用于硅穿孔沉积的扩展腔室的方法和设备与流程

本原理的实施例总体涉及半导体器件的制造。

背景技术：

1、半导体器件通常在基板上制造为具有各种导电层的集成电路，所述导电层彼此互连以促进信号在器件内的传播。在一些情况下，器件通过通孔或电连接互连，所述通孔或电连接提供穿过集成电路的不同层的连接。在硅材料中形成的通孔称为硅穿孔或tsv。随着电路复杂性的增加，半导体结构的尺寸减小以允许每给定面积有更多的结构。还结合越来越多的层以增加集成电路的密度。高密度迫使tsv的直径变得更小，同时层数的增加需要tsv的深度显著增加。发明人已发现，由于tsv的小直径尺寸和增加的深度，阻挡层材料(诸如钽)没有被均匀地溅射在物理气相沉积(pvd)腔室中的tsv的侧面和底部上。

2、因此，发明人提供了改进了改进的pvd腔室以在高深宽比tsv结构上均匀地沉积材料。

技术实现思路

1、本文提供了用于在硅穿孔(tsv)结构中形成均匀阻挡层的方法和设备。

2、在一些实施例中，一种用于在tsv上沉积钽膜的设备可包括：pvd处理腔室，所述pvd处理腔室具有源和包括处理容积的腔室主体，所述pvd处理腔室具有大约400毫米的晶片至靶材距离且源被配置成提供双磁体源补偿；第一电磁体组件，所述第一电磁体组件在腔室主体外部比处理腔室的基板支撑组件更靠近处理腔室的源；磁控管组件，所述磁控管组件在源中，所述磁控管组件包括双磁体，所述双磁体的第一磁体以第一半径围绕中央轴旋转且所述双磁体的第二磁体以第二半径围绕中央轴旋转，其中第一半径大于第二半径；屏蔽件，所述屏蔽件在腔室主体内；以及多个接地回路，所述多个接地回路围绕基板支撑组件的周边对称地间隔开，所述多个接地回路被配置成提供基板支撑组件与屏蔽件之间的rf接地返回路径。

3、在一些实施例中，所述设备可进一步包括：dc功率源，所述dc功率源被配置成供应大约38kw至大约60kw的dc功率至源的靶材，其中dc功率源被配置成供应大约42kw至大约60kw的dc功率至源的靶材；rf功率源，所述rf功率源被配置成供应大于0kw至大约3kw的rf偏置功率至基板支撑组件，其中rf功率源被配置成供应大约1.9kw的rf偏置功率至基板支撑组件，其中rf功率源以大约13.65mhz的频率来供应rf偏置功率，其中多个接地回路包括大约9个接地回路，其中第一电磁体组件被配置成使用24安培的功率操作；沉积环具有大约0.450英寸宽且在基板支撑组件的最上方表面下方大约0.120英寸的空腔，其中pvd处理腔室被配置成以每秒大约25埃的沉积速率来沉积钽，具有小于大约5％的薄层(sheet)电阻率不均匀性百分比；和/或第二电磁体组件，所述第二电磁体组件在腔室主体外部位于第一电磁体组件下方，并且比处理腔室的源更靠近处理腔室的基板支撑组件。

4、在一些实施例中，一种用于在晶片上沉积膜的设备可包括：pvd处理腔室，所述pvd处理腔室被配置成在结构上沉积钽，其中pvd处理腔室具有源和包括处理容积的腔室主体、以及大约400毫米的晶片至靶材距离，并且其中源被配置成提供双磁体源补偿；第一电磁体组件，所述第一电磁体组件在腔室主体外部比处理腔室的基板支撑组件更靠近处理腔室的源，其中第一电磁体组件被配置成以24安培的电流来操作；磁控管组件，所述磁控管组件在源中，所述磁控管组件包括双磁体，所述双磁体的第一磁体以第一半径围绕中央轴旋转且所述双磁体的第二磁体以第二半径围绕中央轴旋转，其中第一半径大于第二半径；屏蔽件，所述屏蔽件在腔室主体内；以及大约9个接地回路，所述大约9个接地回路围绕基板支撑组件的周边对称地间隔开，所述大约9个接地回路被配置成在基板支撑组件在处理位置中时提供基板支撑组件与屏蔽件之间的rf接地返回路径。

5、在一些实施例中，所述设备可进一步包括：dc功率源，所述dc功率源被配置成供应大约38kw至大约60kw的dc功率至源的靶材；rf功率源，所述rf功率源被配置成以大约13.65mhz的频率来供应大于0kw至大约3kw的rf偏置功率至基板支撑组件；沉积环，所述沉积环具有大约0.450英寸宽且在基板支撑组件的最上方表面下方大约0.120英寸的空腔；和/或第二电磁体组件，所述第二电磁体组件在腔室主体外部位于第一电磁体组件下方，并且比处理腔室的源更靠近处理腔室的基板支撑组件。

6、在一些实施例中，一种用于在晶片上沉积膜的设备可包括：pvd处理腔室，所述pvd处理腔室被配置成在tsv结构上沉积钽，其中pvd处理腔室具有源和包括处理容积的腔室主体、以及大约400毫米的晶片至靶材距离，并且其中源被配置成提供双磁体源补偿；dc功率源，所述dc功率源被配置成供应大约38kw至大约60kw的dc功率至源的靶材；第一电磁体组件，所述第一电磁体组件在腔室主体外部比处理腔室的基板支撑组件更靠近处理腔室的源，其中第一电磁体组件被配置成以24安培的电流来操作；第二电磁体组件，所述第二电磁体组件在腔室主体外部位于第一电磁体组件下方，并且比处理腔室的源更靠近处理腔室的基板支撑组件；磁控管组件，所述磁控管组件在源中，所述磁控管组件包括双磁体，所述双磁体的第一磁体以第一半径围绕中央轴旋转且所述双磁体的第二磁体以第二半径围绕中央轴旋转，其中第一半径大于第二半径；屏蔽件，所述屏蔽件在腔室主体内；大约9个接地回路，所述大约9个接地回路围绕基板支撑组件的周边对称地间隔开，所述大约9个接地回路被配置成在基板支撑组件在处理位置中时提供基板支撑组件与屏蔽件之间的rf接地返回路径；沉积环，所述沉积环环绕基板支撑组件，所述沉积环具有大约0.350英寸至大约0.550英寸宽且在基板支撑组件的最上方表面下方大约0.050英寸至大约0.200英寸的空腔；以及rf功率源，所述rf功率源被配置成供应大于0kw至大约3kw的rf偏置功率至基板支撑组件。

7、在一些实施例中，所述设备可进一步包括：其中dc功率源被配置成供应大约42kw至大约60kw的dc功率至源的靶材，其中rf功率源被配置成供应大约1.9kw的rf偏置功率至基板支撑组件，和/或其中rf功率源以大约13.65mhz的频率来供应rf偏置功率。

8、下方公开其他和进一步的实施例。

技术特征：

1.一种用于在硅穿孔(tsv)上沉积钽膜的设备，包括：

2.如权利要求1所述的设备，进一步包括：

3.如权利要求2所述的设备，其中所述dc功率源被配置成供应大约42kw至大约60kw的dc功率至所述源的所述靶材。

4.如权利要求1所述的设备，进一步包括：

5.如权利要求4所述的设备，其中所述rf功率源被配置成供应大约1.9kw的rf偏置功率至所述基板支撑组件。

6.如权利要求5所述的设备，其中所述rf功率源以大约13.65mhz的频率来供应rf偏置功率。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述多个接地回路包括大约9个接地回路。

8.如权利要求1所述的设备，其中所述第一电磁体组件被配置成使用24安培的功率操作。

9.如权利要求1所述的设备，进一步包括：

10.如权利要求1所述的设备，其中所述pvd处理腔室被配置成以每秒大约25埃的沉积速率来沉积钽，具有小于大约5％的薄层电阻率不均匀性百分比。

11.如权利要求1所述的设备，进一步包括：

12.一种用于在晶片上沉积膜的设备，包括：

13.如权利要求12所述的设备，进一步包括：

14.如权利要求12所述的设备，进一步包括：

15.如权利要求12所述的设备，进一步包括：

16.如权利要求12所述的设备，进一步包括：

17.一种用于在晶片上沉积膜的设备，包括：

18.如权利要求17所述的设备，其中所述dc功率源被配置成供应大约42kw至大约60kw的dc功率至所述源的所述靶材。

19.如权利要求17所述的设备，其中所述rf功率源被配置成供应大约1.9kw的rf偏置功率至所述基板支撑组件。

20.如权利要求17所述的设备，其中所述rf功率源以大约13.65mhz的频率来供应rf偏置功率。

技术总结
一种设备利用具有大约400毫米的晶片到靶材距离的物理气相沉积(PVD)处理腔室在硅穿孔(TSV)结构上沉积钽膜。PVD处理腔室包括配置有双磁体源补偿的源。PVD腔室还包括：在腔室主体外部紧邻源的上方电磁体组件；源中的磁控管组件，所述磁控管组件包括具有双半径轨道的双磁体；腔室主体内的屏蔽件；以及多个接地回路，所述接地回路围绕基板支撑组件的周边对称地间隔开并被配置成在基板支撑组件和屏蔽件之间提供RF接地返回路径。

技术研发人员：D·冈瑟,宋佼,K·N·萨万戴安,I·H·怀索克,A·C-T·陈
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12