CN116904934A - 一种于晶圆上蒸镀金金属层的方法及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种于晶圆上蒸镀金金属层的方法及电子设备，方法包括：于衬套内添加金料，并将添加金料后的衬套置于蒸镀机的坩埚内；对蒸镀机进行抽真空处理，以使蒸镀机内处于预设真空度的真空状态；通过预设功率对金料进行加热预融，金料形成金溶液，以使金料内的杂质悬浮于金溶液的表面；于静置时间后对蒸镀机进行破真空处理，将金溶液冷却为金块，以使杂质冷却为颗粒；于蒸镀机内取出衬套，对衬套进行清洗，以去除金块的表面的颗粒。通过上述方法，在后续的蒸镀过程中，极大的减少了晶圆表面的颗粒产生，有效的提高了成型产品的良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种于晶圆上蒸镀金金属层的方法及电子设备。
背景技术
化合物半导体的制作制程中，通常需要在晶圆上沉积多层金金属层，金金属层一般用作基极、发射极、集电极、电容电极或金属互联线等。
金金属层一般通过电子束蒸镀工艺蒸镀形成，电子束蒸镀是基于钨丝的蒸发，使5kV~10kV的电流通过钨丝，将其加热到发生电子热离子发射点时，通过使用永磁体或电磁体将电子聚焦并导向金料，在电子束撞击金料表面的过程中，其动能转化为热量，释放出高能量蒸发金料，进而将蒸发的金料输送到晶圆上，于晶圆上形成金金属层。
但金料中通常混杂有碳元素等杂质，在蒸镀金料的过程中，会将该部分杂质随补料一同蒸镀至晶圆上，进而于晶圆上形成颗粒，颗粒的产生将降低后续成型产品的良率，如当金金属层用作电容电极时，颗粒的存在将导致电容被击穿，而当金金属层用作金属互连线时，颗粒的存在将导致发生短路。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种于晶圆上蒸镀金金属层的方法及电子设备，旨在解决现有技术中因金料内混杂有杂质，在蒸镀过程中，杂质随金料一同蒸镀至晶圆上，于晶圆上形成颗粒，进而影响成型产品的良率的技术问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案来实现：一种于晶圆上蒸镀金金属层的方法，包括以下步骤：
于衬套内添加金料，并将添加金料后的所述衬套置于蒸镀机的坩埚内；
对所述蒸镀机进行抽真空处理，以使所述蒸镀机内处于预设真空度的真空状态；
开启所述蒸镀机，于第一时间内，以第一功率对所述金料进行一次热熔，将所述第一功率调节至第二功率，并持续第二时间，以对所述金料进行二次热熔，将所述第二功率调节至第三功率，持续第三时间后关闭所述蒸镀机，以对所述金料进行三次热熔，使所述金料形成金溶液，以使所述金料内的杂质悬浮于所述金溶液的表面；
于静置时间后对所述蒸镀机进行破真空处理，将所述金溶液冷却为金块，以使所述杂质冷却为颗粒；
于所述蒸镀机内取出所述衬套，对所述衬套进行清洗，以去除所述金块的表面的颗粒；
对所述衬套进行烘干处理，并将烘干处理后的所述衬套及晶圆置于所述蒸镀机内进行蒸镀，以于所述晶圆上形成金金属层。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：在将所述衬套内的金料蒸镀至晶圆上时，先将所述金料于所述蒸镀机内进行加热预熔，可于所述金料内析出杂质，在通过静置冷却后，加热预熔后的所述金料重新凝固，并形成所述金块，此时，析出的杂质一并静置冷却为置于所述金块表面的颗粒，通过对装载所述金块的衬套进行清洗，可将该部分颗粒去除，进而在后续的蒸镀过程中，极大的减少了晶圆表面的颗粒产生，有效的提高了成型产品的良率。
进一步，所述预设真空度为1E-6torr~5E-7torr。
更进一步，所述第一功率为800W~900W，所述第二功率为1000W~1200W，所述第三功率为1400W~1600W，所述第一时间为80S~90S，所述第二时间为110S~120S，所述第三时间为50S~60S。
更进一步，所述静置时间为9min~11min。
更进一步，所述将所述金溶液冷却为金块的步骤包括：
将所述金溶液持续静置于所述蒸镀机内，并获取所述蒸镀机内的实时温度；
将所述实时温度与室温进行比对；
若所述实时温度接近所述室温，则判定所述金溶液冷却为金块。
更进一步，所述对所述衬套进行清洗的步骤包括：
将所述衬套置于清洗槽内，并向所述清洗槽内添加超纯水，对所述衬套进行浸泡处理；
对浸泡处理后的所述衬套内的金块的表面进行超纯水冲洗。
更进一步，所述浸泡处理的时间为2min~3min。
另一方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括蒸镀有金金属层的晶圆，所述金金属层通过上述技术方案中所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法蒸镀于所述晶圆上。
附图说明
图1为本发明实施例中于晶圆上蒸镀金金属层的方法的流程图；
图2为通过传统的于晶圆上蒸镀金金属层的方法蒸镀金金属层后的晶圆的缺陷检测结果图；
图3为通过本发明实施例中于晶圆上蒸镀金金属层的方法蒸镀金金属层后的晶圆的缺陷检测结果图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明实施例中的于晶圆上蒸镀金金属层的方法，包括以下步骤：
S10：于衬套内添加金料，并将添加金料后的所述衬套置于蒸镀机的坩埚内；
在传统的蒸镀工艺中，于此步骤中，同步将晶圆置于所述蒸镀机内，并通过所述蒸镀机直接将金料蒸镀于所述晶圆上，以于所述晶圆上形成金金属层，此时，因所述金料内的杂质较多，杂质随所述金料一同被蒸镀于所述晶圆上，并于晶圆上形成颗粒。
S20：对所述蒸镀机进行抽真空处理，以使所述蒸镀机内处于预设真空度的真空状态；
优选地，所述预设真空度为1E-6torr~5E-7torr，在本实施例中，所述预设真空度为5E-7torr。对所述蒸镀机进行抽真空处理，可在确保所述蒸镀机正常运作的情况下，避免空气中的污染物附着于所述金料上，造成二次污染。
S30：开启所述蒸镀机，于第一时间内，以第一功率对所述金料进行一次热熔，将所述第一功率调节至第二功率，并持续第二时间，以对所述金料进行二次热熔，将所述第二功率调节至第三功率，持续第三时间后关闭所述蒸镀机，以对所述金料进行三次热熔，使所述金料形成金溶液，以使所述金料内的杂质悬浮于所述金溶液的表面；
所述第一功率为800W~900W，所述第一时间为80S~90S，在本实施例中，所述第一功率为850W，所述第一时间为85S。
所述第二功率为1000W~1200W，所述第二时间为110S~120S，在本实施例中，所述第二功率为1100W，所述第二时间为115S。通过将所述蒸镀机自所述第一功率调节至所述第二功率，可避免直接将所述金料蒸发为气态的基础上，对所述金料进行逐步预热。
所述第三功率为1400W~1600W，所述第三时间为50S~60S，在本实施例中，所述第三功率为1500W，所述第三时间为60S。在将所述蒸镀机调节至所述第三功率后，所述金料熔化为所述金溶液。通过逐渐升高的功率，可在熔化所述金料的同时，避免长时间大功率的运作，导致所述金料熔化后产生喷溅，确保工序的稳定性。
S40：于静置时间后对所述蒸镀机进行破真空处理，将所述金溶液冷却为金块，以使所述杂质冷却为颗粒；
所述静置时间为9min~11min，在本实施例中，所述静置时间为10min。通过将所述金溶液进行静置，可使所述金溶液初步冷却，避免直接破真空处理后，空气直接接触所述金溶液，将其他杂质混杂于所述金溶液中。在所述金溶液完全冷却为所述金块的同时，悬浮于所述金溶液表面的杂质同步冷却为所述颗粒。
具体地，所述步骤S40包括：
S410：将所述金溶液持续静置于所述蒸镀机内，并获取所述蒸镀机内的实时温度；
S420：将所述实时温度与室温进行比对；
S430：若所述实时温度接近所述室温，则判定所述金溶液冷却为金块。
当完成温度判定后，即可将装有所述金块的所述衬套自所述蒸镀机内取出，进行后续的清洗步骤。
S50：于所述蒸镀机内取出所述衬套，对所述衬套进行清洗，以去除所述金块的表面的颗粒；
可以理解地，当所述金溶液冷却为所述金块后，所述金块凝固于所述衬套内，与所述衬套一体。具体地，所述步骤S50包括：
S510：将所述衬套置于清洗槽内，并向所述清洗槽内添加超纯水，对所述衬套进行浸泡处理；
所述浸泡处理的时间为2min~4min，在本实施例中，所述浸泡处理的时间为3min。通过所述浸泡处理，可使部分所述颗粒悬浮于超纯水的表面，对所述衬套内的所述金块进行初步的清洁。
S520：对浸泡处理后的所述衬套内的金块的表面进行超纯水冲洗。
所述超纯水冲洗的时间为2min~4min，在本实施例中，所述超纯水冲洗的时间为2min。可以理解地，可通过重复所述步骤S520，以达到对所述颗粒更优的去除效果。
S60：对所述衬套进行烘干处理，并将烘干处理后的所述衬套及晶圆置于所述蒸镀机内进行蒸镀，以于所述晶圆上形成金金属层。
所述对所述衬套进行烘干处理的步骤包括：
S610：通过无尘布擦拭所述衬套；
可以理解地，在擦拭所述衬套时，一并擦拭所述衬套内的所述金块。
S620：将擦拭后的所述衬套置于烘箱内，以预设烘干温度对所述衬套进行加热，以烘干所述衬套；
在完成烘干后，将装载所述金块的所述衬套重新置于所述蒸镀机内，同时，将需要蒸镀金金属层的所述晶圆一并置入，通过蒸镀工艺完成对所述晶圆的金金属层蒸镀，此蒸镀步骤与传统蒸镀步骤一致，此处不再进行赘述。请参阅图2及图3，在将所述衬套内的金料蒸镀至晶圆上时，先将所述金料于所述蒸镀机内进行加热预熔，可于所述金料内析出杂质，在通过静置冷却后，加热预熔后的所述金料重新凝固，并形成所述金块，此时，析出的杂质一并静置冷却为置于所述金块表面的颗粒，通过对装载所述金块的衬套进行清洗，可将该部分颗粒去除，进而在后续的蒸镀过程中，极大的减少了晶圆表面的颗粒产生，有效的提高了成型产品的良率。将本实施例中所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法与传统的蒸镀方法蒸镀形成的晶圆进行缺陷检测，可明显看出，通过本实施例中所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法制备呈的晶圆，颗粒密度得到明显改善。
本发明还提供了一种电子设备，包括蒸镀有金金属层的晶圆，所述金金属层通过如上述实施例中的于晶圆上蒸镀金金属层的方法蒸镀于所述晶圆上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种于晶圆上蒸镀金金属层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
于衬套内添加金料，并将添加金料后的所述衬套置于蒸镀机的坩埚内；
对所述蒸镀机进行抽真空处理，以使所述蒸镀机内处于预设真空度的真空状态；
开启所述蒸镀机，于第一时间内，以第一功率对所述金料进行一次热熔，将所述第一功率调节至第二功率，并持续第二时间，以对所述金料进行二次热熔，将所述第二功率调节至第三功率，持续第三时间后关闭所述蒸镀机，以对所述金料进行三次热熔，使所述金料形成金溶液，以使所述金料内的杂质悬浮于所述金溶液的表面；
于静置时间后对所述蒸镀机进行破真空处理，将所述金溶液冷却为金块，以使所述杂质冷却为颗粒；
于所述蒸镀机内取出所述衬套，对所述衬套进行清洗，以去除所述金块的表面的颗粒；
对所述衬套进行烘干处理，并将烘干处理后的所述衬套及晶圆置于所述蒸镀机内进行蒸镀，以于所述晶圆上形成金金属层。
2.根据权利要求1所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法，其特征在于，所述预设真空度为1E-6torr~5E-7torr。
3.根据权利要求1所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法，其特征在于，所述第一功率为800W~900W，所述第二功率为1000W~1200W，所述第三功率为1400W~1600W，所述第一时间为80S~90S，所述第二时间为110S~120S，所述第三时间为50S~60S。
4.根据权利要求1所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法，其特征在于，所述静置时间为9min~11min。
5.根据权利要求1所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法，其特征在于，所述将所述金溶液冷却为金块的步骤包括：
将所述金溶液持续静置于所述蒸镀机内，并获取所述蒸镀机内的实时温度；
将所述实时温度与室温进行比对；
若所述实时温度接近所述室温，则判定所述金溶液冷却为金块。
6.根据权利要求1所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法，其特征在于，所述对所述衬套进行清洗的步骤包括：
将所述衬套置于清洗槽内，并向所述清洗槽内添加超纯水，对所述衬套进行浸泡处理；
对浸泡处理后的所述衬套内的金块的表面进行超纯水冲洗。
7.根据权利要求6所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法，其特征在于，所述浸泡处理的时间为2min~3min。
8.一种电子设备，包括蒸镀有金金属层的晶圆，其特征在于，所述金金属层通过如权利要求1-7任一项所述的于晶圆上蒸镀金金属层的方法蒸镀于所述晶圆上。
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- 2023-09-12 CN CN202311166912.1A patent/CN116904934B/zh active Active
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