[发明专利]一种原位沉积阻挡层和籽晶层的系统和方法

权利要求书

1.一种原位沉积阻挡层和籽晶层的系统，其特征在于包含：

（1）至少一个沉积腔；

（2）至少一套进气系统、排气系统；

（3）至少一套等离子体发生系统；

（4）至少一套气动阀管道控制系统；

进气系统、排气系统分别与沉积腔连接，分别用以输入反应气体和排出反应后废气；等离子体发生系统接在进气系统上，用以产生含氮的等离子体反应气，降低反应温度；气动阀管道控制系统连接到进气、排气系统各路管道，用以实现管道开闭和气流量的自动化控制。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：系统采用的反应气体为五（二甲胺基）钽、含氮等离子体、二（六氟乙酰丙酮）化铜或二乙基锌。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述进气系统分为主进气管道和支进气管道，支进气管道为各自独立的管道，用于通入各路反应气体，各路支进气管道汇总到主进气管道；每路支进气管道的气体流速在100- 2000 sccm之间；所述排气系统由排气管道和真空泵组成。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述等离子发生系统由等离子发生器和相关气路组成；等离子发生器选用电弧等离子体发生器或高频感应等离子体发生器；等离子体相关气路除了相应反应气路管路外还包含一路氩气管道。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述气动阀管道控制系统包括设置在每条进气管道上的气动阀和流量计及其配套的电子控制器，用于进行远程编程控制；气动阀的响应时间为10-100 ms。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述淀积腔可容纳12英寸和18英寸硅片；沉积腔可加热至200-500℃。

7.一种基于权利要求1所述系统的原位沉积阻挡层和籽晶层的方法，其特征在于沉积过程中沉积腔的温度保持在100-300 ^℃； 

沉积氮化钽扩散阻挡层的反应气体为五（二甲胺基）钽和含氮等离子体；

所述含氮的等离子体为氨气的等离子体、氮气的等离子体或氮氢混合气的等离子体；

沉积一个循环的氮化钽，具体步骤为：

（1）打开五（二甲胺基）钽管路上的气动阀，将气流量设置在100-500sccm，气动阀打开1-5秒后关闭，其中该管路上的载气为氮气；

（2）打开冲洗管路上的气动阀，将气流量设置在100-2000 sccm，气动阀打开5-30秒后关闭，其中该管道气体为氮气；

（3）打开含氮等离子体管路和氩气管路上的气动阀，将气流量分别设置在100-500sccm，将电弧等离子体发生器负载100-200 W或高频感应等离子体发生器负载1-2 kW功率，将含氮气体离化，两路气动阀打开1-5秒后关闭，同时去掉等离子体发生器的负载；

（4）打开冲洗管路上的气动阀，将气流量设置在100-2000 sccm，气动阀打开5-30秒后关闭，其中该管理气体为氮气；

重复有限次数的沉积氮化钽的循环，达到预定的氮化钽阻挡层的厚度；

沉积完氮化钽阻挡层后，沉积铜籽晶层；

沉积铜籽晶层的反应气体为二（六氟乙酰丙酮）化铜和二乙基锌；

沉积一个循环的铜，具体步骤为：

（1）打开二（六氟乙酰丙酮）化铜管路上的气动阀，将气流量设置在100-500 sccm，气动阀打开1-5秒后关闭，其中该管路上的载气为氮气 ；

（2）打开冲洗管路上的气动阀，将气流量设置在100-2000 sccm，气动阀打开5-30秒后关闭，其中该管道气体为氮气；

（3）打开二乙基锌管路上的气动阀，将气流量设置在100-500 sccm，气动阀打开1-5秒后关闭，其中该管路上的载气为氮气；

（4）打开冲洗管路上的气动阀，将气流量设置在100-2000 sccm，气动阀打开5-30秒后关闭，其中该管道气体为氮气；

重复有限次数的沉积铜的循环，达到预定的铜籽晶层的厚度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：氮化钽阻挡层和铜籽晶层的厚度为2-10纳米。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：氮化钽阻挡层和铜籽晶层阻挡层填入的沟槽的深宽比为4-20。