发明名称 在基材上沉积含钽层之方法及设备
摘要 一种在一基材上形成一含钽层之方法。该含钽层的形成系由物理气相沉积法为之,其中一磁场与一电场产生其中,用以将含钽靶材溅击出之物质局限于一沉积室之一反应区内。该电场的产生系以提供一至少8仟瓦特之电源至该含钽靶材而得;该磁场系由一磁控管产生之,该磁控管包含一第一磁极及一第二磁极,其中该第一磁极具有一第一磁极性,而该第二磁极具有一第二磁极性,该两磁极性相反,且该第一磁极为该第二磁极所围绕。该第一磁极的磁通量以至少大于该第二磁极者之30%为佳。该含钽层沉积方法的进行得与积体电路制造过程相容。在一积体电路制造过程中,一内连接结构形成于其中。
申请公布号 TW505987 申请公布日期 2002.10.11
申请号 TW090118695 申请日期 2001.08.21
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 麦克A 米勒;姜品成;丁培军;傅建明;汤宏海
分类号 H01L21/203 主分类号 H01L21/203
代理机构 代理人 蔡坤财 台北巿松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种在一基材上形成一含钽层之方法,该方法至少包含下列步骤:提供一处理室,该处理室中有一靶材及一磁控管,该靶材至少含有含钽材料,而该磁控管产生一磁场,并具有一第一磁极及一第二磁极,该第一磁极具有第一磁极性,该第二磁极具有第二磁极性,其中该第一磁极性与该第二磁极性相反,且该第一磁极为该第二磁极所围绕,该第一磁极的磁通量至少大于该第二磁极之磁通量的30%左右;将一基材置于该处理室之内;提供一气体混合物至该处理室中;及溅击该靶材,以使该靶材之含钽材料在该基材上形成一含钽层,其中并有一电场与一磁场存在,该磁场用以将从该靶材溅击出之含钽材料局限在该处理室之一反应区中。2.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该处理室的压力维持在大于约1毫托尔以上的値。3.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该电场的产生系由将至少8仟瓦特之功率提供至该靶材而得。4.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该基材被加以高至约1000瓦特之偏压功率。5.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该靶材与该基材之间距大于该基材直径之约70%。6.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该处理室更包含一或多屏蔽,沿至少一处理室侧壁、并与该靶材及该基材相邻设置。7.如申请专利范围第6项所述之方法,其中一直流电源被加至至少一屏蔽,以形成一相对于该靶材为接地平面之阳极。8.如申请专利范围第1项所述之方法,其中该气体混合物更包含一含氮气体。9.如申请专利范围第6项所述之方法,其中该气体混合物系经由该一或多屏蔽之一或多孔通入该处理室中。10.一种在一基材上形成一含钽层之方法,该方法至少包含下列步骤:提供一处理室,该处理室中有一靶材、一磁控管及一或多个屏蔽,其中该一或多屏蔽沿至少一处理室侧壁、并与该靶材及一基材支撑器相邻而立,且该一或多屏蔽中有一或多孔;该磁控管产生一磁场,并具有一第一磁极及一第二磁极,该第一磁极具有第一磁极性,该第二磁极具有第二磁极性,其中该第一磁极性与该第二磁极性相反,且该第一磁极为该第二磁极所围绕,该第一磁极的磁通量至少大于该第二磁极之磁通量的30%左右;置放一基材于该处理室中,其中该靶材与该基材之距离大于该基材直径之约70%;提供一气体混合物至该处理室中,其中该气体混合物系经由该一或多屏蔽之一或多孔进入该处理室中;及溅击该靶材,以使该靶材之含钽材料在该基材上形成一含钽层,其中并有一电场与一磁场存在,该磁场用以将从该靶材溅击出之含钽材料局限在该处理室之一反应区中。11.如申请专利范围第10项所述之方法,其中该处理室的压力维持在大于约1毫托尔以上的値。12.如申请专利范围第10项所述之方法,其中该电场的产生系由将至少8仟瓦特之功率提供至该靶材而得。13.如申请专利范围第10项所述之方法,其中该基材被加以高至约1000瓦特之偏压功率。14.如申请专利范围第10项所述之方法,其中该气体混合物更包含一含氮气体。15.一种形成一内连接结构之方法,该方法至少包含下列步骤:提供一处理室,该处理室中有一靶材及一磁控管,该靶材至少含有含钽材料,而该磁控管产生一磁场,并具有一第一磁极及一第二磁极,该第一磁极具有第一磁极性,该第二磁极具有第二磁极性,其中该第一磁极性与该第二磁极性相反,且该第一磁极为该第二磁极所围绕,该第一磁极的磁通量至少大于该第二磁极之磁通量的30%左右;置放一基材至该处理室中;提供一气体混合物至该处理室中;溅击该靶材,以使该靶材之含钽材料在该基材上形成一含钽层,其中并有一电场与一磁场存在,该磁场用以将从该靶材溅击出之含钽材料局限在该处理室之一反应区中;及沉积一导电层于该第一含钽层上。16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该第一含钽层至少可为氮化钽。17.如申请专利范围第15项所述之方法,其中更包含在沉积该导电层之前、沉积一第二含钽层于该第一含钽层之上的步骤。18.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该处理室的压力被维持在大于约1毫托尔以上之値。19.如申请专利范围第16项所述之方法,其中该电场的产生系由提供一至少为8仟瓦特之电源至该靶材而得。20.如申请专利范围第16项所述之方法,其中一高至约1000瓦特之偏压被提供至该基材。21.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该靶材与该基材间之距离大于该基材直径之约70%。22.如申请专利范围第15项所述之方法,其中更包含一或多屏蔽,沿至少一处理室侧壁、与该靶材及该基材相邻处设置。23.如申请专利范围第22项所述之方法,其中一直流电源被提供至至少一屏蔽,以形成一相对于该靶材为地平面之阳极。24.如申请专利范围第22项所述之方法,其中该气体混合物系经由该一或多屏蔽之一或多孔进入该处理室。25.如申请专利范围第15项所述之方法,其中该导电材料至少可为铜、铝或钨。26.一种形成一内连接结构之方法,该方法至少包含下列步骤:提供一处理室,该处理室中有一靶材、一磁控管及一或多屏蔽,该靶材至少含有含钽材料,该一或多屏蔽沿至少一处理室侧壁、并与该靶材及一基材支撑器相邻之处而立,该磁控管产生一磁场,并具有一第一磁极及一第二磁极,该第一磁极具有第一磁极性,该第二磁极具有第二磁极性,其中该第一磁极性与该第二磁极性相反,且该第一磁极为该第二磁极所围绕,该第一磁极的磁通量至少大于该第二磁极之磁通量的30%左右;置放一基材至该处理室中,其中该靶材与该基材间的距离大于该基材直径之约70%;提供一气体混合物至该处理室中,其中该气体混合物经由该一或多屏蔽之一或多孔进入该处理室中;溅击该靶材,以使该靶材之含钽材料在该基材上形成一含钽层,其中并有一电场与该磁场之产生,其中该磁场用以将从该靶材中溅击出的含钽材料局限于该处理室之一反应区中;及沉积一导电层于该第一含钽层上。27.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该第一含钽层至少可为氮化钽。28.如申请专利范围第26项所述之方法,其中更包含在沉积该导电层之前、沉积一第二含钽层于该第一含钽层之上的步骤。29.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该处理室的压力被维持在大于约1毫托尔以上之値。30.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该电场的产生系由提供一至少为8仟瓦特之电源至该靶材而得。31.如申请专利范围第26项所述之方法,其中一高至约1000瓦特之偏压被提供至该基材。32.如申请专利范围第26项所述之方法,其中该气体混合物更可为含氮气体。33.一种在一基材上形成一含钽层的方法,该方法至少包含下列步骤:提供一处理室,该处理室中有一靶材,该靶材至少包含含钽材料;置放一基材于该处理室内;提供一气体混合物至该处理室中;及溅击该靶材,以使该靶材之含钽材料在该基材上形成一含钽层,其中该含钽材料的溅击系于处理室压力大于约1毫托尔、靶材功率至少为8仟瓦特、基材偏压功率高至100瓦特、且温度介于-40℃至约100℃时进行。34.如申请专利范围第33项所述之方法,其中该气体混合物更包含含氮气体。35.如申请专利范围第34项所述之方法,其中该含氮气体供入该处理室之流率为约5sccm至约200sccm之间。36.一种形成一内连接结构之方法,该方法至少包含下列步骤:提供一处理室,该处理室中有一靶材,该靶材至少包含含钽材料;置放一基材于该处理室内;提供一气体混合物至该处理室中;及溅击该靶材,以使该靶材之含钽材料在该基材上形成一含钽层,其中该含钽材料的溅击系于处理室压力大于约1毫托尔、靶材功率至少为8仟瓦特、基材偏压功率高至100瓦特、且温度介于-40℃至约100℃时进行。37.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该气体混合物更包含含氮气体。38.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该含氮气体提供至该处理室之流率为约5sccm至约200sccm。39.如申请专利范围第36项所述之方法,其中该第一含钽层至少可为氮化钽。40.如申请专利范围第36项所述之方法,其中更包含在该导电层沉积之前、沉积一第二含钽层于该第一含钽层之上的步骤。41.一种电脑储存媒体,其中含有一软体副程式,当该软体副程式被执行时,一一般用途电脑可利用一层膜沉积方法控制一沉积室,该电脑储存媒体至少可执行下列步骤:提供一处理室,该处理室中有一靶材及一磁控管,该靶材至少含有含钽材料,而该磁控管产生一磁场,并具有一第一磁极及一第二磁极,该第一磁极具有第一磁极性,该第二磁极具有第二磁极性,其中该第一磁极性与该第二磁极性相反,且该第一磁极为该第二磁极所围绕,该第一磁极的磁通量至少大于该第二磁极之磁通量的30%左右;置放一基材于该处理室内;提供一气体混合物至该处理室中;及溅击该靶材,以使该靶材之含钽材料在该基材上形成一含钽层,其中该含钽材料的溅击系于处理室压力大于约1毫托尔、靶材功率至少为8仟瓦特、基材偏压功率高至100瓦特、且温度介于-40℃至约100℃时进行。42.如申请专利范围第41项所述之电脑储存媒体,其中该处理室的压力被维持在大于约1毫托尔以上之値。43.如申请专利范围第41项所述之电脑储存媒体,其中该电场的产生系由提供一至少为8仟瓦特之电源至该靶材而得。44.如申请专利范围第41项所述之电脑储存媒体,其中一高至约1000瓦特之偏压被提供至该基材。45.如申请专利范围第41项所述之电脑储存媒体,其中该靶材与该基材间之距离大于该基材直径之约70%。46.如申请专利范围第41项所述之电脑储存媒体,其中更包含一或多屏蔽,沿至少一处理室侧壁、与该靶材及该基材相邻处设置。47.如申请专利范围第46项所述之电脑储存媒体,其中一直流电源被提供至至少一屏蔽,以形成一相对于该靶材为地平面之阳极。48.如申请专利范围第41项所述之电脑储存媒体,其中该气体混合物更包含含氮气体。49.如申请专利范围第46项所述之电脑储存媒体,其中该气体混合物系经由该一或多屏蔽之一或多孔进入该处理室。50.一种用以溅镀一材料层于一基材上之沉积室,该沉积室至少包含:一座台,具有一支撑表面,用以支撑一基材;一靶材,至少包含一待溅镀至该基材上之材料,其中该靶材在电性上与该处理室绝缘;一第一导电屏蔽,至少包含一或多个孔,其中该第一导电屏蔽在电性上与该处理室耦合;一第二导电屏蔽,位于该第一导电屏蔽之一或多孔及该靶材之间,其中该第二导电屏蔽在电性上与该处理室耦合;及一气体入口,与该第一导电屏蔽相邻,以使反应气体得经由该第一导电屏蔽之一或多孔进入该处理室。51.如申请专利范围第50项所述之沉积室,其中更包含:一支撑板,耦合并支撑该靶材;及一第三导电屏蔽,位于该靶材及该支撑板之间,其中该第三导电屏蔽限制该反应气体与该支撑板的接触。52.如申请专利范围第51项所述之沉积室,其中该第三导电屏蔽与该沉积室绝缘。53.如申请专利范围第50项所述之沉积室,其中该第一导电屏蔽在电性上与该座台耦合。54.如申请专利范围第50项所述之沉积室,其中该靶材更包含含钽材料。55.如申请专利范围第50项所述之沉积室,其中更包含一夹具,用以将该第一导电屏蔽及该第二导电屏蔽在电性上耦合至该沉积室。56.如申请专利范围第50项所述之沉积室,其中更包含一磁控管,该磁控管位于该靶材上,且具有一第一磁极及一第二磁极,该第一磁极具有第一磁极性,该第二磁极具有第二磁极性,其中该第一磁极性与该第二磁极性相反,且该第一磁极为该第二磁极所围绕,该第一磁极的磁通量至少大于该第二磁极之磁通量的30%左右。57.一种用以溅镀一材料层于一基材上之沉积室,该沉积室至少包含:一座台,具有一支撑表面,用以支撑一基材;一靶材,至少包含一待溅镀至该基材上之材料,其中该靶材在电性上与该处理室绝缘;一磁控管,位于该靶材上方,其中该磁控管具有一第一磁极及一第二磁极,该第一磁极具有第一磁极性,该第二磁极具有第二磁极性,其中该第一磁极性与该第二磁极性相反,且该第一磁极为该第二磁极所围绕,该第一磁极的磁通量至少大于该第二磁极之磁通量的30%左右:一第一导电屏蔽,至少包含一或多个孔,其中该第一导电屏蔽在电性上与该处理室耦合;一第二导电屏蔽,位于该第一导电屏蔽之一或多孔及该靶材之间,其中该第二导电屏蔽在电性上与该处理室耦合;一第三导电屏,位于该靶材及一支撑板之间,其中该第三导电屏蔽限制该反应气体及该支撑板间的接触;及一气体入口,与该第一导电屏蔽相邻,以使反应气体得经由该第一导电屏蔽之一或多孔进入该处理室。58.如申请专利范围第57项所述之沉积室,其中该第三导电屏蔽与该沉积室绝缘。59.如申请专利范围第57项所述之沉积室,其中该靶材至少包含含钽材料。60.如申请专利范围第57项所述之沉积室,其中更包含一夹具,用以将该第一导电屏蔽及该第二导电屏蔽在电性上耦合至该沉积室。图式简单说明:第1图为一整合式处理系统的示意说明图,其可用以执行本发明中所提及之实施例;第2图为一溅镀反应器之示意图,其可用以实施本发明;第3a-3b图为第2图溅镀反应器之一上屏蔽的放大图;第4a-4b图显示一磁控管及磁铁,其可为第2图之溅镀反应器所使用;第5图为第4a-4b图之磁控管所能产生之磁场的侧视图;第6a-6c图为本文之实施例所能形成的内连接结构图;及第7a-7d图所示为一至少包含两含钽层之内连接结构,其中含钽层可由本文之实施例形成之。
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