CN103194730A

CN103194730A - 氮化钛化学气相沉积设备

Info

Publication number: CN103194730A
Application number: CN2013101221276A
Authority: CN
Inventors: 周军
Original assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Current assignee: Shanghai Huali Microelectronics Corp
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明涉及一种氮化钛化学气相沉积设备，包括用于承载硅片的底座以及设置于所述硅片上端的喷头，所述底座的上表面所在的平面与所述喷头的喷射方向之间的夹角为60～89度，还包括驱动部件，所述驱动部件与所述底座连接，驱动所述底座绕垂直于所述底座的上表面的旋转轴旋转。本发明利用倾斜设置的底座，使得处于钨通孔下侧的侧壁能够充分与等离子体接触，完成等离子体的处理，且所述底座能够在驱动部件的带动下旋转，使得钨通孔的所有侧壁均能够充分与等离子体接触，从而扩大钨的填充空间，提高硅片的质量。

Description

氮化钛化学气相沉积设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种氮化钛化学气相沉积设备。

背景技术

在半导体工艺中，一个集成电路（IC，英文全称：integrated circuit）往往包括了上百万个电子器件，而随着工艺的发展以及不断提升的应用要求，集成电路向微细化、多层化、平坦化、薄型化发展，而超大规模的集成电路中，仅仅几毫米见方的硅片上会集成上万至百万晶体管。

随着器件尺寸的进一步缩小，其制造工艺要求也经受着重大挑战。其中，尤其是在钨通孔（contact）领域，随着特征尺寸(CD，英文全称：characterizeddimension)的不断缩小，钨可以填充的空间也越来越小，为了更好的进行钨的填充，钨阻挡层的厚度控制就非常的关键，在常规的钨阻挡层沉积中，氮化钛化学气相沉积是最为关键的一步。但是氮化钛化学气相沉积的薄膜因为有碳、氢等元素，导致其阻值非常大，因此一般在后期都会进行氮气和氢气的等离子体处理，请参考图1，由于钨通孔3的侧壁角度与底座1的上表面接近垂直，加上首先通过物理气相沉积的Ti引起的钨通孔3顶部的突起，而喷头2发出的等离子体的方向性又很强，主要是垂直向下的作用，所以化学气相沉积的TiN在钨通孔3中只有底部会经过等离子体的处理使其中的碳和氢含量减少30%，使其厚度减薄近50%，但是钨通孔3的侧壁由于很少受到等离子的处理，其厚度基本不变，导致可填充的钨的空间减小，钨通孔3的电阻增大。

发明内容

本发明提供一种氮化钛化学气相沉积设备，以解决现有技术中氮化钛化学气相沉积过程中钨通孔的侧壁无法受到等离子体处理的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种氮化钛化学气相沉积设备，包括用于承载硅片的底座以及设置于所述硅片上端的喷头，所述底座的上表面所在的平面与所述喷头的喷射方向之间的夹角为60～89度，还包括驱动部件，所述驱动部件与所述底座连接，驱动所述底座绕垂直于所述底座的上表面的旋转轴旋转。

较佳地，所述底座的上表面所在的平面与所述喷头的喷射方向之间的夹角为85～89度。

较佳地，所述旋转轴的位置与所述钨通孔的位置相对应。

较佳地，还包括温度控制装置，所述温度控制装置与所述底座相连。

较佳地，所述底座的上表面上还设有吸附所述硅片的吸附装置。

本发明提供的氮化钛化学气相沉积设备，利用倾斜设置的底座，使得处于钨通孔下侧的侧壁能够充分与等离子体接触，完成等离子体的处理，且所述底座能够在驱动部件的带动下旋转，使得钨通孔的所有侧壁均能够充分与等离子体接触，从而扩大钨的填充空间，提高硅片的质量。

附图说明

图1为现有技术中氮化钛化学气相沉积过程的示意图；

图2为本发明一具体实施方式的氮化钛化学气相沉积设备应用于氮化钛化学气相沉积过程的示意图。

图中：1、10-底座，11-旋转轴，2、20-喷头，3、30-钨通孔。

具体实施方式

为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。

本发明提供的氮化钛化学气相沉积设备，如图2所示，包括用于承载硅片的底座10以及设置于所述硅片上端的喷头20，具体地，本实施例中的硅片底层为SiO2，然后沉积一层Ti，最后利用四二甲基胺肽（TDMAT）作为初始化合物形成一层TiN，且硅片中含有钨通孔30，喷头20喷射出的氮气和氢气喷入所述钨通孔30中，用以对所述TiN进行等离子体处理。所述底座10的上表面所在的平面与所述喷头20的喷射方向之间的夹角为60～89度，作为优选，所述底座10的上表面所在的平面与所述喷头20的喷射方向之间的夹角为85～89度，所述硅片放置于所述底座10上后，所述喷头20喷射出的氮气和氢气的喷射方向与所述钨通孔30的侧壁之间的角度增大，使得处于钨通孔30下侧的侧壁能够充分与等离子体接触，再加上本发明的氮化钛化学气相沉积设备还包括驱动部件（图中未示出），所述驱动部件与所述底座10连接，驱动所述底座10绕垂直于所述底座10的上表面的旋转轴11旋转，这样，底座10旋转过程中，带动其上的硅片旋转，使得钨通孔30的各个方向的侧壁均与所述等离子体充分接触，更好的完成等离子体处理过程，从而扩大钨的填充空间。

较佳地，请继续参考图2，所述旋转轴11的位置与所述钨通孔30的位置相对应，从而减小所述底座10旋转时硅片的离心力。

较佳地，请继续参考图2，还包括温度控制装置（图中未示出），所述温度控制装置与所述底座10相连，本实施例中，所述温度控制装置将所述底座10的温度精确控制于300～500摄氏度的区间内，较佳地，所述底座10的上表面上还设有吸附所述硅片的吸附装置，所述吸附装置将所述硅片紧紧吸附于所述底座10的上表面，一方面防止底座10旋转过程中硅片被甩出，另一方面能够加快所述硅片与所述底座10之间的热交换速度。

综上所述，本发明提供的氮化钛化学气相沉积设备，包括用于承载硅片的底座10以及设置于所述硅片上端的喷头20，所述底座10的上表面所在的平面与所述喷头20的喷射方向之间的夹角为60～89度，还包括驱动部件，所述驱动部件与所述底座10连接，驱动所述底座10绕垂直于所述底座10的上表面的旋转轴11旋转。本发明利用倾斜设置的底座10，使得处于钨通孔30下侧的侧壁能够充分与等离子体接触，完成等离子体的处理，且所述底座10能够在驱动部件的带动下旋转，使得钨通孔30的所有侧壁均能够充分与等离子体接触，从而扩大钨的填充空间，提高硅片的质量。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种氮化钛化学气相沉积设备，包括用于承载硅片的底座以及设置于所述硅片上端的喷头，其特征在于，所述底座的上表面所在的平面与所述喷头的喷射方向之间的夹角为60～89度，还包括驱动部件，所述驱动部件与所述底座连接，驱动所述底座绕垂直于所述底座的上表面的旋转轴旋转。

2.如权利要求1所述的氮化钛化学气相沉积设备，其特征在于，所述底座的上表面所在的平面与所述喷头的喷射方向之间的夹角为85～89度。

3.如权利要求1所述的氮化钛化学气相沉积设备，其特征在于，所述旋转轴的位置与所述钨通孔的位置相对应。

4.如权利要求1所述的氮化钛化学气相沉积设备，其特征在于，还包括温度控制装置，所述温度控制装置与所述底座相连。

5.如权利要求1～4中任意一项所述的氮化钛化学气相沉积设备，其特征在于，所述底座的上表面上还设有吸附所述硅片的吸附装置。