[發明專利]一種雙鍍源物理氣相沉積工藝及多模式物理氣相沉積設備

有效

• 申請號: 202211128610.0
• 申請日: 2022-09-16
• 公開（公告）號: CN115572949B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 潘興強
• 申請（專利權）人: 廣州灣區半導體產業集團有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/54
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 肖宇揚;江銀會

本發明提供一種雙鍍源物理氣相沉積工藝及多模式物理氣相沉積設備。上述雙鍍源物理氣相沉積工藝包括：低偏壓制程，以靶材作為鍍源，為準直器施加第一偏壓并為晶圓施加第三偏壓，準直器在第一偏壓的作用下使靶材濺射鍍膜粒子至晶圓的表面；射頻準直制程，以準直器同時作為射頻電極和鍍源，為準直器施加射頻電壓，準直器在射頻電壓的作用下濺射鍍膜粒子至晶圓的表面；高偏壓制程，以靶材作為鍍源，為準直器施加第二偏壓并為晶圓施加第四偏壓，準直器在第二偏壓的作用下使靶材濺射鍍膜粒子至晶圓的表面；第四偏壓大于第三偏壓且二者功率的差值不小于200W。采用上述雙鍍源物理氣相沉積工藝能夠使晶圓上所需覆蓋的結構形成覆蓋率高、均勻度高的鍍膜。

技術領域

本發明屬于半導體加工領域，具體地，涉及一種雙鍍源物理氣相沉積工藝及多模式物理氣相沉積設備。

背景技術

近年來，隨著電子行業的快速發展，半導體產品的需求量與日俱增，因而要求半導體晶圓的生產具有更高的合格率和效率。半導體加工工藝中，物理氣相沉積法是一種常用的在晶圓表面鍍膜的方法。隨著半導體技術的進步，半導體組件向著微型化、復雜化的趨勢發展，由此對用于進行半導體表面加工的制程工藝精度的要求越來越嚴格。隨著半導體特征尺寸的縮小，在半導體的晶圓表面沉積平整、均勻的薄膜變得越來越困難，因此，對物理氣相沉積技術進行革新，以提高半導體晶圓結構鍍膜的平整度和覆蓋率，具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種雙鍍源物理氣相沉積工藝及多模式物理氣相沉積設備，以提高半導體晶圓結構鍍膜覆蓋率和均勻度。

根據本發明的一個方面，提供一種雙鍍源物理氣相沉積工藝，包括：

低偏壓制程、射頻準直制程和高偏壓制程；

所述低偏壓制程包括以下操作：以靶材作為濺射鍍膜粒子的鍍源，為準直器施加第一偏壓并為晶圓施加第三偏壓，所述準直器在所述第一偏壓的作用下使所述靶材濺射鍍膜粒子，所述靶材濺射出的鍍膜粒子濺射至所述晶圓的表面；

所述射頻準直制程包括以下操作：以所述準直器同時作為射頻電極和濺射鍍膜粒子的鍍源，為所述準直器施加射頻電壓，所述準直器在所述射頻電壓的作用下濺射鍍膜粒子，所述準直器濺射出的鍍膜粒子濺射至所述晶圓的表面；

所述高偏壓制程包括以下操作：以靶材作為濺射鍍膜粒子的鍍源，為所述準直器施加第二偏壓并為所述晶圓施加第四偏壓，所述準直器在所述第二偏壓的作用下使所述靶材濺射鍍膜粒子，所述靶材濺射出的鍍膜粒子濺射至所述晶圓的表面；其中，所述第四偏壓大于所述第三偏壓。

優選地，所述準直器與所述靶材在物質構成上存在至少一種相同且用于濺射鍍膜粒子的金屬元素。

在上述雙鍍源物理氣相沉積工藝中，使準直器以不同的工作模式參與不同的制程，能夠在晶圓上所需覆蓋結構的側壁和底部都形成覆蓋率高、均勻度高的鍍膜。具體情況如下：在低偏壓制程和高偏壓制程中，準直器對靶材濺射粒子起到調節傳輸方向準直的效果，從而使濺射粒子能夠在晶圓上所需覆蓋結構側壁充分沉積，以在晶圓側壁形成均勻且覆蓋率大的薄膜；在射頻準直制程的過程中，以準直器作為射頻電極和鍍源，使準直器直接濺射鍍膜粒子參與物理氣相沉積過程，基于物理氣相沉積工藝的特點，由此能夠增大晶圓上所需覆蓋結構的底部的鍍膜粒子覆蓋率，以提高晶圓上所需覆蓋的結構的底部的成膜覆蓋率和鍍膜均勻性。

此外，在低偏壓制程和高偏壓制程中，對準直器施加直流偏壓，能夠強化準直器校準效果，在直流偏壓的作用下，濺射粒子經過準直器的校正，使得濺射粒子的傳輸方向能夠保持很高的準直率，從而有效地提高了晶圓上所需覆蓋結構的鍍膜覆蓋率。其中，在上述低偏壓制程中，鍍膜粒子在較低的晶圓偏壓(第三偏壓)的作用下少量沉積，起到保護晶圓上所需覆蓋結構的作用。而在上述高偏壓制程中，鍍膜粒子在較高的晶圓偏壓(第四偏壓)的作用下刻蝕晶圓上所需覆蓋結構表面的懸突以及晶圓上所需覆蓋結構的底部沉積的材料，并將底部沉積的材料反射至側壁。