[發明專利]用于PVD濺射腔室的可偏壓式通量優化器/準直器

在審

• 申請號: 201610958470.8
• 申請日: 2016-10-27
• 公開（公告）號: CN106987815A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 馬丁·李·里克;張富宏;安東尼·因凡特;王征
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/54
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 徐金國,趙靜

技術領域

本公開內容的實施方式一般地涉及一種用于將材料均勻濺射沉積到基板上的高深寬比特征的底部和側壁中的裝置和方法。

背景技術

以可靠的方式產生亞半微米(sub-half micron)和更小的特征是半導體器件的下一代甚大規模集成(VLSI)和超大規模集成(ULSI)的關鍵技術挑戰之一。然而，隨著電路技術不斷地最小化，VLSI和ULSI技術中不斷收縮尺寸的互連件已經對處理能力有額外的需求。例如，隨著下一代器件的電路密度的增加，互連件(諸如通孔、溝槽、觸點、柵極結構和其它特征、以及在它們之間的介電材料)的寬度減小，而電介質層的厚度保持基本上恒定，由此特征的深寬比增加。

濺射(也稱物理氣相沉積(PVD))廣泛用來在集成電路中沉積金屬特征。濺射用于沉積用作擴散阻擋層、種晶層、主要導體、抗反射涂層和蝕刻停止層的層。源材料(諸如靶)被通過電場強烈加速的離子轟擊。轟擊使材料從靶射出，并且材料隨后沉積在基板上。在沉積過程中，射出的顆粒可沿不同方向行進，而非大體上正交于基板表面，這造成了在基板中的高深寬比特征的拐角上形成的突懸結構。突懸可不利地造成形成在沉積材料內的孔洞或空隙，從而造成所形成特征的導電性減小。高深寬比幾何形狀更難實現無空隙的填充。

一種已發展成允許使用濺射在高深寬比特征底部中沉積薄膜的技術是準直器濺射。準直器是定位在濺射源與基板之間的過濾板。準直器通常具有均勻厚度，并且包括形成為穿過厚度的多個通道。濺射材料在準直器的從濺射源到基板的路徑上穿過準直器。準直器會濾出或收集本將以超過期望角度的銳角來撞擊工件的材料。

通過給定的準直器來完成的材料過濾的實際量是取決于穿過準直器的孔隙的深寬比。材料(諸如沿近似于垂直于基板的路徑來行進的顆粒)穿過準直器，并且沉積在基板上。這允許了在高深寬比特征底部中實現改進的覆蓋。然而，在使用通常具有整體上六邊形的形狀的現有技術準直器時存在某些問題。不利的是，帶現有技術準直器的PVD腔室經常發生單元堵塞，并且由于六邊形準直器的拐角的遮擋而在基板邊緣附近留下六點沉積。

因此，需要提高通過PVD技術在基板上沉積源材料的均勻性。

發明內容

本公開內容的實施方式一般地涉及一種用于將材料均勻濺射沉積到基板上的高深寬比特征的底部和側壁中的裝置和方法。在一個實施方式中，提供一種準直器。所述準直器包括：主體，所述主體具有中心區域；周邊區域；和過渡區域，所述過渡區域設置在所述中心區域與所述周邊區域之間。所述準直器具有：第一多個孔隙，所述第一多個孔隙在所述中心區域中，具有第一深寬比；第二多個孔隙，所述第二多個孔隙在所述周邊區域中，具有第二深寬比，所述第二深寬比小于所述第一深寬比；以及第三多個孔隙，所述第三多個孔隙在所述過渡區域中。所述第三多個孔隙被切割成使得所述過渡區域形成將所述中心區域包圍的圓錐形狀。所述第一多個孔隙、所述第二多個孔隙和所述第三多個孔隙的上部部分包括入口角部分。

在另一個實施方式中，提供一種準直器。所述準直器包括蜂巢狀結構，所述蜂巢狀結構具有限定并分開六邊形孔隙的壁。所述六邊形孔隙包括：第一多個六邊形孔隙，所述第一多個六邊形孔隙在中心區域中，具有第一深寬比；第二多個六邊形孔隙，所述第二多個六邊形孔隙在周邊區域中，具有第二深寬比，所述第二深寬比小于所述第一深寬比；以及第三多個六邊形孔隙，所述第三多個六邊形孔隙在過渡區域中，所述過渡區域設置在所述中心區域與所述周邊區域之間。限定所述過渡區域的所述第三多個孔隙的壁形成將所述中心區域包圍的圓錐形狀，并且所述壁的上部部分包括入口角部分。