[发明专利]溅镀清洗室的晶座设计及应用该设计的金属化制造过程

说明书

本发明涉及一种溅镀清洗室与应用该溅镀清洗室的金属化制造过程，尤指一种可避免晶片温度升高的溅镀清洗室晶座设计与应用该设计的金属化制造过程，可用以改善铝孔隙填补能力。

在半导体的金属化制造过程中，已知的上层金属导线结构是由钛/氮化钛/铝/氮化钛的层状结构所组成的。其中，底部钛层的功能为润湿层(wetting layer)，可帮助铝的表面迁移，而第一氮化钛层的功能则为避免底部钛层与其上的铝层反应而形成铝化钛(TiAl3)，至于最上面的第二氮化钛层则为一抗反射层(ARC)，可避免微影图案转移不正确。然而，为了降低成本与提高产量(throughput)，目前最常用的上层金属导线结构为将已知的上层金属导线结构改良为钛/铝/氮化钛的层状结构。由于消除了第一氮化钛层，该上层金属导线结构很容易因钛与铝的反应生成钛化铝(TiAl3)，如此将大大降低底部钛层的润湿(wetting)能力而产生孔洞(void)。此外，上层金属导线结构通常使用于电力线(power line)，如果电容层(C2)产生孔隙，则该电容层(C2)的RC时间延迟将会变高，且所形成的元件会因孔洞(void)而影响其可靠度(reliability)。

在半导体的金属化制造过程中，溅镀清洗室(sputter clean chamber)的晶座(pedestal)是制造过程工具的一部份。请参阅第一图，其为已知溅镀清洗室的结构示意图。如第一图所示，已知的晶座组(pedestal assembly)包括：晶座1，提供一导体表面以供承载晶片，石英绝缘2，可用以禁止导电至该晶座1与遮蔽该晶座1，以及一晶座遮蔽3可支撑该石英绝缘2。由于晶片于真空系统中降温不易，且已知的晶座组设计无法避免晶片温度升高或维持晶片温度于所需的温度，因此经过连续的制造过程程序后，反应室与晶座的温度常会因热累积而导致温度增高，而使得铝的填洞能力降低且产生孔隙，造成RC值变高与可靠度问题。

本发明人鉴于现有技术存在的缺陷，经锲而不舍的研究与实验，终完成本发明，溅镀清洗室监的晶座设计及应用该设计的金属化制造过程。

本发明的主要目的是提供一种可避免晶片温度升高的溅镀清洗室晶座设计与应用该设计的金属化制造过程，以提高铝金属导线的填洞能力。

本发明的另一目的是提供一种溅镀清洗室的晶座设计，用以避免晶片温度升高与保持晶片温度于所需的温度，藉此可避免孔洞的产生，并增加铝孔隙的填补能力，降低RC值与增加可靠度。

本发明的又一目的是提供一种溅镀清洗室，以应用于一半导体制造过程中。该溅镀清洗室包括一晶座，用以承载一晶片，以及一冷却管线，装置于该晶座内，藉以避免该晶片温度升高。

根据本发明，该晶座具一导体表面，用以承载该晶片。

根据本发明，该溅镀清洗室更包括一石英盖，装置于该晶座的上表面，用以保护该晶座免于电浆的损害，一石英绝缘，装置于该晶座的圆周部份，用以保护该晶座免于电浆的损害，一插销衬套孔，设置于该晶座，用以供一插销移动以提升该晶片，以及一支撑物，连接于该晶座，用以移动该晶座。

本发明的又一目的是提供一晶座组，应用于一半导体制造过程的溅镀清洗室。该晶座组包括一晶座，用以承载一晶片，以及一冷却管线，装置于该晶座内，用以避免该晶片温度升高。

本发明的又一目的是提供一种半导体金属化制造过程，该制造过程包括步骤(a)提供一晶片，(b)置该晶片于一溅镀清洗室，进行溅镀清洗制造过程并同时对该晶片进行冷却处理，(c)置该晶片于一物理气相蒸镀室，以形成一钛金属层于该晶片上，以及(d)形成一铝层于该钛金属层上。

根据本发明，其中该溅镀清洗室包括一晶座，用以承载该晶片，以及一冷却管线，装置于该晶座内，用以避免该晶片温度升高。

根据本发明，其中该步骤(a)之后更包括一清洗晶片的步骤。

根据本发明，其中该步骤(b)系冷却该晶片温度至40度以下。

根据本发明，其中该步骤(b)系以一冷却水通过该溅镀清洗室的冷却管线，以冷却该晶片与降低该溅镀清洗室的温度。

最佳者，该钛金属层的厚度为250埃至400埃。

本发明的又一目的是提供一种改善铝孔隙填补能力的方法，应用于半导体的金属化制造过程中，该方法包括步骤(a)提供一晶片，(b)置该晶片于一溅镀清洗室做溅镀清洗，并同时冷却处理该晶片，(c)置该晶片于一物理气相蒸镀室，以形成一钛金属层于该晶片上，以及(d)形成一铝层于该钛金属层上，藉此以改善铝孔隙填补能力。

根据本发明，该溅镀清洗室具有一可冷却该晶片温度的晶座，以冷却处理该晶片。

由下面的实施例以及附图，能更清楚地理解本发明。

实施例