專利名稱：濺鍍清洗室的晶座設(shè)計及應(yīng)用該設(shè)計的金屬化制造過程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濺鍍清洗室與應(yīng)用該濺鍍清洗室的金屬化制造過程，尤指一種可避免晶片溫度升高的濺鍍清洗室晶座設(shè)計與應(yīng)用該設(shè)計的金屬化制造過程，可用以改善鋁孔隙填補(bǔ)能力。
在半導(dǎo)體的金屬化制造過程中，已知的上層金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)是由鈦/氮化鈦/鋁/氮化鈦的層狀結(jié)構(gòu)所組成的。其中，底部鈦層的功能為潤濕層(wetting layer)，可幫助鋁的表面遷移，而第一氮化鈦層的功能則為避免底部鈦層與其上的鋁層反應(yīng)而形成鋁化鈦(TiAl3)，至于最上面的第二氮化鈦層則為一抗反射層(ARC)，可避免微影圖案轉(zhuǎn)移不正確。然而，為了降低成本與提高產(chǎn)量(throughput)，目前最常用的上層金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)為將已知的上層金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)改良為鈦/鋁/氮化鈦的層狀結(jié)構(gòu)。由于消除了第一氮化鈦層，該上層金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)很容易因鈦與鋁的反應(yīng)生成鈦化鋁(TiAl3)，如此將大大降低底部鈦層的潤濕(wetting)能力而產(chǎn)生孔洞(void)。此外，上層金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)通常使用于電力線(power line)，如果電容層(C2)產(chǎn)生孔隙，則該電容層(C2)的RC時間延遲將會變高，且所形成的元件會因孔洞(void)而影響其可靠度(reliability)。
在半導(dǎo)體的金屬化制造過程中，濺鍍清洗室(sputter clean chamber)的晶座(pedestal)是制造過程工具的一部份。請參閱第一圖，其為已知濺鍍清洗室的結(jié)構(gòu)示意圖。如第一圖所示，已知的晶座組(pedestal assembly)包括晶座1，提供一導(dǎo)體表面以供承載晶片，石英絕緣2，可用以禁止導(dǎo)電至該晶座1與遮蔽該晶座1，以及一晶座遮蔽3可支撐該石英絕緣2。由于晶片于真空系統(tǒng)中降溫不易，且已知的晶座組設(shè)計無法避免晶片溫度升高或維持晶片溫度于所需的溫度，因此經(jīng)過連續(xù)的制造過程程序后，反應(yīng)室與晶座的溫度常會因熱累積而導(dǎo)致溫度增高，而使得鋁的填洞能力降低且產(chǎn)生孔隙，造成RC值變高與可靠度問題。
本發(fā)明人鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，經(jīng)鍥而不舍的研究與實驗，終完成本發(fā)明，濺鍍清洗室監(jiān)的晶座設(shè)計及應(yīng)用該設(shè)計的金屬化制造過程。
本發(fā)明的主要目的是提供一種可避免晶片溫度升高的濺鍍清洗室晶座設(shè)計與應(yīng)用該設(shè)計的金屬化制造過程，以提高鋁金屬導(dǎo)線的填洞能力。
本發(fā)明的另一目的是提供一種濺鍍清洗室的晶座設(shè)計，用以避免晶片溫度升高與保持晶片溫度于所需的溫度，藉此可避免孔洞的產(chǎn)生，并增加鋁孔隙的填補(bǔ)能力，降低RC值與增加可靠度。
本發(fā)明的又一目的是提供一種濺鍍清洗室，以應(yīng)用于一半導(dǎo)體制造過程中。該濺鍍清洗室包括一晶座，用以承載一晶片，以及一冷卻管線，裝置于該晶座內(nèi)，藉以避免該晶片溫度升高。
根據(jù)本發(fā)明，該晶座具一導(dǎo)體表面，用以承載該晶片。
根據(jù)本發(fā)明，該濺鍍清洗室更包括一石英蓋，裝置于該晶座的上表面，用以保護(hù)該晶座免于電漿的損害，一石英絕緣，裝置于該晶座的圓周部份，用以保護(hù)該晶座免于電漿的損害，一插銷襯套孔，設(shè)置于該晶座，用以供一插銷移動以提升該晶片，以及一支撐物，連接于該晶座，用以移動該晶座。
本發(fā)明的又一目的是提供一晶座組，應(yīng)用于一半導(dǎo)體制造過程的濺鍍清洗室。該晶座組包括一晶座，用以承載一晶片，以及一冷卻管線，裝置于該晶座內(nèi)，用以避免該晶片溫度升高。
本發(fā)明的又一目的是提供一種半導(dǎo)體金屬化制造過程，該制造過程包括步驟(a)提供一晶片，(b)置該晶片于一濺鍍清洗室，進(jìn)行濺鍍清洗制造過程并同時對該晶片進(jìn)行冷卻處理，(c)置該晶片于一物理氣相蒸鍍室，以形成一鈦金屬層于該晶片上，以及(d)形成一鋁層于該鈦金屬層上。
根據(jù)本發(fā)明，其中該濺鍍清洗室包括一晶座，用以承載該晶片，以及一冷卻管線，裝置于該晶座內(nèi)，用以避免該晶片溫度升高。
根據(jù)本發(fā)明，其中該步驟(a)之后更包括一清洗晶片的步驟。
根據(jù)本發(fā)明，其中該步驟(b)系冷卻該晶片溫度至40度以下。
根據(jù)本發(fā)明，其中該步驟(b)系以一冷卻水通過該濺鍍清洗室的冷卻管線，以冷卻該晶片與降低該濺鍍清洗室的溫度。
最佳者，該鈦金屬層的厚度為250埃至400埃。
本發(fā)明的又一目的是提供一種改善鋁孔隙填補(bǔ)能力的方法，應(yīng)用于半導(dǎo)體的金屬化制造過程中，該方法包括步驟(a)提供一晶片，(b)置該晶片于一濺鍍清洗室做濺鍍清洗，并同時冷卻處理該晶片，(c)置該晶片于一物理氣相蒸鍍室，以形成一鈦金屬層于該晶片上，以及(d)形成一鋁層于該鈦金屬層上，藉此以改善鋁孔隙填補(bǔ)能力。
根據(jù)本發(fā)明，該濺鍍清洗室具有一可冷卻該晶片溫度的晶座，以冷卻處理該晶片。
由下面的實施例以及附圖
，能更清楚地理解本發(fā)明。
實施例請參閱圖2(a)，為本發(fā)明最佳實施例的濺鍍清洗室晶座結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2(a)所示，為避免置于濺鍍清洗室晶座上的晶片升溫，并維持反應(yīng)室與晶片溫度于所需溫度，于該晶座21內(nèi)可裝置一冷卻管線22，藉由熱交換原理以一冷卻水通過該冷卻管線22，可冷卻該晶片與降低反應(yīng)室的溫度。由于在真空狀態(tài)下反應(yīng)室內(nèi)的晶片降溫不易且無法維持反應(yīng)室與晶片溫度穩(wěn)定于所需溫度，因此藉由此特殊設(shè)計可得一快速冷卻與維持晶片與反應(yīng)室溫度的優(yōu)點(diǎn)。另外，冷卻管線22于晶座21內(nèi)的配置方式并不限于圖2(b)所示的環(huán)繞方式而已，對熟知此技術(shù)的人士而言任何適用的配置方式在此皆可并入?yún)⒖肌?br> 請再參閱圖2(a)。晶座21具一導(dǎo)體表面，可用以承載一晶片。另外，該濺鍍清洗室除上述晶座21與冷卻管線22的設(shè)計外，更可包括一石英蓋23，裝置于該晶座21的上表面，用以保護(hù)該晶座21免于電漿的損害。另外，在晶座21的圓周部份亦可裝置一石英絕緣24，用來保護(hù)該晶座21免于電漿的損害。
此外，在晶座21上更可提供一插銷襯套孔25，供一插銷移動以提升晶片。當(dāng)然，亦可藉由一連接于晶座21移動機(jī)構(gòu)的支撐物26以移動該晶座21。當(dāng)然，本發(fā)明圖2(a)所示的晶座結(jié)構(gòu)只為說明本發(fā)明的冷卻管線22特征而已，對熟知此技術(shù)的人士而言，可應(yīng)用于晶座21上的配備并不限于上述的配備，任何適用的配備在此亦可并入?yún)⒖肌?br> 根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明另提供一種改善鋁孔隙填補(bǔ)能力的方法，藉以應(yīng)用于半導(dǎo)體的金屬化制造過程中。該方法包括如下步驟首先，提供一晶片。接著，預(yù)先清洗該晶片，并將該晶片置于上述的濺鍍清洗室晶座21以進(jìn)行濺鍍清洗制造過程，并同時進(jìn)行一冷卻處理以避免該晶片溫度升高。最佳者，將該晶片溫度系冷卻至40度以下。遂后，將該晶片置于一物理氣相蒸鍍室中，并于該晶片上濺鍍一鈦金屬層。當(dāng)然，該鈦金屬以具有250埃至400埃的厚度為佳。最后，再形成一鋁層于該鈦金屬層上。由于已知制造過程步驟并無冷卻晶片的程序，因此會產(chǎn)生較明顯的孔洞(void)，且鋁的孔隙填補(bǔ)能力較差。若藉由一般自然冷卻程序需耗費(fèi)長的等待時間且亦無法降至所需的溫度。因此利用本發(fā)明的特殊晶座設(shè)計將可達(dá)到避免晶片溫度升高與維持晶片于所需溫度的目的，進(jìn)而減少孔洞的形成，與改善鋁孔隙的填補(bǔ)能力。上述說明可藉由下列附圖而得一證明請參閱圖3。由圖3所示的上層金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)掃瞄式電子顯微鏡(SEM)圖可知，于底鈦層沉積前晶片未經(jīng)冷卻處理時會有明顯的孔隙產(chǎn)生，如此將使RC值增加且影響其可靠度。請圖4。由圖4可知于底鈦層沉積前若將晶片經(jīng)由本發(fā)明的晶座設(shè)計進(jìn)行處理，則所形成的上層金屬導(dǎo)線結(jié)構(gòu)可減少孔隙的形成，并可增加鋁的孔隙填補(bǔ)能力。
綜上所述，本發(fā)明所提供的濺鍍清洗室晶座設(shè)計，可藉由一冷卻管線而得以避免晶片溫度升高并維持反應(yīng)室以及晶片溫度于所需溫度，因此可于鈦金屬沉積于晶片之前藉由一冷卻晶片的步驟，以改善鋁的孔隙填補(bǔ)能力，降低RC值與增加可靠度，本發(fā)明具備實際生產(chǎn)的價值。
在不偏離權(quán)利要求書的保護(hù)范圍下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種濺鍍清洗室，應(yīng)用于一半導(dǎo)體制造過程中，包括晶座，用以承載一晶片；以及冷卻管線，裝置于該晶座內(nèi)，藉以避免該晶片溫度升高。
2.如權(quán)利要求1所述的濺鍍清洗室，其中該晶座具有一導(dǎo)體表面，用以承載該晶片。
3.如權(quán)利要求1所述的濺鍍清洗室，該濺鍍清洗室更包括石英蓋，裝置于該晶座的上表面，用以保護(hù)該晶座免于電漿的損害；石英絕緣，裝置于該晶座的圓周部份，用以保護(hù)該晶座免于電漿的損害；插銷襯套孔，設(shè)置于該晶座，用以供一插銷移動以提升該晶片；以及支撐物，連接于該晶座，用以移動該晶座。
4.一晶座組，應(yīng)用于一半導(dǎo)體制造過程的濺鍍清洗室，該晶座組包括晶座，用以承載一晶片；以及冷卻管線，裝置于該晶座內(nèi)，用以避免該晶片溫度升高。
5.如權(quán)利要求4所述的晶座組，其中該晶座具有一導(dǎo)體表面，用以承載該晶片。
6.如權(quán)利要求4所述的晶座組，其中該晶座組更包括石英蓋，裝置于該晶座的上表面，用以保護(hù)該晶座免于電漿的損害；石英絕緣，裝置于該晶座的圓周部份，用以保護(hù)該晶座免于電漿的損害；插銷襯套孔，設(shè)置于該晶座，用以供一插銷移動以提升該晶片；以及支撐物，連接于該晶座，用以移動該晶座。
7.一種半導(dǎo)體金屬化制造過程，該制造過程包括步驟(a)提供一晶片；(b)置該晶片于一濺鍍清洗室內(nèi)，進(jìn)行一濺鍍清洗制造過程并同時對該晶片進(jìn)行冷卻處理；(c)置該晶片于一物理氣相蒸鍍室，以形成一鈦金屬層于該晶片上；以及(d)形成一鋁層于該鈦金屬層上。
8.如權(quán)利要求7所述的制造過程，其中該濺鍍清洗室包括晶座，用以承載該晶片；以及冷卻管線，裝置于該晶座內(nèi)，用以避免該晶片溫度升高。
9.如權(quán)利要求8所述的制造過程，其中該步驟(b)系以一冷卻水通過該濺鍍清洗室的冷卻管線，以避免該晶片溫度升高與降低該濺鍍清洗室的溫度。
10.如權(quán)利要求7所述的制造過程，其中該步驟(a)之后還包括一清洗晶片的步驟。
11.如權(quán)利要求7所述的制造過程，其中該步驟(b)系冷卻該晶片溫度至40度以下。
12.如權(quán)利要求7所述的制造過程，其中該鈦金屬層的厚度為250埃至400埃。
13.一種改善鋁孔隙填補(bǔ)能力的方法，應(yīng)用于半導(dǎo)體的金屬化制造過程中，該方法包括步驟(a)提供一晶片；(b)置該晶片于一濺鍍清洗室做濺鍍清洗，并同時冷卻處理該晶片；(c)置該晶片于一物理氣相蒸鍍室，以形成一鈦金屬層于該晶片上；以及(d)形成一鋁層于該鈦金屬層上，藉此以改善鋁孔隙填補(bǔ)能力。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該濺鍍清洗室具有一可冷卻該晶片溫度的晶座，以冷卻處理該晶片。
全文摘要
本案為一種濺鍍清洗室,應(yīng)用于一半導(dǎo)體制造過程中。該濺鍍清洗室包括一晶座,用以承載一晶片,以及一冷卻管線,裝置于該晶座內(nèi),藉以避免該晶片溫度升高。藉由該晶座設(shè)計,可在鈦金屬沉積于晶片之前藉由一冷卻晶片的步驟,以改善鋁的孔隙填補(bǔ)能力。
文檔編號C23C14/50GK1349003SQ0013176
公開日2002年5月15日 申請日期2000年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月17日
發(fā)明者吳孝哲 申請人:茂德科技股份有限公司