[發(fā)明專利]用于半導體工藝設備中的靶材和半導體工藝設備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010582063.8
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111593311A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設計）人: 紀紅;蘭云峰;張文強;趙雷超;秦海豐
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11315
• 代理人: 張少輝

本申請公開了用于半導體工藝設備中的靶材和半導體工藝設備。該靶材包括：背板和靶材本體，所述靶材本體設置在所述背板的底面上，所述背板的邊緣設有環(huán)形凸臺，所述環(huán)形凸臺用于固定所述靶材，所述靶材上開設有多個氣孔，多個所述氣孔貫穿所述背板和所述靶材本體。在將本申請的靶材用在半導體工藝設備中時，工藝氣體可穿過靶材本體噴出并進入到半導體工藝設備的工藝腔室內(nèi)，這樣可使得工藝腔室內(nèi)的氣氛更加均勻，從而有助于提高所形成的膜層的品質(zhì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于半導體工藝設備中的靶材。本申請還涉及使用這種靶材的半導體工藝設備。

背景技術(shù)

目前，在鍍膜領(lǐng)域中，廣泛應用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，PVD)技術(shù)，例如磁控濺射。通常的磁控濺射裝置包括工藝腔室和設置在腔室內(nèi)的基座。襯底承載在基座上，在工藝腔室的頂部設置有靶材。

在沉積過程中，需要將工藝氣體(例如，氬氣)供入到工藝腔室內(nèi)，并且對靶材施加負電壓，使得氬氣電離產(chǎn)生等離子體，氬離子撞擊靶材產(chǎn)生靶材材料的原子或離子，這些粒子沉積在襯底上而形成相應的膜層。在此過程中，工藝腔室內(nèi)的氣氛均勻性是膜層品質(zhì)的重要影響因素，特別是對于氧化物膜。

目前PVD設備中，進氣口一般位于工藝腔室的一側(cè)，靠近底部，冷泵抽氣口位于工藝腔室底部另一側(cè)，基于這樣的結(jié)構(gòu)，基座靠近進氣口和抽氣口的兩側(cè)具有不同的氣體流動，導致在基座上方工藝區(qū)內(nèi)氣體運動的方向和速率不均勻，因而影響沉積膜厚的均勻性。此外，受限于目前的腔室結(jié)構(gòu)和進氣方式，工藝氣體只能通過卡環(huán)和內(nèi)襯之間的空隙進入工藝區(qū)，大量的工藝氣體會被冷泵直接抽走，不僅降低了工藝氣體的電離效率，更有可能影響濺射啟輝和工藝的穩(wěn)定性。

特別的，PVD欠氧型金屬氧化物工藝沉積后的薄膜性能測試結(jié)果顯示，其薄膜性能參數(shù)受反應氣體氧氣與金屬原子配比的影響，如電阻率。當氧原子與金屬原子比值大時，其金屬氧化物的絕緣性能較強，則方阻阻值高。當氧原子與金屬原子比值較小時，其金屬氧化物呈現(xiàn)導電性能，則方阻阻值較低。

當金屬氧化物沉積使用的金屬靶材活性較強，也就是與氧氣反應較活躍時。其金屬氧化物薄膜沉積時，晶片上金屬氧化物薄膜的氧原子比例受氧氣進氣方式及腔室內(nèi)氧氣分布影響。最終薄膜方阻測試其阻值均勻性差，并且表現(xiàn)為反應氣體氧氣進氣口進的位置，其方阻阻值較高，遠離進氣口位置其方阻阻值較低。

發(fā)明內(nèi)容

為至少解決上述技術(shù)問題之一，本申請的第一方面提出了一種用于半導體工藝設備中的靶材，包括：背板和靶材本體，所述靶材本體設置在所述背板的底面上，所述背板的邊緣設有環(huán)形凸臺，所述環(huán)形凸臺用于固定所述靶材，所述靶材上開設有多個氣孔，多個所述氣孔貫穿所述背板和所述靶材本體。

在一個實施例中，沿所述靶材的徑向方向，所述氣孔的分布密度由內(nèi)向外逐漸增大。

在一個實施例中，多個所述氣孔基于所述靶材的中心呈放射狀分布。

在一個實施例中，在所述靶材本體的底面上，多個所述氣孔的面積總和與所述靶材本體底面的面積的比值為0.1％-3％。

本申請的第二方面提出了一種半導體工藝設備，包括工藝腔室，所述工藝腔室頂部的蓋板上設置有根據(jù)上文所述的靶材，所述蓋板中設置有氣流通道，所述靶材上的多個氣孔均與所述氣流通道連通。

在一個實施例中，所述蓋板的底面上設有可覆蓋所述多個氣孔的凹槽，所述蓋板和背板配合形成一氣室，所述氣流通道和所述多個氣孔均與所述氣室連通。

在一個實施例中，所述蓋板的底面上環(huán)繞所述凹槽還設有安裝槽，所述背板的環(huán)形凸臺固定設置在所述安裝槽中。