本發(fā)明專利技術(shù)提供一種可改善深孔填充的鍍膜設(shè)備及方法。設(shè)備包括：腔體、靶材承載盤、磁控組件、基座及矯正器；所述靶材承載盤位于腔體頂部，用于固定靶材，所述靶材與第一脈沖電源電連接，以由第一脈沖電源提供正負(fù)非對稱雙極性脈沖；所述磁控組件位于靶材承載盤上方，所述基座位于腔體內(nèi)，所述矯正器位于腔體內(nèi)，且位于靶材和基座之間，矯正器與基座具有間距，并與腔體絕緣，所述矯正器與外接電源的正極電連接而施加正偏壓，矯正器包括多個間隔設(shè)置的矯正單元，各矯正單元為上下貫通的通孔結(jié)構(gòu)，矯正器用于矯正靶材陽離子運動方向的傾斜角。本發(fā)明專利技術(shù)能大幅改善大高寬比的深孔結(jié)構(gòu)的填充均勻性，提高沉積速率，有助于降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)效益。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
可改善深孔填充的鍍膜設(shè)備及方法
[0001]本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體制造
，具體涉及一種半導(dǎo)體制造設(shè)備，特別是涉及一種可改善深孔填充的鍍膜設(shè)備及方法。
技術(shù)介紹
[0002]物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，簡稱PVD)工藝的磁控濺射技術(shù)是集成電路制造過程中沉積金屬膜層等相關(guān)材料層時廣泛采用的方法，是填充深孔、硅通孔和深槽結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)。采用傳統(tǒng)的PVD技術(shù)填充硅通孔的過程中，大部分金屬離子呈較大的角度分散落到晶圓上，但對于高寬比很高的硅通孔，散射的金屬離子沿與豎直方向成較大傾斜角的方向進(jìn)入通孔內(nèi)部的過程中，大部分會落在深孔結(jié)構(gòu)的開口和上部側(cè)壁，導(dǎo)致通孔的底部和下部側(cè)壁的薄膜覆蓋率不佳。現(xiàn)有的常用的PVD深孔填充技術(shù)是在磁控濺射設(shè)備的基座上形成一個負(fù)偏壓來吸引等離子體，負(fù)偏壓越高，更多的金屬正離子就會被吸引到深孔結(jié)構(gòu)中。
[0003]磁控濺射技術(shù)在深孔填充中的應(yīng)用主要是在硅通孔內(nèi)部沉積阻擋層和銅籽晶層，阻擋層的作用是防止銅向硅或者二氧化硅中擴(kuò)散，銅籽晶層的作用是為后續(xù)電鍍工藝做一層導(dǎo)電層，因此PVD工藝對深孔填充的臺階覆蓋率有非常重要的影響。如果阻擋層的薄膜覆蓋率不佳，會影響深孔和通孔器件的可靠性；如果籽晶層的覆蓋率不佳，會導(dǎo)致電鍍銅無法正常進(jìn)行，電鍍后的深孔和通孔出現(xiàn)空洞或縫隙，嚴(yán)重影響器件性能。
[0004]傳統(tǒng)長投法(long throw)PVD技術(shù)在填充高寬比很高的通孔和深孔結(jié)構(gòu)時不僅沉積速率慢，而且還會出現(xiàn)填充均勻性不好的問題，尤其是晶圓最邊緣區(qū)域的深孔結(jié)構(gòu)在填充時會出現(xiàn)不對稱分布，即深孔結(jié)構(gòu)的左右兩個側(cè)壁上沉積的膜厚不一致，深孔填充均勻性不佳。
[0005]為改善上述問題，有些磁控濺射設(shè)備中設(shè)置有準(zhǔn)直管，準(zhǔn)直管依靠側(cè)壁的物理阻擋對離子進(jìn)行過濾，大角度的粒子沒法穿過準(zhǔn)直管而最終都落在準(zhǔn)直管的側(cè)壁上，只有部分小角度的粒子能順利通過準(zhǔn)直管沉積到晶圓上。這種帶準(zhǔn)直管的磁控濺射設(shè)備能一定程度解決低高寬比(高寬比小于5：1)的深孔結(jié)構(gòu)填充均勻性不好的問題，但是對于大高寬比結(jié)構(gòu)仍存在臺階覆蓋率不佳的問題，此外還存在沉積速率過慢、靶材利用率低等問題，而且準(zhǔn)直管的加工成本和維護(hù)成本都很高，導(dǎo)致鍍膜成本增加。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本專利技術(shù)的目的在于提供一種可改善深孔填充的鍍膜設(shè)備及方法，用于解決現(xiàn)有的深孔填充技術(shù)，例如傳統(tǒng)長投法技術(shù)存在的填充均勻性不好，而帶準(zhǔn)直管的磁控濺射設(shè)備仍無法有效解決大高寬比結(jié)構(gòu)的臺階覆蓋率不佳的問題，此外還存在沉積速率過慢、靶材利用率低等問題，而且其加工成本和維護(hù)成本都很高，導(dǎo)致鍍膜成本增加等問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本專利技術(shù)提供一種可改善深孔填充的鍍膜設(shè)備，
包括：腔體、靶材承載盤、磁控組件、基座及矯正器；所述靶材承載盤位于腔體頂部，用于固定靶材，所述靶材與第一脈沖電源電連接，以由第一脈沖電源提供正負(fù)非對稱雙極性脈沖；所述磁控組件位于靶材承載盤上方，所述基座位于腔體內(nèi)，所述矯正器位于腔體內(nèi)，且位于靶材和基座之間，矯正器與基座具有間距，并與腔體絕緣，所述矯正器與外接電源的正極電連接而帶有正偏壓，所述矯正器包括多個間隔設(shè)置的矯正單元，各矯正單元為上下貫通的通孔結(jié)構(gòu)，矯正器用于矯正靶材陽離子的運動方向的傾斜角。
[0008]可選地，所述第一脈沖電源提供的用來濺射靶材的負(fù)脈沖偏壓的范圍為
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800V～
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100V，正脈沖偏壓為100V～200V，負(fù)脈沖偏壓的脈寬和脈高均大于正脈沖偏壓，頻率為200Hz～20MHz。
[0009]可選地，與矯正器電連接的外接電源包括直流電源、單極性脈沖電源和直流疊加脈沖電源中的若干種，用于為矯正器及矯正單元內(nèi)提供30V～100V的恒定正偏壓或者脈沖正偏壓。
[0010]可選地，所述矯正器包括中間區(qū)域和位于中間區(qū)域外側(cè)的邊緣區(qū)域，相鄰區(qū)域之間電絕緣，各區(qū)域施加大小不同的正偏壓，從中間區(qū)域到邊緣區(qū)域的正偏壓逐漸加大。
[0011]可選地，所述矯正器包括中間區(qū)域和位于中間區(qū)域外側(cè)的邊緣區(qū)域，相鄰區(qū)域之間電絕緣，各區(qū)域施加大小相同的正偏壓，矯正單元內(nèi)部側(cè)壁上設(shè)置多個凸起圖案，凸起圖案的形狀包括立方體、半球狀、圓柱形和錐體中的若干種，從中間區(qū)域到邊緣區(qū)域的凸起圖案的高度逐漸加大。
[0012]可選地，所述矯正器與基座的間距大于等于40mm。
[0013]可選地，相鄰的矯正單元之間的間距為2mm～10mm。
[0014]可選地，矯正單元孔徑為10mm～60mm。
[0015]更可選地，矯正單元的孔徑為20mm～40mm。
[0016]可選地，各矯正單元的高寬比為1.5:1～5:1。
[0017]可選地，所述矯正單元的上部孔徑大于、等于或小于下部孔徑。
[0018]可選地，所述矯正單元的孔徑從上部往下到中部逐漸減小，中部往下部孔徑保持不變。
[0019]可選地，所述矯正單元的上部和下部孔徑大于中間部位的孔徑。
[0020]可選地，所述矯正器為兩個以上，兩個以上矯正器上下堆疊，相鄰的矯正器通過具有通孔的絕緣環(huán)相間隔，各矯正器的矯正單元位于絕緣環(huán)的通孔上下方，各矯正器連接至不同的外接電源，加以正偏壓。
[0021]可選地，所述兩個以上矯正器上下堆疊，矯正單元的孔徑保持不變，各矯正器的正偏壓自上而下逐漸線性增大。
[0022]可選地，所述兩個以上矯正器上下堆疊，矯正單元的孔徑自上而下逐漸減小，各矯正器正偏壓保持不變。
[0023]可選地，所述矯正單元的開口形貌包括圓形和多邊形中的任意一種，多個矯正單元以腔體的中心為中心向外呈密堆積的陣列式分布。
[0024]可選地，所述基座連接至射頻電源，所述射頻電源產(chǎn)生射頻負(fù)偏壓，負(fù)偏壓的范圍為
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300V～
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50V。
[0025]可選地，所述鍍膜設(shè)備還包括上擋板、下?lián)醢搴驼趽醐h(huán)，所述上擋板一端靠近靶材
邊緣，另一端沿腔體內(nèi)壁向下延伸到所述矯正器附近，所述下?lián)醢逡欢丝拷龀C正器背離上擋板的一端的邊緣，另一端沿腔體內(nèi)壁向下延伸至所述基座外圍，所述遮擋環(huán)固定于所述下?lián)醢迳希依@設(shè)于所述基座邊緣上方。
[0026]可選地，所述鍍膜設(shè)備還包括導(dǎo)流板，位于所述腔體內(nèi)，且位于所述矯正器和基座之間，所述導(dǎo)流板與所述矯正器電絕緣，所述導(dǎo)流板包括多個間隔分布的通孔狀導(dǎo)流單元以及連接于所述導(dǎo)流單元之間的交叉結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流單元由絕緣材料圍成，所述交叉結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電材料制成，所述交叉結(jié)構(gòu)與第二脈沖電源電連接，第二脈沖電源提供正負(fù)非對稱雙極性脈沖，其中，提供的負(fù)偏壓為
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150V～
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50V，提供的正脈沖偏壓為20V～80V，負(fù)脈沖偏壓的脈寬和脈高均大于正脈沖偏壓。
[0027]可選地，所述導(dǎo)流板與矯正器之間具有間距或通過具有通孔的絕緣板相間隔。
[0028]本專利技術(shù)還提供一種可改善深孔填充的鍍膜方法本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種可改善深孔填充的鍍膜設(shè)備，其特征在于，包括：腔體、靶材承載盤、磁控組件、基座及矯正器；所述靶材承載盤位于腔體頂部，用于固定靶材，所述靶材與第一脈沖電源電連接，以由第一脈沖電源提供正負(fù)非對稱雙極性脈沖；所述磁控組件位于靶材承載盤上方，所述基座位于腔體內(nèi)；所述矯正器位于腔體內(nèi)，且位于靶材和基座之間，矯正器與基座具有間距，并與腔體絕緣，所述矯正器與外接電源的正極電連接而帶有正偏壓，所述矯正器包括多個間隔設(shè)置的矯正單元，各矯正單元為上下貫通的通孔結(jié)構(gòu)，矯正器用于矯正靶材陽離子的運動方向的傾斜角。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍膜設(shè)備，其特征在于，所述第一脈沖電源提供的用來濺射靶材的負(fù)脈沖偏壓的范圍為
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800V～
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100V，正脈沖偏壓為100V～200V，負(fù)脈沖偏壓的脈寬和脈高均大于正脈沖偏壓，頻率為200Hz～20MHz；與矯正器電連接的外接電源包括直流電源、單極性脈沖電源和直流疊加脈沖電源中的若干種，用于為矯正器及矯正單元內(nèi)提供30V～100V的恒定正偏壓或脈沖正偏壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍膜設(shè)備，其特征在于，所述矯正器包括中間區(qū)域和位于中間區(qū)域外側(cè)的邊緣區(qū)域，相鄰區(qū)域之間電絕緣，各區(qū)域施加大小不同的正偏壓，從中間區(qū)域到邊緣區(qū)域的正偏壓逐漸加大；或所述矯正器包括中間區(qū)域和位于中間區(qū)域外側(cè)的邊緣區(qū)域，相鄰區(qū)域之間電絕緣，各區(qū)域施加大小相同的正偏壓，矯正單元內(nèi)部側(cè)壁上設(shè)置多個凸起圖案，凸起圖案的形狀包括立方體、半球狀、圓柱形和錐體中的若干種，從中間區(qū)域到邊緣區(qū)域的凸起圖案的高度逐漸加大。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍膜設(shè)備，其特征在于，所述矯正器與基座的間距大于等于40mm，相鄰的矯正單元之間的間距為2mm～10mm，矯正單元孔徑為10mm～60mm，各矯正單元的高寬比為1.5:1～5:1。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鍍膜設(shè)備，其特征在于，矯正單元的孔徑為20mm
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40mm，所述矯正單元的孔徑從上部往下到中部逐漸減小，中部往下部孔徑保持不變；或所述矯正單元的上部和下部的孔徑大于中間部位的孔徑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍膜設(shè)備，其特征在于，所述矯正器為兩個以上，兩...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周云，宋維聰，
申請(專利權(quán))人：上海陛通半導(dǎo)體能源科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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