[发明专利]物理气相沉积装置

说明书

公开了一种物理气相沉积装置，包括：反应腔室；基片支撑部件，设置在所述反应腔室的底部且与溅射靶材相对；直流电源，用于通过直流馈入部件耦接于所述溅射靶材；射频电源，用于通过射频馈入部件耦接于所述溅射靶材；其中，所述直流馈入部件和所述射频馈入部件同轴分布，并且与所述中轴线同轴。本申请将直流电源和射频电源放置在溅射靶材的中轴线上，并且同轴分布，则射频电源发出的射频功率从中轴线位置输入，其产生的耦合电容也位于中轴线，使得射频馈入均匀，从而导致最终在反应腔室内产生的等离子体分布均匀。

技术领域

本发明涉及半导体的制造工艺领域，特别涉及物理气相沉积装置。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，目前存储器制造技术已经逐步从简单的平面结构过渡到较为复杂的三维结构，三维存储器的技术研发是国际研发的主流之一。

在三维存储器中，用于连线的金属层沉积结构通常采用化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)工艺实现。

现有的物理气相沉积中，将基片放置在位于反应腔室内的基片支撑部件上，反应腔室可以提供真空环境。在反应腔室中，在靶材上施加负偏压，受负偏压的靶材暴露于惰性气体(例如Ar)中，惰性气体放电产生等离子体，产生的等离子体轰击靶材将靶材原子溅射出来，溅射出来的原子在基板上堆积成沉积膜。

在传统的物理气相沉积装置中，由直流电源为靶材提供电压。然而，直流溅射难以形成保有基材形状的均匀薄膜，其中在该基材中发生诸如形成孔或沟槽的阶梯(step)。特定言之，沉积溅射原子的广角分布导致在具有高深宽比特征结构的底部与侧壁(例如孔及沟槽)中的不良覆盖。

为了提高在高深宽比特征结构的覆盖率，采用直流电源和射频电源为靶材提供电压，以增加等离子体离化率，降低沉积速率。然而，现有的双源结构的物理气相沉积装置，直流电源和射频电源分别设置在溅射靶材的中轴线两侧，由于射频电源会产生耦合电容，从而导致等离子分布不均匀，使得沉积得到的薄膜会产生不对称的现象。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种物理气相沉积装置，解决反应腔室内等离子体分布不均匀的问题。

根据本发明的一方面，提供一种物理气相沉积装置，包括：反应腔室；基片支撑部件，设置在所述反应腔室的底部且与溅射靶材相对；直流电源，用于通过直流馈入部件耦接于所述溅射靶材；射频电源，用于通过射频馈入部件耦接于所述溅射靶材；其中，所述直流馈入部件和所述射频馈入部件同轴分布，并且与所述中轴线同轴。

优选地，所述物理气相沉积装置还包括背板，设置在反应腔室的顶部，所述溅射靶材设置在所述背板上。

优选地，所述反应腔室的底部具有第一开口，基片支撑部件通过第一开口伸入反应腔室内。

优选地，所述反应腔室的侧壁顶部与背板之间设置有绝缘部件。

优选地，所述物理气相沉积装置还包括：直流连接杆，连接在直流电源和直流馈入部件之间；射频连接杆，连接在射频电源和射频馈入部件之间；直流连接杆和射频连接杆同轴分布，并且与所述中轴线同轴。

优选地，所述物理气相沉积装置还包括：磁控管组件，位于所述反应腔室上方；所述磁控管组件包括磁铁、驱动主轴以及径向臂，所述磁铁支撑于所述径向臂上，部分驱动主轴位于所述中轴线的一侧，部分驱动主轴与所述中轴线同轴。

优选地，所述驱动主轴包括第一驱动主轴、同步带和第二驱动主轴；其中，第一驱动主轴位于所述中轴线的一侧，第二驱动主轴与所述中轴线同轴；第一驱动主轴和第二驱动主轴通过同步带连接。

优选地，所述物理气相沉积装置还包括：旋转致动器，位于所述中轴线的一侧，与第一驱动主轴连接。

优选地，所述直流馈入部件和所述射频馈入部件均为导电中空圆柱。