[发明专利]溅射铜用自离化的等离子体

权利要求书

1．一种在基体上溅射沉积铜的方法，包括步骤：

提供一种舱室，具有主要包括铜的靶，该靶与夹持待溅射涂覆基体的基架以一种投射距离隔开，该投射距离大于基体直径的50％；

绕靶后背旋转磁控管，所述磁控管面积不大于靶面积的大约1/4，并且包括被一种相反磁极性的外磁极环绕的一种磁极性的内磁极，所述外磁极的磁通量比所述内磁极的磁通量大至少50％；

在舱室激发等离子体后，泵吸所述舱室至其压力不超过5毫乇；和

泵吸所述舱室到所述压力的同时，对规格化为200mm晶片的所述靶施加至少10kW的DC功率，从而自所述靶向所述基体上溅射铜。

2．根据权利要求1的方法，其中所述施加步骤相对于环绕所述靶和所述支托之间间隔的接地屏蔽件施加所述DC功率，所述方法进一步包括提供一种从所述靶的前面3-5cm之间的所述靶的一侧向所述支托伸出的电浮动屏蔽件。

3．根据权利要求2的方法，其中所述压力低于2毫乇。

4．根据权利要求3的方法，其中所述投射距离大于所述基体直径的80％。

5．根据权利要求4的方法，其中所述投射距离大于所述基体直径的140％。

6．根据权利要求1的方法，其中所述压力低于2毫乇。

7．根据权利要求5的方法，其中所述压力低于1毫乇。

8．根据权利要求7的方法，其中所述投射距离大于所述基体直径的80％。

9．根据权利要求1的方法，其中所述施加步骤对规格化为所述200mm晶片的所述靶施加至少18kW的DC功率。

10．根据权利要求9的方法，其中所述施加步骤规格化为所述200mm晶片的所述靶施加至少24kW的DC功率。

11．根据权利要求1的方法，其中所述压力低于1毫乇，所述投射距离大于所述基体直径的140％，且所述施加步骤对规格化为所述200mm晶片的所述靶施加至少24kW的DC功率。

12．根据权利要求1的方法，其中将所述铜沉积进入在所述基体介电层上形成的洞孔，且该洞孔的深宽比至少4∶1。

13．根据权利要求12的方法，其中所述铜在所述基体上平面表面沉积的厚度在50-300nm之间，并进一步包括将铜填入所述洞孔其余部分。

14．根据权利要求13的方法，其中所述厚度在80-200nm之间。

15．根据权利要求13的方法，其中所述填充步骤包括电镀。

16．根据权利要求13的方法，其中所述填充步骤包括化学汽相沉积。

17．根据权利要求12的方法，其中：

所述压力低于2毫乇；

所述投射距离大于所述基体直径的80％；

所述施加步骤相对于环绕在所述靶和所述支托之间间隔的接地屏蔽件施加所述DC功率，所述方法进一步包括提供一种从所述靶的前面3-5cm之间的所述靶的一侧向所述支托伸出的电浮动屏蔽件。

18．一种沉积方法，沉积铜进入基体介电层上形成且深宽比至少4∶1的洞孔，包括步骤：

第一步骤，在能够自离化等离子体溅射的第一溅射反应器内溅射沉积第一铜层以便在所述洞孔边壁形成铜层但并不填充所述洞孔；和

第二步骤，在所述第一层上沉积第二铜层。

19．根据权利要求18的方法，进一步包括在能够离化金属镀的第二溅射反应器内溅射沉积第三铜层的所述第二步骤之前实施第三步骤。

20．根据权利要求19的方法，其中在所述第一步骤之前实施所述第三步骤。

21．根据权利要求19的方法，其中所述第一溅射反应器仅使用RF电容耦合形成自离化等离子体而所述第二溅射反应器至少部分使用RF感应耦合形成高密度等离子体。

22．根据权利要求19的方法，其中所述第一步骤沉积第一覆盖厚度的铜而所述第三步骤沉积第二覆盖厚度的铜，所述第一对所述第二覆盖厚度的比例范围是30∶70-70∶30。

23．根据权利要求19的方法，其中所述第二步骤包括电镀。