[发明专利]用于在硅衬底上形成钽沉积膜的反应腔及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种用于在硅衬底上形成钽沉积膜的反应腔以及其应用。

背景技术

现有应用于铜互联阻挡层中的钽环是固定于钽腔体内，钽环为环状。传统的钽阻挡工艺主要有三步组成：第一步为氮化钽和钽薄膜沉积，主要将钽靶材上的钽材料沉积到硅片表面，但同时钽环表面也会沉积到钽材料。第二步为钽反溅射，主要是用氩气离子轰击硅片表面和钽环表面，轰击硅片表面可将硅片沟槽底部的钽材料反溅射到侧壁。轰击钽环可提供一定的钽材料增加硅片在沟槽上部和斜面的钽沉积，并提供更好的硅片面内均匀性。第三步为钽薄膜再沉积，步骤和第一步相同。 

现有机台工艺从钽靶材沉积钽薄膜过程中，在钽环上会有很多钽薄膜沉积，而氩气离子轰击钽环表面可起到一定的清除沉积的钽薄膜的作用，但由于氩气离子轰击钽环有一定的方向性，钽环侧壁和顶部的轰击效果不佳，会造成在此部位的钽薄膜堆积，钽薄膜堆积到一定的厚度会发生开裂剥落、造成腔体的颗粒超标等问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在不足之处，提出一种用于在硅衬底上形成钽沉积膜的反应腔，该反应腔减少钽环上的钽薄膜沉积，防止沉积在钽环的薄膜过厚，产生钽薄膜开裂剥落的问题。

为了实现上述目的本发明提供一种用于在硅衬底上形成钽沉积膜的反应腔，包括反应腔本体，所述反应腔本体的腔室内侧壁上设有一空腔，所述空腔内设有固定支架，所述固定支架具有伸缩部件，固定支架在所述伸缩部件带动下伸出空腔，所述固定支架可伸出空腔一端设有钽环。

在本发明提供的一优选实施例中，其中所述固定支架并联入机台控制系统。

本发明另外一个目的在于提供使用上述反应腔进行沉积薄膜的方法，包括以下步骤：

步骤1，将硅衬底置于反应腔中，将钽材料沉积到硅衬底的表面。

步骤2，置于空腔内的钽环随着固定支架伸直而伸出空腔，用氩气离子轰击硅衬底表面和钽环表面，使得硅片沟槽底部的钽材料反溅射到沟槽侧壁上。

步骤3，将钽环收到空腔内，再次在硅衬底表面沉积钽材料。

在本发明提供的一优选实施例中，其中所述钽材料包括氮化钽、金属钽。

本发明提供的反应腔用于在硅衬底上形成钽沉积膜的反应腔能减少钽环上的钽薄膜沉积，防止沉积在钽环的薄膜过厚，产生钽薄膜开裂剥落的问题。

附图说明

图1是收入状态下的反应腔示意图。

图2是伸出状态下的反应腔示意图。

具体实施方式

本发明提供用于钽阻挡工艺的反应腔，该反应腔用于在硅衬底上形成钽沉积膜的反应腔能减少钽环上的钽薄膜沉积，防止沉积在钽环的薄膜过厚，产生钽薄膜开裂剥落的问题。

以下通过实施例对本发明提供的用于在硅衬底上形成钽沉积膜的反应腔，作一步详细说明，以便更好理解本发明创造的内容，但实施例的内容并不限制本发明创造的保护范围。

如图1和图2所示，在反应腔本体的腔室内侧壁上设有一空腔，所述空腔内设有固定支架2，所述固定支架2具有伸缩部件，固定支架2在所述伸缩部件带动下伸出空腔，所述固定支架可伸出空腔一端设有钽环1。可伸缩的固定支架2并联入机台控制系统，统一由机台控制。

使用上述反应腔进行沉积薄膜的过程，包括以下步骤：

步骤1，将硅衬底置于反应腔中，将钽材料沉积到硅衬底的表面。可以使用的钽材料包括氮化钽、金属钽。

步骤2，置于空腔内的钽环随着固定支架伸直而伸出空腔，用氩气离子轰击硅衬底表面和钽环表面，使得硅片沟槽底部的钽材料反溅射到沟槽侧壁上。

步骤3，将钽环收到空腔内，再次在硅衬底表面沉积钽材料。

根据进行实际沉积的情况，控制钽环伸出和收入空腔的时间，以提高生产效率。该反应腔大大提高钽腔体维护周期内中后期的颗粒水准，防止钽薄膜开裂剥落的问题,延长维护周期，提高钽腔体的使用时间和利用率。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。