[发明专利]在高深宽比特征结构中沉积金属的方法

说明书

技术领域

本发明的实施例大体涉及在形成于基板上的高深宽比特征结构中沉积金属的方法。

背景技术

穿硅通孔(TSV)或类似技术需要将连续含金属层沉积在基板上的高深宽比特征结构中。例如，该待沉积的含金属层可以是阻障层，以防止材料从该特征结构扩散进入该基板，或是晶种层，可运用电镀或其它适合技术利用该晶种层作为填充该特征结构的模板。高深宽比特征结构，例如，可包含深宽比约5：1或更大的特征结构。遗憾的是，发明人发现常规的直流(DC)溅射，例如在DC物理气相沉积(DC PVD)腔室内执行的DC溅射，无法提供对高深宽比特征结构的底表面的适当覆盖。例如，发明人发现就某些金属而言，例如钛(Ti)、钽(Ta)或铜(Cu)，该底表面覆盖会低于约3%。该特征结构中缺乏连续表面覆盖会在填充该特征结构期间造成空隙的形成。此外，虽然可调整DCPVD工艺条件以达到可接受的底表面覆盖，但该些条件需要长的沉积时间并将基板暴露在高温下，此举显著影响每基板成本，且不良地将基板暴露在高温下，导致材料不良地在该基板的现有区域间扩散。

因此，发明人研发出改良的技术以在高深宽比特征结构中沉积连续含金属层。

发明内容

本发明提供一种在形成于基板上的高深宽比特征结构中沉积金属的方法。在某些实施例中提供一种在物理气相沉积(PVD)腔室内处理基板的方法，该基板具有开口，该开口形成在该基板的第一表面内，并且朝向该基板的与第一表面相对的第二表面延伸进入该基板内，该开口拥有高度对宽度至少5：1的深宽比。在某些实施例中，该方法可包括以超高频(VHF)频率施加第一射频(RF)功率至含金属的靶材，以从等离子体形成气体形成等离子体，该靶材设置在该基板上方；施加DC功率至该靶材，以引导等离子体朝向该靶材；利用该等离子体从该靶材溅射金属原子，同时维持PVD腔室内的第一压力使足以离子化从该靶材溅射出的大部分金属原子；在该开口的底表面上以及该基板的第一表面上沉积第一多个金属原子；施加第二RF功率至设置在该基板下方的第一电极，以将至少某些第一多个金属原子从该底表面重分配至该开口的侧壁的下部；以及通过减少PVD腔室内的离子化金属原子数量在该侧壁上部沉积第二多个金属原子，其中该第一多个金属原子与该第二多个金属原子形成第一层，该第一层实质上沉积在该开口的全表面上。

下文描述本发明的其它及进一步实施例。

附图简要说明

上文简要概述和下文更详细论述的本发明的实施例可通过参考在附图中图示的本发明的说明性实施例来理解。但是应注意的是，附图仅图示本发明的典型实施例，且因此不应视为是对本发明范畴的限制，因为本发明可允许其它等效实施例。

图1图示根据本发明某些实施例的处理基板的方法的流程图。

图2A-图2F图示根据本发明某些实施例的填充高深宽比开口的各个阶段。

图3图示根据本发明某些实施例的物理气相沉积(PVD)腔室的示意性剖面图。

为了促进理解，尽可能地使用相同的参考标记来表示图中共有的相同元件。图未按比例绘制且可为了清楚起见而简化。预期到一实施例的元件及特征结构可有利地并入其它实施例而无需进一步详述。

具体实施方式

本文提供在形成于基板上的高深宽比特征结构中沉积金属的方法。本发明方法有利地提供该高深宽比特征结构表面的金属连续覆盖，同时维持高工艺产量与低基板温度。本发明方法可与穿硅通孔(TSV)应用并用，例如，先通孔或后通孔的制造方法，以及与可能需要在高深宽比开口中沉积连续金属层的其它适合应用并用。

图1图示根据本发明某些实施例的处理基板的方法100的流程图。该方法100在下文是对照如图2所示的填充高深宽比特征结构的各个阶段描述。此外，该方法100可在具备DC与射频(RF)功率源两者的任何适合的PVD工艺腔室内执行，例如在下文描述并在图3中图示的工艺腔室300。

该方法100始于步骤102，提供基板200至PVD腔室，例如工艺腔室300。该基板200包含高深宽比开口202，该开口202是形成在该基板200的第一表面204内，并且该开口202朝向该基板200的与第一表面204相对的第二表面206延伸进入该基板200内。该基板200可以是在基板中形成有高深宽比开口的任何适合基板。例如，该基板200可包含硅(Si)、氧化硅(SiO₂)或诸如此类的一种或多种。此外，该基板200可包含额外材料层，或者在基板内或基板上可形成有一个或多个完整或部分完整的结构。