[實(shí)用新型]用于硅通孔填充的磁控濺射腔室和半導(dǎo)體處理設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720519267.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206907741U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯玨;王厚工;丁培軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/67
• 分類號(hào): H01L21/67;C23C14/35;C23C14/16
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)11442
• 代理人: 王昭智,馬佑平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于硅通孔填充的磁控濺射腔室和半導(dǎo)體處理設(shè)備。

背景技術(shù)

物理氣相沉積(PVD)是集成電路制造過(guò)程中沉積金屬層和相關(guān)材料廣泛采用的方法。目前硅通孔(Through Silicon Via)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，該技術(shù)大大降低了芯片之間的互連延遲，并且是三維集成實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。PVD在TSV中的應(yīng)用主要是在硅通孔內(nèi)部沉積阻擋層和銅籽晶層，阻擋層的作用是防止銅向硅或者二氧化硅中擴(kuò)散，銅籽晶層的作用是為后續(xù)電鍍工藝做一層導(dǎo)電層，因此在硅通孔內(nèi)沉積阻擋層和銅籽晶層對(duì)物理氣相沉積的薄膜覆蓋率有很高的要求。阻擋層的薄膜覆蓋率不佳，會(huì)影響TSV器件的可靠性；籽晶層的覆蓋率不佳，可能會(huì)導(dǎo)致電鍍無(wú)法進(jìn)行，或者電鍍后的TSV有空洞或縫隙，嚴(yán)重影響器件性能。

典型的直流磁控濺射設(shè)備如圖1所示，該設(shè)備包括用于承載晶片4的基座3，基座3和放置于基座3上的晶片4與靶材2正對(duì)設(shè)置；為了保證薄膜的均勻性，磁控管面積設(shè)計(jì)的都較大，一般磁控管在靶材上的投影面積占靶材面積的二分之一以上；為了提高薄膜的沉積速率，靶基距通常設(shè)置為小于70mm。

但在現(xiàn)有技術(shù)中，存在以下問(wèn)題：

(1)由于磁控管面積太大導(dǎo)致了介質(zhì)氣體的離化率較低，從而使硅通孔的填充速率較慢；

(2)如圖2所示，靶材2的主要腐蝕區(qū)域靠近靶材的邊緣位置，由于靶基距太小，離子和原子入射至晶片41中心部位的硅通孔41的角度大于入射至晶片4中心部位的硅通孔41的角度大，導(dǎo)致了晶片中心位置和晶片邊緣位置處的覆蓋率差異較大，對(duì)硅通孔的填充不均勻。

鑒于此，需要提供一種提高硅通孔填充速率和提高硅通孔填充均勻度的磁控濺射腔室和半導(dǎo)體處理設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種用于硅通孔填充的磁控濺射腔室和半導(dǎo)體處理設(shè)備，至少解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的對(duì)硅通孔填充時(shí)沉積速率低的問(wèn)題。

根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種用于硅通孔填充的磁控濺射腔室，包括：腔體、設(shè)置于所述腔體頂部的靶材、設(shè)置于所述靶材上方的磁控管、以及設(shè)置于所述腔體內(nèi)部且位于所述靶材下方的基座，所述磁控管在所述靶材上的投影面積小于五分之一的所述靶材面積，以提高介質(zhì)氣體的離化率，從而提高對(duì)硅通孔的填充速率。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的磁控濺射腔室，所述磁控管在所述靶材上的投影面積小于十五分之一的所述靶材的面積。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的磁控濺射腔室，所述磁控管包括磁性相反的外磁極和內(nèi)磁極，所述內(nèi)磁極被所述外磁極包圍。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的磁控濺射腔室，所述外磁極具有長(zhǎng)徑和短徑，所述短徑小于或等于所述腔室內(nèi)徑與所述晶片直徑的差的二分之一。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的磁控濺射腔室，還包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸、第一旋轉(zhuǎn)臂和第二旋轉(zhuǎn)臂；

所述第一旋轉(zhuǎn)臂的一端與所述旋轉(zhuǎn)軸固定連接，另一端與所述第二旋轉(zhuǎn)臂的一端連接，所述第二旋轉(zhuǎn)臂的另一端與所述磁控管固定連接；

所述第一旋轉(zhuǎn)臂與所述第二旋轉(zhuǎn)臂之間具有夾角；

所述旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)所述第一旋轉(zhuǎn)臂和所述第二旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)所述磁控管旋轉(zhuǎn)。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的磁控濺射腔室，所述第一旋轉(zhuǎn)臂與所述第二旋轉(zhuǎn)臂之間的夾角可調(diào)，所述夾角范圍為0-180度；

當(dāng)所述夾角為0度時(shí)，所述磁控管投影在所述靶材的中心區(qū)域；

當(dāng)所述夾角為180度時(shí)，所述磁控管投影在所述靶材的邊緣區(qū)域。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的磁控濺射腔室，所述磁控濺射腔室還包括偏壓?jiǎn)卧銎珘簡(jiǎn)卧谒龌袭a(chǎn)生負(fù)偏壓，以吸引帶正離子垂直進(jìn)入晶片的硅通孔底部。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的磁控濺射腔室，所述偏壓?jiǎn)卧ㄉ漕l電源和匹配器，其中，所述射頻電源通過(guò)所述匹配器與所述基座相連；所述射頻電源的功率范圍為800-1400W。

可選地，根據(jù)本實(shí)用新型的磁控濺射腔室，所述靶材與所述基座之間的豎直距離為100-150mm。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，還提供了一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，包括上述用于硅通孔填充的磁控濺射腔室。

有益效果：