[发明专利]形成半导体结构的方法和物理气相沉积装置及方法

说明书

一种形成半导体结构的方法和物理气相沉积装置及方法，物理气相沉积装置包含腔室、基座、盖环以及屏障。基座设置于腔室的底部。盖环环绕基座并与基座电性绝缘。屏障环绕物理气相沉积装置的腔室壁。屏障包含第一垂直部分、第二垂直部分以及水平部分。第一垂直部分与物理气相沉积装置的腔室壁平行，盖环位于第一垂直部分与基座之间，其中第一垂直部分与盖环的外侧壁间隔约2.3毫米至约2.7毫米之间。第二垂直部分位于盖环下方，其中第二垂直部分的顶端实质上接触盖环。水平部分位于该盖环下方并连接第一垂直部分的第一底端和第二垂直部分的第二底端。

技术领域

本揭露是有关于一种物理气相沉积装置、沉积薄膜的方法以及形成半导体结构的方法。

背景技术

物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)是用于在基板上沉积材料薄膜的熟知制程且通常用于制造半导体器件。物理气相沉积制程是在高真空下在接纳基板(例如，晶圆)且含有待沉积于基板上的一固体源或材料板的腔室中实行。因此，固体源或材料板被称为物理气相沉积靶材。在物理气相沉积制程中，物理气相沉积靶材从固体物理性地转化为气体。靶材的气体自物理气相沉积靶材输送至基板，其在此处作为一薄膜沉积于基板上。

实现物理气相沉积的许多方法，包含蒸镀、电子束蒸镀、电浆喷涂沉积及溅镀。目前，溅镀为实现物理气相沉积的最常用方法。在溅镀期间，在腔室中产生电浆且将其引导至物理气相沉积靶材。由于与电浆的高能粒子(离子)碰撞，电浆物理性地使原子或分子自物理气相沉积靶材的反应表面位移或侵蚀(溅镀)至靶材的气体中。靶材的经溅镀原子或分子的气体透过一减压区输送至基板且沉积于基板上，而形成含有靶材的薄膜。

发明内容

本揭露的一态样是提供一种物理气相沉积装置包含腔室、基座、盖环以及屏障。基座设置于腔室内的底部。盖环环绕基座并与基座电性绝缘。屏障环绕物理气相沉积装置的腔室壁。屏障包含第一垂直部分、第二垂直部分以及水平部分。第一垂直部分与物理气相沉积装置的腔室壁平行，盖环位于第一垂直部分与基座之间，其中第一垂直部分与盖环的外侧壁侧壁间隔第一距离，第一距离介于2.3毫米至2.7毫米之间。第二垂直部分位于盖环下方，其中第二垂直部分的顶端接触盖环。水平部分位于该盖环下方并连接第一垂直部分的第一底端和第二垂直部分的第二底端。

本揭露的另一态样是提供一种沉积薄膜的方法，包含以下操作。在物理气相沉积装置中接纳一晶圆。通过气体通道引入制程气体，且制程气体由基座下方流经盖环的凹口并通过屏障与盖环的外侧壁之间的一通道，而向上流入腔室。输送能量至腔室中以使制程气体形成电浆，其中所述能量是由射频源和直流源提供。使电浆轰击物理气相沉积装置内的靶材。沉积一薄膜至晶圆的表面上。

本揭露的又一态样是提供一种形成半导体结构的方法，包含以下操作。沉积介电层于下层结构上。形成开口贯穿介电层。形成功函数层于开口中。在物理气相沉积装置中沉积第一钴薄膜层于开口中，且第一钴薄膜层位于功函数层上，其中沉积第一钴薄膜层包含使一制程气体流经屏障与盖环间的空隙的一流量介于400sccm至450sccm之间。形成第二钴薄膜层覆盖第一钴薄膜层及开口的侧壁。形成第三钴薄膜覆盖第二钴薄膜层。

附图说明

当结合随附附图进行阅读时，本揭露发明实施例的详细描述将能被充分地理解。应注意，根据业界标准实务，各特征并非按比例绘制且仅用于图示目的。事实上，出于论述清晰的目的，可任意增加或减小各特征的尺寸。在说明书及附图中以相同的标号表示相似的特征。

图1绘示根据本揭露某些实施例的物理气相沉积装置的示意图；

图2A绘示根据本揭露某些实施例的屏障与盖环的立体示意图；

图2B绘示图2A沿剖线A-A’的剖面示意图；

图2C绘示图2B区域R的局部放大图；

图2D、图2E及图2F绘示根据本揭露各种实施例的第一距离与电荷的分布关系图；