佳。
[0052]也就是,图2的覆盖环106的设置方式,虽然可以排除晶片背部的沉积残留,但是细 部研究其沉积效应,覆盖环106会造成在晶片102边缘的元件的厚度变薄,因此元件性能会 与设计所预期的性能不一致,也因此需要再进一步考虑。
[0053]图3是依照本实用新型的一实施例,绘示图2的物理气相沉积系统的沉积品质分析 示意图。参阅图3,覆盖环106造成晶片102边缘的元件的性能不佳的原因其一如下。金属的 革巴材110,例如是错的革E材110,提供金属物质对晶片102沉积。此时由于覆盖环106覆盖晶片 102的周围,因此在最后兀件制造完成后,属于晶片102的周围区域120的兀件,其厚度会减 少,导致晶片102上的元件性能不一致。因此,覆盖环106的内径不能缩减太多。
[0054] 以直径为300mm的晶片为例,覆盖环106的内直径例如是在298.6mm与299.2mm之 间,因此覆盖环106可以覆盖晶片102的一小部分边缘,足以排除在晶片102的背表面112的 沉积残留,但是不会造成边缘元件的厚度减小。较一般而言,楔型环的内直径例如是大于 297.9mm 且小于 300mm。
[0055]本实用新型再进一步探讨图2的物理气相沉积系统的沉积品质。图4是依照本实用 新型的一实施例,绘示一种物理气相沉积系统的部分结构示意图。参阅图4,覆盖环106是楔 型环的结构,其有一基面以及一斜面。以基面当作水平的参考面,斜面是往内部方向倾斜且 与基面夹有一倾斜角度Θ1,其例如是15度,以维持沉积室内的气体稳定流通。然而,以铝沉 积为例,铝也会沉积在覆盖环106斜面,而形成沉积层130。此铝的沉积层130,由于高功率所 引发的高温会使金属融化,而由于覆盖环106斜面是15度的斜面,因此会产生回流 (ref low),使得铝溢出覆盖环106的内缘区域132,导致覆盖环106的内径缩减,覆盖更多晶 片106的边缘,会影响边缘区域的元件性能。
[0056]图5是依照本实用新型的一实施例,绘示一种物理气相沉积系统的部分结构示意 图。参阅图5,为了解决金属回流而过度缩减覆盖环106的内径,本实用新型的一实施例的覆 盖环106'是具有比倾斜角度Θ1较小的倾斜角度Θ2。倾斜角度Θ2例如是小于5°且大于或等于 0.5°,其中更例如是在1.5°与2.5°之间。如此可以减少如图4的铝回流效应。对于另外的附 加效果,由于倾斜角度Θ2的减少,覆盖环106'的厚度随着缩减,也因此有减重的效果。于此, 覆盖环106'有凸出结构是由于倾斜角度Θ2的缩小,使得斜面已很贴近沉积环104的表面。沉 积环104上一般会有定位结构或是其他结构,因此斜面会有对应的凸出结构。附图仅是示意 图。
[0057]再继续探讨图5的物理气相沉积系统,由于沉积环104上的覆盖环106',在沉积时 是处于较高温的区域。因此,在释放冷却过程中,如果覆盖环106的冷却效果缓慢,而仍维持 高温时,会使晶片也维持高温,导致在此区域元件上会形成铝的须(whisker),而影响元件。 图6是依照本实用新型的一实施例,绘示覆盖环与遮蔽带的点接触机制示意图。参阅图6,由 于覆盖环106与遮蔽带108的接触一般仅是三个接触结构151的点接触,因此遮蔽带108冷却 时,无法同时有效也使覆盖环106冷却。如此,晶片102上可能会长出铝须。配合参阅图4,遮 蔽带108的末端与覆盖环106的凹槽环的底面152之间,除了接触结构151的区域有接触外, 其他区域与底面152之间是会存在有间隙150。
[0058]图7是依照本实用新型的一实施例,绘示一种物理气相沉积系统的部分结构示意 图。参阅图7,为了使覆盖环106有更好的冷却效果,本实用新型的一实施例,将覆盖环106的 接触结构151结构移除,如此使得遮蔽带108的末端与覆盖环106的凹槽环的底面152'是环 面的接触,使得覆盖环106由于与遮蔽带108环的全面接触,而有较佳的冷却效果。
[0059] 再进一步考虑,由于覆盖环106是楔型环的结构,其外围是垂直面的结构,因此可 以适当形成至少一条凹环170,其例如是三条凹环170。由于凹环170会提供更多可以散热的 表面积,因此也可以提升覆盖环106的冷却效果。
[0060] 综上所述,本实用新型针对物理气相沉积系统的覆盖环106'提出结构修改,可以 维持适当的内径,且能使覆盖环106'具有更有效的的冷却效果。如此,晶片边缘的元件仍能 可能维持在元件设计所预期的性能。本实用新型对覆盖环106'的改进的一实施例,可以简 单归纳成表一的内容。
[0061 ]表一
[0063]从表一的内容可以看出,本实用新型关于覆盖环106'的特征至少包括「增加覆盖 环106'的内直径」、「缩减覆盖环106'的斜面角度」、「增加覆盖环106'与遮蔽带108的接 触」、「增加外围散热面」。
【主权项】
1. 一种覆盖环,适用于物理气相沉积系统中,以至少覆盖一晶片的边缘,其特征在于, 该覆盖环包括: 楔型环,有基面以及斜面, 其中该基面当作水平的参考面,该斜面往内部方向倾斜且与该基面夹有一倾斜角度, 该倾斜角度小于5°,且大于或等于0.5°, 其中该楔型环的内直径大于297.9mm且小于300mm。2. 如权利要求1所述的覆盖环,其特征在于,该倾斜角度是在1.5°与2.5°之间。3. 如权利要求1所述的覆盖环,其特征在于,该楔型环的该内直径是在298.6mm与 299.2mm之间。4. 如权利要求1所述的覆盖环,其特征在于,该楔型环的该斜面有残留的金属镀层。5. 如权利要求1所述的覆盖环,其特征在于,该楔型环的该斜面有残留的铝镀层。6. 如权利要求1所述的覆盖环,其特征在于,该楔型环的该基面有一环状接触面,用于 在冷却操作时与外部的遮避元件有环面的接触。7. 如权利要求1所述的覆盖环,其特征在于,该楔型环的外围设置有至少一条凹环。8. 如权利要求1所述的覆盖环,其特征在于,该楔型环的外围设置有三条凹环。9. 一种物理气相沉积系统,其特征在于,该物理气相沉积系统包括: 支撑单元,承载晶片的背面且对该晶片加热,其中该背面的边缘没有被该支撑单元覆 盖; 沉积环,围绕该支撑单元的侧表面的一部分,且覆盖该晶片的该背面的该边缘的内部 区域;以及 如权利要求1至8中任一项的覆盖环,至少覆盖该晶片的上表面的边缘。
【文档编号】H01L21/00GK205723449SQ201620398803
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】刘世樑, 罗志明, 刘耀鸿, 左明光
【申请人】联华电子股份有限公司
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