利用連續在線真空沉積工序平坦化導通孔的接觸區域的系統及方法

2023-07-03 09:50:21

專利名稱：利用連續在線真空沉積工序平坦化導通孔的接觸區域的系統及方法
技術領域：
本發明涉及在基板上形成電子元件的真空沉積工序，更具體地 涉及在連續在線真空沉積工序中平坦化導通孔的接觸區域的方法。
背景技術：
在諸如半導體器件等多層式電子器件中，為了連接兩個或更多 個導電層，需要用導通孔(via)提供穿過非導電層(絕緣體或介電 層)的導電路徑。導通孔是通過採用導電材料填充或內襯過孔(via hole)(或通孔)而形成的結構，導通孔用於將基板中的兩個或更多 個導電層電連接。
在典型的微電路製造工序中通過如下方式形成導通孔，即將 阻蝕材料的圖案或模板放在將要形成導通孔的層上，然後將蝕刻介質 施加到晶片上以去除未受阻蝕材料保護的區域。通過作為減成性溼化 學工序的所謂光刻工序將稱為光阻劑的阻蝕材料圖案化。由於光刻為 減成性工序，因此該工序非常適於在多層式電子器件的製造過程中形 成過孔。多層式電子器件的製造工序包括多個沉積以及蝕刻步驟，以 便於限定導體、絕緣體和導通孔的合適圖案。在多層式電子器件中制 造導通孔的示例性光刻處理步驟包括在絕緣層上施加光阻劑；採用 合適波長的光將光阻劑曝光，以限定其中的導通孔位置；顯影光阻劑， 於是光阻劑留在除導通孔位置之外的任何位置；烘烤光阻劑；經由光 阻劑中的過孔蝕刻絕緣層，於是蝕刻材料侵蝕絕緣層，而不侵蝕光阻 劑或下面的導體；以及去除剩餘光阻劑，這將絕緣層(過孔穿過其中) 留在導電層的上面。可以看到，多層式電子器件的製造工序包括多個 沉積以及蝕刻步驟，以便於限定導通孔。
因為採用光刻製造工序形成多層式電子器件所需的步驟數量較 大，所以大批量製造所需的生產能力足夠的鑄造車間非常昂貴。此外， 因為製造工序的性質，生產設備必須在一級或十級潔淨室中使用。另 外，因為所需的設備數量以及每臺設備的尺寸較大，所以潔淨室必須 相對較大。
作為選擇，氣相沉積陰影掩模工序眾所周知，並且己經用於微 電子器件的製造。與光刻製造工序相比，氣相沉積陰影掩模工序的成 本大大降低，並且製造工序更簡單。然而，與光刻製造工序相比，氣 相沉積陰影掩模工序是在真空環境中進行的加成性工序。
與通過氣相沉積陰影掩模工序形成導通孔相關的問題在於，為 了在絕緣層上面並且穿過過孔沉積導體層，從而使導體層與另一導體 層接觸，要確保在沿著過孔壁沉積導電材料時不出現導電材料的非連 續性，過孔深度與導體層厚度的比率存在限制。
例如，如圖1A所示，傳統的導通孔結構100包括基板IIO， 其具有位於上面的第一導體層112;絕緣層114，其包括位於第一導 體層112上面的導通孔116;以及第二導體層118，其位於絕緣層114 上面並且經由絕緣層114中的導通孔116與第一導體層112形成連 接。
基板110由適合於多層式電子器件的任何普通的基板材料形成。
這種材料的非限制性實例包括陽極氧化鋁、柔性鋼箔、玻璃和塑料。
第一導體層112和第二導體層118由用於在半導體製造中形成互連層
的代表性金屬形成，例如但並不限於鋁、金、銅、鎳、鈦、金屬合金
或金屬化合物。絕緣層114是由任何常用電路絕緣材料形成的非導電 層，例如但並不限於氧化鋁(A1203)、五氧化二鉭(Ta205)。
參照圖1B並且繼續參照圖1A，導通孔結構100的橫截面圖示 出第二導體層118沉積在絕緣層114上面，從而使得導體層118遵循 過孔116的輪廓，由此經由過孔116與第一導體層112的表面直接接 觸。過孔116具有與絕緣層114的厚度相等的高度hVIA，第二導體層 118具有厚度tC0ND。在圖1B所示的導通孔結構100中，tcoND等於 或大於hvM，於是第二導體層118在過孔116內部和外部以及第一導 體層112之上遵循絕緣層114的輪廓，而在結構上不存在任何非連續 性。
參照圖1C並且繼續參照圖1A和圖1B，導通孔結構100的橫截 面圖包括第一導體層112、絕緣層114.、過孔116以及第二導體層118。
然而，在圖1C所示的導通孔結構100中，tcoND小於hv!A，於是第二
導體層118並非在過孔116內部和外部以及第一導體層112之上遵循 絕緣層114的輪廓並且在結構上不存在任何非連續性。如果與較小的 towD相比過孔116的hv,A較大，就會產生在第二導體層118中出現 非連續性120的可能性。為本領域技術人員所廣泛接受的是，在h^A
值大於tcoND值的任何時候都存在這種非連續性的可能性。
連續在線氣相沉積陰影掩模工序還存在如下技術方面的挑戰，
艮P:在不中斷工序的情況下製造過孔。舉例來說，將一個或多個光刻
步驟插入在線氣相沉積陰影掩模工序中是低效而不現實的。 因此，需要這樣一種方法及裝置，其用於自動化的氣相沉積陰
影掩模真空沉積工序中，並且有助於在hv!A值大於tcoND值的情況下 經由過孔實現兩個導體之間的連續性，這是現有技術中沒有公開的。

發明內容
本發明公開一種形成多層式電子器件的方法。所述方法包括 經由第一陰影掩模在絕緣基板上氣相沉積第一導體層，並且經由第二 陰影掩模在所述第一導體層上氣相沉積第一絕緣層。所述第一絕緣層 中可以具有至少一個過孔。可以經由第三陰影掩模在所述第一絕緣層 中的過孔中氣相沉積第一導電填充劑，並且經由第四陰影掩模在所述 第一絕緣層上氣相沉積第二導體層。
所述第二導體層可以沉積在所述第一絕緣層的過孔中的第一導 電填充劑上，或者所述第二導體層中可以具有至少一個與所述第一絕 緣層中的過孔對準的過孔。
所述方法還可以包括經由第五陰影掩模在所述第二導體層的 過孔中氣相沉積第二導電填充劑，並且經由第六陰影掩模在所述第二 導體層上氣相沉積第二絕緣層。所述第二絕緣層中可以具有至少一個 與所述第二導體層中的過孔對準的過孔。可以經由第七陰影掩模在所 述第二絕緣層的過孔中氣相沉積第三導電填充劑，並且經由第八陰影 掩模在所述第二絕緣層上以及所述第二導體層的過孔中的第三導電 填充劑上氣相沉積第三導體層。
各過孔可以通過等離子蝕刻方法和選擇性材料沉積方法中的一 種方法形成，在選擇性材料沉積方法中限定過孔，使得僅僅通過所述 選擇性沉積方法形成所述過孔。
所述第一導電填充劑可以沉積在所述第一絕緣層的過孔中，使 得所述第一導電填充劑的與所述第一導體層相對的表面相對於所述 第一絕緣層的與所述第一導體層相對的表面基本上共面。
各導電填充劑可以沉積為使其與所述導電填充劑下面的層相對 的表面相對於容納所述導電填充劑的過孔所在的層的表面基本上共 面。
本發明還公開一種形成多層式電子器件的方法。所述方法包括
經由第一陰影掩模在絕緣基板上氣相沉積第一導體層，並且經由第二
陰影掩模在所述第一導體層上氣相沉積第一絕緣層。所述第一絕緣層 中可以具有至少一個過孔。可以經由第三陰影掩模在所述第一絕緣層
的過孔中氣相沉積導電填充劑。
所述導電填充劑可以沉積在所述第一絕緣層的過孔中，使得所 述導電填充劑的與所述第一導體層相對的表面相對於所述第一絕緣 層的與所述第一導體層相對的表面基本上共面。
所述方法還可以包括經由第四陰影掩模在所述第一絕緣層上 氣相沉積第二導體層。所述第二導體層可以沉積在所述第一絕緣層的 過孔中的導電填充劑上，或者所述第二導體層中可以具有至少一個與 所述第一絕緣層中的過孔對準的過孔。
可以在所述第一絕緣層和所述第二導體層的過孔中同時氣相沉 積所述導電填充劑。
所述方法還可以包括經由第五陰影掩模在所述第二導體層上 氣相沉積第二絕緣層。所述第二絕緣層中可以具有至少一個與所述第 二導體層中的過孔對準的過孔。可以在所述第一絕緣層、所述第二導 體層和所述第二絕緣層的過孔中同時氣相沉積所述導電填充劑。
可以在所述第二絕緣層上以及所述第二絕緣層的過孔中的導電 填充劑上氣相沉積第三導體層。
最後，本發明還公開一種多層式電子器件，包括絕緣基板； 氣相沉積的第一導體層，其位於所述絕緣基板上；氣相沉積的第一絕 緣層，其位於所述第一導體層上，所述第一絕緣層中具有至少一個過 孔；氣相沉積的導電填充劑，其位於所述第一絕緣層的過孔中。
所述導電填充劑可以沉積在所述第一絕緣層的過孔中，使得所 述導電填充劑的與所述第一導體層相對的表面相對於所述第一絕緣 層的與所述第一導體層相對的表面基本上共面。
所述多層式電子器件還可以包括位於所述第一絕緣層上的氣相 沉積的第二導體層。所述第二導體層可以沉積在所述第一絕緣層的過
孔中的導電填充劑上，或者所述第二導體層中可以具有至少一個與所 述第一絕緣層中的過孔對準的過孔。
所述多層式電子器件還可以包括位於所述第二導體層上的氣相 沉積的第二絕緣層。所述第二絕緣層中可以具有至少一個與所述第二
導體層的過孔對準的過孔。所述導電填充劑可以在單個沉積步驟中或 多個沉積步驟中沉積在所述第一絕緣層、所述第二導體層和所述第二
絕緣層的過孔中。
所述多層式電子器件還可以包括位於所述第二絕緣層上以及所 述第二絕緣層的過孔中的導電填充劑上的氣相沉積的第三導體層。
當對準的過孔之一的至少一部分可以通過所述對準的過孔中的 其它過孔看到時，則認為相鄰層中的過孔是對準的。


圖1是通過普通工序形成的導通孔結構的平面圖1B是沿圖1A中的線A-A截取的根據現有技術方法形成的導
通孔結構的第一實施例的橫截面圖1C是沿圖1A中的線A-A截取的根據現有技術方法形成的導
通孔結構的第二實施例的橫截面圖2A是通過多個陰影掩模形成多層式電子器件中的過孔的制
造系統的示意圖2B是圖2A所示製造系統的單個沉積真空室的放大圖3A是通過圖2A所示製造系統根據本發明形成的示例性導通
孔結構的平面圖3B是沿圖3A中的線A-A截取的橫截面圖4A是通過圖2A所示製造系統根據本發明形成的另一種示例
性導通孔結構的平面圖4B是沿圖4A中的線A-A截取的橫截面圖；以及 圖5是通過圖2A所示製造系統平坦化導通孔的接觸區域的方法
的流程圖。
具體實施例方式
參照圖2A和圖2B，氣相沉積陰影掩模製造系統200包括多個 沉積真空室210(例如，沉積真空室210a至210n)。沉積真空室210 的數量以及布置取決於採用這些真空室形成任何特定產品所需的沉 積過程以及蝕刻過程的數量。
在製造系統200的使用中，使用包括分配巻筒214和接收巻筒
216的巻式機構(不限於此)使基板212平移通過串聯布置的沉積真 空室210。
每個沉積真空室210包括沉積源218、有源吸熱器220以及陰 影掩模222。舉例來說，沉積真空室210a包括沉積源218a、有源 吸熱器220a以及陰影掩模222a;沉積真空室210b包括沉積源218b、 有源吸熱器220b以及陰影掩模222b;沉積真空室210c包括沉積 源218c、有源吸熱器220c以及陰影掩模222c;等等，對於任何數量 的沉積真空室210都如此。
沉積真空室210串聯地布置並且連接。每個沉積源218裝填有 將要通過其相關的陰影掩模222沉積於基板212上的所需材料，該陰 影掩模222保持與相應沉積真空室210中的基板212緊密接觸。
各有源吸熱器220提供在沉積過程中與基板212的非沉積面相 接觸的平坦基準面，並且在基板212平移通過製造系統200時用作基 板212的熱量排出機構。
各陰影掩模222包括開口 (例如，縫和孔)的圖案(未示出)。 形成於每個陰影掩模222中的圖案對應於如下圖案，BP,當基板212 經過製造系統200時，將要從相應沉積真空室210中的相應沉積源 218沉積於基板212上的所需材料圖案。
各陰影掩模222由例如鎳、鉻、鋼、銅、科瓦(Kovar )合金、 或者因瓦(Invar )合金形成，並且具有例如150-200微米的厚度。 科瓦合金和因瓦合金可以從例如ESPICorp Inc.(Ashland, Oregon)獲 得。在美國，Kovar⑧為目前屬於CRS Holdings, Inc.(Wilmington， Delaware)的註冊號為No.337,962的註冊商標；Inva,為目前屬於法 國Imphy S.A. Corporation的註冊號為No.63,970的註冊商標。
本領域的技術人員會認識到，製造系統200可以包括另外的階 段(未示出)，例如熟知的退火階段、測試階段、 一個或多個清潔階 段、切割和安裝階段等等。另外，為了沉積特定應用所需的一種或多 種材料，可以根據需要對沉積真空室210的數量、用途和布置進行修 改。在名稱為"Active Matrix Backplane For Controlling Controlled Elements And Method Of Manufacturing Thereof (用於控制受控元件
的有源基體背板及其製造方法)"的美國專利申請公開
No.2003/0228715中公開了 一種示例性的製造系統200，其內容以引 用的方式併入本文。
沉積真空室210可以用於在基板212上沉積材料，以便在基板 212上形成一個或多個電子元件。每個電子元件可以是例如薄膜晶體 管(TFT) 、 二極體、存儲元件、或者電容器。多層電路可以僅僅通 過沉積真空室210中的連續沉積過程而形成。
每個沉積真空室210與用於在該真空室中建立適當真空的真空 源(未示出)連接，以便使相應沉積源218中設置的所需的裝填材料 可以通過相應陰影掩模222中的孔以本領域所熟知的方式(如濺射或 者氣相沉積)沉積於基板212上。
在以下描述中，將基板212描述成從設置於預加載真空室中的 分配巻筒214分配到第一沉積真空室210a中的連續柔性片材。然而， 這並非旨在對本發明進行限制，因為製造系統200可以構造成連續地
處理多個柔性或非柔性的單獨的或獨立的基板212。每個沉積真空室 210包括避免基板212在經過沉積真空室210時T垂的支架或者導 軌。
在製造系統200的操作中，在基板212藉助於分配巻筒214和 接收巻筒216的動作而經過沉積真空室210時，設置於每個沉積源 218中的材料在適合的真空中通過相應的陰影掩模222沉積在基板 212上，於是在基板212上形成多個累積圖案。更具體地，基板212 具有多個部分，各部分在各沉積真空室210中停留預定時間間隔。在 該預定時間間隔內，材料從相應的沉積源218沉積到基板212的設置 於相應沉積真空室210中的那部分上。在該預定時間間隔之後，基板 212步進地前進，於是基板212的該部分前進到串聯的下一個沉積真 空室210中，以根據需要進行另外的處理。這種步進的前進一直持續 至基板212的每個部分都通過了所有的沉積真空室210。此後，基板 212的離開串聯的最後一個沉積真空室210的每個部分由設置於存儲 真空室(未示出)中的接收巻筒216接收。作為選擇，採用切割機(未 示出)使基板212的離幵製造系統200的每個部分與基板212的其餘部分分離。
參照圖3A和圖3B，利用製造系統200形成的示例性多層式導 通孔結構300包括基板212，其上面沉積有第一導體層312;絕緣 層314，其沉積在第一導體層312上面並且包括過孔316;以及第二 導體層318，其沉積在絕緣層314上面。過孔316中填充有導電填充 劑320。
第一導體層312、第二導體層318和導電填充劑320由在半導體 製造中用於形成導電層和互連層的代表性金屬構成，例如但是不限於 鋁、金、銅、鎳、鈦、金屬合金或金屬化合物。絕緣層314是由任何 常用電路絕緣材料構成的非導電層，這種絕緣材料例如但是不限於氧 化鋁(A203)、五氧化二鉭(Ta205)。導電填充劑320用作第一導 體層312與第二導體層318之間的導電路徑。過孔316的形狀不限於 正方形，因為，過孔316可以為任何需要的形狀，諸如但是不限於圓 形、橢圓形或矩形等。
過孔316是位於絕緣層314內部的區域，其中沉積導電填充劑 320以便於在過孔316的區域中橋接第一導體層.312與第二導體層 318之間的空隙，從而實現第一導體層312與第二導體層318之間的 導電連接。導電填充劑320沉積在過孔316內部，使得導電填充劑 320的與第一導體層312相對的表面相對於絕緣層314的與第一導體
層312相對的表面基本上共面，並且不管hvM與tcoND的比率為何值，
第二導體層318的沉積對於建立與導電填充劑320的電連接來說都不 會造成問題。在過孔316限定的區域之外，第一導體層312和第二導 體層318通過非導電性絕緣層314彼此絕緣。在基板212上面可以設 置其它導電層或非導電層，但是出於簡化的目的，在圖3A和圖3B 中未示出。
可以通過製造系統200的如圖2A中虛線所示的等離子蝕刻真空 室215中的等離子蝕刻操作形成由絕緣層314中的過孔316限定的開 口 ，在等離子蝕刻真空室215中去除絕緣層314的一部分。等離子蝕 刻真空室215容易結合在製造系統200中。在2004年12月30曰提 交的名稱為"System For And Method Of Forming Via Holes By Use Of
Selective Plasma Etching In A Continuous Inline Shadow Mask Deposition Process (在連續在線陰影掩模沉積工序中利用選擇性等離 子蝕刻形成過孔的系統及方法)"的美國專利申請No.ll/026，365 (下 面稱為"'365申請")中，描述了用於在連續在線陰影掩模沉積工序 中形成過孔的等離子蝕刻操作，該美國專利申請的內容以引用的方式 併入本文。
簡單地說，'365申請公開了具有陰影掩模216的等離子蝕刻真 空室(類似於等離子蝕刻真空室215)的應用，陰影掩模216與基板 212的位於等離子蝕刻真空室215中的那部分對準並接觸。陰影掩模 216包括與將要形成的各過孔316的尺寸和形狀相應的孔。來自等離 子源226的等離子氣體224經過陰影掩模216的各孔，並且撞擊在絕 緣層314的透過所述孔露出的表面上，於是蝕刻掉絕緣層314的透過 所述孔露出的表面，以形成過孔316。陰影掩模216的背向絕緣層314 的表面阻擋絕緣層314的位於各孔之外的表面，使其不受等離子蝕 刻。等離子蝕刻真空室215內的等離子蝕刻操作的持續時間適當地 長，以蝕刻掉絕緣層314的全部厚度。還可以設置一個或多個等離子 蝕刻真空室215，用於等離子蝕刻一個或多個導體層，例如如圖4B 中最佳示出的第二導體層318。
作為選擇，可以通過製造系統200的一個或多個沉積真空室210 中的兩個或更多個沉積過程形成由絕緣層314中的過孔316限定的開 口，這一點如2004年12月23日提交的名稱為"System For And Method Of Forming Via Holes By Multiple Deposition Events In A Continuous Inline Shadow Mask Deposition Process (在連續在線陰影 掩模沉積工序中通過多個沉積過程形成過孔的系統及方法)"的美國 專利申請No.11/020,907 (下面稱為"'907申請")所述，該美國專 利申請的內容也以引用的方式併入本文。
簡單地說，'907申請公開了在兩個沉積過程中沉積絕緣層，使 得第二個沉積過程中沉積的其中具有一個或多個槽口的絕緣層的邊 緣與第一個沉積過程中沉積的絕緣層的邊緣重疊，於是各槽口的一部
分保持敞開，從而限定相應的過孔。同樣地，可以在兩個沉積過程中
沉積諸如圖4B所示第二導體層318等導體層，使得第二個沉積過程 中沉積的其中具有一個或多個槽口的導體層的邊緣與第一個沉積過
程中沉積的導體層的邊緣重疊，於是各槽口的一部分保持敞開，從而 限定相應的過孔。
參照圖4A和圖4B，與上面參照圖3A和圖3B所述一樣，另一 種示例性的多層式導通孔結構400包括基板212,其上面沉積有第 一導體層312;絕緣層314，其沉積在第一導體層312上面；以及第 二導體層318，其沉積在絕緣層314上面。多層式導通孔結構400還 包括第二絕緣層410,其沉積在第二導體層318上面並且由與絕緣 層314相同的非導電性材料形成；以及第三導體層412，其沉積在第 二絕緣層410上面。第三導體層412由與第一導體層312、第二導體 層318和導電填充劑320相同的導電材料形成。通過等離子蝕刻或者 通過以如下方式選擇性沉積各層314、 318和410，所述方式即限 定過孔316，使得過孔316的hvM隨著各層314、 318和410的沉積 而增大，過孔316形成於由絕緣層314、第二導體層318和第二絕緣 層.410形成的多層式結構中。過孔316中填充有導電填充劑320。
參照圖4B並且繼續參照圖4A，過孔316跨過由絕緣層314、 第二導體層318和第二絕緣層410形成的多層式結構。導電填充劑 320沉積在過孔316中，以橋接第一導體層312、第二導體層318和 第三導體層412之間的空隙並且實現其間的電連接。導電填充劑320 沉積在過孔316內部，使得導電填充劑320的與第一導體層312相對 的表面相對於絕緣層314的與第一導體層312相對的表面基本上共 面，於是不管h^A與tcx^D的比率為何值，第三導體層412的沉積對 於建立與導電填充劑320的電連接來說都不會造成問題。
參照圖5，利用製造系統200製造多層式導通孔結構400的方法 500的流程包括步驟510，在該步驟中，利用分配巻筒214和接收巻 筒216形成的巻式系統使基板212進入例如製造系統200的第一沉積 真空室210a中，使相關陰影掩模222a與基板212對準並緊密接觸。 然後通過相關沉積源218a的動作將諸如第一導體層312等第一導體 層通過陰影掩模222a的孔圖案沉積在基板212上，陰影掩模222a的孔圖案與第一導體層312的布局匹配。
然後，該方法進入步驟512，在該步驟中，利用巻式系統使基板 212進入例如製造系統200的下一沉積真空室210b中。然後使沉積 真空室210b的陰影掩模222b與第一導體層312對準並緊密接觸。然 後通過相關沉積源218b的動作將諸如絕緣層314等絕緣層通過陰影 掩模222b的孔圖案沉積在第一導體層312上，陰影掩模222b的孔圖 案與絕緣層314的布局匹配。通過如下方式在絕緣層314中形成一個 或多個過孔316，所述方式即在諸如等離子蝕刻真空室215等的等 離子蝕刻真空室中進行等離子蝕刻，或者以僅僅採用沉積過程限定絕 緣層314中的一個或多個過孔316的方式藉助於一個或多個陰影掩模 222進行絕緣層314的兩次或更多次選擇性沉積。
然後，該方法進入步驟514，在該步驟中，利用巻式系統使基板 212進入例如製造系統200的下一沉積真空室210c中。然後使沉積 真空室210c的陰影掩模222c與絕緣層314對準並緊密接觸。然後通 過相關沉積源218c的動作將諸如導電填充劑320a等導電材料通過陰 影掩模222c的孔圖案沉積在絕緣層314的各過孔316中露出的第一 導體層312上，陰影掩模222c的孔圖案與過孔316的布局匹配。導 電填充劑320a沉積在絕緣層314的各過孔316內部，使得導電填充 劑320a的與第一導體層312相對的表面相對於絕緣層314的與第一 導體層312相對的表面基本上共面。
然後，該方法進入步驟516，在該步驟中，利用巻式系統使基板 212進入例如製造系統200的下一沉積真空室210d中。然後使沉積 真空室210d的陰影掩模222d與絕緣層314對準並緊密接觸。然後通 過相關沉積源218d的動作將諸如第二導體層318等下一導體層通過 陰影掩模222d的孔圖案沉積在絕緣層314上，陰影掩模222d的孔圖 案與第二導體層318的布局匹配。通過如下方式在第二導體層318 中形成一個或多個過孔316，所述方式即在諸如等離子蝕刻真空室 215等的等離子蝕刻真空室中進行等離子蝕刻，或者以僅僅採用沉積 過程限定第二導體層318中的一個或多個過孔316的方式藉助於一個 或多個陰影掩模222進行第二導體層318的兩次或更多次選擇性沉積。
然後，該方法進入步驟518，在該步驟中，利用巻式系統使基板 212進入例如製造系統200的下一沉積真空室210e中。然後使沉積 真空室210e的陰影掩模222e與第二導體層318對準並緊密接觸。然 後通過相關沉積源218e的動作將諸如導電填充劑320b等導電材料通 過陰影掩模222e的孔圖案沉積在第二導體層318的各過孔316中露 出的導電填充劑320a上，陰影掩模222e的孔圖案與過孔316的布局 匹配。導電填充劑320b沉積在第二導體層318的各過孔316內部， 使得導電填充劑320b的與導電填充劑320a相對的表面相對於第二導 體層318的表面基本上共面。
然後，該方法進入步驟520，在該步驟中，利用巻式系統使基板 212進入例如製造系統200的下一沉積真空室210f中。然後使沉積 真空室210f的陰影掩模222f與第二導體層318對準並緊密接觸。然 後通過相關沉積源218f的動作將諸如第二絕緣層410等下一絕緣層 通過陰影掩模222f的孔圖案沉積在第二導體層318上，陰影掩模222f 的孔圖案與第二絕緣層410的布局匹配。通過如下方式在第二絕緣層 410中形成一個或多個過孔316，所述方式即在諸如等離子蝕刻真 空室215等的等離子蝕刻真空室中進行等離子蝕刻，或者以僅僅採用 沉積過程限定第二絕緣層410中的過孔316的方式藉助於一個或多個 陰影掩模222進行第二絕緣層410的兩次或更多次選擇性沉積。
然後，該方法進入步驟522，在該步驟中，利用巻式系統使基板 212進入例如製造系統200的下一沉積真空室210g中。然後使沉積 真空室210g的陰影掩模222g與第二絕緣層410對準並緊密接觸。然 後通過相關沉積源218g的動作將諸如導電填充劑320c等導電材料通 過陰影掩模222g的孔圖案沉積在第二絕緣層410的各過孔316中露 出的導電填充劑320b上，陰影掩模222g的孔圖案與過孔316的布局 匹配。導電填充劑320c沉積在第二絕緣層410的各過孔316內部， 使得導電填充劑320c的與導電填充劑320b相對的表面相對於第二絕 緣層410的表面基本上共面。
然後，該方法進入步驟524，在該步驟中，利用巻式系統使基板
212進入例如製造系統200的下一沉積真空室210h中。然後使沉積 真空室210h的陰影掩模222h與第二絕緣層410對準並緊密接觸。然 後通過相關沉積源218h的動作將諸如第三導體層412等導體層通過 陰影掩模222h的孔圖案沉積在第二絕緣層410以及一個或多個導電 填充劑320c實例上，陰影掩模222h的孔圖案與第三導體層412的布 局匹配。結果，經由已經沉積的導電填充劑320a、 320b和320c的疊 層結構在第一導體層312、第二導體層318和第三導體層412之間形 成電連接，導電填充劑320a、 320b和320c跨過多層式導通孔結構 400的各過孔316的整個厚度hvlA。
作為選擇，可以省略步驟514和518，並且在步驟522中進行導 電填充劑320的單次沉積，以便於填充過孔316的整個厚度hVIA，而 非在步驟514、 518和522中的多個沉積過程中沉積導電填充劑320a、 320b和320c。
可以看出，製造系統200和方法500提供利用形成多層式電子 器件的連續在線真空沉積工序平坦化導通孔的接觸區域的方法。製造 系統200包括一個或多個沉積真空室210的任何期望的構造，在各沉 積真空室中可以利用一個或多個陰影掩模222進行沉積過程。如果需 要的話，製造系統200還可以包括一個或多個等離子蝕刻真空室215。 製造系統200和方法500提供如下方法填充絕緣層和/或導體層的 一個或多個過孔316，使得填充各過孔316的導電材料(例如，導電 填充劑320)的表面與相關層(例如，絕緣層314、第二導體層318
或第二絕緣層410)的表面基本上共面，於是不管h^A與to)ND的比
率為何值，過孔316上面的導體的沉積可以容易地建立與導電填充劑 320的電連接，從而有助於由絕緣層隔開的各對導體層之間的電連續 性。
此外，使用平坦化導通孔的接觸區域的製造系統200和方法500 可以避免中斷工序流以利用例如光刻工序等其它工序形成導通孔，這 些工序不能容易地結合到連續在線真空沉積工序中。
上面已經參照優選實施例描述了本發明。在閱讀並理解前面的 詳細說明之後，容易得知各種修改和變化形式。這裡應該理解為，只 要落在所附權利要求書或其等同物的範圍內，本發明就包括所有這種 修改和變化形式。
權利要求
1.一種形成多層式電子器件的方法，包括(a)經由第一陰影掩模在絕緣基板(212)上氣相沉積第一導體層(312)；(b)經由第二陰影掩模在所述第一導體層(312)上氣相沉積第一絕緣層(314)，所述第一絕緣層(314)中具有至少一個過孔(316)；(c)經由第三陰影掩模在所述第一絕緣層(314)的過孔(316)中氣相沉積第一導電填充劑(320a)；以及(d)經由第四陰影掩模在所述第一絕緣層(314)上氣相沉積第二導體層(318)。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述第二導體層(318)沉積在所述第一絕緣層(314)的過孔 (316)中的第一導電填充劑(320a)上，或者所述第二導體層(318) 中具有至少一個與所述第一絕緣層(314)中的過孔(316)對準的過 孔(316)。
3. 根據權利要求2所述的方法，還包括-(e) 經由第五陰影掩模在所述第二導體層(318)的過孔(316) 中氣相沉積第二導電填充劑(320b);(f) 經由第六陰影掩模在所述第二導體層(318)上氣相沉積 第二絕緣層(410)，所述第二絕緣層(410)中具有至少一個與所述 第二導體層(318)的過孔(316)對準的過孔(316);(g) 經由第七陰影掩模在所述第二絕緣層(410)的過孔(316) 中氣相沉積第三導電填充劑(320c);以及(h) 經由第八陰影掩模在所述第二絕緣層(410)上以及所述 第二導體層(318)的過孔(316)中的第三導電填充劑(320c)上氣 相沉積第三導體層(412)。
4. 根據權利要求2所述的方法，其中，各過孔通過等離子蝕刻方法和選擇性材料沉積方法中的一種方 法形成，在選擇性材料沉積方法中限定過孔，使得僅僅通過所述選擇 性沉積方法形成所述過孔。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述第一導電填充劑(320a)沉積在所述第一絕緣層(314)的 過孔(316)中，使得所述第一導電填充劑(320a)的與所述第一導 體層(312)相對的表面相對於所述第一絕緣層(314)的與所述第一 導體層(312)相對的表面基本上共面。
6. 根據權利要求3所述的方法，其中，各導電填充劑(320a、 320b、 320c)沉積為使其與所述導電填 充劑下面的層相對的表面相對於容納所述導電填充劑的過孔所在的 層的表面基本上共面。
7. —種形成多層式電子器件的方法，包括(a) 經由第一陰影掩模在絕緣基板(212)上氣相沉積第一導 體層(312);(b) 經由第二陰影掩模在所述第一導體層(312)上氣相沉積 第一絕緣層(314)，所述第一絕緣層(314)中具有至少一個過孔(316); 以及(c) 經由第三陰影掩模在所述第一絕緣層(314)的過孔(316) 中氣相沉積導電填充劑(320)。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中，所述導電填充劑(320)沉積在所述第一絕緣層(314)的過孔 (316)中，使得所述導電填充劑(320)的與所述第一導體層(312) 相對的表面相對於所述第一絕緣層(314)的與所述第一導體層(312) 相對的表面基本上共面。
9. 根據權利要求7所述的方法，還包括經由第四陰影掩模在所述第一絕緣層(314)上氣相沉積第二導 體層(318)。
10. 根據權利要求9所述的方法，其中，所述第二導體層(318)沉積在所述第一絕緣層(314)的過孔 (316)中的導電填充劑(320)上，或者所述第二導體層(318)中 具有至少一個與所述第一絕緣層(314)中的過孔(316)對準的過孔 (316)。
11. 根據權利要求IO所述的方法，其中，步驟(c)包括在所述第一絕緣層(314)和所述第二導體層 (318)的過孔中同時氣相沉積所述導電填充劑(320)。
12. 根據權利要求IO所述的方法，還包括 經由第五陰影掩模在所述第二導體層(318)上氣相沉積第二絕緣層(410)，所述第二絕緣層(410)中具有至少一個與所述第二導 體層(318)的過孔(316)對準的過孔(316)，其中，步驟(c)包括在所述第一絕緣層(314)、所述第二 導體層(318)和所述第二絕緣層(410)的過孔中同時氣相沉積所述 導電填充劑(320)。
13. 根據權利要求12所述的方法，還包括 在所述第二絕緣層(410)上以及所述第二絕緣層(410)的過孔(316)中的導電填充劑(320)上氣相沉積第三導體層(412)。
14. 一種多層式電子器件，包括 絕緣基板(212);氣相沉積的第一導體層(312)，其位於所述絕緣基板(212)上； 氣相沉積的第一絕緣層(314)，其位於所述第一導體層(312) 上，所述第一絕緣層(314)中具有至少一個過孔(316);以及氣相沉積的導電填充劑(320)，其位於所述第一絕緣層(314) 的過孔(316)中。
15. 根據權利要求14所述的器件，其中，所述導電填充劑(320)沉積在所述第一絕緣層(314)的過孔 (316)中，使得所述導電填充劑(320)的與所述第一導體層(312) 相對的表面相對於所述第一絕緣層(314)的與所述第一導體層(312) 相對的表面基本上共面。
16. 根據權利要求15所述的器件，還包括 氣相沉積的第二導體層(318)，其位於所述第一絕緣層(314)上。
17. 根據權利要求16所述的器件，.其中，所述第二導體層(318)沉積在所述第一絕緣層(314)的過孔 (316)中的導電填充劑(320)上，或者所述第二導體層(318)中 具有至少一個與所述第一絕緣層(314)中的過孔(316)對準的過孔 (316)。
18. 根據權利要求n所述的器件，還包括 位於所述第二導體層(318)上的氣相沉積的第二絕緣層(410)，所述第二絕緣層(410)中具有至少一個與所述第二導體層(318)的 過孔(316)對準的過孔(316)，其中，所述導電填充劑(320)在單個沉積步驟中或多個沉積步 驟中沉積在所述第一絕緣層(314)、所述第二導體層(318)和所述 第二絕緣層(410)的過孔中。
19. 根據權利要求18所述的器件，還包括 氣相沉積的第三導體層(412)，其位於所述第二絕緣層(410) 上以及所述第二絕緣層(410)的過孔中的導電填充劑(320)上。
20.根據權利要求17所述的器件，其中，當對準的過孔之一的至少一部分可以通過所述對準的過孔中的 其它過孔看到時，則相鄰層中的過孔是對準的。
全文摘要
本發明公開一種多層式電子器件，包括絕緣基板(212)；氣相沉積的第一導體層(312)，其位於所述絕緣基板(212)上；氣相沉積的第一絕緣層(314)，其位於所述第一導體層(312)上，所述第一絕緣層(314)中具有至少一個過孔(316)；以及氣相沉積的導電填充劑(320)，其位於所述第一絕緣層(314)的過孔(316)中。優選的是，所述導電填充劑(320)沉積在所述第一絕緣層(314)的過孔(316)中，使得所述導電填充劑(320)的與所述第一導體層(312)相對的表面相對於所述第一絕緣層(314)的與所述第一導體層(312)相對的表面基本上共面。
文檔編號H01L21/4763GK101180714SQ200680003398
公開日2008年5月14日 申請日期2006年1月26日 優先權日2005年1月27日
發明者託馬斯·P·布羅迪, 約瑟夫·A·馬爾卡尼奧 申請人:阿德文泰克全球有限公司