[发明专利]改善深孔填充均匀性的靶材组件、溅射设备及设计方法

说明书

本发明涉及改善深孔填充均匀性的靶材组件、溅射设备及设计方法，包括靶材本体，所述靶材本体为溅射面是凹弧面的半球形，所述靶材本体的背面安装于靶材背板上，所述靶材背板另一侧设置有磁性部，所述靶材本体、靶材背板和磁性部同轴设置，且所述靶材背板及磁性部与所述靶材本体的溅射面的形状相匹配。设备还包括箱体和加热器，靶材组件的形状通过设计方法得出。本发明的靶材组件能够提高对基片上深孔填充的均匀性；溅射设备在保证填充均匀性的同时，减小了薄膜的内应力，提高成膜的致密度；设计方法，操作简单，得到的靶材组件填充均匀性好。

技术领域

本发明涉及物理气相沉积技术领域，尤其是指改善深孔填充均匀性的靶材组件、溅射设备及设计方法。

背景技术

先进的超大型集成电路(very large scale integrated circuits，VLSI)工业中，制程已进步到可以在1～2cm²面积的硅表面上设计数量多达数十万个、甚至数百万个以上的金属氧化半导体(metal oxide semiconductor，MOS)晶体管等的元件。而金属化(metallization)以及金属内连线(metalinterconnect)制程便是为了把这些元件进行接触(contact)，例如将前述MOS元件上的三个极，以及金属层与金属层之间实现接触，同时还必需将这些已与个别MOS元件相接触的导线，依电路设计的线路行程利用导线加以电连接，以形成完整的回路(circuit)，进而构成一个完整的电子装置。

现在的VLSI制程技术中，用来作为接触及金属内连线用的导体材料，主要有钨(tungsten)金属及铜金属(Cu)等两种，铜工艺就是指以铜作为金属互联材料的一系列半导体制造工艺。铜布线的过程包括在通孔/深孔结构中阻挡层(barrier)与种子层(seed)的沉积和铜的电镀。

目前，通孔/深孔结构中阻挡层与种子层的沉积主要是利用物理气相沉积(PVD)长程溅射加以制造，具有导电效果良好的优点，但相对而言，铜有易氧化、易扩散等缺点。铜扩散入介质中会影响晶体管效能，从可靠性考虑，为了防止铜在硅和/或二氧化硅中的扩散，所以必须在通孔上沉积一层可靠的氮化钽阻挡层，再沉积一层钽以增加铜的附着力，然后再沉积一层很薄的铜作为ECP的导电介质，也作为电镀铜的金属晶体生长的晶核层。

现有技术的镀膜设备中，靶材通常为圆形平面形状，下方圆晶放置在加热器上面。在镀膜过程中，由于来自靶材的溅射粒子在圆晶中心和圆晶边缘位置的浓度不同，溅射到圆晶表面的方向也不同，圆晶边缘处深孔结构的侧壁的填充容易出现一侧厚一侧薄的情况，导致深孔中氮化钽阻挡层和铜种子层填充的均匀性变差，出现严重的不对称。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中通孔/深孔中侧壁溅射不均匀的缺陷，提出一种改善深孔填充均匀性的靶材、溅射设备及设计方法，使得基片上深孔填充更加均匀。

为解决上述技术问题，本发明提供了改善深孔填充均匀性的靶材组件，包括靶材本体，所述靶材本体为溅射面是凹弧面的半球形，所述靶材本体的背面安装于靶材背板上，所述靶材背板另一侧设置有磁性部，所述靶材本体、靶材背板和磁性部同轴设置，且所述靶材背板及磁性部与所述靶材本体的溅射面的形状相匹配。

在本发明的一个实施例中，所述靶材本体的截面弧的弦长固定，所述截面弧的角度0°-90°。

在本发明的一个实施例中，所述截面弧的角度为27°-33°。

在本发明的一个实施例中，所述磁性部安装于盖板内，所述靶材背板密封所述盖板开口，所述磁性部包括磁铁本体和旋转电机，所述旋转电机穿过所述盖板连接所述磁铁本体。

在本发明的一个实施例中，所述磁铁本体设置有多个，多个所述磁铁本体均匀安装在旋转支架上，相邻所述磁铁本体的极性相反，所述旋转电机连接所述旋转支架。

在本发明的一个实施例中，所述旋转支架为双层十字支架，所述磁铁本体夹持在所述双层十字支架之间。