[发明专利]使用HIPIMS的反应溅射

权利要求书

1.一种用于将绝缘层溅射沉积到形成在衬底中并且具有高的深宽比的腔体的表面上的溅射设备，所述设备包括：

外壳，所述外壳限定大体上封闭的室；

底座，所述底座被暴露于所述室的内部用于在溅射沉积期间支撑处于所述室内的恰当位置的衬底；

磁体组件，所述磁体组件用于提供紧邻至少部分地由要被包括在要被沉积到所述腔体的表面上的绝缘层中的材料形成的靶的表面的磁场；

电源，所述电源用于通过要被保持在所述磁场内的等离子体中迅速的电压增加在阴极和阳极之间建立高功率电脉冲，其中所述电脉冲的平均功率为至少0.1千瓦；以及

控制器，所述控制器用于控制所述溅射设备的操作参数以大体上在金属模式与反应模式之间的过渡模式中进行所述绝缘层的溅射沉积。

2.如权利要求1所述的溅射设备，其还包括用于控制反应溅射气体进入所述大体上封闭的室中的流动速率的可变速率流量控制器，其中由所述控制器控制的用于在所述过渡模式中进行所述溅射沉积的操作参数是所述反应溅射气体的流动速率。

3.如权利要求2所述的溅射设备，其中从由氧气和氮气构成的集合中选择所述反应溅射气体。

4.如前述权利要求中任意一项所述的溅射设备，其中从由硅和铝构成的集合中选择要被包括在所述绝缘层中的所述靶的材料。

5.如前述权利要求中任意一项所述的溅射设备，其中所述电脉冲的电压在所述绝缘层的溅射沉积期间被保持为大体上恒定。

6.如前述权利要求中任意一项所述的溅射设备，其中由所述控制器控制的用于大体上在所述过渡模式中进行所述绝缘层的溅射沉积的操作参数是所述电脉冲的持续时间。

7.如前述权利要求中任意一项所述的溅射设备，其中所述电脉冲的持续时间由所述控制器控制，并且所述电脉冲的电压以及反应气体进入所述大体上封闭的室中的流动速率中的至少一个被保持在大体上恒定的值。

8.如前述权利要求中任意一项所述的溅射设备，其中由所述控制器控制的用于大体上在所述过渡模式中进行所述绝缘层的溅射沉积的操作参数是所述电脉冲的频率。

9.如权利要求8所述的溅射设备，其中所述电脉冲的频率由所述控制器控制，并且所述电脉冲的电压以及反应气体进入所述大体上封闭的室中的流动速率中的至少一个被保持在大体上恒定的值。

10.如前述权利要求中任意一项所述的溅射设备，其还包括电连接到所述底座的可变功率源，所述可变功率源用于将高频信号施加于用于支撑所述衬底的底座以产生紧邻所述衬底的自偏置场。

11.如权利要求10所述的溅射设备，其还包括阻抗匹配网络，所述阻抗匹配网络用于匹配被供应以由所述可变功率源产生的高频信号的负载的阻抗以随所述绝缘层的阻抗增加而维持增加的电压。

12.如权利要求11所述的溅射设备，其中所述阻抗匹配网络与由建立所述高功率电脉冲的电源传递的最大放电电流大致同步地建立最大自偏置电压。

13.如前述权利要求中任意一项所述的溅射设备，其中在所述过渡模式中被沉积的绝缘层的特定沉积速率为至少

14.如前述权利要求中任意一项所述的溅射设备，其中在所述过渡模式中被沉积的绝缘层的特定沉积速率在大约2.5A/kWs到大约的范围内。

15.一种将绝缘层溅射沉积到形成在衬底中并且具有高的深宽比的腔体的表面上的方法，所述方法包括：

在由外壳定义的大体上封闭的室中提供至少部分地由要被包括在所述绝缘层中的材料形成的靶以及所述衬底；

在所述大体上封闭的室内点燃等离子体；

提供紧邻所述靶的表面的磁场以至少部分地包含紧邻所述靶的所述表面的所述等离子体；

迅速地增加电压以在阴极和阳极之间重复地建立高功率电脉冲，其中所述电脉冲的平均功率为至少0.1千瓦；

控制操作参数以大体上在金属模式与反应模式之间的过渡模式中促进所述绝缘层的溅射沉积；并且

使来自所述靶的材料与所述大体上封闭的室内的反应气体反应以形成绝缘材料并且将所述绝缘材料沉积到所述腔体的表面上。