[發明專利]一種原位沉積阻擋層和籽晶層的系統和方法

有效

• 申請號: 201310235743.2
• 申請日: 2013-06-15
• 公開（公告）號: CN103337469A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 盧紅亮;耿陽;楊雯;孫清清;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/768;H01L21/3205
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

1.一種原位沉積阻擋層和籽晶層的系統，其特征在于包含：

（1）至少一個沉積腔；

（2）至少一套進氣系統、排氣系統；

（3）至少一套等離子體發生系統；

（4）至少一套氣動閥管道控制系統；

進氣系統、排氣系統分別與沉積腔連接，分別用以輸入反應氣體和排出反應后廢氣；等離子體發生系統接在進氣系統上，用以產生含氮的等離子體反應氣，降低反應溫度；氣動閥管道控制系統連接到進氣、排氣系統各路管道，用以實現管道開閉和氣流量的自動化控制。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：系統采用的反應氣體為五（二甲胺基）鉭、含氮等離子體、二（六氟乙酰丙酮）化銅或二乙基鋅。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述進氣系統分為主進氣管道和支進氣管道，支進氣管道為各自獨立的管道，用于通入各路反應氣體，各路支進氣管道匯總到主進氣管道；每路支進氣管道的氣體流速在100-?2000?sccm之間；所述排氣系統由排氣管道和真空泵組成。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述等離子發生系統由等離子發生器和相關氣路組成；等離子發生器選用電弧等離子體發生器或高頻感應等離子體發生器；等離子體相關氣路除了相應反應氣路管路外還包含一路氬氣管道。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述氣動閥管道控制系統包括設置在每條進氣管道上的氣動閥和流量計及其配套的電子控制器，用于進行遠程編程控制；氣動閥的響應時間為10-100?ms。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述淀積腔可容納12英寸和18英寸硅片；沉積腔可加熱至200-500℃。

7.一種基于權利要求1所述系統的原位沉積阻擋層和籽晶層的方法，其特征在于沉積過程中沉積腔的溫度保持在100-300?^℃；?

沉積氮化鉭擴散阻擋層的反應氣體為五（二甲胺基）鉭和含氮等離子體；

所述含氮的等離子體為氨氣的等離子體、氮氣的等離子體或氮氫混合氣的等離子體；

沉積一個循環的氮化鉭，具體步驟為：

（1）打開五（二甲胺基）鉭管路上的氣動閥，將氣流量設置在100-500sccm，氣動閥打開1-5秒后關閉，其中該管路上的載氣為氮氣；

（2）打開沖洗管路上的氣動閥，將氣流量設置在100-2000?sccm，氣動閥打開5-30秒后關閉，其中該管道氣體為氮氣；

（3）打開含氮等離子體管路和氬氣管路上的氣動閥，將氣流量分別設置在100-500sccm，將電弧等離子體發生器負載100-200?W或高頻感應等離子體發生器負載1-2?kW功率，將含氮氣體離化，兩路氣動閥打開1-5秒后關閉，同時去掉等離子體發生器的負載；

（4）打開沖洗管路上的氣動閥，將氣流量設置在100-2000?sccm，氣動閥打開5-30秒后關閉，其中該管理氣體為氮氣；

重復有限次數的沉積氮化鉭的循環，達到預定的氮化鉭阻擋層的厚度；

沉積完氮化鉭阻擋層后，沉積銅籽晶層；

沉積銅籽晶層的反應氣體為二（六氟乙酰丙酮）化銅和二乙基鋅；

沉積一個循環的銅，具體步驟為：

（1）打開二（六氟乙酰丙酮）化銅管路上的氣動閥，將氣流量設置在100-500?sccm，氣動閥打開1-5秒后關閉，其中該管路上的載氣為氮氣?；

（2）打開沖洗管路上的氣動閥，將氣流量設置在100-2000?sccm，氣動閥打開5-30秒后關閉，其中該管道氣體為氮氣；

（3）打開二乙基鋅管路上的氣動閥，將氣流量設置在100-500?sccm，氣動閥打開1-5秒后關閉，其中該管路上的載氣為氮氣；

（4）打開沖洗管路上的氣動閥，將氣流量設置在100-2000?sccm，氣動閥打開5-30秒后關閉，其中該管道氣體為氮氣；

重復有限次數的沉積銅的循環，達到預定的銅籽晶層的厚度。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：氮化鉭阻擋層和銅籽晶層的厚度為2-10納米。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：氮化鉭阻擋層和銅籽晶層阻擋層填入的溝槽的深寬比為4-20。