專(zhuān)利名稱(chēng)：連續(xù)一列式陰影掩膜沉積過(guò)程中用多次沉積事件形成導(dǎo)通孔的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在基片上形成電子元件，尤其是在陰影掩膜沉積過(guò)程中形成導(dǎo)通孔的陰影掩膜沉積系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通常，在多層電子器件中，如半導(dǎo)體器件，需要一個(gè)通孔來(lái)提供一個(gè)穿過(guò)非導(dǎo)電層(絕緣層或者電介質(zhì)層)的導(dǎo)電路徑，從而來(lái)連接兩個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電層。通孔是通過(guò)以用來(lái)電連接多層基片中兩個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料來(lái)填充或填滿導(dǎo)通孔(或通孔)而形成的結(jié)構(gòu)。
在典型的微電路制造工藝中，通孔的形成這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)在要形成通孔的層上施加耐蝕刻材料的圖案或模版，隨后對(duì)晶片施加蝕刻介質(zhì)來(lái)移除未被耐蝕刻材料保護(hù)的區(qū)域。耐蝕刻材料，已知的如光致抗蝕劑，由稱(chēng)為光刻蝕法的過(guò)程形成圖案，該過(guò)程是一個(gè)減成濕式(subtractive wet)化學(xué)過(guò)程。
由于光刻蝕法是減成過(guò)程，因此這是個(gè)非常適合在多層電子器件制造中形成導(dǎo)通孔的過(guò)程。為了定義導(dǎo)體、絕緣體和通孔的適當(dāng)圖案，多層電子器件的制造工藝包括多個(gè)沉積和蝕刻步驟。在多層電子器件中制造通孔的典型的光刻蝕法的加工步驟包括在絕緣層上施加導(dǎo)通孔的光致抗蝕劑圖案；顯影圖像，從而在除了通孔的位置外到處余留光致抗蝕劑；烘烤上述圖像；蝕刻此結(jié)構(gòu)，于是蝕刻材料溶解絕緣層而不溶解光致抗蝕劑，從而在不破壞下面的導(dǎo)體的情況下在絕緣層上沒(méi)有光致抗蝕劑的地方形成了一個(gè)孔；以及移除使(被導(dǎo)通孔穿過(guò)的)絕緣層保留在下面導(dǎo)體頂部上的光致抗蝕劑?？梢钥闯?，為了定義一個(gè)或者多個(gè)適當(dāng)圖案，尤其是通孔，多層電子器件的制造工藝?yán)昧硕鄠€(gè)沉積和蝕刻的步驟。
由于以光刻蝕法制造工藝形成半導(dǎo)體器件之類(lèi)的多層電子器件所需的步驟的數(shù)量，所以有足夠能力進(jìn)行批量生產(chǎn)的鑄造廠是昂貴的。此外，由于制造過(guò)程的特點(diǎn)，生產(chǎn)設(shè)備必須在一級(jí)或者十級(jí)的凈化室中使用。另外，由于所需設(shè)備的數(shù)量和每個(gè)設(shè)備的尺寸，凈化室必須有相當(dāng)大的面積，這也是非常昂貴的。
氣相沉積陰影掩膜過(guò)程是公知的并且已在微電子制造領(lǐng)域使用了多年。氣相沉積陰影掩膜過(guò)程相對(duì)于光刻蝕法過(guò)程是相當(dāng)程度上成本更低和更簡(jiǎn)單的制造過(guò)程。但是，對(duì)比于光刻蝕法制造過(guò)程，氣相沉積陰影掩膜過(guò)程是在真空環(huán)境中執(zhí)行的附加過(guò)程。為了通過(guò)陰影掩膜真空沉積形成圖案，在掩膜中需要開(kāi)口(開(kāi)孔)來(lái)允許材料通過(guò)該掩膜。但是，為形成非沉積區(qū)(如導(dǎo)通孔)，在掩膜中需要阻隔物來(lái)阻止在該區(qū)域上沉積材料。因此，為了制作導(dǎo)通孔，需要有孤立島狀物形式的物質(zhì)來(lái)阻塞通孔位置。不可能用陰影掩膜，因?yàn)榭赡軟](méi)有材料去支持被阻塞的區(qū)域。
此外，作為附加過(guò)程的連續(xù)一列式卷到卷陰影掩膜沉積過(guò)程提出了在不中斷過(guò)程的情況下制作導(dǎo)通孔的技術(shù)挑戰(zhàn)。比如，在高效率一列式卷到卷陰影掩膜沉積過(guò)程中插入一個(gè)或者多個(gè)光刻蝕法的步驟是效率低且不實(shí)際的。
因此，所需要的且在現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有公開(kāi)的是用于在自動(dòng)化的陰影掩膜真空沉積過(guò)程中形成導(dǎo)通孔的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種陰影掩膜氣相沉積方法，其包含步驟(a)在基片上氣相沉積第一導(dǎo)電層；(b)在第一導(dǎo)電層上分別地氣相沉積一對(duì)絕緣層，其中這對(duì)被沉積絕緣層中的一個(gè)沿其邊緣定義一個(gè)槽并且該槽和這對(duì)被沉積絕緣層中另一個(gè)的邊緣的組合定義了一個(gè)導(dǎo)通孔；以及(c)在第一和第二絕緣層上氣相沉積第二導(dǎo)電層，其中第一和第二導(dǎo)電層通過(guò)導(dǎo)通孔中的導(dǎo)電體進(jìn)行電連接。
第二導(dǎo)電層能夠形成導(dǎo)電體。作為另一選擇，在步驟(b)和(c)之間，本方法還可以包括在導(dǎo)通孔中氣相沉積導(dǎo)電體。
每個(gè)導(dǎo)電層和每個(gè)絕緣層能夠用不同陰影掩膜來(lái)沉積。作為另一選擇，每個(gè)導(dǎo)電層能夠用不同的陰影掩膜來(lái)沉積，而每個(gè)絕緣層能夠用在沉積一對(duì)絕緣層的一個(gè)和沉積這對(duì)絕緣層的另一個(gè)之間被重新定位的相同陰影掩膜來(lái)沉積。
在氣相沉積每個(gè)層之前，基片可被前進(jìn)到與相應(yīng)陰影掩膜的操作關(guān)系。第一和第二導(dǎo)電層能夠用相同的導(dǎo)電材料形成。第一和第二絕緣層能夠用相同的絕緣材料形成。
本發(fā)明也是這樣一種陰影掩膜氣相沉積方法，其包含步驟(a)在基片上氣相沉積第一導(dǎo)電體；(b)在第一導(dǎo)電體上氣相沉積第一絕緣體；(c)在第一導(dǎo)電體上氣相沉積第二絕緣體，從而僅由上述的第一和第二絕緣體的氣相沉積定義至少一個(gè)導(dǎo)通孔；以及(d)在第一和第二絕緣體上氣相沉積第二導(dǎo)電體，從而通過(guò)導(dǎo)通孔在第一和第二導(dǎo)電體間建立電連接。
可通過(guò)在導(dǎo)通孔中沉積第二導(dǎo)電體來(lái)建立電連接。作為另一選擇，能夠通過(guò)在步驟(d)之前在導(dǎo)通孔中沉積導(dǎo)電填充物的方式來(lái)在第一和第二導(dǎo)電體間建立電連接。
在每個(gè)氣相沉積步驟之前，基片能夠被平移到接受相應(yīng)氣相沉積的位置。
最后，本發(fā)明是這樣一種陰影掩膜氣相沉積系統(tǒng)，其包括用于在基片上氣相沉積第一導(dǎo)電體的裝置；用于在第一導(dǎo)電體上分別氣相沉積一對(duì)絕緣體的裝置，以使得這對(duì)被沉積的絕緣層中的一個(gè)沿其邊緣定義一個(gè)槽并且該槽和這對(duì)絕緣層中另一個(gè)的邊緣的組合定義導(dǎo)通孔；以及用于在這對(duì)絕緣體上氣相沉積第二導(dǎo)電體的裝置，從而通過(guò)導(dǎo)通孔在第一和第二導(dǎo)電體之間建立電連接。
該系統(tǒng)還可以包括用于在導(dǎo)通孔中氣相沉積導(dǎo)電填充物的裝置。
用于氣相沉積導(dǎo)電體的每個(gè)裝置可以包括真空室；布置在真空室中且裝滿了將被沉積的導(dǎo)電體的沉積源；以及陰影掩膜，其布置在真空室中且具有與要通過(guò)沉積源進(jìn)行沉積的導(dǎo)電體的期望圖案相對(duì)應(yīng)的開(kāi)孔圖案，其中在導(dǎo)電體的氣相沉積期間陰影掩膜位于基片和沉積源之間。
用于氣相沉積一對(duì)絕緣體的裝置可以包括真空室；布置在真空室中且裝滿了將被沉積的絕緣體的沉積源；陰影掩膜，其布置在真空室中且具有與要通過(guò)沉積源進(jìn)行沉積的絕緣體的期望圖案相對(duì)應(yīng)的開(kāi)孔圖案，其中在絕緣體的氣相沉積期間陰影掩膜位于基片和沉積源之間；以及用于在沉積一對(duì)絕緣層中的一個(gè)和沉積這對(duì)絕緣層中的另一個(gè)之間將真空室內(nèi)的陰影掩膜重新定位的裝置。
對(duì)于每個(gè)絕緣體來(lái)說(shuō)，氣相沉積一對(duì)絕緣體的裝置可以包括真空室；布置在真空室中且裝滿了將被沉積的絕緣體的沉積源；以及陰影掩膜，其布置在真空室中且具有與要通過(guò)沉積源進(jìn)行沉積的絕緣體的期望圖案相對(duì)應(yīng)的開(kāi)孔圖案，其中在絕緣體的氣相沉積期間陰影掩膜位于基片和沉積源之間。
該系統(tǒng)還可以包括用于把基片平移到每個(gè)真空室中去接受氣相沉積的裝置。
第一導(dǎo)電體和第二導(dǎo)電體中的至少一個(gè)是由鉬、鋁、金、銅、鎳和鈦中的至少一種形成的。這對(duì)絕緣體中的至少一個(gè)是由二氧化硅、氧化鋁和五氧化二鉭中的一種形成的。


圖1A是示出在多層電子器件的生產(chǎn)中使用多重陰影掩膜來(lái)形成導(dǎo)通孔的生產(chǎn)系統(tǒng)的示圖；圖1B是圖1A的生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)單個(gè)沉積真空室的放大視圖；圖2A是在圖1A的生產(chǎn)系統(tǒng)中由多次沉積事件形成的通孔結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖2B是沿圖2A中線A-A截取的剖面；圖2C是本發(fā)明可供選擇的實(shí)施例中的沿圖2A中線A-A截取的剖面；圖2D是沿圖2A中線B-B截取的剖面；圖3A和圖3B是由圖1A的生產(chǎn)系統(tǒng)分別沉積的第一絕緣層和第二絕緣層的頂視圖；圖3C是由圖1A的生產(chǎn)系統(tǒng)以重疊的方式沉積的第一絕緣層和第二絕緣層來(lái)形成的導(dǎo)通孔的頂視圖；圖4是包含了由圖1A的生產(chǎn)系統(tǒng)形成的導(dǎo)通孔陣列的第一和第二絕緣層的頂視圖；圖5A是在圖1A的生產(chǎn)系統(tǒng)中使用的用來(lái)形成一組絕緣層的示例陰影掩膜的頂視圖；圖5B是圖5A中的細(xì)節(jié)A的詳細(xì)頂視圖；圖6是使用圖1A的生產(chǎn)系統(tǒng)來(lái)制造通孔結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1A，在多層電子器件的生產(chǎn)中，通過(guò)多重陰影掩膜的使用完成連續(xù)一列式陰影掩膜沉積過(guò)程來(lái)形成導(dǎo)通孔的生產(chǎn)系統(tǒng)100包括多個(gè)沉積真空室110(如沉積真空室110a到110n)。沉積真空室110的數(shù)量和布置依賴于以其形成的指定產(chǎn)品所要求的沉積事件的次數(shù)。
在生產(chǎn)系統(tǒng)100的使用中，基片112通過(guò)使用包含發(fā)放卷114和收緊卷116的卷到卷機(jī)構(gòu)來(lái)平移通過(guò)沉積真空室110。
參照?qǐng)D1B并繼續(xù)參照?qǐng)D1A，每個(gè)沉積真空室110包括沉積源118，主動(dòng)式散熱片120及陰影掩膜122。比如，沉積真空室110a包括沉積源118a，主動(dòng)式散熱片120a及陰影掩膜122a；沉積真空室110b包括沉積源118b，主動(dòng)式散熱片120b及陰影掩膜122b；沉積真空室110c包括沉積源118c，主動(dòng)式散熱片120c及陰影掩膜122c，等等；對(duì)于任意數(shù)量的沉積真空室110都如此。如果希望，則一個(gè)或者多個(gè)沉積真空室110可以有選擇性地包括一個(gè)適當(dāng)?shù)难b置123用于在真空室110中第一位置和第二位置間重新定位陰影掩膜122，反之亦然。
沉積真空室110串連地安裝和連接。每個(gè)沉積源1 1 8裝有期望材料，該材料將通過(guò)其相關(guān)的陰影掩膜122來(lái)沉積到基片112上，其中陰影掩模122以與相應(yīng)沉積真空室110中基片112的部分緊密接觸的方式來(lái)被支持。
每個(gè)主動(dòng)式散熱片120提供一個(gè)與在對(duì)應(yīng)的沉積真空室110中的基片112的非沉積面相接觸的水平參照面，作為基片112平移通過(guò)生產(chǎn)系統(tǒng)100時(shí)的排熱手段。
每個(gè)陰影掩膜122包括開(kāi)孔(未示出)的圖案，例如槽和孔。隨著基片112在生產(chǎn)系統(tǒng)100上的前進(jìn)，在每個(gè)陰影掩膜122上形成的開(kāi)孔的圖案與來(lái)自相應(yīng)沉積真空室110中相應(yīng)沉積源118的要被沉積到基片112上的材料的期望圖案一致。
每個(gè)陰影掩膜122由例如鎳、鉻、鋼、銅、Kovar或者Invar形成，并具有例如150至200微米的厚度。Kovar或者Invar可以從例如俄勒岡州阿什蘭的ESPIC公司得到。在美國(guó)，Kovar是注冊(cè)號(hào)為第337,962號(hào)的注冊(cè)商標(biāo)，當(dāng)前由特拉華州威爾明頓的CRS股份公司持有；Invar是注冊(cè)號(hào)為第63,970號(hào)的注冊(cè)商標(biāo)，當(dāng)前由法國(guó)的Imphy S.A.公司持有。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將覺(jué)察到生產(chǎn)系統(tǒng)100可以包括附加的階段(未示出)，如退火階段、測(cè)試階段、一個(gè)或者多個(gè)清潔階段、切割和安裝階段等等已公知的階段。此外，沉積真空室110的數(shù)量、目的和布置可以根據(jù)需要修改，以便通過(guò)本領(lǐng)域的一般技術(shù)來(lái)沉積特殊應(yīng)用所要求的一種或者多種材料。在第2003/0228715號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)，標(biāo)題為“用于控制受控元件的有源矩陣底板和其制造方法”中公開(kāi)了典型的生產(chǎn)系統(tǒng)100，其內(nèi)容通過(guò)參考合并入本申請(qǐng)中。
沉積真空室110可以用來(lái)在基片112上沉積各種材料以在該基片112上形成一個(gè)或者多個(gè)電子元件。每個(gè)電子元件可以是例如薄膜晶體管(TFT)、二極管、存儲(chǔ)元件或者電容器。僅僅通過(guò)在沉積真空室110中經(jīng)由連續(xù)操作把材料連續(xù)地沉積到基片112上就可以形成多層電路。
每個(gè)沉積真空室110被連到真空源(未示出)，該真空源操作來(lái)用于在沉積真空室110中建立適當(dāng)?shù)恼婵找员阃ㄟ^(guò)相應(yīng)陰影掩模122中的開(kāi)孔以例如濺射或氣相沉積的本領(lǐng)域已知的方式來(lái)允許裝在相應(yīng)沉積源118中的材料沉積在基片112上。
在下面的描述中，基片112被描述成一個(gè)連續(xù)的柔性薄板，從發(fā)放卷114分配進(jìn)入第一沉積真空室110，發(fā)放卷114被布置在預(yù)載真空室中，該預(yù)載真空室連接到用于在其中建立適當(dāng)真空的真空源(未示出)?；?12被描述成一個(gè)連續(xù)的柔性薄板，但是，這不理解為限制本發(fā)明，因?yàn)樯a(chǎn)系統(tǒng)100能夠被配置成連續(xù)處理多個(gè)個(gè)體的或單獨(dú)的基片112。每個(gè)沉積真空室110可以包括避免基片112在前進(jìn)時(shí)下垂的支承和導(dǎo)承。
在生產(chǎn)系統(tǒng)100的運(yùn)轉(zhuǎn)中，隨著基片112由發(fā)放卷114和收緊卷116的作用前進(jìn)通過(guò)沉積真空室110，布置在每個(gè)沉積源118中的材料通過(guò)處于適當(dāng)?shù)恼婵罩械膶?duì)應(yīng)的陰影掩膜122被沉積在位于對(duì)應(yīng)的沉積真空室110中的基片112的一部分上，于是多個(gè)連續(xù)的圖案在基片112上被形成。更具體地說(shuō)，基片112有多個(gè)部分，它們中的每一個(gè)在每個(gè)沉積真空室110中的位置相隔預(yù)定的時(shí)間間隔。在這個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔期間，來(lái)自對(duì)應(yīng)沉積源118的材料被沉積到位于對(duì)應(yīng)的沉積真空室110中的基片112的部分上。在這個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔之后，基片112步進(jìn)前移，于是基片112的部分連續(xù)地前進(jìn)到下一個(gè)真空室進(jìn)行另外的適當(dāng)處理。步進(jìn)前移一直到基片112的每個(gè)部分都通過(guò)所有的沉積真空室110。其后，連續(xù)地退出最后的沉積真空室110的基片112的每個(gè)部分由位于存儲(chǔ)真空室(未示出)中的收緊卷116接收。作為另一選擇，退出生產(chǎn)系統(tǒng)100的基片112的每個(gè)部分通過(guò)切割機(jī)(未示出)與基片112的剩余部分切斷。
參照?qǐng)D2A，通孔結(jié)構(gòu)200可以在生產(chǎn)系統(tǒng)100中通過(guò)多次沉積事件形成。這個(gè)通孔結(jié)構(gòu)200包括沉積到基片112上部的第一導(dǎo)電層210；一對(duì)絕緣體，例如，第一絕緣層212和第二絕緣層214，他們彼此緊鄰地沉積到第一導(dǎo)電層210上部的相同平面；第二導(dǎo)電層218，沉積到第一絕緣層212和第二絕緣層214的組合體的上部。第一絕緣層212和第二絕緣層214被沉積以使第一絕緣層212的邊緣與第二絕緣層214鄰近的邊緣稍微重疊，反之亦然。第一絕緣層212和第二絕緣層214也以定義一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)通孔216的方式被沉積。每個(gè)導(dǎo)通孔216用導(dǎo)電填充物220填充，其跨接第一導(dǎo)電層210和第二導(dǎo)電層218之間的間隙，因此創(chuàng)建了它們之間的電連接。
第一導(dǎo)電層210、第二導(dǎo)電層218和導(dǎo)電填充物220由一種或者多種典型的材料形成，例如金屬，用以在半導(dǎo)體制造中形成互接。這樣的材料的例子包括而并非限制為鉬、鋁、金、銅、鎳、鈦、金屬合金和其它金屬化合物。第一絕緣層212和第二絕緣層214的組合體生成了由任意的普通的電路絕緣材料形成的非導(dǎo)電層，例如而非限制為二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)或者五氧化二鉭(Ta2O5)。
參照?qǐng)D2B并繼續(xù)參照?qǐng)D2A，通孔結(jié)構(gòu)200的每個(gè)導(dǎo)通孔216包括在生產(chǎn)系統(tǒng)100的一個(gè)沉積真空室110中被沉積的導(dǎo)電填充物220。以這種方式，當(dāng)?shù)诙?dǎo)電層218被沉積時(shí)，在第一導(dǎo)電層210和第二導(dǎo)電層218間形成電連接。在由導(dǎo)通孔216定義的區(qū)域外，通過(guò)第一絕緣層212或者第二絕緣層214來(lái)電隔離第一導(dǎo)電層210和第二導(dǎo)電層218。
參照?qǐng)D2C并繼續(xù)參照?qǐng)D2A，替代在導(dǎo)通孔216中沉積的導(dǎo)電填充物220，第二導(dǎo)電層218可以被沉積到第一絕緣層212和第二絕緣層214上部及導(dǎo)通孔216中，因此可以與在導(dǎo)通孔216中的第一導(dǎo)電層210的暴露表面直接接觸。
參照?qǐng)D2D并繼續(xù)參照?qǐng)D2A，作為另一選擇，當(dāng)?shù)谝唤^緣層212和第二絕緣層214被沉積到第一導(dǎo)電層210上時(shí)，第二絕緣層214可以與第一絕緣層212部分重疊，并且第二導(dǎo)電層218被沉積到第一和第二絕緣層212和214上。其它導(dǎo)電或者非導(dǎo)電層材料可以存在于基片112上，但是，為了簡(jiǎn)單，在圖2A到2D中都未示出。
現(xiàn)在將對(duì)通孔結(jié)構(gòu)200的形成進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
參照?qǐng)D3A和3B，第一絕緣層212包括第一邊緣310、第二邊緣312和一個(gè)或者多個(gè)沿著第二邊緣312在預(yù)定位置形成的凹口或者凹槽314。第二絕緣層214包括第一邊緣320、第二邊緣322和一個(gè)或者多個(gè)沿著第二邊緣322在預(yù)定位置形成的凹口或者凹槽324。第一絕緣層212和第二絕緣層214的示例尺寸示出是用于說(shuō)明，并不理解為限制本發(fā)明。
參照?qǐng)D3C，在一個(gè)或者多個(gè)第二絕緣層214之前沉積一個(gè)或者多個(gè)第一絕緣層212的位置，每個(gè)第二絕緣層214的第一邊緣320以一定的距離與鄰近的第一絕緣層212的第二邊緣312稍微重疊，該距離比凹口314的深度少得多，比如，對(duì)于0.070mm的凹口314深度采用0.020mm的重疊距離。類(lèi)似的，第二絕緣層214的第二邊緣322以一定的距離與鄰近的第一絕緣層212的第一邊緣310稍微重疊，該距離比凹口324的深度少得多，比如，對(duì)于0.070mm的凹口324深度采用0.020mm的重疊距離。以這種方式，每個(gè)導(dǎo)通孔216的邊界或者由第一絕緣層212的一個(gè)凹口314的三個(gè)面或壁及在相鄰第二絕緣層214的第一邊緣320的第四個(gè)面或壁上形成，或者由第二絕緣層214的一個(gè)凹口324的三個(gè)面或壁及在相鄰第一絕緣層212的第一邊緣310的第四個(gè)面或壁上形成。因此，每個(gè)導(dǎo)通孔216代表在第一絕緣層212和第二絕緣層214的組合體中的開(kāi)口(也就是沒(méi)有絕緣材料的地方)。在圖4中更加詳細(xì)地描述通過(guò)多個(gè)第一絕緣層212和多個(gè)第二絕緣層214的布置以相似的方式形成的導(dǎo)通孔216陣列。
圖4中，通過(guò)例如在第一導(dǎo)電層210(圖4中未示出)的上部沉積多個(gè)在空間上平行的第一絕緣層212并隨后在第一導(dǎo)電層210(圖4中未示出)的上部也沉積多個(gè)在空間上平行的第二絕緣層214來(lái)形成絕緣層400。第二絕緣層214相對(duì)于第一絕緣層212被沉積，這樣每個(gè)第二絕緣層214的第一和第二邊緣320和322同鄰近的第一絕緣層212的第二和第一邊緣312和310分別稍微重疊。以這種方式，形成了具有一個(gè)導(dǎo)通孔216陣列的絕緣材料的連續(xù)層。帶有導(dǎo)通孔216陣列的絕緣層400只是一個(gè)示例并不理解為限制本發(fā)明。
參照?qǐng)D5A，用于形成第一組絕緣層(如圖4中顯示的第一絕緣層212)的陰影掩膜122包括薄片510，其中形成多個(gè)開(kāi)孔512，例如開(kāi)孔512a、512b、512c等等。根據(jù)相關(guān)的電路設(shè)計(jì)，每個(gè)開(kāi)孔512是一個(gè)有預(yù)定尺寸、形狀和位置的開(kāi)口。薄片510例如由鎳、鉻、鋼、銅、Kovar或者Invar形成，具有例如0.070mm的厚度。
參照顯示了圖5A的細(xì)節(jié)A的圖5B，每個(gè)開(kāi)孔512包括第一邊緣514、第二邊緣516和一組沿著第二邊緣516在預(yù)定位置形成的小突起518。開(kāi)孔512的示例尺寸示出只用于說(shuō)明，并不理解為限制本發(fā)明。
與圖5A中的陰影掩膜122類(lèi)似但其開(kāi)孔相對(duì)于圖5A中的陰影掩膜122的開(kāi)孔512有偏移的另一個(gè)陰影掩膜(未示出)，能夠用來(lái)形成第二組絕緣層，如圖4中所示的第二絕緣層214。
參照?qǐng)D1到圖5B，在生產(chǎn)系統(tǒng)100運(yùn)行中，第一導(dǎo)電層210通過(guò)沉積真空室110a中的陰影掩膜122a被沉積到基片112的上部。隨后，第一絕緣層212通過(guò)沉積真空室110b中的陰影掩膜122b被沉積到第一導(dǎo)電層210的上部，以及第二絕緣層214通過(guò)沉積真空室110c中的陰影掩膜122c被沉積到第一導(dǎo)電層210的上部，從而形成一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)通孔216。之后，在沉積真空室110d中，導(dǎo)電填充物220通過(guò)具有與導(dǎo)通孔216的布局相匹配的開(kāi)孔圖案的陰影掩膜122d被沉積到每個(gè)導(dǎo)通孔216中。然后在沉積真空室110e中第二導(dǎo)電層218通過(guò)陰影掩膜122e被沉積到第一絕緣層212、第二絕緣層214和導(dǎo)電填充物220的組合體的上部。作為另一選擇，不是導(dǎo)電填充物220被沉積到導(dǎo)通孔216中，而是第二導(dǎo)電層218被沉積到第一絕緣層212和第二絕緣層214的上部并遵循每個(gè)導(dǎo)通孔216的輪廓，以便與第一導(dǎo)電層210進(jìn)行電連接。第一導(dǎo)電層210和第二導(dǎo)電層218每個(gè)都能以預(yù)定的圖案被沉積從而來(lái)形成期望的電路圖案。例如，第一導(dǎo)電層210可以被沉積為在基片112上以第一方向延伸的一系列空間上平行的線，而第二導(dǎo)電層218可以被沉積為以垂直于第一導(dǎo)電層210的空間上平行的線的方向延伸的一系列空間上平行的線。導(dǎo)通孔216可以用上述方式在第一導(dǎo)電層210的每條空間上平行的線與第二導(dǎo)電層218的每條空間上平行的線的交叉點(diǎn)上形成。
參照?qǐng)D6，制造通孔結(jié)構(gòu)200的方法600包括步驟610，在此處基片112通過(guò)由發(fā)放卷114和收緊卷116組成的卷到卷系統(tǒng)的作用下前移到比如沉積真空室110a中。然后陰影掩膜122a被對(duì)準(zhǔn)并使其與基片112密切接觸，并且如第一導(dǎo)電層210第一導(dǎo)電層由沉積源118a通過(guò)其開(kāi)孔圖案與第一導(dǎo)電層210的布局相匹配的陰影掩膜122a的開(kāi)孔圖案被沉積到基片112上。
然后方法前進(jìn)到步驟612，在此處，基片112通過(guò)卷到卷系統(tǒng)前進(jìn)到比如沉積真空室110b。然后陰影掩膜122b被對(duì)準(zhǔn)并使其與基片112密切接觸，并且第一絕緣層，如圖3C中的第一絕緣層212由沉積源118b通過(guò)其開(kāi)孔圖案與第一絕緣層212的布局相匹配的陰影掩膜122b(如圖5A和5B所示)的開(kāi)孔圖案被沉積到第一導(dǎo)電層210的一個(gè)或者多個(gè)部分上。
然后方法前進(jìn)到步驟614，在此處，基片112通過(guò)卷到卷系統(tǒng)前進(jìn)到比如沉積真空室110c。然后陰影掩膜122c被對(duì)準(zhǔn)并使其與基片112密切接觸，并且第二絕緣層，如圖3C中的第二絕緣層214由沉積源118c通過(guò)其開(kāi)孔圖案與第二絕緣層214的布局相匹配的陰影掩膜122c的開(kāi)孔圖案被沉積到第一導(dǎo)電層210的一個(gè)或者多個(gè)部分上。第二絕緣層214被沉積來(lái)使得其與第一絕緣層212稍微重疊，如圖3C和4所示，從而形成一組如圖2A、3C和4所示的導(dǎo)通孔216。
然后方法前進(jìn)到可選步驟616，在此處，基片112通過(guò)卷到卷系統(tǒng)前進(jìn)到比如沉積真空室110d。然后陰影掩膜122d被對(duì)準(zhǔn)并使其與基片112密切接觸，并且導(dǎo)電填充物，如導(dǎo)電填充物220由沉積源118d通過(guò)其開(kāi)孔圖案與導(dǎo)通孔216的布局相匹配的陰影掩膜122d的開(kāi)孔圖案被沉積到每個(gè)導(dǎo)通孔216中，如圖2A和2B所示。
然后方法前進(jìn)到步驟618，在此處，基片112通過(guò)卷到卷系統(tǒng)前進(jìn)到比如生產(chǎn)系統(tǒng)100的沉積真空室110e。然后陰影掩膜122e被對(duì)準(zhǔn)并使其與第一絕緣層212和第二絕緣層214密切接觸。然后，第二導(dǎo)電層，如第二導(dǎo)電層218由沉積源118e通過(guò)其開(kāi)孔圖案與第二導(dǎo)電層218的布局相匹配的陰影掩膜122e的開(kāi)孔圖案被沉積到第一絕緣層212、第二絕緣層214、及導(dǎo)電填充物220(如果提供)。
在方法600中，步驟612和614的順序可以交換。為此，第一導(dǎo)電層210和第二導(dǎo)電層218可以以任意順序來(lái)沉積。此外，當(dāng)圖2A到圖6描述使用兩次沉積事件即沉積第一絕緣層212和第二絕緣層214來(lái)在絕緣層中形成一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)通孔216時(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在至少需要兩次沉積事件時(shí)，可根據(jù)陰影掩模122的設(shè)計(jì)采用超過(guò)兩次的沉積事件以形成在第一導(dǎo)電層210和第二導(dǎo)電層218之間的導(dǎo)通孔216。因此，本發(fā)明不理解為局限于只使用兩次沉積事件來(lái)形成導(dǎo)通孔216。
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的生產(chǎn)系統(tǒng)100和方法600提供了一種通過(guò)在沉積真空室110中的多次相繼的沉積事件來(lái)形成一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)通孔216的方式。在一個(gè)實(shí)施例中，在第一導(dǎo)電層210和第二導(dǎo)電層218之間通過(guò)沉積第一絕緣層212然后沉積第二絕緣層214形成絕緣層，其中第一絕緣層212(或者第二絕緣層214)的邊緣包括一組凹口314(或者324)，也就是指沒(méi)有絕緣材料，并且其中第二絕緣層214的第一邊緣320(或者第一絕緣層212的第一邊緣310)與第一絕緣層212的凹口314(或者第二絕緣層214的凹口324)稍微重疊。以這種方式，建立邊界以形成一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)通孔216。比如，每個(gè)導(dǎo)通孔216的邊界建立在第一絕緣層212的凹口314(或者第二絕緣層214的凹口324)的三個(gè)面及第二絕緣層214的第一邊緣320(或者第一絕緣層212的第一邊緣310)的第四個(gè)面上。結(jié)果，在第一絕緣層212和第二絕緣層214的組合體內(nèi)形成一個(gè)開(kāi)口，可以提供一個(gè)穿過(guò)上述的組合體的導(dǎo)電通路，來(lái)實(shí)現(xiàn)第一導(dǎo)電層210和第二導(dǎo)電層218間的電連接。
通過(guò)使用本發(fā)明的生產(chǎn)系統(tǒng)100和方法600來(lái)形成具有一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)通孔216的絕緣層的多次沉積事件的使用避免了使用其它過(guò)程如光刻蝕法過(guò)程來(lái)形成導(dǎo)通孔的處理流程的中斷，光刻蝕法過(guò)程是一個(gè)減成濕式化學(xué)過(guò)程，費(fèi)用昂貴，效率低并且不容易整合到連續(xù)一列式陰影掩膜沉積過(guò)程中。
而且，本發(fā)明涉及的生產(chǎn)系統(tǒng)100和方法600不理解為局限于形成“孔”，也就是，一個(gè)絕緣層中沒(méi)有材料的區(qū)域。在此公開(kāi)的概念和技術(shù)適用于在任意材料的層中形成孔，如絕緣層、導(dǎo)電層、或者半導(dǎo)體層。
已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。根據(jù)閱讀和理解前面的詳細(xì)描述，可進(jìn)行明顯的組合和替換。例如，一個(gè)或者多個(gè)第一絕緣層212可以包括一個(gè)或者多個(gè)沿著其上的第一邊緣310和第二邊緣320的每一個(gè)的凹口314，而每個(gè)鄰近的第二絕緣層214的第一邊緣320和第二邊緣322可以沒(méi)有凹口或者凹槽。為此，每個(gè)絕緣層的第一邊緣和/或第二邊緣上的一個(gè)或者多個(gè)凹口的位置可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇，因此不理解為限制本發(fā)明。此外，當(dāng)?shù)谝唤^緣層212和第二絕緣層214描述為在分別的沉積真空室110中由分別的陰影掩膜122來(lái)沉積時(shí)，如果第一絕緣層212和第二絕緣層214有相同的圖案，如圖3C所示，則可簡(jiǎn)單地通過(guò)使一個(gè)可選擇的裝置123在沉積事件之間重新定位在沉積真空室中的陰影掩膜，來(lái)利用相同的陰影掩模沉積兩個(gè)絕緣層。比如，在通過(guò)陰影掩膜122沉積第一絕緣層212后，所述陰影掩膜122能夠被移位或者重新定位因此第二絕緣層可以在相同的沉積真空室中用相同的陰影掩膜以圖3C中所示的方式被沉積。此外，由于構(gòu)想了其它適合的方面的使用，因此在此描述的各種方面只是示范用的并且不理解為限制本發(fā)明。本發(fā)明理解為意在包括所有落入所附的權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的修改和替換。
權(quán)利要求
1.一種陰影掩膜氣相沉積方法，其包含步驟(a)在基片上氣相沉積第一導(dǎo)電層；(b)在所述第一導(dǎo)電層上分別氣相沉積一對(duì)絕緣層，其中這對(duì)被沉積的絕緣層中的一個(gè)沿其邊緣定義一個(gè)槽并且該槽和這對(duì)被沉積的絕緣層中另一個(gè)的邊緣的組合定義一個(gè)導(dǎo)通孔；以及(c)在所述第一和第二絕緣層上氣相沉積第二導(dǎo)電層，其中所述第一和第二導(dǎo)電層通過(guò)所述導(dǎo)通孔中的導(dǎo)電體進(jìn)行電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第二導(dǎo)電層形成導(dǎo)電體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述步驟(b)和(c)之間還包括步驟在所述導(dǎo)通孔中氣相沉積導(dǎo)電體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述每個(gè)導(dǎo)電層和所述每個(gè)絕緣層通過(guò)不同的陰影掩膜來(lái)沉積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在氣相沉積所述每個(gè)層之前還包括步驟將所述基片前進(jìn)至與相應(yīng)陰影掩膜的操作關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述每個(gè)導(dǎo)電層通過(guò)不同陰影掩膜來(lái)沉積；以及所述每個(gè)絕緣層通過(guò)在沉積一對(duì)絕緣層的一個(gè)和沉積這對(duì)絕緣層的另一個(gè)之間被重新定位的相同陰影掩膜來(lái)沉積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二導(dǎo)電層由相同的導(dǎo)電材料形成；以及所述第一和第二絕緣層由相同的絕緣材料形成。
8.一種陰影掩膜氣相沉積方法，其包含步驟(a)在基片上氣相沉積第一導(dǎo)電體；(b)在所述第一導(dǎo)電體上氣相沉積第一絕緣體；(c)在所述第一導(dǎo)電體上氣相沉積第二絕緣體，從而至少有一個(gè)導(dǎo)通孔僅由所述第一和第二絕緣體的氣相沉積定義；以及(d)在所述第一和第二絕緣體上氣相沉積第二導(dǎo)電體，從而通過(guò)所述導(dǎo)通孔在所述第一和第二導(dǎo)電體間建立電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中通過(guò)在所述導(dǎo)通孔中沉積所述第二導(dǎo)電體來(lái)建立所述電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在所述步驟(d)之前還包括步驟在所述導(dǎo)通孔中氣相沉積導(dǎo)電填充物使得當(dāng)沉積所述第二導(dǎo)電體時(shí)，通過(guò)所述導(dǎo)通孔中的導(dǎo)電填充物來(lái)在所述第一和第二導(dǎo)電體之間建立電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在所述每個(gè)氣相沉積步驟之前還包括步驟把所述基片平移到接受對(duì)應(yīng)的氣相沉積的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述第一和第二導(dǎo)電體由相同的導(dǎo)電材料形成；以及所述第一和第二絕緣體由相同的絕緣材料形成。
13.一種陰影掩膜氣相沉積系統(tǒng)，其包含用于在基片上氣相沉積第一導(dǎo)電體的裝置；用于在所述第一導(dǎo)電體上分別氣相沉積一對(duì)絕緣體的裝置，以使得這對(duì)被沉積的絕緣層中的一個(gè)沿其邊緣定義一個(gè)槽并且該槽和這對(duì)絕緣層中另一個(gè)的邊緣的組合定義一個(gè)導(dǎo)通孔；以及用于在所述一對(duì)絕緣體上氣相沉積第二導(dǎo)電體的裝置，從而通過(guò)所述導(dǎo)通孔在所述第一和第二導(dǎo)電體間建立電連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包括用于在所述導(dǎo)通孔中氣相沉積導(dǎo)電填充物的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述用于氣相沉積導(dǎo)電體的每個(gè)裝置包括真空室；沉積源，其布置在所述真空室中且充滿了將被沉積的導(dǎo)電體；以及陰影掩膜，其布置在所述真空室中且具有與要通過(guò)所述沉積源進(jìn)行沉積的導(dǎo)電體的期望圖案相對(duì)應(yīng)的開(kāi)孔圖案，其中在導(dǎo)電體的氣相沉積期間所述陰影掩膜位于所述基片和所述沉積源之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中用于氣相沉積一對(duì)絕緣體的裝置包括真空室；沉積源，其布置在所述真空室中且充滿了將被沉積的絕緣體；陰影掩膜，其布置在所述真空室中且具有與要通過(guò)所述沉積源進(jìn)行沉積的絕緣體的期望圖案相對(duì)應(yīng)的開(kāi)孔圖案，其中在絕緣體的氣相沉積期間所述陰影掩膜位于所述基片和所述沉積源之間；以及用于在沉積所述一對(duì)絕緣層中的一個(gè)和沉積這對(duì)絕緣層中的另一個(gè)之間將所述真空室內(nèi)的陰影掩膜重新定位的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中用于氣相沉積所述一對(duì)絕緣體的裝置對(duì)于每個(gè)絕緣體包括真空室；沉積源，其布置在所述真空室中且充滿了將被沉積的絕緣體；以及陰影掩膜，其布置在所述真空室中且具有與要通過(guò)所述沉積源進(jìn)行沉積的絕緣體的期望圖案相對(duì)應(yīng)的開(kāi)孔圖案，其中在絕緣體的氣相沉積期間所述陰影掩膜位于所述基片和所述沉積源之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的系統(tǒng)，還包括用于把所述基片平移到每個(gè)真空室中去接受氣相沉積的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，還包括用于把所述基片平移到每個(gè)真空室中去接受氣相沉積的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述第一導(dǎo)電體和所述第二導(dǎo)電體中的至少一個(gè)是由鉬、鋁、金、銅、鎳和鈦中的至少一種形成的；以及所述這對(duì)絕緣體中的至少一個(gè)是由二氧化硅、氧化鋁和五氧化二鉭中的一種形成的。
全文摘要
在連續(xù)一列式陰影掩膜生產(chǎn)系統(tǒng)中通過(guò)沉積第一導(dǎo)電層隨后在第一導(dǎo)電層的一部分之上沉積第一絕緣層來(lái)形成導(dǎo)通孔。第一絕緣層是以沿其邊緣定義至少一個(gè)凹口的方式沉積的。然后第二絕緣層以該第二絕緣層與第一絕緣層的每個(gè)凹口稍微重疊來(lái)形成一個(gè)或者多個(gè)導(dǎo)通孔的方式被沉積在第一導(dǎo)電層的另一部分上，從而形成一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)通孔。導(dǎo)電填充物可以有選擇性地沉積在每個(gè)導(dǎo)通孔中。最后，第二導(dǎo)電層可以被沉積在第一絕緣層、第二絕緣層、以及導(dǎo)電填充物(如果提供)上。
文檔編號(hào)C23C16/00GK101088151SQ200580044297
公開(kāi)日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2005年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者托馬斯·P·布羅迪, 約瑟夫·A·馬爾卡尼奧, 杰弗里·W·康拉德, 蒂莫西·A·考恩 申請(qǐng)人:阿德文泰克全球有限公司