[發明專利]具有可施加至靶材的射頻電源的物理氣相沉積等離子體反應器

有效

• 申請號: 200680000183.0
• 申請日: 2006-01-30
• 公開（公告）號: CN101124350A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 卡爾·M·布朗;約翰·皮比通;瓦尼特·梅塔
• 申請（專利權）人: 應用材料股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐金國;梁揮

1.在等離子體反應器的真空腔室中在集成電路上進行銅的物理氣相沉積 的方法，所述方法包含：

提供接近所述腔室的頂板處的銅靶材；

在晶片支撐底座上放置集成電路晶片，所述晶片支撐底座靠近所述腔室的 底面且面向所述靶材；

導入載氣到所述真空腔室中；以及

通過將直流功率施加到所述銅靶材上在所述晶片上建立沉積速率，同時通 過將射頻源功率施加到所述銅靶材上，在接近所述晶片處建立所需等離子體離 子化份額；

將高頻或低頻偏壓功率耦合到所述晶片；

限制所述直流功率為500瓦或更少，以及維持所述射頻源功率在至少3.5 千瓦或更高；以及

在所述晶片與所述靶材之間維持足夠小的距離，使得在所述晶片的表面處 可獲得所述離子化份額。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包含保持所述 射頻源功率，以將銅沉積到所述晶片的通孔的底面上。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，大部分的所述射頻源功率 消耗用于激發等離子體中的運動電子。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述射頻源頻率約81百萬 赫茲。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包含在所述靶 材處維持靶材磁場。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述靶材磁場僅覆蓋所述 靶材的一部分，所述方法還包括以所述靶材磁場掃描整個所述靶材。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，掃描所述靶材磁場的步驟 包含移動所述磁場為行星運動。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述靶材處維持靶材磁 場的步驟包含限制接近所述靶材的離子為環形局限圖案。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述高頻或低頻功率的功 率大小足以增強對所述晶片的通孔的水平表面的濺射刻蝕選擇性，以用于將銅 原子再濺射到所述晶片的通孔的垂直表面上。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包含維持所述 射頻源功率，以將銅沉積在所述晶片上65納米或更小的通孔的底面上。

11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述載氣為氦氣。

12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包含限制施加 到所述靶材上的所述直流功率量，以在所述晶片到所述靶材的所述足夠小的間 距下實現可控制沉積速率，同時將所述射頻源功率施加到所述靶材上，以將銅 沉積到所述晶片的通孔的底面上。

13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子化份額超過50％。

14.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述離子化份額超過80％。

15.一種在等離子體反應器的真空腔室中在集成電路上進行銅物理氣相沉 積的方法，所述方法包含：

提供接近所述腔室的頂板處的銅靶材；

在晶片支撐底座上放置集成電路晶片，所述晶片支撐底座靠近所述腔室的 底面且面向所述靶材；

導入載氣到所述真空腔室中；

通過將直流功率施加到所述銅靶材上，以由所述靶材濺射出銅原子，同時 通過將射頻源功率施加到所述銅靶材上以離子化由所述靶材濺射出的銅原子；

將高頻或低頻功率耦合到所述晶片上，以促進銅再濺射到所述晶片的垂直 表面上；

在所述靶材處維持靶材磁場，并以所述靶材磁場掃描整個所述靶材；以及

限制所述直流功率為500瓦或更少，以及維持所述射頻源功率在至少3.5 千瓦或更高。

16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法還包含在所述晶 片與所述靶材之間維持足夠小的距離，使得在所述晶片的表面處的離子化份額 等于或接近等于在所述靶材的表面處的離子化份額。