[發(fā)明專(zhuān)利]特征在于錐形沉積室中密度優(yōu)化的HULA襯底支架的剝離沉積系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080016830.3
• 申請(qǐng)日: 2010-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102405302A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·常;G·華萊士
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 磁性流體技術(shù)（美國(guó)）公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/00
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/00
• 代理公司: 北京金闕華進(jìn)專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 11224
• 代理人: 陳建春

本申請(qǐng)要求2009年4月28日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)61/214,800及2009年5月13日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)61/216,093的權(quán)益。

發(fā)明背景

1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體處理和光學(xué)涂層。具體地，本發(fā)明涉及襯底上的物理氣相沉積。

2.現(xiàn)有技術(shù)

電子束蒸發(fā)通常用于在已知為鍍金屬的過(guò)程中向晶片涂覆薄金屬層。通常，在典型的硅晶片制造中，金屬層沉積之后進(jìn)行蝕刻以形成集成電路的電路跡線。對(duì)于高頻率集成電路，砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)和二者之間的多種合金及類(lèi)似的電光材料現(xiàn)在通常用作襯底。然而，一些金屬在其表面上形成表皮氧化物，這在本領(lǐng)域稱(chēng)為“表皮效應(yīng)”。在使用高頻率功率的電路中，這是問(wèn)題所在。這對(duì)于蜂窩裝置中使用的IC芯片尤為重要，因?yàn)楸砥ば?yīng)增大功耗。

金經(jīng)常用作集成電路導(dǎo)體，因?yàn)椋鳛殁g態(tài)金屬，金將不形成表皮氧化物。遺憾的是，金的使用引起其它問(wèn)題。當(dāng)用作襯底的材料為不同于硅的材料如先前提及的砷化鎵時(shí)，這些問(wèn)題出現(xiàn)。對(duì)于將金層直接沉積在GaAs襯底上，有兩個(gè)問(wèn)題。首先，金將浸入襯底內(nèi)。其次，金將不能足夠地直接附著到襯底上。因此，為防止金浸入襯底內(nèi)，鈀或鉑的擴(kuò)散屏障將金與GaAs分開(kāi)。另外，鈦或鉻的粘附層在襯底和擴(kuò)散屏障之間沉積在GaAs襯底上以使金和擴(kuò)散屏障粘附到襯底上。這些屏障和粘附層通常必須非常薄且非常均勻。

與硅襯底上的金電路跡線不同，在典型的蝕刻過(guò)程中金電路跡線不能從GaAs襯底進(jìn)行蝕刻，因?yàn)槲g刻劑將消除粘附層和擴(kuò)散屏障，因而使電路跡線脫離襯底。這無(wú)疑是不合需要的結(jié)果。因此，如本領(lǐng)域眾所周知的，金電路跡線通常根據(jù)“剝離”工藝進(jìn)行制造。為使用該工藝，將要沉積的金屬源必須實(shí)現(xiàn)相對(duì)于襯底表面盡可能接近90度的軌跡。這被稱(chēng)為正交沉積，及因而產(chǎn)生的最佳涂層稱(chēng)為“剝離”涂層或零階覆蓋。在剝離過(guò)程中通常使用的物理氣相沉積方法為電子束蒸發(fā)。在多個(gè)晶片必須由單一源精確涂覆的實(shí)踐應(yīng)用中，這需要復(fù)雜的、針對(duì)特定功率水平和材料具有特定設(shè)置的機(jī)器。這些復(fù)雜系統(tǒng)的例子已公開(kāi)。

美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)2003/0180462(2003，Chang等)公開(kāi)了一種行星式剝離氣相沉積系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括安裝在具有平坦頂壁和平坦底壁的正方形或長(zhǎng)方形真空室中的多個(gè)穹頂。多個(gè)穹頂繞源中心線軸及繞另一第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)以確保均勻涂覆目標(biāo)晶片及相較于單穹頂系統(tǒng)使用更大百分比的源蒸發(fā)的材料。該系統(tǒng)構(gòu)造成不使用均勻性掩模即可產(chǎn)生正交剝離涂層。

Chang等的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于在行星式結(jié)構(gòu)中使用多個(gè)穹頂以實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程變化如蒸發(fā)物材料、功率水平、束位置等不太敏感的方法，同時(shí)不使用均勻性掩模。盡管Chang的裝置在收集效率方面相較單穹頂系統(tǒng)有一些改善，但Chang等的系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于在不同于目標(biāo)晶片的表面上仍有蒸發(fā)物材料的浪費(fèi)。

美國(guó)專(zhuān)利3,858,547(1975，Bergfelt)公開(kāi)了一種具有可調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的涂布機(jī)。該涂布機(jī)包括具有平坦頂壁和平坦底壁的圓柱形真空室。其中包括至少一涂層源。涂層源位于安排成12英寸圓圈的電阻加熱船中。多個(gè)轉(zhuǎn)軸組件安裝在該室中，每一轉(zhuǎn)軸組件具有可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸。襯底架由每一轉(zhuǎn)軸攜載并適于以下述方式攜載襯底：其適于從涂層源接收涂層材料。提供使轉(zhuǎn)軸組件繞源旋轉(zhuǎn)及使轉(zhuǎn)軸在繞源旋轉(zhuǎn)的同時(shí)繞其自己的軸旋轉(zhuǎn)的裝置。另外，提供使能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸組件與繞源旋轉(zhuǎn)的中心的間距的裝置。此外，提供使能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸相對(duì)于涂層源的角度的裝置，從而調(diào)節(jié)蒸氣涂覆流相對(duì)于轉(zhuǎn)軸攜載的襯底的入射角。

Bergfelt裝置的缺點(diǎn)在于轉(zhuǎn)軸組件必須根據(jù)涂層源船位于12英寸圓圈中的哪里進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于需要另外的設(shè)置時(shí)間，這降低了晶片數(shù)量的產(chǎn)量。盡管Bergfelt裝置相較單穹頂系統(tǒng)提供提高的效率，在轉(zhuǎn)軸組件的不同于目標(biāo)晶片的表面上仍存在蒸發(fā)物材料的浪費(fèi)。

美國(guó)專(zhuān)利3,643,625(1972，Mahl)公開(kāi)了一種具有支架和多個(gè)托架的薄膜沉積裝置。每一托架具有呈球體的一部分表面的構(gòu)造的表面。提供用于以下述方式將托架可旋轉(zhuǎn)地安裝在支架上的結(jié)構(gòu)：托架的表面位于共同球體的表面上。提供驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以使支架在相對(duì)于托架居中定位的軸上旋轉(zhuǎn)及使托架相對(duì)于支架繞其自己的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。材料源看上去大約定位在球體表面上或更遠(yuǎn)離托架。

Mahl裝置的缺點(diǎn)在于將材料源定位在球體表面上或更遠(yuǎn)離球體表面需要大得多的真空室。通過(guò)使用更大的真空沉積室，更大量的暴露表面區(qū)域可用于接收未沉積在預(yù)計(jì)接收薄膜涂層的表面上的蒸發(fā)源材料。此外，晶片不與蒸發(fā)物源正交，因而對(duì)于與“剝離”過(guò)程一起使用，其不能接受。