TW417223B - Apparatus and method for improved deposition of conformal liner films and plugs in high aspect ratio contacts - Google Patents

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TW417223B TW086105261A TW86105261A TW417223B TW 417223 B TW417223 B TW 417223B TW 086105261 A TW086105261 A TW 086105261A TW 86105261 A TW86105261 A TW 86105261A TW 417223 B TW417223 B TW 417223B
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Corey A Weiss
Bruce Gittleman
Jeffrey M Bulson
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Sony Corp
Materials Research Corp
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417223 Α7 Β7 經濟部中央榡率局男工消費合作社印製 五、發明説明（1) 發明領域 本發明相關於用來對積體電路（1C )產生電互連或 電路元件的導電襯墊的形成及導電插塞或不導電插塞的形 成•更明確的說，本發明相關於在具有髙縱橫比的基體接 點或開口中的導電襯墊及導電插塞的形成。 發明背景 在稹體電路，尤其是邏輯及記億電路的製造中，使用 的電路結構日益稠密及小型*另外，目前的積體電路使用 曰益增加的較多數的互連金靥層及每層日益增加的較高的 互連密度。在IC製造期間，圚型化的成串的孔，開口， 及溝槽形成於基體中，特別是孔/開口形成於I C基體的 材料層以提供材料層之間的互連。例如，當一基體材料層 形成於另一層的頂部時，於頂部層中形成孔以提供對下方 層的互連•這些孔及開口在此技術中通常稱爲接點或孔道 (via)，以下共同稱爲「接點j »當使餍之間互連時· 以適當的金屬插塞充填接點•有時於金屬插塞之前先形成 襯墊膜的澱積· ·， 在I C裝置的製造中，不同的金屬互連層經由接點與 半導體基體或其他互連層接觸•接點係接著此領域中具一 般技術者所知的蝕刻，光罩法，或及他技術而形成於不同 的金屬互連層。一旦形成接點，即於接點內澱積互連金牖 層或插塞，以提供層之間的電連接*此種膜及層可藉著例 如化學氣相激積（CVD)或物理氣相澉稹（PVD)之 --------ί' 裝-- {請先Μ讀背面之注意ί項再填寫本頁) 訂 ，·" 本紙伕尺度適用中國國家樣準（〇奶）八4規格（2丨0><297公釐> _ 4 _ 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印裝 A7 B7_五、發明説明（2) 一般已知技術而澱積* 一種傳統已知的物理氣相澱稹技術爲濺射澱積。在濺 射澱積中，例如金屬目標的材料目標相對於要接收材料層 或插塞的基體位於真空室內。工作氣體被引入真空室中而 接近目檫，且被電激發以產生包含帶正電的氣體離子的氣 體電漿*目標被負電偏Μ ·且離子化的電漿物種撞擊負性 目標，因而使目檩材料鬆落或》濺射』。鬆落或濺射的材 料澉稹在基體表面上且因此覆蓋基體表面，因而襯墊或充 填於形成於暴露的基體表面中的任何接點。 在向於基體上形成更稠密及小型電路結構的趨勢中， 互連接點的臨界尺寸日益變小·接點的『縱横比』爲接點 長度對其寬度（或直徑，如果接點爲圓形）的比。在較小 的接點尺寸下*縱橫比較高。此種高縱橫比接點由於高接 點壁對濺射材料的阻礙因而導致對接點內部部份的屏蔽而 難以充填*但是，由於增進的性能及較低的成本，所以想 要有目前1C技術的較小結構· 雖然已證明濺射瀕積可用於導電襯墊膜及導電插塞， 但是傳統的濺射澱積技输在澱稹此種膜及插塞於具有非常 髙的縱橫比例如大於或等於1. 5的縱横比的接點內時會 有問題*如此，當接點的縱橫比超過1時，傳統的濺射澱 稹於澱積材料至接點的底部及側邊方面較不有效。接點側 壁的寅體屏蔽導致成推拔狀的側壁澱稹*而接點的底部角 落只有很少的澱積•可瞭解，此問題瞰接點縱橫比的增加 而更嚴重》 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公ΪΊ~~: 5 _ ΙΓ------ί,裝------訂-----線 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準扃負工消費合作社印製 4172 23 A7 _B7_五、發明説明（3) 改進於髙縱橫比接點中的底部及側壁塗覆或涵蓋範圍 的一已知技術爲使用屏極準直儀。屏極準直儀典型上平行 於基體放置。準直儀具有一系列的管子，管子的壁攔截從 目標濺射的一些材料•以遠離〇度（相對於準直儀的垂線 )的角度入射的濺射材料或通量被移除•只有在與準直儀 的孔徑對孔髙度的比成比例的角度內入射的通置部份才容 許通過準直儀。當此比減小時•準直儀管的縦橫比增加* 且較大百分比的總通置在相對於垂線的非常小的角度內入 射於基體上。但是，雖然高縱橫比屏極準直儀可提保適合 的澱稂，但是其產生澉積率的大幅降低，_且降低目標使用 效率，因爲有許多的濺射材料澱稹在準直儀上。本發明容 許較低縱橫比的準直儀達成類似於高縱橫比的準直儀的澱 積輪廊，且降低對澱稹率及目檫使用的衝擊*另外•本發 明藉著減小在準直儀上的材料堆積率而容許準直儀的較大 使用。 最近，對接點加襯墊已想要用鈦及氮化鈦•用來澱稹 例如鈦及氮化鈦的導體的準直儀技術一般會產生呈現低電 阻係數，低雜質濃度，发規則晶體形態的膜•但是*傳統 的準直儀製程仍具有會降低隨後的互連製程的可靠性的不 想要有的缺點·此種缺點之一爲接點內部的澱積仍在接點 的角落有不適當的材料下而不均勻*例如，圖1顯示具有 接收澱稹材料層1 4的上表面1 2的基體1 0 *形成於基 體10的接點16具有側壁18及底面20 *如圔1所示 ，藉由傳統已知的準直儀技術的濺射澱積在側壁18上產 (請先《讀背面之注$項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-6 - 經濟部中央樣隼局貝工消费合作社印裝 A7 B7五、發明説明（4) 生從頂部至底部成推拔狀且於接點16的底部角落21產 生不連績的襯墊膜2 2 ·推拔狀的側壁膜2 2及角落的不 連績可能導致互連的電失敗。 另外的缺點係導因於材料於接近表面12的接點16 的開口的堆稹•參考圖1 ，一般稱爲F懸突物J的圓角堆 稹2 4凸出至接點開口內，且遮蔽接點1 6的側壁1 8 · 此懸突物因而導致在隨後澱積於接點中的插塞內的空隙， 有時稱爲鍵孔。參考圖2，例如鈦或氮化鈦的導電襯墊膜 26可藉著濺射澱稹或CVD而澉積（見圖1)，然後例 如鋁或鎢的插塞餍2 8可激積於襯墊膜2_ 6上以充填接點 1 6。鋁的插塞層可藉著濺射而澱積，或鎢的插塞層可藉 著CVD而澱稹。在插塞充填過程期間，於接點開口處的圓 角懸突物2 4的生長比插塞層2 8的生長快，導致接點在 爲澱積材料完全填滿之前接點開口的封閉•取決於處理溫 度，插塞靥2 8可能不流至接點1 6的底部*因而留下通 常稱爲鍵孔的空隙3 0 ·此種鍵孔在濺射澱積鋁及CVD 澉稹鎢中均由於預先的接點封閉而出現，且在具有高縱橫 比的接點中特別麻煩。趣孔空隙導致不可靠的電接觸，此 使製造產率退化，且減小每基體可用的裝置數目。 因此，本發明的目的爲增進以導電材料充填接點的能 力。 本發明的另一目的爲於具有高縱橫比的接點中產生保 角襯墊層· 本發明的另一目的爲增加於高縱橫比的接點孔內電接 I;-------裝------訂-----0 ( yf\ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾率（CNS)A4規格（ 210X297公釐）_ 了 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 417223 A7 B7五、發明説明（5 ) 觸的可靠性· 本發明的另一目的爲減少澱稹於接點內的推拔狀側壁 及導電層的懸突物* 本發明的另一目的爲產生沒有開口，鍵孔，或空隙的 導電插塞，因而提供晶圓層之間較可靠的互連* 本發明的另一目的爲增加具有高縱橫比的接點的基體 的產率•因而增加基體晶圓的可用的裝置數目· 本發明的另一目的爲延長準直儀的軎命· 發明概說 ^ 本發明提供在濺射澱積期間之增進的底部及側壁涵蓋 範圍*尤其對使用具有高縱橫比的接點的基體提供增進的 涵蓋範圍。本發明係用來澱積較均勻保角的襯墊膜及導電 插塞，以因而增進所形成的互連的電可靠性。另外.，本發 明減少於接點開口處堆積的懸突物，以提供無空隙的互連 插塞·本發明另外便於以導m材料插塞接點* 本發明使用一種濺射澉稹系統，包含與可在濺射澱稹 期間操作耦合於基體以傖壓基體的電偏壓系統組合的準直 儀。準直儀位在材料目檫與基體之間，且其組態爲攔截以 預定角度入射的濺射粒子•以促進基體接點內的均勻澱積 •尤其是具有高縱橫比的接點內的均勻澉積·電偏懕系統 可在濺射澉稹期間操作耦合於基體以偏壓基體•使得來自 濺射墊漿的離子撞擊基體表面，且與濺射澱積同時的有效 地蝕刻表面•準直儀提供接近法線入射的濺射澱積粒子以 本纸張尺度適用中國國家樣準（仁奶）八4規格（2丨0><297公釐）_8- ΙΓ,------裝--------訂-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央櫺準局貝工消費合作社印裝 A7 Β7 五、發明説明（6 ) 於高縱橫比的接點內生長膜•藉著相對於準直儀負電偏壓 晶圓，發生與層的生長同時的離子撞擊。準直儀以接近法 線入射於生長的基體層的離子影響基體的離子撞擊* 同時的濺射澱稹與法線入射離子撞擊有效地重新分佈 於接點的開口處的圚角澱稹或懸突物·重新分佈的材料傳 遞至接點內及於基體的平場（flat field)上*導致接點 內的較均勻的保角襯墊膜或插塞。本發明在接點的開口處 無顯著懸突物之下提供較均勻的保角襯墊膜》隨後澱積於 基體上的材料層及澉稹於接點內的插塞沒有空隙或鍵孔， 因而將由此種層及插塞所提供的互連的关敗減至最小。此 則又增加自基體的裝置及電路的製造產率。另外，本發明 與傅統的未偏壓準直儀（亦即，沒有基體偏壓的準直儀） 相比提供顯著增進的平場均勻性特性*例如，相對於未偏 壓準直儀技術，薄膜電阻均勻性及反射性均有改進。 在本發明的較佳實施例中*使用具有在1與2之間的 縱橫比的準直儀•此種準直儀與偏壓基髖的組合提供均勻 的保角澱稹，且減少懸突物至一般只有以具有較高縱橫比 例如2至3的準直儀才岢能有的程度•以本發明所使用的 較低縱橫比的準直儀，澉稹率未顯著降低•如同以較高縱 橫比的準直儀的情況*亦即，有較少的濺射澱積材料被準 直儀收集，因而有較多材料可用於基體上的澱積*本發明 特別有用於襯墊層及插塞在次微米，髙縱橫比接點內的澱 稹· 本發明的以上及其他目的及優點可從相關圄式及其敘 1 ^-------ί、裳-- (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁)
、iT 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（210X297公釐> -9 - 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 4172 23 A7 B7五、發明説明（7) 述明顯看出* 較佳實施例的詳細敘述 圖3顯示實施本發明的設備組態♦明確的說，用來寊 施本發明的濺射澱稹系統3 0包含內部界定用來容納基體 的處理室3 4的處理殼體3 2。殼體3 2可操作耦合於用 來於室內產生真空的真空系統3 6 ·適合於用來實施本發 明的系統爲紐約的Materials Research Corporation of Congers的Eclipse Mark ΪΙ e在處理室3 4內，基體 3 8被支撐在基體支座4 0上，基體支座4 0最好可操作 以夾緊基體3 8，及在基體3 8的背面與支座4 0的表面 之間提供背面加熱氣體（未顯示）以有效率地加熱基體》 目標支座4 2在處理室3 4內相對於基體3 8放置， 目標支座4 2黏接有要被澱積在基體3 8的上表面4 5上 的材料目標4 4 ·具有多個開口 4 8的準直儀4 6位於目 標4 4與基體3 8之間•開口 4 8可爲六角行或固形•且 準直儀4 6提供對來自目標4 4的濺射粒子的攔截，以使 被正確導引的濺射粒子衡擊於基體表面4 5上及充填或襯 墊形成於基體的接點而提供襯墊層或插塞•屏蔽5 0環繞 目標4 4 *且防止濺射澱積粒子澱稹於處理室3 4的壁上 *屏蔽5 0最好接地，且可在系統3 0的週期性維修期間 移除及替換。 目標支座4 2及目標4 4電連接於用來偏壓目摄4 4 的DC電源》如圖3所示，目檫44相對於維持於接地電 1=-------裝-------訂-----線 ,( (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家樣準（CNS)A4说格（210Χ297公釐> _ _ 經濟部t央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 __ 五、發明説明（8 ) 位的準直儀4 6負偏壓•在澱稹期間，氣體從處理氣體供 應件5 4被引入處理室3 4內。氣體最好被引至陰極目標 4 4與準直儀4 6之間•功率耦合於處理室3 4內的處理 氣體以點燃在圖3中顯示成爲電漿雲5 6的電漿。電漿雲 5 6內含有被吸引至負性陰極目標4 4且因而撞擊目標 4 4的不同帶正電離子。目標粒子如以參考數字6 0及適 當的箭頭所示地從目標4 4鬆脫或濺射。某些濺射粒子 6 0在處理室3 4內向基體3 8行進。這些粒子6,的某 —些具有使其以或超過預定入射角碰撞準直儀4 6而使得 其被攔截的飛行角度•具有在預定角度以下的相對於準直 儀的平面的入射角的目標粒子6 0不被準直儀4 6攔截而 澱積在基體表面4 5上。濺射粒子會被準直儀攔截的預定 入射角爲準直儀開口4 8的直徑及深度的函數，此爲熟悉 此技術者所知，因此不再另外討論。 準直儀4 6的開口 4 8具有經界定的高度或深度6 2 及寬度或直徑6 4 ·深度6 2對寬度6 4的比定義成爲準 直儀4 6的縱橫比•可瞭解，具有髙縱橫比的準直儀開口 4 8具有深的深度6 2芨/或窄的宽度6 4，且會比具有 較小的縱橫比的準直儀開口（亦即，寬及/或淺的開口） 攔截較多數目的濺射粒子6 0 ·例如》獮射粒子6 0 b具 有相對於準直儀的平面的從目標表面5 7的入射角Φ，其 確保粒子會打擊開口 4 8之一的側壁•但是，濺射粒子 6 0 a具有較接近表面5 7的法線的飛行路徑，因此具有 會避免與準直儀開口 4 8的側壁碰撞而通過準直儀且澱稹 本纸張尺度通用中國國家標準（CNS>A4规格（210Χ297公釐）_ n _ ' I:-------ί裝------訂-----f線 (請先閲讀背面之注f項再填寫本頁-- 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 五、發明説明（9) 在基髖表面4 5上的入射角Θ ·因而有貢獻於產生材料層 或插塞於位於基體表面4 5的接點內•準直儀一般係用來 提供具有對表面4 5接近於法線入射的入射角的粒子的濺 射澱稹•具有角向遠離9 0度或法線飛行路徑的飛行路徑 的濺射粒子6 0 —般會被準直儀4 6攔截》準直儀開口的 縱橫比越大，會被攔截的濺射粒子的百分比越大。如上所 討論，準直儀藉著去除傾向於澱積成爲接近接點的開口的 懸突物的濺射粒子而幫助充填接點。但是•可瞭解藉著準 直儀4 6攔截濺射粒子會降低濺射濺積的澱稂率，且會降 低目標的使用效率，因爲大量的激積粒乎澱積在準直儀 46上而非基體38上· 爲充填具有非常髙縱橫比的接點，可使用具有例如 2. 5或以上的非常髙縱橫比開口的準直儀。但是，所導 致的澱積率的減小降低濺射澱積製程的效率且增加整體成 本。本發明提供使用具有的縱橫比比傳統準直儀技術一般 所需的縱横比低的準直儀4 6的髙縱橫比接點的保角塗覆 。因而與傅統準直儀所能達成者相比，本發明有效地增加 澱積率。換句話說，本狻明提供保角襯墊於次微米，高縱 橫比接點內，此一般只能以具有相當高的縱橫比的準直儀 達成· 根據本發明的原理，基體支座4 0及基體3 8可在濺 射澱稹期間操作連接於偏壓源以提供對基體3 8的偏應》 參考圚3，基體3 8耦合於用來偏壓基體的A C或脈衝 DC源70或DC源72。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）_ _ (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁> 經濟部中央橾準局—工消費合作社印裝 A7 B7五、發明説明（10) 基體3 8相對於典型上維持於接地電位的準直儀4 6 負偏壓。電漿雲5 6的離子化電漿粒子例如粒子5 9被吸 引至負偏壓的基體3 8而撞擊表面4 5 *例如*在某些粒 子5 8被吸引至負性陰極目標4 4的同時，m漿5 6中的 其他離子化粒子59被吸引至負偏壓的基體38。離子化 粒子5 9被吸引至表面4 5且撞擊表面，因而蝕刻其上的 濺射澱積材料層。 另外，根據本發明的原理，吸引至基體3 8的某些離 子化粒子5 9如粒子5 9 a所示地與準直儀碰撞而被準直 儀攔截，因而不蝕刻表面4 5。其他的離子化粒子例如粒 子59b會通過準直儀46而蝕刻表面45。以此方式， 本發明提供準直蝕刻，且聚焦蝕刻粒子成爲法線入射於表 面4 5上*本發明比傳統的準直儀技術提供較有效的蝕刻 及接點內濺射澱積材料的重新分佈。 本發明的一特別優點爲接點內濺射澱積材料的重新分 佈以消除形成於側壁與底部的連接處的角落內的空隙•另 外，由本發明所提供的同時的濺射蝕刻將懸突物材料重新 分佈至接點內*以提供棱均勻的保角襯墊層♦懸突物的減 少也有助於角落內空隙的消除•雖然本發明可用於所有的 接點，但是其特別有用於具有髙縱橫比的次微米接點。藉 著在於接點開口之懸突物很少之下提供較均勻的保角襯墊 ，隨後的導電插塞可在不產生空隙或鍵孔下澱稹於接點內 *因此，本發明提供自基體的裝置及晶片的較高產率，且 另外提供較高的裝置可靠性。另外，由本發明的同時的濺 本紙乐尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐> -13 - L-------ί裝-------訂-----<線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印製 A7 B7_-五、發明説明（11) 射澱積及蝕刻所產生的基體的平場性質於產業上可接受。 使用本發明實施不同的處理作業以決定平場性質•對 於處理作業，使用如上所述的M R C的Eel ipse Mark 11 系統·在不偏壓（零伏特）*200及400伏特DC偏 壓，及250及450伏特RF偏壓（於 13. 56MHz)之下處理基體。一系列的1500至 5 0 0 0埃的膜在一與五個晶画之間澱稹以獲得如下所討 論的平場性質•晶圓對晶園平場性質於晶圓的中心被測量 ，且根據於給定的偏壓條件作業的晶圓總數對二至五個晶 圓平均。2000埃厚的鈦（Ti )膜減積在具有10k 埃的二氧化矽（S i 02)的原始矽（S i )晶圓上以獲 得反射率及薄膜電阻資料· 2 0 0 0埃厚的Ti膜澱積在具 有天然氧化物的原始S i晶圖上以獲得應力資料。 2 0 0 0至5 0 0 0埃厚的T i膜澱積在定圚型/有效晶 圓上以獲得接點充填資訊》 所使用的準直儀具有1. 5的縱横比·且對本發明最 好使用具有在1. 25至2. 0的範園內的縱橫比的準直 儀。準直儀的孔爲六角胗且具有0. 625英吋的直徑， 而準直儀板的厚度爲0. 938英吋。維持於準直儀與基 體之間的間隙爲1.500英吋· 所使用的濺射陰極爲具有T i目標的I C C 一 1 2旋 轉磁鐵。目標至準直儀的間隔保持於1. 452英吋•於 目標後方以提供均勻的濺射澱稹的旋轉磁鐵以 1 40 r pm旋轉。1 5kW的功率被输送至陰極目標， --------ί裝--------訂-----<線 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙乐尺度適用中國國家搮準（CNSM4规格（210Χ297公釐）_ u — 經濟部中央橾率局員工消費合作社印製 4172 23 A7 __B7五、發明説明（12) 且爲熱交換的目的*基體支座4 0或背面在6至 8To r r的背面壓力下維持於3 0 0 eC ·使用流置爲 2 5 s c cm的氬（A r )而導致處理室3 4內維持 1. lmTorr的操作壓力》 處理結果 澱積率 澱積率成爲R F及D C偏壓的函數被測量。也測量總 背面電流·背面至地的D C電流係以與D C電源串聯連接 的萬用表測量或測量成爲跨越串聯連接的精密電阻器的電 壓降。R F電流的測量係以變流器實施，例如以加州的 Pearson of Palo Alto的 Current Monitor Model 4.100， 其具有0. 5 OV/A的里敏度及140Hz至 3 5MH z的土 3 dB的帶寬*變流器輸出於監測示波器 終止於50歐母（ohm) · 澱積率係藉著使用筆剝除 (pen-stripping lift-off )方法而從厚度測置計算，其中一條濺射澱積層被移除* 且測量接近該條的膜的摩度以計算澱積率。厚度測置係以 輪廊計實施，例如以加州的Tencor Instruments of Mountain View的 Model P-1 Long Scan Profiler · 圖4 A顯示對於不同RF偏壓電壓的晶圓對地電流及澱 積率*如圚4A所示，與對於決定其他平場性質相比，對 於澱稹測量使用較多的偏壓值》參考箭頭指示圈中的哪一 個X軸與特別的曲線相關聯·參考圖4A，電流隨RF偏 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4规格（ 210X297公釐）_ 15 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7_五、發明説明（13) 壓增加•而澱積率隨之減小。 圖4 B顯示成爲D C偏壓電壓的函數的澱積率及晶圓 對地電流。圖4 B顯示如同圖4 A所示的在電流與澱積率 之間有類似的反比關係，其中電流隨增加的DC偏壓而增加 ，而澱積率隨之減小。增加的基體偏壓由於隨被吸引至負 偏壓基體的電漿離子5 9的數目的增加所造成的於基體 38發生的重新濺射而減小有效的澱積率。 對於測量的D C偏壓電流計算淨澱稹率》假設實際的 中性及離子通量在空間上均勻，則淨澱積率由以下方程式 估計： · 方程式1 Rnet： = Rc- Rw α Φ„βΐ = Φ〇 - Φ w 其中Φ爲粒子通置，而下標c及w分別指本發明中發 生的來自陰極的晶圓澱稹及晶圓濺射。由晶圓接收的來自 陰極的粒子通量由方程式2求得： "方程式2 R N A Φ e = Ρ -：- w 從晶圚濺射的粒子通量由方程式3求得： 本纸張尺度適用中國®家標準（CNS)A4说格（210X297公釐> -16 - I:-------ί裝-------訂-----ί線 (請先閲讀背面之注f項再填寫本頁} ί 417223 Α7 Β7 五、發明説明（14) 方程式3 Υ Φ
A 其中P =目標材料質量密度，R =澱積率，NA =亞 佛加厥數，w =目標材料原子暈（質量/克分子），ι = 通過晶園的離子電流，Y =濺射產率’ e =處理氣體離子 電荷，而A =晶圓面積。氬/鈦系統的產率γ從以下方程 式獲得： 方程式4 lx Ζ〇 .Θ
E (請先閱讀背面之注意事項再填寫本1) (Zt2/3+Zp2
X
Zt + Z
P 經濟部中央樣準局員工消费合作社印聚 其中目標，p=粒字，E=離子能量（KeV) ，Z =原子序，而U=表面原子的束縛能（eV)(來自 A p p 1 i e d I* h y s i c s A 36,37 (1985)) β 理論與觀察到的通量比示於圖4 C中。 圇4 C的理論曲線8 0正確地預測到測ft所得的澱積率隨 漸增的D C偏壓而由於於基體3 8的重新濺射的結果而減 小•但是，於4 0 0伏特的D C偏壓有不正常的髙澱積率 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4洗格（ 210X297公釐）_ I?- 經濟部中央標準局黃工消费合作社印装 A7 _B7 _五、發明説明（15) ，此可能是由於實際澱積厚度測量的不確定性· 參考圖4 D，澱積率以條狀格式成爲偏壓電壓的函數 作腯*從測得的激稹率，證明對於給定的偏壓位準’ D c 偏壓比R F偏壓更有效於重新濺射基髖β 薄膜電阻 薄膜電阻以 Prometrics的 4 D Automatic Four Point Probe Mete.r, Model 280C於晶圃中心測量。電阻係數藉 著以於晶圓中心的澱稹膜厚度乘以薄膜電阻測量值而導出 。電阻係數在圚5中以長條圖格式成爲偏壓電壓的函數繪 出。如圖所示，晶圓的電阻係數傾向於隨偏壓電壓的增加 而增加》較高的電阻係數可能是導因於由於在澱積期間的 同時蝕刻所造成的澱稹層中的增加的膜缺陷及膜晶粒結構 的退化。另外，在偏壓澱稹期間可預期到氬會併入妹，此 也會造成電阻係數的增加。 圖5 B顯示成爲偏壓電壓的函數的晶圖內的薄膜電阻 均勻性（W i W) *如圖所示，薄膜電阻均勻性隨偏壓電 壓的增加而改進•亦即"對於增加的晶圓偏壓•晶圓內有 較小的百分比變化* 圖6A，6B及6C顯示對於增加的RF偏壓的改進 的薄膜電阻均勻性*囲6 A顯示對於零伏特偏壓的晶圓間 薄膜電阻均勻性，而圖6 B及6 C分別顯示對於2 5 0伏 特的RF偏壓及4 5 0伏特的RF偏壓的晶圚間薄膜電阻 均勻性。如圖所示，圖6 C的基體於4 5 0伏特偏壓具有 I:-------<裝-------訂-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!0X297公釐> _ 18 - 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 4172 23 A7 B7五、發明説明（16) 顯著增進的薄膜電阻均勻性* 反射率 反射率的測量係以加州的Nanometrics of Sunnyvale 的N a η o S p e c / A F T M i c r o a r e a G a u g e實施，且以長條圖格 式顯示於圖7中•對於大部份的偏壓條件，反射率的範圍 主要在典型可接受的1 2 0¾的下限以上。 應力 應力測量也是使用加州的Flexus of Sunnyvale的 Model F2300實施*應力測量的結果顯示殘餘應力隨RF偏 壓的增加而減小。 處理作業資料 以下的表1至4顯示來自使用本發明實施的數個處理 作業的不同原始資料測量值。以下的表中所示的處理作業 及來自以上討論的圖式的結果顯示與標準的未有準直儀的 方法相比，本發明產生岢接受的平場性能· 本發明另外提供在高縱橫比的次微米接點內的增進的 步級涵蓋性能及保角膜及插塞的澱稹*且事實上與習知技 術的裝置及方法相比，對襯墊及插塞澱積提供顯著的進步 。圚8A · 8B及8C顯示根據本發明的原理處理的不同 的基體接點，且顯示增進的步級覆蓋及保角膜涵蓋範圍。 圈8A至8C顯示使用具有1. 5:1的縱橫比的準 本紙伕尺度適^中國國家梯準{ CNS >A4规格（210X297公釐）_ w _ L-------,ί'裝-------1Τ------ί 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7_ 五、發明説明（17) 直儀及對晶圓的4 5 0伏特的RF偏壓的根據本發明於次 0. 5微米接點內的鈦的澱積。圊8A顯示具有3. 5: (請先《讀背面之注意事項再填寫本頁) 1的縱橫比的接點9 0。澱積膜9 2保角且不會如同習知 技術的裝置及方法所導致的成顯著的推拔狀至底部角落而 於角落留下空隙（見圓1)。另外，於接點頂部的懸突物 96顯著減少。圖8B顯示具有4.5 : 1的較高縱橫比 的較窄接點9 8，而圊8 C爲圖8 B的接點的一部份的放 大•如圖8B及較清楚的圊8C所示，即使對具有4. 5 :1的髙縱橫比的次0. 5微米的接點*膜100仍非常 保角，且不會顯著向下成推拔狀至底部角落1 0 2或於角 落102產生空隙*如圖8C所示，膜1〇〇於接點98 的側壁1 0 4及底部1 0 6上保角，而於接點頂部的懸突 物108減少（見圓8B)。因此，本發明對於在非常小 的髙縱橫比接點內的澉積提供增進的步級涵蓋範圔及保角 性·由本發明提供的懸突物的減少在隨後的層或插塞澱稹 於有襯墊的接點內時進一步減少鍵孔（見圖2)。 經濟部中央橾隼局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS)A4规格（ 210X297公釐> _ 2〇 _ 4172 23 A7 B7 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 五、發明説明（18) 表1 颇率 偏壓 (伏特） 晶圓數 405nm 中心 436nm 480nm 405咖 mm 436nm 480nm ο ν dc 3 111.4 123.0 137.3 108.9 120.7 134.7 0 V dc 4 110.2 121.8 136.2 107.9 119.5 133.6 0 V dc 5 108.8 120.6 135.1 106.8 118.3 132.1 0 V dc 6 108.8 120.4 134.7 108.0 119.6 133.9 0 V dc 7 108.5 120.1 134.6 106.1 117.8 131.9 250 rf 3 111.3 122.8 137.3 109.6 120.6 134.7 250 rf 4 111.4 123.0 137.5 109.7 121.1 135.0 450 rf 3 110.6 122.2 136.2 108.3 119.9 133.1 450 rf 4 109.3 120.7 134.6 110.2 121.7 135.9 200 dc 3 113.3 125..1 139.3 113.5 125.3 139.7 200 dc 4 113.5 125.2 139.3 113.1 125.0 139.0 400 dc 3 107.4 118.4 132.2 108.6 119.7 133.5 400 dc 4 106.2 117.8 131.2 106.8 118.0 132.0 L-------ί装------訂-----ί線 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本I) 本紙張尺度適用中國國家標牟（CNS>A4規格（210X297公釐）_ 21 _ 五、發明説明（19) A7 B7 經濟部中央榡隼局貝工消費合作社印聚 表2 澱積率 偏應（伏特） 晶圓數 厚度（A) (A/s) 時間（秒） 100 rf 3 1811.1 9. 6 189 250 rf 6 1767.0 9. 3 189 325 rf 9 1738.0 9. 2 189 450 rf 12 1738.0 9. 2 189 0 dc 15 1693.0 8. 9 190 100 dc 3 1741.0 9.2 190 200 dc 6 1706.0 9. 0 190 300 dc 9 1649.0 8. 7 190 400 dc 3 1709.0 9.0 190 400 dc 12 1695.0 8,9 190 0 dc 3 1941.0 10. 3 189 0 dc 6 1968.0 10. 4 189 0 dc 9 1968.0 10. 4 189 0 dc 12 1935.0 10. 2 189 0 dc 15 1942.0 10. 3 189 200 dc 7 1296.0 9. 1 142 200 dc 13 1676.0 8. 9 189 400 dc 10 1687.0 -»* 8. 9 189 400 dc 3 1676.0 8. 9 189 250 rf 3 4652.0 9. 8 474 450 rf 12 1767.0 9. 3 189 450 rf 15 1763.0 9.3 8. 9 -------裝-------訂------.線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） -22 ^ 417223 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明（20) 表3 應力 偏壓（伏特） 晶圓數 (達因/平方公分） 0 dc 8 -2.22E+09 Ode 9 -2.11E+09 250 rf 5 -1.88E+09 250 rf 6 -1.86E+09 450 rf 5 -5* 49E+07 450 rf 6 -6.89E+06 200 dc 5 _9.68E+09 200 dc 6 3.67E+09 200 dc 6(第二次作業） 1.30E+09 200 dc 7 4.58E+09 400 dc 5 -1.52E+08 400 dc 6 -2.54E-08 ΙΓ.------裝------訂-----線 y—v ί\.. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）_ 23 - A7 B7 五、發明説明（21) 表4 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 薄膜電阻 偏壓(伏特） 晶圓數 σ(βΩ -cm) Rs(Ω/sq) 均勻性(¾) 0 dc 3 62.02 3.179 4.77 0 dc 4 24. 04 3.283 4. 00 0 dc 5 63.70 3.265 4.16 0 dc 6 62.66 3.212 4.34 0 dc 7 61.69 3.162 4. 42 250 rf 3 69.32 3.737 2.39 250 rf 4 69.55 3.749 1.97 450 rf 3 77. 23 4. 375 1.23 450 rf 4 76.80 4.351 1.19 200 dc 3 61.79 3.633 2.27 200 dc 4 61.20 3.599 1.59 400 dc 3 67,49 4.014 2. 04 400 dc 4 68. 83 4.094 2.16 !ί.------{裝------訂-----線 -fv J\ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度遙用中國國家標隼（CNS)A4規格（210X297公釐）_ 24 - 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印装 I 4172 23 A7 _B7_五、發明説明（22) 雖然已藉著不同實施例的敘述說明本發明•且雖然已 非常詳細地敘述這些實施例•但是申請人並非意欲以任何 方式限制附隨的申請專利範圍於此種細節•對熟知此技術 者而言，可明顯看出有其他的優點及修正*因此*本發明 不受限於所顯示及敘述的特定的細節，代表性的裝置及方 法，及所舉的例子。因此，可在不離開本發明的精神及範 圍下不同於此種細節實施本發明。 圓式的簡要敘述 圖1爲具有以傳統準直儀澱積的材料層的接點的剖面 圖， 豳2爲顯示澱稹於圖1的基體接點內的材料層的接點 的剖面圖； 圖3爲實施本發明的濺射澱稹組態的概略剖面.圖： 圖4 A顯示根據本發明的原理的成爲R F偏壓電壓的 函數的澱積率及基體電流： 圖4 B顯示根據本發明的原理的成爲D C偏壓電壓的 函數的澱積率及基體電流： 圖4 C顯示成爲D C偏壓電壓的函數的使用準直儀及 基髅偏壓所獲得的淨濺射通置對使用準直儀但沒有基體偏 壓的濺射通量的比： 圖4 D爲成爲基體偏壓電懕的函數的澱稹率的條圚： 面5 A爲成爲基體偏壓電壓的函數的測量的基髋電阻 係數的條圖； I,-------^裝-------訂-----{線 (請先《讀背面之注$項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家搮隼（CNS ) A4規格（210X29?公釐> —25 - ι· 4172 2 3 A7 B7五、發明説明（23 ) 囫5 B爲成爲基體偏壓電壓的函數的根據本發明的原 理所塗覆的基髖的薄膜電阻均勻性的條圖； 圖6A，6B及6C分別爲對於0V，250V及 4 5 0V的RF基體偏壓電壓的薄膜電阻均勻性地圓； 圖7爲成爲基體偏壓電壓的函數的根據本發明的原理 塗覆的基體的測量的電阻係數的條圖； 圖8A，8B及8C顯示根據本發明的以450V的 R F基體偏壓澱積的具有保角膜的不同基體接點襯墊。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）-26 -

Claims (1)

  1. 修正 t.幻.月I曰 捕::1. :^:众否變|:万贲質内容 經濟部中失揉準局貝工消费合作社印装 i 41 T 2 ^ 3 H * C8 D8 六、申請專利範圍 附件1 : 第86105261號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國87年7月修正 1 一種將一層材料濺射澱積入基體接點之中的方法 ，其包括： 將一基體置於真空室內，該基體具有尺寸小於1微米 的接點在其表面之上； 將一澱積材料之目標置於該室內與該基體相對； 在該室之內激發含有離子的濺射電漿並且偏壓該目標 而使得來自該濺射電漿之離子撞擊該目標以產生所濺射之 材料粒子澱積於該基體的表面之上而且進入在該基體表面 上的次微米接點之內，該目標藉由將其直接連接至一電源 供應器而被偏壓，該電源供應器不會產生實際的磁場接近 該目標： 以含帶具有範圍從1到2之縱橫比的孔徑於其中之接 地的準直裝置來攔截以一角度入射該基體表面之所濺射的 粒子以便增進進入該基體接點的均勻澱積並且增進該基體 接點的無孔隙填補； 偏壓該基體而使得來自接近該目標之濺射電漿的離子 撞擊基體表面並且通常與濺射澱積同時蝕刻表面而且重新 分配在接點中所澱積的粒子以減少懸垂於接點中的澱積， 並進一步增進在接點之內的均勻澱積，該基體藉由將其直 接連接至一不會產生實際的磁場接近該基體之電源供應器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -1 -
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