專利名稱：將濺射源和偏壓功率頻率施加到工件上的金屬等離子體汽相沉積和再濺射的設(shè)備的制作方法
相關(guān)申請的交叉引用本申請要求享有由Karl M.Brown等人在2004年10月5日提交的、題目為APPARATUS AND METHOD FOR METAL PLAMA VAPOR DEPOSITIONAND RE-SPUTTER WITH SOURCE AND BIAS POWER FREQUENCIESAPPLIED THROUGH THE WORKPIECE(將濺射源和偏壓功率頻率施加到工件上的金屬等離子體汽相沉積和再濺射的設(shè)備和方法)的美國臨時申請?zhí)枮?0/616,418的優(yōu)先權(quán)，該申請已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給本受讓人。
背景技術(shù)：
隨著最近在集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)上的進(jìn)步，現(xiàn)在覆蓋半導(dǎo)體晶體管的多層互連結(jié)構(gòu)中已有多達(dá)6至10層互連層迭。絕緣層將連續(xù)的導(dǎo)體層隔開。導(dǎo)體的互連層可具有完全不同的導(dǎo)體圖案且通過垂直地延伸穿過絕緣層的通孔(vias)彼此連結(jié)并在不同的位置處連結(jié)至晶體管層。本發(fā)明關(guān)注的就是如何形成這些通孔。
為了降低集成電路中的阻抗功耗損失，互連層及通孔一般均使用鋁，最近也使用銅，來作為主要的導(dǎo)體。絕緣層為二氧化硅，但最近除了二氧化硅之外，也愈來愈常使用具有低介電常數(shù)的介電物質(zhì)。因?yàn)殂~傾向會隨著時間而擴(kuò)散于整個絕緣層上，造成災(zāi)難性的短路，因此可在該集成電路內(nèi)該銅材質(zhì)與該介電材質(zhì)相界接的任何位置處，設(shè)置一可阻擋銅擴(kuò)散的阻擋層。該阻擋層典型地是由底下絕緣層接觸的氮化鉭或與氮化鈦層，覆蓋的純的(或幾近純的)鉭(或鈦)層，及在該純的鉭(或鈦)層上的銅的籽晶層所形成。該阻擋層可防止銅原子移動或擴(kuò)散到介電物質(zhì)中。相較于銅，鉭及氮化鈦(或鈦及氮化鈦)層是不佳的導(dǎo)體。阻擋層及銅導(dǎo)體是通過物理氣相沉積所形成的。也可使用其它沉積處理(譬如化學(xué)氣相沉積，等離子體強(qiáng)化的化學(xué)氣相沉積或電鍍)來實(shí)施金屬填入步驟(銅沉積)。
在形成延伸于水平互連層之間的該些垂直延伸通孔時，會發(fā)生如下所述的一個問題。每一垂直的通孔開口通過蝕刻貫穿一覆蓋的水平絕緣體(二氧化硅)層的孔來曝露出底下水平互連層上該銅導(dǎo)體的一部分。此曝露出來的部分即為透過該通孔所要連接的部分。在銅被形成在該通孔內(nèi)之前，必需先沉積一阻擋層在該通孔的內(nèi)表面上，以防止銅發(fā)生如上所述的移動。此覆蓋了該通孔所有內(nèi)部表面的阻擋層，可將底下銅導(dǎo)體曝露出來的部分覆蓋住。因?yàn)樵撟钃鯇訛橐徊涣嫉膶?dǎo)體，所以必須將它從底下的銅導(dǎo)體上選擇性地(在蝕刻處理中)去除掉，而不能將其余的阻擋層從該通孔的其它內(nèi)表面上去除掉。此移除步驟需要中斷該物理氣相沉積處理，用以將晶圓放在一蝕刻室內(nèi)，從底下的銅表面上選擇性地去除阻擋層的步驟可在該蝕刻室內(nèi)實(shí)施。然后將該晶圓送回到一物理氣相沉積反應(yīng)器內(nèi)來形成該銅導(dǎo)體。
由該選擇性的阻擋層去除所代表的中斷必需承擔(dān)較高的制造成本且耗費(fèi)較多的時間。在最近幾年，一種雙用途反應(yīng)器被開發(fā)出來，其能夠?qū)嵤┳钃鯇拥奈锢須庀喑练e及在阻擋形成步驟之后的阻擋層選擇性去除，因而無需將晶圓從反應(yīng)器內(nèi)移出。其結(jié)果為，可大幅節(jié)省制造成本及制造時間。這通過在該物理氣相沉積室內(nèi)提供一靠近該晶圓之分離的線圈來實(shí)現(xiàn)。在阻擋層形成之后，該線圈被用來形成一電感耦合的等離子體，其選擇性地從水平面(即，底下的銅導(dǎo)體形成的底部(floor))濺射該阻擋層。此選擇性的濺射(在下文中被稱為”再濺射”)通過施加RF偏壓功率到該晶圓以達(dá)到主要為垂直方向的離子速率分布，來實(shí)現(xiàn)的。雖然此雙用途反應(yīng)器作用的極好，其仍承擔(dān)著某些額外的花費(fèi)。例如，因?yàn)樵撟钃鯇映练e步驟涉及了濺射一金屬靶材，從而沉積金屬于該反應(yīng)室的所有內(nèi)部表面上，該再濺射線圈必需位于該室的內(nèi)部，使得不會有金屬化的表面遮蔽住該線圈或以其它形式防止RF功率從該再濺射線圈電感地耦合至這些離子體。為了要避免處理污染，該濺射線圈受由純的鉭制成，這會增加成本。該線圈在其壽命期間會遭遇到非常大的溫度波動，且必需周期地進(jìn)行更換。RF功率必需經(jīng)由真空密封該反應(yīng)室及經(jīng)由一周期性完全充滿金屬蒸氣的環(huán)境而被耦合到該再濺射線圈。因此，必需使用一RF饋通(feeedthrough)，它可容忍該金屬沉積，且它的外表面是有紋理的，用以避免被沉積的物質(zhì)及屑片過度的累積，且可容忍在其使用壽命期間較大的溫度偏離。
另一種公知的雙用途反應(yīng)器使用一外部的電感線圈其覆蓋在該室頂板(ceiling)的沒有被該金屬濺射靶材擋到的部分。它的一個問題是，該金屬氣相沉積處理可將該室頂板涂上一層金屬，因而阻擋了來自線圈天線的電感耦合。更嚴(yán)重的問題為由該線圈所產(chǎn)生的該RF等離子體會從該靶材產(chǎn)生高比例的金屬離子，使得該晶圓偏壓無法被最佳化，用以在不影響到來自該靶材的金屬離子/蒸氣的流量的情況下對水平表面實(shí)施選擇性的蝕刻。因此，該金屬沉積處理及該再濺射處理必需在不同的時間來實(shí)施。
應(yīng)該注意到雖然此雙用途反應(yīng)器能夠?qū)嵤㏕a/TaN阻擋層沉積步驟及再濺射步驟，但典型會使用不同的反應(yīng)器來實(shí)施后續(xù)的銅沉積步驟。這是因?yàn)橐谠摼A上有一較高的銅離子流量，且必需對該P(yáng)VD反應(yīng)器進(jìn)行特殊構(gòu)造，用以讓被濺射的銅原子能夠在一非常致密的等離子體中自行離子化。具體來說，施加一非常高的直流功率級(40-56kW)到該銅靶材上且使用一特殊構(gòu)造的磁電管在該靶材上來產(chǎn)生一更集中的等離子體。因?yàn)榭拷摪胁牡母呙芏茹~離子的關(guān)系，所以它被放在該晶圓上方很高的地方(390mm)，以限制銅沉積率在一可接受的閾值(以及提供銅中子某些有利的瞄準(zhǔn))。然而，典型地有一大部分的銅離子被沉積在該室內(nèi)的擋板上，或是在長距離移動之后損失掉。
除了需要銅PVD室及阻擋PVD室之外，還需使用第三室、蝕刻室來實(shí)施一沉積前清潔處理，因?yàn)樵撱~PVD室及該阻擋PVD/再濺射室并不適合清潔/蝕刻處理。
另一個問題為，在阻擋層形成期間被沉積的鉭及/或氮化鉭傾向以不均勻的厚度沿著通孔的壁沉積，特別是靠近垂直壁的頂部拐角處累積的較快，因而表現(xiàn)出夾斷(pinch-off)的傾向。因此必需要限制處理窗口用以改善此問題。待完成該阻擋層沉積處理后，且實(shí)施該再濺射處理時，此問題可獲得某種程度上的解決，因?yàn)樵撛贋R射處理將該通孔的頂部及角落上的鉭或氮化鉭去除掉的速率要比其它位置處的快，同時將從該通孔的水平表面(底部)上移除掉的鉭(或氮化鉭)轉(zhuǎn)換至該通孔側(cè)壁的下部上。然而，優(yōu)選是能夠避免一開始的不均勻的鉭或氮化鉭沉積問題，消除任何的夾斷危險(xiǎn)，并讓該處理窗口有某些自由度。
避免才用內(nèi)部再濺射線圈，還有利于以一更簡單的方式來實(shí)現(xiàn)至少某些它所提供的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)為可在無需使用該內(nèi)部再濺射線圈下實(shí)現(xiàn)至少接近該內(nèi)部再濺射線圈所提供的功能。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種解決或避免阻擋層不均勻沉積的方式，及一種在該阻擋層的形成期間避免阻擋層沉積在形成該通孔的底部的暴露銅導(dǎo)體表面上或?qū)⒋爽F(xiàn)象減至最小的方式。

發(fā)明內(nèi)容
一種包括一真空室的等離子體反應(yīng)器，該真空室包一側(cè)壁、室頂及靠近該室的底板的晶圓支撐托架、及一連接到該室的真空泵。將處理氣體入口連接到該室并且將處理氣體源連接到該處理氣體入口。該反應(yīng)器更包括位于室頂?shù)囊唤饘贋R射靶材，一連接到該濺射靶材的高壓直流電源，連接到該晶圓支撐托架的RF等離子體源功率產(chǎn)生器并且其具有適宜激發(fā)動態(tài)電子的頻率，及一耦合到該晶圓支撐托架的RF等離子體偏壓功率產(chǎn)生器并且其具有一適宜將能量耦合至等離子體離子的頻率。


圖1為本發(fā)明等離子體反應(yīng)器的截面?zhèn)纫晥D；圖2為依據(jù)本發(fā)明一方面的晶圓支撐托架的放大截面圖；圖3為依據(jù)本發(fā)明另一方面的晶圓支撐托架的放大的截面圖；圖4顯示在圖1的反應(yīng)器上使用兩種不同的等離子體偏壓功率頻率；圖5為表示圖4實(shí)施例中不同偏壓功率頻率的不同離子能量分布的結(jié)合的圖表；圖6A至圖6E為依據(jù)本發(fā)明工藝，部分集成電路的連續(xù)剖面圖；圖7為在圖6A至圖6E的工藝中形成的阻擋層的放大剖面圖；圖8A至8C顯示在本發(fā)明的工藝實(shí)施例中的阻擋層形成過程；圖9A至9B顯示在本發(fā)明工藝實(shí)施例中的阻擋層的形成過程；圖10為本發(fā)明優(yōu)選工藝的方塊流程圖；圖11A、11B及11C為穿過介電層的窄開孔的剖面?zhèn)纫晥D，其分別顯示在圖1的反應(yīng)器中的三個模式，即保形模式，非保形模式及擊穿(punch-through)模式，的沉積結(jié)果；圖12所示為依據(jù)第一替代實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；圖13所示為依據(jù)第二替代實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；圖14所示為依據(jù)第三替代實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；
圖15所示為依據(jù)第四替代實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；圖16所示為依據(jù)第五替代實(shí)施例的等離子體反應(yīng)器；圖17所示為圖1的反應(yīng)器在同一晶圓上實(shí)施沉積前清潔處理，介電阻擋層沉積處理及金屬阻擋層沉積處理的工藝。
具體實(shí)施例方式
一種等離子體反應(yīng)器，可用以在集成電路中介于連續(xù)的互連層之間的溝槽或貫穿的通孔內(nèi)，形成導(dǎo)體(如，銅，其阻擋物應(yīng)為鉭/氮化鉭)用的阻擋層(如，鉭/氮化鉭膜或鈦/氮化鈦)。這些離子體反應(yīng)室能夠?qū)嵤┪锢須庀喑练e及高選擇性的再濺射處理，用以從構(gòu)成該通孔底部的下層導(dǎo)體外露的水平面上去除掉阻擋物質(zhì)。值得注意的是，該反應(yīng)器可在不使用一內(nèi)部線圈的情況下實(shí)現(xiàn)所有上述功能，而此內(nèi)部線圈是傳統(tǒng)上實(shí)施完整且精準(zhǔn)控制的再濺射步驟所必需的。取而代之的是，在靠近該晶圓處形成一等離子體，用以實(shí)施該再濺射步驟。為了此目的，一處理氣體，諸如氬氣，會被引入且施加一等離子體源功率到該晶圓上，這些離子體源具有一RF頻率其可有效地將能量電容耦合至運(yùn)動電子(kinetic electrons)上用以激發(fā)鄰近該晶圓的氬等離子體離子。在此說明書中所用的“源功率(source power)”一詞是指適合通過將功率耦合至等離子體中的運(yùn)動電子來保持一RF耦合的等離子體的RF功率。這應(yīng)與在說明直流激發(fā)金屬濺射靶材時所用到的“來源(source)”一詞作一區(qū)別，其為在金屬沉積處理中的金屬原子或離子的“來源”。典型地，因?yàn)殡娮拥牡秃少|(zhì)比的關(guān)系，所以這些離子體源功率頻率為一甚高頻(VHF)頻率。被形成在靠近晶圓處的VHF耦合的等離子體的離子被使用在該再濺射步驟中。用于水平面的該再濺射步驟的選擇性是通過施加偏壓至該晶圓而建立的，該偏壓的頻率足以將能量耦合至離子(如，氬離子)且因?yàn)殡娮拥母吆少|(zhì)比的關(guān)系，所以其典型為高頻(HF)或低頻(LF)頻率。這將在該晶圓表面處的等離子體鞘層上的離子速率分布緊束在該室軸(其典型地為一垂直方向)附近之一小的方向性范圍上，讓該再濺射對垂直于該室軸的表面而言是高度選擇性的。一項(xiàng)重要的特征為，該偏壓功率控制了該離子再濺射或蝕刻步驟的選擇性且不會影響到從該靶材到該晶圓的金屬原子流量。通過得到在該靶材表面處的低功率(2-5kW)直流放電等離子體的幫助，該放電等離子體主要是從該靶材產(chǎn)生不受施加到該晶圓上之偏壓功率影響的中性金屬粒子或原子。因此，使用兩種不同的功率，一種是在該靶材處的直流放電等離子體，另一種為在晶圓處的RF(VHS)等離子體。因此，該靶材濺射可在不影響在晶圓處的再濺射等離子體下被最佳化，同時該偏壓電壓可在不影響該靶材濺射下被最佳化。這特征在傳統(tǒng)的物理氣相沉積反應(yīng)器中是不可能的，因?yàn)樗诳拷摪胁牡牡胤绞褂肦F耦合的等離子體來產(chǎn)生用于物理氣相沉積處理的金屬離子。
提供一種本發(fā)明所獨(dú)有的有利的模式，在此有利的模式中，可同時實(shí)施該物理氣相沉積及再濺射，且可在不影響到來自該靶材的金屬離子的流量下調(diào)整該再濺射或蝕刻處理的選擇性。
該再濺射步驟可以抵銷阻擋層物質(zhì)的不均勻沉積。因此，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該再濺射步驟與該阻擋層沉積步驟同時被實(shí)施。這是因?yàn)楸景l(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例產(chǎn)生兩個獨(dú)立的等離子體，即一靠近該室頂板或靶材的位于該靶材上方的磁電管所限制的直流放電等離子體，及一靠近該晶圓表面用來實(shí)施該再濺射的RF等離子體。因此，靠近室頂板的等離子體可為了濺射該靶材而被最佳化，同時在該晶圓處的等離子體可為了再濺射或選擇性蝕刻每一通孔的底部被最佳化。此實(shí)施例的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)為，降低在被沉積的阻擋層上的顯著的不均勻性或根本就不會形成此不均勻性，從而降低在通孔內(nèi)之夾斷(pinch-off)或其它問題。此實(shí)施例的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)為，在整個阻擋物沉積/再濺射處理期間，可完全避免阻擋物質(zhì)累積在構(gòu)成該通孔底部的下層導(dǎo)體的外露表面上。這可通過相對于該再濺射速率(其主要是通過施加至該晶圓的VHF源功率來控制)調(diào)整該阻擋物質(zhì)的沉積率(主要是通過鉭靶材的直流濺射電壓來控制)來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的應(yīng)用，本發(fā)明可提供某些優(yōu)點(diǎn)。例如，對于所有沉積處理(包括銅，鉭及鈦在內(nèi))而言，采用低功率(2-5kW)直流功率級來濺射該金屬靶材，因?yàn)榻饘僦行粤Ｗ邮撬胍摹Ｒ虼?，在所有這些處理中，在該晶圓上方的靶材高度及磁電管設(shè)計(jì)都是相同的，使得同一個室可實(shí)施所有這些處理。在該晶圓上方的靶材高度可以相當(dāng)?shù)牡?，或介?25mm至290mm之間。此外，該VHF源功率施加器及HF偏壓功率施加器可在沒有用來激發(fā)等離子體(如氬氣等離子體)的靶材下被使用，用以在每一沉積處理之前實(shí)施的處理前清潔處理。該預(yù)清潔處理可在包括該阻擋金屬(鉭)沉積步驟，阻擋介電(氮化鉭)阻擋物沉積步驟，銅籽晶層沉積步驟及銅導(dǎo)體沉積步驟在內(nèi)之每一沉積步驟之前被重復(fù)實(shí)施。
反應(yīng)器設(shè)備參照1，本發(fā)明的第一實(shí)施例的反應(yīng)器包括真空室，其由圓柱形側(cè)壁10，一圓盤狀室頂板12，及一用來支撐要進(jìn)行處理的半導(dǎo)體晶圓16的晶圓支撐托架14所構(gòu)成。在該室頂板12上安裝一將被沉積至該晶圓16上的金屬(鉭)的靶材18。一由圓柱形擋板20構(gòu)成的處理套件包圍該晶圓16及靶材18。一傳統(tǒng)形式的磁電管22在該室頂板12的外側(cè)上覆蓋該靶材18。一高電壓直流電源24被耦合至該靶材18。一處理氣體注入器26將來自供應(yīng)器28的處理氣體供應(yīng)至該室的內(nèi)部。一真空泵30將該真空室的內(nèi)部保持在一所需的低于大氣壓的壓力。
該晶圓托架14透過一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)34連接到一VHF源功率產(chǎn)生器36及一HF或LF等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38。該高電壓直流電源保持一上方等離子體40與靠近該靶材18處。該VHF源功率產(chǎn)生器36保持一下方等離子體42于該晶圓16的表面處或靠近該晶圓表面處。等離子體40，42可同時被保持或可在不同的時間被產(chǎn)生。該上方等離子體40為一直流放電等離子體，其讓該靶材18的濺射主要是從該靶材18產(chǎn)生沉積在該晶圓上的中性的金屬原子。該下方等離子體42為一電容耦合的RF等離子體，其可促進(jìn)在晶圓16水平表面上的選擇性蝕刻。等離子體40、42可被獨(dú)立地控制，用以分別控制金屬沉積處理及再濺射處理。施加到該晶圓的LF偏壓功率決定了用于水平表面的再濺射/蝕刻處理的選擇性。等離子體均勻性，特別是最靠近晶圓處的等離子體42的均勻性，是由一電磁體線圈43控制的，該電磁體線圈43纏繞在該反應(yīng)器室的圓柱形側(cè)壁上并被供應(yīng)電流源控制器45所提供的直流電流。
圖2顯示該VHF源功率及HF或LF偏壓功率耦合至該晶圓。晶圓支撐托架14可以是一靜電卡盤(ESC)用以將晶圓16靜電固定在預(yù)定位置上。在此例子中，該ESC或托架是由一裝設(shè)在一導(dǎo)電性基座51的絕緣層50及諸如埋設(shè)在該絕緣層50內(nèi)的一導(dǎo)電性網(wǎng)狀物的電極所組成。該托架結(jié)構(gòu)可向下延伸于一同軸結(jié)構(gòu)中，該同軸結(jié)構(gòu)是由一連接至該電極52的中心導(dǎo)體54、一絕緣中間層56及一連接至該導(dǎo)電的基座51的外導(dǎo)體58所構(gòu)成。該導(dǎo)電的基座51可透過導(dǎo)電接頭60而被連接到該圓柱形擋板20，用以提供一更為連續(xù)的接地參考。該中心導(dǎo)體54被耦合至該RF功率源，而該外導(dǎo)體58則被接地。該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)34是由一耦合至該VHF源功率產(chǎn)生器36的傳統(tǒng)的阻抗匹配電路64及一耦合至該RF(HF或LF)等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38的的傳統(tǒng)的阻抗匹配電路68所構(gòu)成的。該阻抗匹配電路64的輸出經(jīng)由一高通濾波器65被連接至該晶圓托架中心導(dǎo)體54，而該阻抗匹配電路68的輸出則經(jīng)由一低通濾波器69被連接至該晶圓托架中心導(dǎo)體54。此外，一直流夾頭電壓源74被連接至該晶圓托架中心導(dǎo)體54且透過一絕緣電容器76與該RF功率隔離。該高通濾波器65具有一夠高的切斷頻率用以防止來自該RF產(chǎn)生器38的HF或LF電流到達(dá)該VHF匹配電路64，而該低通濾波器具有一夠低的切斷頻率用以防止來自該RF產(chǎn)生器36的VHF電流到達(dá)該HF(或LF)匹配電路68。
圖3顯示該晶圓支撐托架14的另一實(shí)施例，其中該電極52與該晶圓16接觸，且沒有靜電作用在該晶圓上。在此例子中，因?yàn)殡姌O52可能被曝露在等離子體中，所以電極52可用將被沉積到該晶圓上的諸如鉭的材質(zhì)來制成。
圖4顯示一個實(shí)施例，其中該偏壓功率是由HF及LF頻率(例如，分別為13.56MHz及2MHz)構(gòu)成的。為了此目的，有兩種偏壓功率RF產(chǎn)生器，即一HF偏壓功率產(chǎn)生器38a及一LF偏壓功率產(chǎn)生器38b，產(chǎn)生器38a及38b經(jīng)由各自的匹配電路68a及68b被耦合至該晶圓托架中心導(dǎo)體54。該VHF源功率產(chǎn)生器36經(jīng)由其阻抗匹配電路64及經(jīng)由該高通濾波器65被耦合至該晶圓托架中心導(dǎo)體54。此實(shí)施例的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)為該HF偏壓的低離子能量分布及該LF偏壓之高離子能量分布(這兩者都被示于圖5中)可結(jié)合用以產(chǎn)生一峰值介于該LF及HF離子能量分布的峰軸之間的離子能量分布。此在能量上的峰值可通過調(diào)整LF及HF功率產(chǎn)生器38a、38b的相對功率級來加以上移或下移。
該靶材物質(zhì)(如，鉭)的沉積率主要是由直流電壓源輸送至該靶材的功率來決定。該蝕刻/再濺射處理(對水平表面)的選擇性是由偏壓功率來決定，而蝕刻/再濺射處理的速率主要是由源功率層級來決定。因此，有三種參數(shù)可被彼此獨(dú)立地控制，即金屬沉積速率、用于水平面的蝕刻選擇性及蝕刻速率等三種。因?yàn)樗羞@些參數(shù)可被彼此獨(dú)立地控制，所以在需要的時候，金屬沉積及蝕刻/再濺射處理可被同時實(shí)施。
PVD/再濺射方法圖1的反應(yīng)器對于形成一集成電路中介于連續(xù)互連層之間的金屬接點(diǎn)特別有用。典型地，一集成電路包括一有源半導(dǎo)體層其具有數(shù)以千計(jì)的晶體管及許多絕緣的互連層，其被堆棧在該有源半導(dǎo)體層之上并在晶體管之間提供復(fù)雜的互連電路。介于互連層之間的連接是透過用金屬(如，銅)來填入介于互連層之間的通孔或垂直孔內(nèi)來形成。為了要防止導(dǎo)因于銅擴(kuò)散穿過絕緣物質(zhì)所造成的短路及其所引起的故障，在該銅及絕緣物質(zhì)之間設(shè)置由鉭及氮化鉭構(gòu)成的阻擋層。圖1的反應(yīng)器在實(shí)施將阻擋層沉積至通孔內(nèi)的處理上可以提供極大的好處。
圖6A為覆蓋在有源半導(dǎo)體層上的層疊許多互連層中互連層100(其被部分地制造)的部分的放大剖面圖。圖6B為6A圖的對應(yīng)俯視圖。位在許多導(dǎo)體之間的互連層100，包括一對嵌埋在一絕緣體(二氧化硅)層106內(nèi)的平行的銅導(dǎo)體102，104。每一銅導(dǎo)體102，104都被一阻擋層108阻隔而與介電層106分開，該阻擋層可防止銅原子擴(kuò)散至該介電層106中。最好是，該阻擋層包括與該絕緣層106接觸且被一鉭層覆蓋的氮化鉭層及一銅籽晶層。在圖7的放大圖中清楚地示出該結(jié)構(gòu)，該圖顯示一覆蓋該絕緣層106的氮化鉭層110，一蓋住該氮化鉭層110的鉭金屬層112及一覆蓋該鉭金屬層112的銅籽晶層114。一銅導(dǎo)體，如銅導(dǎo)體102，覆蓋該銅籽晶層114。該鉭金屬層112與該氮化鉭層110之間的結(jié)合品質(zhì)相當(dāng)好，同時該銅籽晶層的一側(cè)與該鉭金屬層112之間以及該銅籽晶層的另一側(cè)與銅導(dǎo)體102之間的結(jié)合品質(zhì)也相當(dāng)好。
在該絕緣層106的上表面形成下一個互連層被之前，一垂直的開孔或通孔120典型地通過蝕刻處理被形成穿過該絕緣層106(圖6A及6B)。該通孔120是由一只部分延伸穿過該絕緣層106的大開孔122及一對向下延伸至各別銅導(dǎo)體102，104的小開孔124所構(gòu)成的。典型地，形成這兩個小開孔124的蝕刻處理被充分地實(shí)施，用以將覆蓋在每一銅導(dǎo)體102，104上的外露的阻擋層108部分去除掉。
當(dāng)稍后被填入銅時，該通孔120即形成一垂直的導(dǎo)體。然而，在銅被沉積到通孔120內(nèi)之前，一阻擋層130被沉積到通孔120內(nèi)的所有表面上及沉積到該絕緣層106的上表面上，如圖6C所示。該阻擋層130具有與上文參照圖7所述的阻擋層相同的結(jié)構(gòu)，其包括一氮化鉭層110，一鉭金屬層112及一銅籽晶層114。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，阻擋層120的每一子層110、112、114都是通過提供用作該金屬靶材18的適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)而在分開的步驟中被沉積(如，用于子層110，112的鉭及用于子層114的銅)。通過引入一處理氣體而濺射靶材18，該處理氣體被來自該濺射電壓源24的大的直流濺射電壓而在該靶材的附近被離子化。為了要沉積該氮化鉭子層110，氮?dú)獗挥米鳛樘幚須怏w，及鉭原子與氮原子在它們撞擊該晶圓時相結(jié)合，以形成一氮化鉭膜。當(dāng)沉積該金屬鉭層112時及稍后在沉積該銅籽晶層114時，該處理氣體為一惰性氣體或非反應(yīng)性氣體，如氬氣。因此，實(shí)施三種沉積步驟。第一，通過使用鉭濺射靶材及氮?dú)馓幚須怏w，沉積氮化鉭。第二，通過使用鉭靶材及氬氣處理氣體，沉積金屬鉭。第三，通過使用銅靶材及氬氣處理氣體，沉積銅籽晶層。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，雖然會施加一中等級別的等離子體RF(HF或LF)偏壓功率，但沒有RF(VHF)源功率被施加到該晶圓支撐托架14上。以此方式，金屬從該靶材18被濺射并被沉積到該晶圓16上。其結(jié)果為，通過實(shí)施用于這三個連續(xù)的子層110，112，114的沉積步驟而形成該阻擋層130。該阻擋層130覆蓋所有外露的表面，其包括銅導(dǎo)體102、104的被小開孔124所曝露出來的部分，如圖6C所示。
在這三個沉積步驟的每一個步驟都被完成之后，一蝕刻/再濺射步驟被實(shí)施(圖6D)，在該步驟中該VHF源功率產(chǎn)生器36及該HF(或LF)等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38輸送功率至該晶圓支撐托架14。這會在靠近晶圓處產(chǎn)生一等離子體，其將被這些離子體偏壓導(dǎo)引的離子提供至水平的表面。這些離子濺射這些水平的表面用以將沉積于其上的膜層移除掉，如該阻擋層130在這些小開孔124的底部處的部分。在這些小開孔124內(nèi)，緊鄰垂直壁處(或這些開孔124的小直徑)可促進(jìn)從每一開孔124的底部124a被濺射的原子再沉積到垂直側(cè)壁上。這可如所想要地讓銅導(dǎo)體露出來，如圖6d所示。在沒有垂直壁的其它地方，如該絕緣層106的頂面的廣大區(qū)域，被濺射的原子再次沉積到水平表面上，因而沒有凈損失。
在一優(yōu)選的實(shí)施例中，(對應(yīng)于三層子層110，112，114的)這三個沉積步驟中的每一個步驟與該蝕刻及再濺射步驟同時實(shí)施。在此優(yōu)選的實(shí)施例中，該濺度電壓源24輸送功率至該靶材18，同時該VHF源功率產(chǎn)生器36及該HF(或LF)等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38輸送功率至該晶圓支撐托架14。這會在靠近晶圓處產(chǎn)生一等離子體，其在來自該靶材18的原子被沉積時，將被這些離子體偏壓導(dǎo)引的離子提供至水平的表面。如果在水平面上的蝕刻速率可以比得上來自靶材18的原子的沉積速率的話，則可以避免來自該靶材18的原子在諸如銅導(dǎo)體102，104的外露部分的水平面上發(fā)生沉積。此一條件可通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整直流電壓源24的電壓(用來調(diào)整沉積速率)及該VHF源功率產(chǎn)生器36的功率級來實(shí)現(xiàn)。該HF(或LF)等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38的功率級被加以調(diào)整用以達(dá)到所想要的對于水平面的蝕刻選擇性的程度。其結(jié)果為，該阻擋層130沒有被形成在通孔120的水平底部上，使得處理程序跳過了圖6C所示的階段。
下一個階段(圖6E)為沉積一厚的銅層，用以形成下一個互連層200及延伸穿過介于下互連導(dǎo)體102，104與上互連層200之間的通孔120之垂直導(dǎo)體，如圖6E所示。
示于圖8A至8C中的程序顯示圖6D的再濺射步驟的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。圖8A所示為在沉積阻擋層130之前的一個小開孔124。圖8B所示為在再濺射步驟沒有與沉積步驟同時實(shí)施的例子中，阻擋層130是如何被形成的。詳言之，阻擋層130在該小開孔124的靠近上緣處會累積較厚的厚度，而在開孔124的靠近底部處累積的厚度則較小。該再濺射步驟將過多的物質(zhì)從該上緣處移除掉且從該小開孔的底部移除掉物質(zhì)并將其再沉積到垂直的側(cè)壁上，使得沿著垂直側(cè)壁的厚度分布變更加均勻，如圖8C所示。問題在于，在該小開孔124的靠近上緣處所累積的較厚的阻擋物質(zhì)會導(dǎo)致夾斷(pinch-off)，使得該再濺射步驟具有不利的效果，該組件會發(fā)生故障。
在優(yōu)選的方法中可以避免該風(fēng)險(xiǎn)，在此方法中同步實(shí)施該再濺射步驟(圖6d)及沉積步驟(圖6c)。在此優(yōu)選的模式中，以圖9a所示之一新形成的小開孔124開始且直接轉(zhuǎn)變?yōu)閳D9b中的一均勻的阻擋層。該同步的沉積/再濺射處理可防止該沉積處理形成明顯不均勻的阻擋層130。這可消除圖8b所示的夾斷效應(yīng)。
圖10為一方塊圖，其顯示該優(yōu)選的處理。在圖10的方塊圖310中，在該靶材18的附近(靠近室頂板)產(chǎn)生沉積直流放電等離子體，用以將來自該靶材的原子沉積到該晶圓上。在方塊312中，在靠近該晶圓處產(chǎn)生再濺射電容耦合的RF等離子體，用以產(chǎn)生原子來轟擊該晶圓，用以再濺射來自該靶材18的被沉積的原子。在方塊314的步驟中，將等離子體RF偏壓功率施加到該晶圓上。該偏壓功率足以對水平面實(shí)施高度選擇性的濺射。在方塊320中，施加到該晶圓上的源功率及施加至該靶材的直流濺射電壓都相對于彼此調(diào)整，使得再濺射速率至少大致與濺射沉積速率一樣大。
本發(fā)明之PVD/再濺射反應(yīng)器的一個實(shí)施例能夠通過在三種不同的模式中操作而沉積三種不同的種類的層，詳言之，在模式(A)中，一具有均勻的側(cè)壁及水平面覆蓋的高保形層，在模式(B)中，一具有很少或沒有側(cè)壁覆蓋的非保形層，及在模式(C)中，一在大片的場域中具有良好的側(cè)壁覆蓋及良好的平面覆蓋，但在高深寬比開孔的底面上沒有覆蓋的“擊穿(punch through)層”。圖11A中所示的模式(A)的保形層通過施加一相對低級別的直流功率至該靶材(如，5kW)，施加高VHF源功率至該晶圓(在60MHz下的1kW)及施加一低級別的HF偏壓功率至該晶圓(在13.56MHz下的100W)。除了該HF偏壓功率被降至零之外，以相同的條件獲得圖11B中所示的模式(B)的該非保形層。圖11C中所示的模式(C)的“擊穿層”通過將該偏壓功率提高至一高級別(在13.56MHz下的500W)下獲得的。該保形模式對于沉積銅導(dǎo)體層是特別有用的。該非保形層對于用諸如鉭或鈦的低電阻金屬來覆蓋一通孔的底部而言是特別有用。該擊穿模式是在一通孔內(nèi)沉積阻擋層(鉭及氮化鉭)的優(yōu)選的模式。
在某些例子中，等離子體密度分布在上述的三種模式之間有所不同。為了要保持更均勻的等離子體密度分布，電流源控制器45會造成有不同級別的直流電流在這三種模式中流經(jīng)該電磁體線圈43。在任何一種例子中由電流控制器45提供的電流量被最佳化用以改善在處理區(qū)內(nèi)之徑向等離子體離子密度均勻度。
上文中參照圖11A、11B和11C說明的三種模式中的每一種模式都可用圖1所示的一處理控制器210來實(shí)施，該處理控制器的輸出控制該靶材高電壓直流供應(yīng)器24的功率級，該VHF源功率產(chǎn)生器36及該HF(或LF)等離子體偏壓功率產(chǎn)生器38的功率。該處理控制器210可由使用者透過使用者界面212來控制，讓使用者能夠?qū)⒃摽刂瞥绦蚧瘉碜寛D1的反應(yīng)器自動地轉(zhuǎn)換于上文所述的保形模式、非保形模式及擊穿再濺射模式所界定的各種操作狀態(tài)之間。因此，該處理控制器(或處理器)210有三種狀態(tài)可以讓使用者來輸入設(shè)定或程序化。一種狀態(tài)為該保形狀態(tài)，在此狀態(tài)中處理器210將該供應(yīng)器24的直流功率級別設(shè)定在一低級別，將該VHF產(chǎn)生器36的功率級設(shè)定在一高功率級及將該HF/LF偏壓產(chǎn)生器36的功率級設(shè)定在一低級別。另一個狀態(tài)為該非保形模式，在該模式中處理器210將該供應(yīng)器24的直流功率級設(shè)定在一低級別，將該VHF產(chǎn)生器36的功率級設(shè)定在一高級別及將該HF/LF偏壓產(chǎn)生器36的功率級設(shè)定為零(或接近零的程度)。剩下的狀態(tài)為該擊穿狀態(tài)，在此狀態(tài)中處理器210將該供應(yīng)器24的直流功率級設(shè)定在一低級別，將該VHF產(chǎn)生器36的功率級設(shè)定在一高級別及將該HF/LF偏壓產(chǎn)生器36的功率級設(shè)定在一高級別。
處理器210亦支配該電磁電流源45，使得在三個模式(圖11A、11B及11C)的每一種模式中，為了實(shí)現(xiàn)等離子體離子密度分布的更為均勻的徑向分布而優(yōu)化電流級別。
該金屬靶材18可采用不同于圖1所示的圓盤形狀的形狀。例如，如圖12所示，也可以使用環(huán)狀的修改過的靶材18’，暴露該室頂板12的中央部分12a并通過該靶材18’阻擋環(huán)狀部分12’。該磁電管22’具有一相應(yīng)的環(huán)狀外形。非必要地，VHF源功率可從一額外的VHF源功率產(chǎn)生器66’(圖12中的虛線)被施加到該室頂板中央部分12a。這可以是一額外的VHF源功率產(chǎn)生器或是用來取代耦合至該晶圓支撐托架14的VHF源功率產(chǎn)生器36。然而，最好是將VHF源功率耦合至該托架14而不是耦合至該室頂板12。
圖13顯示另一選項(xiàng)，在此選項(xiàng)中可以將一線圈天線400設(shè)置在該室頂板中央部分12a之上并經(jīng)由一阻抗匹配電路415耦合至一RF等離子體源功率產(chǎn)生器410來產(chǎn)生一電感耦合的等離子體?？稍诮饘俪练e期間一百葉窗式的擋板420可遮蓋該室頂板中央部分12a用以避免金屬覆蓋了該室頂板中央部分12a，使得該線圈天線400不會被這些離子體所遮蔽。
圖14顯示怎樣從圖13所示結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)線圈天線400及靶材18’的結(jié)構(gòu)。在圖14中，線圈天線400為一環(huán)狀形狀，而圓盤狀的靶材18則位于該室頂板中央部分12a處。圖14的反應(yīng)器可進(jìn)行如下所述的修改該環(huán)狀的線圈天線400可被移除且該室頂板12的周邊部分12’是導(dǎo)電的且經(jīng)由該阻抗匹配電路415耦合到該RF等離子體源功率產(chǎn)生器410，如圖14的虛線所示。
圖15顯示另一實(shí)施例，在此實(shí)施例中該靶材18被建構(gòu)成一倒放的杯狀。如圖16所示，該杯狀的高度足以沿著其側(cè)邊容納一排磁體450，用以強(qiáng)化離子分布。
圖17為一在圖1中的PVD/再濺射室內(nèi)實(shí)施的處理的流程圖。在方塊1710的步驟中，通過不向該金屬靶材施加功率，引入如氬氣的蝕刻劑先驅(qū)物氣體，從該VHF產(chǎn)生器36向該晶圓施加足夠的VHF源功率及從該HF產(chǎn)生器38向該晶圓施加小量的HF偏壓功率，來實(shí)施預(yù)清潔處理。在接下來的方塊1720的步驟中，該阻擋層的介電膜(如，氮化鉭)在保持該VHF驅(qū)動的氬氣等離子體于靠近該晶圓處且施加偏壓功率至該晶圓的再濺射處理的同時，通過引入氮?dú)饧盀R射該金屬靶材(如，鉭)來沉積的。在下一個步驟(方塊1730)中，通過停止供應(yīng)氮?dú)獬练e該阻擋層的金屬膜，使得在該VHF驅(qū)動的氬氣等離子體實(shí)施再濺射的同時沉積純的金屬。因此，可在無需將晶圓從反應(yīng)器中移出的情形下在圖1的PVD/再濺度反應(yīng)器中實(shí)施三個連續(xù)的處理。
雖然本發(fā)明已參照優(yōu)選實(shí)施例加以說明，但應(yīng)被了解的是，可在不偏離本發(fā)明的精神及范圍下對本發(fā)明進(jìn)行變化及修改。
權(quán)利要求
1.一種物理氣相沉積及再濺射等離子體反應(yīng)器，包括真空室，其包括側(cè)壁、室頂板及靠近該室底板的晶圓支撐托架，以及與該室連接的真空泵；與所述真空室連接的處理氣體入口，以及與所述處理氣體入口連接的處理氣體源；位于該室頂板的金屬濺射靶材；與濺射靶材耦合的高壓直流電源，并能在靠近所述靶材處激發(fā)出靶材濺射等離子體；RF等離子體源功率產(chǎn)生器，其耦合至該晶圓支撐托架并具有一頻率，該頻率適宜在靠近該晶圓支撐托架處激發(fā)位于晶圓濺射等離子體中的運(yùn)動電子；及RF等離子體偏壓功率產(chǎn)生器，其耦合至該晶圓支撐托架并具有一頻率，該頻率適宜將來自該晶圓濺射等離子體的離子加速越過靠近該晶圓支撐托架的等離子體鞘層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理氣相沉積及再濺射等離子體反應(yīng)器，其特征在于，還包括覆蓋在所述靶材上的磁電管，以局限該靶材濺射等離子體的強(qiáng)化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理氣相沉積及再濺射等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述離子體源功率產(chǎn)生器的頻率為甚高頻頻率且該偏壓功率產(chǎn)生器的頻率為高頻頻率或低頻頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物理氣相沉積及再濺射等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述偏壓功率產(chǎn)生器被設(shè)定為一功率級，其足以導(dǎo)引所述晶圓濺射等離子體的離子濺射裝配在該晶圓支撐托架上的晶圓的水平表面并避免濺射該晶圓的垂直表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的物理氣相沉積及再濺射等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述靶材包括鉭，且該處理氣體包括氮?dú)狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理氣相沉積及再濺射等離子體反應(yīng)器，其特征在于，還包括位于所述離子體源功率產(chǎn)生器與該晶圓支撐托架之間的高通濾波器和位于所述偏壓功率產(chǎn)生器與該晶圓支撐托架之間低通濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理氣相沉積及再濺射等離子體反應(yīng)器，其特征在于，所述RF等離子體源功率產(chǎn)生器及該RF等離子體偏壓功率產(chǎn)生器分別具有可調(diào)整的RF功率級，用以獨(dú)立地控制被沉積層對通孔的保形性，及控制通孔的水平表面及垂直表面上的被沉積層的選擇性。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的物理氣相沉積及再濺射等離子體反應(yīng)器，其特征在于，還包括處理功率控制器，其耦合至所述直流電源、所述RF等離子體源功率產(chǎn)生器及所述RF等離子體偏壓功率產(chǎn)生器的功率級的控制輸入上，該處理控制器被建構(gòu)成下述三種狀態(tài)中的至少兩種(a)保形沉積狀態(tài)，其包括一低功率級的直流電源、一高功率級的RF等離子體源功率產(chǎn)生器及一低功率級的RF偏壓功率產(chǎn)生器；(b)非保形沉積狀態(tài)，其包括一低功率級的直流電源、一高功率級的該RF等離子體源功率產(chǎn)生器，及一至少幾近于零的所述RF偏壓功率產(chǎn)生器；及(c)擊穿再濺射狀態(tài)，其包括一低功率級的所述直流電源、一高功率級的所述RF等離子體源功率產(chǎn)生器，及一高功率級的所述RF偏壓功率產(chǎn)生器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理氣相沉積及再濺射等離子體反應(yīng)器，其特征在于，還包括環(huán)繞所述室的電磁線圈，及與該線圈連接的直流電流源。
10.一種在等離子體反應(yīng)器的真空室內(nèi)實(shí)施集成電路的物理氣相沉積及再濺射的方法，包括在靠近所述室的室頂板處提供一金屬靶材；在靠近該室的底板處提供一面向該靶材的晶圓支撐托架；將處理氣體引入該真空室內(nèi)；在所述靶材處保持靶材濺射等離子體，用以產(chǎn)生從所述靶材流向所述晶圓支撐托架大部分為中性原子的原子流以進(jìn)行氣相沉積；透過所述晶圓將所述RF功率電容耦合到所述晶圓濺射等離子體上從而靠近該晶圓支撐托架處保持晶圓濺射等離子體，用以產(chǎn)生一朝向該晶圓支撐托架的濺射離子流，以進(jìn)行再濺射；及在與該晶圓支撐托架表面成垂直的方向上，加速該些濺射離子。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，保持晶圓濺射等離子體的步驟包括在一高到足以激發(fā)等離子體中運(yùn)動電子的頻率下，將RF等離子體源功率耦合至所述晶圓支撐托架。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其中加速濺射離子的步驟包括在一低到足以將離子加速越過一等離子體鞘層的頻率下，將RF偏壓功率耦合至所述晶圓支撐托架。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，保持一靶材濺射等離子體的步驟包括向該靶材施加一高直流電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，保持一靶材濺射等離子體的步驟還包括在該靶材的附近區(qū)域內(nèi)提供一磁場。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述RF等離子體源功率具有一甚高頻頻率，且該RF偏壓功率具有一高頻或低頻頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，加速濺射離子的步驟可促進(jìn)在垂直于該晶圓支撐托架的方向上的離子轟擊。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，加速濺射離子的步驟可強(qiáng)化對于水平表面的蝕刻選擇性。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，保持一靶材濺射等離子體的步驟及保持一晶圓濺射等離子體的步驟是同時實(shí)施的。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括相對于所述中性原子流的流量來調(diào)整該濺射離子流的流量，使得濺射離子流移除物質(zhì)的速率與所述中性原子流沉積物質(zhì)的速率大致相同。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述靶材包括鉭且該處理氣體包括氮?dú)猓虼怂龇椒ㄓ脕沓练e阻擋層的氮化鉭子層。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述靶材包括鉭且所述處理氣體為惰性氣體，使得所述方法用來沉積阻擋層的金屬鉭子層。
22.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在執(zhí)行該保持一濺射等離子體的步驟之前有一沉積前的清潔步驟，該清潔步驟包括向所述晶圓施加甚高頻源功率以產(chǎn)生清潔等離子體；及向所述晶圓施加一高頻源功率。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器是在下面三種模式中的一種模式中操作，這三種模式包括(a)保形沉積模式，在此模式中通過向所述靶材施加低級別的直流功率來保持所述靶材濺射等離子體，通過向所述晶圓施加一高級別的甚高頻源功率及向所述晶圓施加一低級別的高頻或低頻偏壓功率來保持所述晶圓濺射等離子體；(b)非保形沉積模式，在此模式中通過向所述靶材施加一低級別的直流功率來保持所述靶材濺射等離子體，通過向所述晶圓施加一高級別的甚高頻源功率及向所述晶圓施加一至少是幾近于零的級別的高頻或低頻偏壓功率來保持所述晶圓濺射等離子體；(c)擊穿再濺射模式，在此模式中通過向所述靶材施加一低級別的直流功率來保持的所述靶材濺射等離子體，通過向所述晶圓施加一高級別的甚高頻源功率及向所述晶圓施加一高級別的高頻或低頻偏壓功率來保持的所述晶圓濺射等離子體。
24.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括通過向所述靶材施加一低級別的直流功率，向所述晶圓施加一高級別的甚高頻源功率，及向所述晶圓施加一低級別的高頻或低頻偏壓功率來實(shí)施一保形沉積模式。
25.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括通過向所述靶材施加一低級別的直流功率，向所述晶圓施加一高級別的甚高頻源功率，及向所述晶圓施加一至少是幾近于零的級別的高頻或低頻偏壓功率來實(shí)施一非保形沉積模式。
26.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括通過向所述靶材施加一低級別的直流功率，向所述晶圓施加一高級別的甚高頻源功率，及向所述晶圓施加一高級別的高頻或低頻偏壓功率來實(shí)施一擊穿再濺射模式。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述低級別的直流功率為約5kW，所述高級別的甚高頻源功率為約1kW，所述低級別的高頻偏壓功率為約100W及該高級別的高頻偏壓功率為約500W。
28.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)器包括環(huán)繞該反應(yīng)器的一外部電磁體，所述方法還包括將流經(jīng)該電磁體的直流電流量調(diào)整至每一模式中各自的級別，用以改善靠近該晶圓處的等離子體離子分布的均勻性。
全文摘要
一種等離子體反應(yīng)器包括真空室，該真空室包括側(cè)壁、室頂及一靠近該室的室底板的晶圓支撐托架，及連接到該室的真空泵。一連接到該室的處理氣體入口被以及連接到該處理氣體入口的處理氣體源。該反應(yīng)器還包括位于室頂板的金屬濺鍍靶材、連接到該濺鍍靶材上的高壓直流電源、連接到該晶圓支撐托架的RF等離子體源功率產(chǎn)生器并具有一適宜激發(fā)運(yùn)動電子的頻率，及連接到該晶圓支撐托架的RF等離子體偏壓功率產(chǎn)生器并具有一適宜將能量耦接至等離子體離子的頻率。
文檔編號C23C14/34GK1950922SQ200580013581
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者卡爾·M·布朗, 約翰·帕皮通, 維內(nèi)特·梅塔 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司