JP2011500967A - 3次元半導体パッケージングにおける貫通シリコンビアのメタライゼーションへのhipimsの適用 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態によるHIPIMS蒸着方法及びシステムに従う蒸着運転が、RF高周波信号及び低インピーダンス整合ネットワーク66を使用して行われ、シリコン(Si)半導体基板に形成されたトレンチの露出表面にタンタル(Ta)を蒸着した。深いトレンチは、当業者には既知のディープシリコンエッチプロセス(DSE)によってSi半導体基板にエッチングされ、実質的に垂直な側壁と約10:1の縦横比を提供した。HIPIMS蒸着の結果が図5〜7に示されており、これら図はトレンチの底部分の25%より大きな被覆率を示している。図6に示すトレンチの頂部への層状蒸着は、約1060nmの厚みを有し、図7に示すトレンチの底部への層状蒸着は、約263nmの厚みを有している。同様な条件下において約15%以下の底部被覆率という結果の既存の蒸着技術に比較すると、本発明の実施形態による方法及びシステムは望ましい改善を提供している。HIPIMS法及び装置の実験例に対する蒸着速度は約1.5nm/sであった。
36・・・磁石組立体
20・・・反応器ハウジング
52、58・・・流量制御装置
12・・・ターゲット
38・・・磁場
40・・・露出表面
42・・・プラズマ
54・・・入口ポート
24・・・チャンバー
32・・・上面
14・・・側壁
16・・・トレンチ
18・・・半導体基板
34・・・底面
28・・・ペデスタル
Claims (19)
- ペデスタルによって支持された半導体基板に形成された、略垂直な側壁と、少なくとも10:1の縦横比と、を備えるトレンチの内面への導電性材料の磁気的に改良されたスパッタリングの方法であって、
前記トレンチの内面にスパッターされる前記導電性材料から少なくとも部分的に形成されたターゲットの表面に隣接して磁場を提供するステップと、
DC電圧を複数のパルス状にアノードとカソードとの間にかけるステップであって、前記カソードが前記ターゲットを含むステップと、
高周波信号を、前記半導体基板を支持する前記ペデスタルに供給して、前記半導体基板に隣接する自己バイアス場を生成するステップであって、前記高周波信号が、前記アノードと前記カソードとの間の前記電圧のパルスの終了時を超えて延びる持続時間とを有する約1MHz〜70NHzの範囲内の周波数で前記ペデスタルに供給されるステップと、
前記アノードと前記カソードとの間にかけられる前記DC電圧のパルスそれぞれの間に、前記ターゲットからの前記導電性材料を前記半導体基板に形成された前記トレンチの略垂直な側壁上に堆積させるステップと、
を含む方法。 - 前記高周波信号を供給されたロードのインピーダンスを整合して、前記アノードと前記カソードとの間にかけられる前記電圧のパルス中に、最大DC電流とほぼ同時に生じるように最大自己バイアス電圧をもたらすステップをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記高周波信号は、約300〜3000ワットの範囲内の出力を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記高周波信号を供給する前記ステップは、
前記アノードと前記カソードとの間にかけられた前記DC電圧のパルスそれぞれの前に前記高周波信号を開始するステップと、
前記アノードと前記カソードとの間に前記DC電圧がかけられている間、及び前記アノードと前記カソードとの間の前記DC電圧のパルスが停止された後の所定時間の間、前記高周波信号を維持するステップと、
前記アノードと前記カソードとの間の前記DC電圧のパルスが停止された後の前記所定時間の終了後にのみ前記高周波信号を停止するステップと、
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。 - 前記DC電圧は、繰り返しかけられるとともに、約0.5%〜10%の範囲内の負荷サイクルを有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記高周波信号は、約13.56MHzの周波数を有していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記高周波信号は、約1MHz〜50MHzの範囲内の周波数を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- ロードによって高周波信号源に反射されて戻る出力を最小化するように、前記高周波信号の周波数を調整するステップをさらに備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記周波数は、13.56MHzの5パーセント内に調整されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 前記周波数を調整するステップは、前記ペデスタルへの前記高周波信号の供給の後に開始されることを特徴とする請求項8又は9に記載の方法。
- 集積回路を集合的に支持する複数の半導体基板18のスタックされた構成を製造する方法であって、
第1の半導体基板にトレンチを形成するステップであって、該トレンチは、前記第1の半導体基板の上面における開口部と略垂直な側壁とを備えるとともに、少なくとも10:1の縦横比を備えるステップと、
前記トレンチを含む前記第1の半導体基板をペデスタルによって支持するステップと、
前記トレンチの内側側壁に導電性材料をスパッタリングするステップであって、該スパッタリングするステップは、
前記トレンチの内面にスパッターされる前記導電性材料から少なくとも部分的に形成されたターゲットの表面に隣接して磁場を提供するステップ、
DC電圧を複数のパルス状にアノードとカソードとの間にかけるステップであって、前記カソードが前記ターゲットを含むステップ、
前記高周波信号を、前記半導体基板を支持する前記ペデスタルに供給して、前記半導体基板に隣接する自己バイアス場を生成するステップであって、前記高周波信号が、前記アノードと前記カソードとの間の前記電圧のパルスの終了時を超えて延びる持続時間とを有する約1MHz〜70NHzの範囲内の周波数で前記ペデスタルに供給されるステップ、及び
前記アノードと前記カソードとの間にかけられる前記電圧のパルスそれぞれの間に、前記ターゲットからの前記導電性材料を前記半導体基板に形成された前記トレンチの略垂直な側壁上に堆積させるステップ、
からなる方法に従うステップと、
前記トレンチの内側側壁への前記導電性材料のスパッター蒸着に引き続き、前記半導体基板の平坦な底面に隣接する半導体材料の一部を除去して、前記半導体基板の平坦な底面における前記側壁の導電性材料を少なくとも部分的に露出させるステップと、
を備える方法。 - 少なくとも1つの前記半導体基板の前記平坦な底面に少なくとも部分的に露出した前記導電性材料を、第2の半導体基板に設けられた電気接点に位置合わせするステップと、
前記電気接点と前記第1の半導体基板の前記平坦な底面に少なくとも部分的に露出した前記導電性材料とを電気的に接続してスタックされた構成を形成するステップと、
をさらに備える請求項11に記載の方法。 - 導電性材料の半導体基板に形成されたトレンチの内面への磁気的に改良されたスパッタリングのためのスパッタリング装置であって、前記トレンチは略垂直な側壁と少なくとも10:1の縦横比とを有し、前記システムは、
実質的に閉塞されたチャンバーを形成するハウジングと、
スパッタリング中に前記半導体基板を前記チャンバー内の適切な位置に支持するために前記チャンバーに露出しているペデスタルと、
前記トレンチの内面にスパッターされる前記導電性材料から少なくとも部分的に形成されたターゲットの表面の近傍に磁場を形成するための磁石組立体と、
アノードとカソードとの間に複数のパルスとしてDC電圧をかけるためのDC電圧源であって、前記カソードは前記ターゲットを含んでいる、DC電圧源と、
前記半導体基板を支持するための前記ペデスタルに高周波信号を供給して自己バイアス場を前記半導体基板に隣接して生成する、前記ペデスタルに電気的に接続された可変電源と、
前記可変電源を制御して、約1MHz〜70NHzの範囲内の周波数で前記高周波信号を生成し、前記アノードと前記カソードとの間の前記DC電圧のパルスの終了時を超えて延びる持続時間中、前記高周波信号を前記ペデスタルに供給する制御装置と、
を備えるスパッタリング装置 - 前記可変電源によって生成された前記高周波信号を供給されたロードのインピーダンスを整合させて、前記アノードと前記カソードとの間にかけられる前記電圧のパルス中に、前記DC電源によって供給された最大DC電流とほぼ同時に最大自己バイアス電圧を確立するインピーダンス整合ネットワークをさらに備えることを特徴とする請求項13に記載のスパッタリング装置。
- 前記高周波信号は、約300〜3000ワットの範囲内の出力を有することを特徴とする請求項13又は14に記載のスパッタリング装置。
- 前記制御装置は、約0.5%〜10%の範囲内に入る負荷サイクルでDC電圧を繰り返しかけるように前記DC電圧の操作を制御することを特徴とする請求項13〜15のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記制御装置は、前記高周波信号の周波数を調整して、ロードによって反射されて前記可変電源に戻る出力を最小化することを特徴とする請求項13〜16のいずれか一項に記載のスパッタリング装置。
- 前記周波数は、13.56MHzの5%以内に調整されることを特徴とする請求項17に記載のスパッタリング装置。
- 前記制御装置は、前記高周波信号の前記ペデスタルへの供給の後の前記周波数を、前記高周波信号を供給される前記ロードに応じて調整することを特徴とする請求項17及び18に記載のスパッタリング装置。
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