專(zhuān)利名稱(chēng):覆蓋環(huán)以及物理氣相沉積系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種覆蓋環(huán)以及物理氣相沉積系統(tǒng)。其中該覆蓋環(huán)適用于物理氣相沉積系統(tǒng)中，以至少覆蓋一晶片的邊緣。覆蓋環(huán)包括一楔型環(huán)，有一基面以及一斜面。該基面當(dāng)作水平的參考面，該斜面往內(nèi)部方向傾斜且與該基面夾有一傾斜角度，該傾斜角度小于5°，且大于或等于0.5°，且該楔型環(huán)的內(nèi)直徑大于297.9mm且小于300mm。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
覆蓋環(huán)以及物理氣相沉積系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體制造，且特別是涉及一種半導(dǎo)體制造的物理氣相沉積 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體元件的制造過(guò)程中都會(huì)包含沉積制作工藝，來(lái)形成整體結(jié)構(gòu)中的一些構(gòu) 件，其中形成導(dǎo)電的金屬構(gòu)件也是必要的制作工藝。金屬材料，例如鋁、銅，是電路中常用的 導(dǎo)電材料，來(lái)形成導(dǎo)電的連接結(jié)構(gòu)。
[0003] 要沉積金屬材料的方法，一般會(huì)使用物理氣相沉積系統(tǒng)，對(duì)晶片沉積一金屬層，之 后利用光刻蝕刻或是研磨的制作工藝，將金屬層圖案化，而得到所要的連接結(jié)構(gòu)。
[0004] 在物理氣相沉積系統(tǒng)，以晶片為基礎(chǔ)為工作件，一般會(huì)被沉積環(huán)圍繞，而沉積環(huán)上 面會(huì)使用覆蓋環(huán)，將沉積環(huán)覆蓋，也防止在晶片上方的沉積金屬靶所提供的金屬沉積物，也 沉積于沉積環(huán)上。
[0005] 然而，由于傳統(tǒng)覆蓋環(huán)沒(méi)有覆蓋到晶片的周?chē)?，因此晶片在背后?huì)有沉積的金屬 殘留物，而影響在晶片上的元件制造。如何改善晶片上邊緣沉積的問(wèn)題，至少是沉積時(shí)需要 考慮的因素。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種物理氣相沉積系統(tǒng)中的覆蓋環(huán)，可以提升沉積品 質(zhì)。
[0007] 為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型的一種覆蓋環(huán)，適用于物理氣相沉積系統(tǒng)中，以至少覆 蓋一晶片的邊緣。覆蓋環(huán)包括一楔型環(huán)，有一基面以及一斜面。該基面當(dāng)作水平的參考面， 該斜面往內(nèi)部方向傾斜且與該基面夾有一傾斜角度，該傾斜角度小于5°，且大于或等于 0.5°，且該楔型環(huán)的內(nèi)直徑大于297.9mm且小于300mm。
[0008] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的覆蓋環(huán)，其傾斜角度是在1.5°與2.5°之間。
[0009] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的覆蓋環(huán)，其楔型環(huán)的內(nèi)直徑是在298.6mm與 299.2mm之間。
[0010] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的覆蓋環(huán)，其楔型環(huán)的該斜面有殘留的金屬 鏈層。
[0011] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的覆蓋環(huán)，其楔型環(huán)的該斜面有殘留的鋁鍍 層。
[0012] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的覆蓋環(huán)，其楔型環(huán)的該基面有一環(huán)狀接觸 面，用于在冷卻操作時(shí)與外部的遮避元件有環(huán)面的接觸。
[0013] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的覆蓋環(huán)，其楔型環(huán)的外圍設(shè)置有至少一條 凹環(huán)。
[0014] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的覆蓋環(huán)，其楔型環(huán)的外圍設(shè)置有三條凹環(huán)。
[0015] 本實(shí)用新型的一種物理氣相沉積系統(tǒng)，包括支撐單元，承載晶片的背面且對(duì)該晶 片加熱，其中該背面的邊緣沒(méi)有被該支撐單元覆蓋。沉積環(huán)圍繞該支撐單元的側(cè)表面的一 部分，且覆蓋該晶片的該背面的該邊緣的內(nèi)部區(qū)域。覆蓋環(huán)至少覆蓋該晶片的上表面的邊 緣，該覆蓋環(huán)是一楔型環(huán)。該楔型環(huán)有一基面以及一斜面，該基面當(dāng)作水平參考面，該斜面 往內(nèi)部方向傾斜且與該基面夾有一傾斜角度。其中該傾斜角度小于5°，且大于或等于0.5°。 又，該楔型環(huán)的內(nèi)直徑大于297.9mm且小于300mm。
[0016] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的物理氣相沉積系統(tǒng)，其傾斜角度是在1.5° 與2.5°之間。
[0017]在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的物理氣相沉積系統(tǒng)，其楔型環(huán)的內(nèi)直徑是 在 298.6mm 與 299.2mm之間。
[0018] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的物理氣相沉積系統(tǒng)，其楔型環(huán)的該斜面有 殘留的金屬鍍層。
[0019] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的物理氣相沉積系統(tǒng)，其楔型環(huán)的該斜面有 殘留的鋁鍍層。
[0020] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的物理氣相沉積系統(tǒng)，其楔型環(huán)的該基面，有 一環(huán)狀接觸面，在冷卻操作時(shí)可以與外部的遮避元件有環(huán)面的接觸。
[0021] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的物理氣相沉積系統(tǒng)，其楔型環(huán)的外圍設(shè)置 有至少一條凹環(huán)。
[0022] 在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，于上述的物理氣相沉積系統(tǒng)，其楔型環(huán)的外圍設(shè)置 有三條凹環(huán)。
[0023]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型通過(guò)適用于物理氣相沉積系統(tǒng)的覆蓋環(huán)的改 進(jìn)，可改善晶片上邊緣沉積問(wèn)題，提高晶片的沉積質(zhì)量。
[0024]為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附 附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】

[0025]圖1是依據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示本實(shí)用新型所考慮分析的一種物理氣相 沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖2是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示一種物理氣相沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0027] 圖3是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示圖2的物理氣相沉積系統(tǒng)的沉積品質(zhì)分析 示意圖；
[0028] 圖4是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示一種物理氣相沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0029] 圖5是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示一種物理氣相沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0030] 圖6是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示覆蓋環(huán)與遮蔽帶的點(diǎn)接觸機(jī)制示意圖；
[0031] 圖7是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示一種物理氣相沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0032] 符號(hào)說(shuō)明
[0033] 100:支撐單元
[0034] 102:晶片
[0035] 104 :沉積環(huán)
[0036] 106、106，：覆蓋環(huán)
[0037] 108:遮蔽帶
[0038] 110:靶材
[0039] 112:背面
[0040] 120:周?chē)鷧^(qū)域
[0041] 130 :沉積層
[0042] 132:內(nèi)緣區(qū)域
[0043] 150 :間隙
[0044] 151:接觸結(jié)構(gòu)
[0045] 152、152'：底面
[0046] 170:凹環(huán)
【具體實(shí)施方式】
[0047] 本實(shí)用新型的動(dòng)機(jī)預(yù)期至少能夠改善物理氣相沉積系統(tǒng)的沉積品質(zhì)，因此針對(duì)物 理氣相沉積系統(tǒng)進(jìn)行研究。圖1是依據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示本實(shí)用新型所考慮分析 的一種物理氣相沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]參閱圖1，本實(shí)用新型考慮一種物理氣相沉積系統(tǒng)，其包括支撐單元100,以承載要 被沉積的晶片102。支撐單元100例如可以是塊狀結(jié)構(gòu)，也例如是加熱單元，可以提供晶片 102在沉積時(shí)所需要的溫度。要注意的是，支撐單元100僅支撐晶片102背面的中間部位，而 其背面的邊緣是沒(méi)有被支撐單元覆蓋。另外，支撐單元100的邊緣具有階梯狀結(jié)構(gòu)。接著，沉 積環(huán)104圍繞支撐單元100的側(cè)表面的一部分，也就是位于支撐單元100的階梯狀結(jié)構(gòu)上，也 與支撐單元100達(dá)到定位與支撐的效果。沉積環(huán)104的內(nèi)緣有凹槽，因此實(shí)際上僅是覆蓋晶 片102的背面112的邊緣的內(nèi)部區(qū)域，因此晶片102的背面112的邊緣的外部區(qū)域仍是暴露狀 態(tài)，沒(méi)有完全被覆蓋。
[0049] 另外，物理氣相沉積系統(tǒng)還配置有一覆蓋環(huán)106,環(huán)繞晶片102,且覆蓋沉積環(huán)104 的外圍。于本實(shí)施例，覆蓋環(huán)106沒(méi)有覆蓋晶片102的周?chē)?。覆蓋環(huán)106的外圍下表面有一環(huán) 型凹槽，與圓柱筒狀的遮蔽帶(shield band)108的下末端耦合。遮蔽帶108例如是接地的遮 蔽帶，且配合金屬革E材110,構(gòu)成一個(gè)沉積室。于圖1，遮蔽帶108與金屬革E材110之間的其它 結(jié)構(gòu)忽略未示，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員示可以理解。
[0050] 對(duì)于圖1的種物理氣相沉積系統(tǒng)，其例如進(jìn)行鋁材料的沉積時(shí)，由于晶片102沒(méi)有 被覆蓋環(huán)106所覆蓋，因此鋁沉積層可以全面形成于晶片102表面。然而由于晶片102的背面 112的邊緣是暴露狀態(tài)，因此鋁材料可能殘留在其上，導(dǎo)致沉積品質(zhì)不佳，且導(dǎo)致在此區(qū)域 后續(xù)所制造的電路元件的性能不佳。
[0051] 基于前述邊緣的效應(yīng)，本實(shí)用新型提出改進(jìn)的物理氣相沉積系統(tǒng)。圖2是依照本實(shí) 用新型的一實(shí)施例，繪示一種物理氣相沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖2,于本實(shí)施例， 一種物理氣相沉積系統(tǒng)的覆蓋環(huán)106可以作修改，也就是將覆蓋環(huán)106的內(nèi)邊緣往內(nèi)延伸， 而能覆蓋晶片102的周?chē)?，如此可以排除金屬沉積物殘留于晶片102的背表面112的周?chē)?機(jī)率。然而，如果覆蓋環(huán)106的內(nèi)邊緣過(guò)度往內(nèi)延伸，則會(huì)造成在晶片102邊緣的元件的性能 不佳。
[0052]也就是，圖2的覆蓋環(huán)106的設(shè)置方式，雖然可以排除晶片背部的沉積殘留，但是細(xì) 部研究其沉積效應(yīng)，覆蓋環(huán)106會(huì)造成在晶片102邊緣的元件的厚度變薄，因此元件性能會(huì) 與設(shè)計(jì)所預(yù)期的性能不一致，也因此需要再進(jìn)一步考慮。
[0053]圖3是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示圖2的物理氣相沉積系統(tǒng)的沉積品質(zhì)分析 示意圖。參閱圖3,覆蓋環(huán)106造成晶片102邊緣的元件的性能不佳的原因其一如下。金屬的 革巴材110，例如是錯(cuò)的革E材110，提供金屬物質(zhì)對(duì)晶片102沉積。此時(shí)由于覆蓋環(huán)106覆蓋晶片 102的周?chē)?，因此在最后兀件制造完成后，屬于晶?02的周?chē)鷧^(qū)域120的兀件，其厚度會(huì)減 少，導(dǎo)致晶片102上的元件性能不一致。因此，覆蓋環(huán)106的內(nèi)徑不能縮減太多。
[0054] 以直徑為300mm的晶片為例，覆蓋環(huán)106的內(nèi)直徑例如是在298.6mm與299.2mm之 間，因此覆蓋環(huán)106可以覆蓋晶片102的一小部分邊緣，足以排除在晶片102的背表面112的 沉積殘留，但是不會(huì)造成邊緣元件的厚度減小。較一般而言，楔型環(huán)的內(nèi)直徑例如是大于 297.9mm 且小于 300mm。
[0055]本實(shí)用新型再進(jìn)一步探討圖2的物理氣相沉積系統(tǒng)的沉積品質(zhì)。圖4是依照本實(shí)用 新型的一實(shí)施例，繪示一種物理氣相沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖4,覆蓋環(huán)106是楔 型環(huán)的結(jié)構(gòu)，其有一基面以及一斜面。以基面當(dāng)作水平的參考面，斜面是往內(nèi)部方向傾斜且 與基面夾有一傾斜角度Θ1，其例如是15度，以維持沉積室內(nèi)的氣體穩(wěn)定流通。然而，以鋁沉 積為例，鋁也會(huì)沉積在覆蓋環(huán)106斜面，而形成沉積層130。此鋁的沉積層130,由于高功率所 引發(fā)的高溫會(huì)使金屬融化，而由于覆蓋環(huán)106斜面是15度的斜面，因此會(huì)產(chǎn)生回流 (ref low)，使得鋁溢出覆蓋環(huán)106的內(nèi)緣區(qū)域132,導(dǎo)致覆蓋環(huán)106的內(nèi)徑縮減，覆蓋更多晶 片106的邊緣，會(huì)影響邊緣區(qū)域的元件性能。
[0056]圖5是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示一種物理氣相沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意 圖。參閱圖5，為了解決金屬回流而過(guò)度縮減覆蓋環(huán)106的內(nèi)徑，本實(shí)用新型的一實(shí)施例的覆 蓋環(huán)106'是具有比傾斜角度Θ1較小的傾斜角度Θ2。傾斜角度Θ2例如是小于5°且大于或等于 0.5°，其中更例如是在1.5°與2.5°之間。如此可以減少如圖4的鋁回流效應(yīng)。對(duì)于另外的附 加效果，由于傾斜角度Θ2的減少，覆蓋環(huán)106'的厚度隨著縮減，也因此有減重的效果。于此， 覆蓋環(huán)106'有凸出結(jié)構(gòu)是由于傾斜角度Θ2的縮小，使得斜面已很貼近沉積環(huán)104的表面。沉 積環(huán)104上一般會(huì)有定位結(jié)構(gòu)或是其他結(jié)構(gòu)，因此斜面會(huì)有對(duì)應(yīng)的凸出結(jié)構(gòu)。附圖僅是示意 圖。
[0057]再繼續(xù)探討圖5的物理氣相沉積系統(tǒng)，由于沉積環(huán)104上的覆蓋環(huán)106'，在沉積時(shí) 是處于較高溫的區(qū)域。因此，在釋放冷卻過(guò)程中，如果覆蓋環(huán)106的冷卻效果緩慢，而仍維持 高溫時(shí)，會(huì)使晶片也維持高溫，導(dǎo)致在此區(qū)域元件上會(huì)形成鋁的須(whisker)，而影響元件。 圖6是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示覆蓋環(huán)與遮蔽帶的點(diǎn)接觸機(jī)制示意圖。參閱圖6,由 于覆蓋環(huán)106與遮蔽帶108的接觸一般僅是三個(gè)接觸結(jié)構(gòu)151的點(diǎn)接觸，因此遮蔽帶108冷卻 時(shí)，無(wú)法同時(shí)有效也使覆蓋環(huán)106冷卻。如此，晶片102上可能會(huì)長(zhǎng)出鋁須。配合參閱圖4，遮 蔽帶108的末端與覆蓋環(huán)106的凹槽環(huán)的底面152之間，除了接觸結(jié)構(gòu)151的區(qū)域有接觸外， 其他區(qū)域與底面152之間是會(huì)存在有間隙150。
[0058]圖7是依照本實(shí)用新型的一實(shí)施例，繪示一種物理氣相沉積系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)示意 圖。參閱圖7，為了使覆蓋環(huán)106有更好的冷卻效果，本實(shí)用新型的一實(shí)施例，將覆蓋環(huán)106的 接觸結(jié)構(gòu)151結(jié)構(gòu)移除，如此使得遮蔽帶108的末端與覆蓋環(huán)106的凹槽環(huán)的底面152'是環(huán) 面的接觸，使得覆蓋環(huán)106由于與遮蔽帶108環(huán)的全面接觸，而有較佳的冷卻效果。
[0059] 再進(jìn)一步考慮，由于覆蓋環(huán)106是楔型環(huán)的結(jié)構(gòu)，其外圍是垂直面的結(jié)構(gòu)，因此可 以適當(dāng)形成至少一條凹環(huán)170,其例如是三條凹環(huán)170。由于凹環(huán)170會(huì)提供更多可以散熱的 表面積，因此也可以提升覆蓋環(huán)106的冷卻效果。
[0060] 綜上所述，本實(shí)用新型針對(duì)物理氣相沉積系統(tǒng)的覆蓋環(huán)106'提出結(jié)構(gòu)修改，可以 維持適當(dāng)?shù)膬?nèi)徑，且能使覆蓋環(huán)106'具有更有效的的冷卻效果。如此，晶片邊緣的元件仍能 可能維持在元件設(shè)計(jì)所預(yù)期的性能。本實(shí)用新型對(duì)覆蓋環(huán)106'的改進(jìn)的一實(shí)施例，可以簡(jiǎn) 單歸納成表一的內(nèi)容。
[0061 ]表一
[0063]從表一的內(nèi)容可以看出，本實(shí)用新型關(guān)于覆蓋環(huán)106'的特征至少包括「增加覆蓋 環(huán)106'的內(nèi)直徑」、「縮減覆蓋環(huán)106'的斜面角度」、「增加覆蓋環(huán)106'與遮蔽帶108的接 觸」、「增加外圍散熱面」。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種覆蓋環(huán)，適用于物理氣相沉積系統(tǒng)中，以至少覆蓋一晶片的邊緣，其特征在于， 該覆蓋環(huán)包括： 楔型環(huán)，有基面以及斜面， 其中該基面當(dāng)作水平的參考面，該斜面往內(nèi)部方向傾斜且與該基面夾有一傾斜角度， 該傾斜角度小于5°，且大于或等于0.5°， 其中該楔型環(huán)的內(nèi)直徑大于297.9mm且小于300mm。2. 如權(quán)利要求1所述的覆蓋環(huán)，其特征在于，該傾斜角度是在1.5°與2.5°之間。3. 如權(quán)利要求1所述的覆蓋環(huán)，其特征在于，該楔型環(huán)的該內(nèi)直徑是在298.6mm與 299.2mm之間。4. 如權(quán)利要求1所述的覆蓋環(huán)，其特征在于，該楔型環(huán)的該斜面有殘留的金屬鍍層。5. 如權(quán)利要求1所述的覆蓋環(huán)，其特征在于，該楔型環(huán)的該斜面有殘留的鋁鍍層。6. 如權(quán)利要求1所述的覆蓋環(huán)，其特征在于，該楔型環(huán)的該基面有一環(huán)狀接觸面，用于 在冷卻操作時(shí)與外部的遮避元件有環(huán)面的接觸。7. 如權(quán)利要求1所述的覆蓋環(huán)，其特征在于，該楔型環(huán)的外圍設(shè)置有至少一條凹環(huán)。8. 如權(quán)利要求1所述的覆蓋環(huán)，其特征在于，該楔型環(huán)的外圍設(shè)置有三條凹環(huán)。9. 一種物理氣相沉積系統(tǒng)，其特征在于，該物理氣相沉積系統(tǒng)包括： 支撐單元，承載晶片的背面且對(duì)該晶片加熱，其中該背面的邊緣沒(méi)有被該支撐單元覆 蓋； 沉積環(huán)，圍繞該支撐單元的側(cè)表面的一部分，且覆蓋該晶片的該背面的該邊緣的內(nèi)部 區(qū)域；以及 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)的覆蓋環(huán)，至少覆蓋該晶片的上表面的邊緣。
【文檔編號(hào)】H01L21/00GK205723449SQ201620398803
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】劉世樑, 羅志明, 劉耀鴻, 左明光
【申請(qǐng)人】聯(lián)華電子股份有限公司