CN105683406A - 用于填充通孔的方法及基板通孔填充真空处理系统 - Google Patents

用于填充通孔的方法及基板通孔填充真空处理系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105683406A
CN105683406A CN201480041758.8A CN201480041758A CN105683406A CN 105683406 A CN105683406 A CN 105683406A CN 201480041758 A CN201480041758 A CN 201480041758A CN 105683406 A CN105683406 A CN 105683406A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
vacuum process
substrate
sputtering
process room
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201480041758.8A
Other languages
English (en)
Inventor
M.埃格哈扎里
J.维查特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evatec Advanced Technologies AG
Original Assignee
Oerlikon Advanced Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Advanced Technologies AG filed Critical Oerlikon Advanced Technologies AG
Publication of CN105683406A publication Critical patent/CN105683406A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/046—Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0623—Sulfides, selenides or tellurides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5873—Removal of material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00—Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3414—Targets
    • H01J37/3426—Material
    • H01J37/3429—Plural materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3476—Testing and control

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

基板中的具有至少大约1:1的深宽比的通孔用呈现热驱动非晶\结晶相变的材料填充。这在真空制程室（50a）内执行。在第一时间跨度期间，通过DC溅射由材料靶材（60）溅射沉积材料。在后续的时间跨度中，在通过提出的溅射进行材料覆盖时可保持在通孔中的空洞借助于蚀刻以及将Rf偏压施加于具有所述通孔的基板（52）而打开，所述蚀刻在通过Rf驱动电线圈（40）产生的电感耦合电浆的帮助下执行。

Description

用于填充通孔的方法及基板通孔填充真空处理系统
技术领域
本发明涉及填充基板中的具有至少大约1:1的深宽比（aspectratio）的通孔的技术。所述通孔可以具有处于小的次微米范围的深度，如小于40nm。
背景技术
从US2007/0074968已知通过使用离子化物理气相沉积（iPVD）及蚀刻将薄膜沉积至高深宽比次微米特征化的半导体晶圆上。
类似地，US5800688提出使用iPVD在超大型积体半导体装置上填充次微米高深宽比特征。
US20035178739提出将材料均匀地沉积至高深宽比的孔或沟槽中。
US2003/0034244提出使用循序施加的沉积及蚀刻步骤在半导体晶圆上进行通孔及沟槽结构的金属化。
US6719886提出离子化物理气相沉积为在填充及加衬硅晶圆上的高深宽比结构时具有特殊效用的过程。解释iPVD的原理。
亦关注EP0782172、US6287435和US6417626。
在一般以如上文提出的材料填充具有高深宽比的高深宽比次微米通孔的一般技术中，本发明更具体而言涉及以硫系玻璃材料填充具有大约1:1的深宽比的这类通孔，硫系玻璃材料呈现热驱动的非晶\结晶相变。
此技术具体是在W.C.Ren等于AppliedPhysics,Springer发表的文章DOI10.1007/500399-012-7463-8的标题为“Nanoscalegap-fillingforphasechangematerialbypulseddepositionandinductivelycoupledplasmaetching”中提出。该文章偏离随着装置持续按比例缩小至45nm及更小，相变材料的间隙填充已成为相变随机存取存储器（PCRAM）中的关键性模块的认识。该文章发表已实现通过两循环的沉积/蚀刻/沉积制程（DED）以相变材料在具有1:1的深宽比的30nm通孔上进行无空洞间隙填充。作为呈现热驱动的非晶/结晶相变的硫系玻璃材料的特定示例，施加Ge2Sb2Te5（GST）。针对材料沉积施加直流（DC）磁控溅射，DC实际上为脉冲DC。为了蚀刻，在电感耦合电浆（ICP）的帮助下施加软蚀刻。在沉积及蚀刻制程步骤之间无真空破坏的情况下执行PVD材料沉积步骤及蚀刻步骤。
发明内容
本发明的一个目的在于改善W.C.Ren等的文章所提出的方法，并提供操作这类改善方法的基板通孔填充真空处理系统。
此目的通过如下方法来实现，所述方法填充位于基板内的具有至少大约1:1的深宽比的通孔，从而制造包括以材料填充的通孔的基板。所述材料为呈现热驱动的非晶/结晶相变的硫系玻璃材料，其出自下列材料群组：
GeSbTe、AgInSbTe、InSe、SbSe、SbTe、InSbTe、GeSbSe、GeSbTeSe、AgInSbSeTe。
因此，所述材料特别是GeSbTe（GST）。
限定：
当讨论或主张在所提出的通孔中进行材料沉积时，重要的是阐明所提出的是通孔及个别覆盖物的哪一个特定区域。通孔及个别覆盖物的这些区域在上下文中当参照图1予以限定。此限定符合本领域技术人员惯用及W.C.Ren等所提出的文章中亦加以应用的限定。
图1示意性地示出了通过具有大约1:1的深宽比的通孔的剖面，该通孔已覆盖材料，但尚未填充。
在基板1中，通孔3包括通孔底部5及通孔顶部7。实际上，通孔顶部7为通孔3在其中起作用的基板1的表面部分。
通孔侧壁9连结通孔底部5至通孔顶部7。通孔覆盖物11可细分为顶部覆盖物13，其过渡到侧壁覆盖物17的侧壁顶部覆盖物15中。顶部覆盖物13通过其过渡到侧壁覆盖物17中的侧壁顶部覆盖物15接近图1中的虚线所提出的。
侧壁覆盖物17将通孔底部侧壁覆盖物19过渡到通孔底部覆盖物20中。
通孔侧壁覆盖物17通过其过渡为通孔底部覆盖物20的通孔底部侧壁覆盖物19也通过图1中的虚线来定性地示出。
回到通过其解决上文提出的目的的所述方法，这类方法包括：
a）通过DC溅射（连续DC溅射或脉冲DC溅射）在包括至少一个通孔的至少一个基板的区域上由靶材布置溅射沉积该材料。从而在该通孔顶部、该通孔侧壁及该通孔底部建立该提出材料的覆盖物。该覆盖物包括通孔顶部覆盖物。进一步执行该提出的溅射沉积至一定程度，以在该覆盖后的通孔中留下空洞，借此该提出的空洞朝向该通孔顶部覆盖物的周围打开。
在后续步骤b）中，该提出的空洞通过以电感耦合电浆帮助的蚀刻来朝向该通孔顶部覆盖物的周围扩大。因此，在步骤a）之后保持的该空洞如图1朝向该通孔顶部覆盖物13的表面楔状地打开及扩大。
继提出的步骤b）之后，执行步骤c），在其中通过在该提出的区域的上进行DC溅射来溅射沉积该提出的材料。此执行至一定程度，以便通过该提出的材料至少从该通孔底部至该通孔顶部完成该通孔的填充，或再次于该覆盖后的通孔中留下空洞，该空洞朝向该通孔顶部覆盖物的周围打开。
在通过该提出的步骤c）于该覆盖后的通孔中留下朝向该通孔顶部覆盖物的周围打开的空洞的情况下，重复步骤b），即蚀刻步骤；以及步骤c），即溅射沉积步骤。在一个共用真空制程室中执行步骤a）至步骤c），使得不仅没有真空破坏发生，而且此外仅需要一个处理室，而不需在真空中从一处理室将基板运送至另一处理室。从沉积室将基板运送至蚀刻室再回到沉积室若干次具有运送布置复杂的明显缺点，可能还有负载锁定，且特别是要承受粒子污染基板的风险。此外，这类往返运送明显减缓生产速率，即产量。
在可与后续提出的方法实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的一个优良实施例中，除非相抵触，否则在未通过于操作上连接至该基板的可设置的偏压源施加偏压信号至该基板的情况下，于该提出的步骤a）及步骤c）中执行DC溅射，DC溅射可包括连续或脉冲DC溅射，且实际上为磁控溅射。此意指无外部偏压源经由基板保持器在操作上连接至该基板。
在可与先前提出及后续提出的方法实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的一优良实施例中，除非相抵触，否则点燃步骤b）中所用的电感耦合电浆会通过步骤a）和/或步骤b）中所用的溅射沉积电浆来执行。反之，步骤b）的电感耦合电浆点燃步骤c）中的溅射电浆。因此，必须强调的是，对本领域技术人员而言，完全清楚溅射需要电浆。
因此，不仅该提出的制程步骤是在不需运送的情况下于一个共用真空制程室中执行，且除此的之外，在该提出的真空制程室中，于该提出的步骤期间，持续维持电浆，这是因为一个步骤的一个电浆点燃后续步骤的电浆。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的一个优良实施例中，除非相抵触，否则该基板为硅晶圆。
在可与先前提出的实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的一个优良实施例中，除非相抵触，否则该方法还包括在该一个共用真空制程室中沿基板平板设置该基板。包括一个或多于一个靶材的该靶材布置沿该共用真空制程室的基本上平面或圆顶形的覆盖部分设置。该提出的靶材布置面对该至少一个基板。该平面或圆顶形的覆盖部分沿基本上圆形的区域过渡为该共用真空制程室的侧壁。因此，至少在该提出的过渡区域中，通过圆柱形壁实现该共用真空制程室的侧壁。相对于该提出的圆形区域的中心轴线，此区域因而限定了内半径Ri及外部Ro。该圆形区域至少基本上驻留在称为过渡平面的平面中，所述平面至少基本上平行于该提出的基板平面。
相对于该基本上圆形的区域的内半径Ri，将该基板平面及该过渡平面之间的间距d选择成实现：
。
在当前实施的一个优良实施例中，选择
。
通过此实施例，实现该一个共用真空制程室的中节距设置。与更常见的的低距离或低节距溅射设置相比，这类中节距设置导致该溅开材料的窄角分布。因此，当认为半径Ri基本上限定该一个共用真空制程室内的该靶材布置的个别最大范围。该真空制程室习惯上并未订制为大于所需，且除了欲处理的基板的范围之外，主要受到欲设置的一靶材布置的范围的支配。因此，该圆形区域的该提出的半径Ri至少接近地限定从该基板所见的该靶材布置的范围。此外，这类中节距设置允许该靶材布置及该基板间的该电感耦合电浆的建置。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的一个优良实施例中，除非相抵触，否则该共用真空制程室在步骤a）的溅射沉积期间以及在步骤b）的溅射沉积期间的总压力选择为该一个共用真空制程室在步骤b）的蚀刻期间所选择的总压力的至少2至30倍，优选为至少10倍。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则该靶材布置系选择为包括多于一个靶材。借此以及通过个别控制该多于一个提出的靶材，使最佳地控制溅射沉积的分布成为可能。因此，在刚刚提出的实施例的一个优良实施例中，该提出的多于一个靶材设置为具有不同的材料，并通过个别控制该提出的多于一个靶材的溅射速率来控制该溅射沉积材料的化学计量。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则可包括一个或多于一个靶材的该靶材布置的至少一个靶材会相对于基板平面倾斜，该一个或多于一个基板为了进行处理而沿该基板平面驻留。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则将在步骤b）中所施加的总压力选择为：
在一个优良实施例中，选择：
并且此外，在当前实施的一个优良实施例中，选择：
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则如当前所实施的，该方法包括在该共用真空制程室中分别以如下总压力pa、pc执行步骤a）和步骤c），即：
，
或
，
。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则该电感耦合电浆经由具有至少一个电线圈的电线圈布置来产生，该电线圈缠绕该一个共用真空制程室的内部容积的至少一部分，且优选为在频率fi下以一电流操作该线圈，频率fi的有效范围如下：
，
从而如当前所实施的：
。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则该电感耦合电浆经由具有至少一个电线圈的电线圈布置来产生，该电线圈缠绕该一个共用真空制程室的内部容积的至少一部分，借此该提出的电线圈亦在步骤a）及步骤c）中的至少一个期间进行操作，以用于控制该溅射沉积覆盖物的厚度分布。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则在电压ubias下施加Rf偏压，电压ubias的有效范围如下：
。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则在执行步骤c）前，会在该提出的通孔中施加种晶层。优选地，这类种晶层的厚度选择为介于0.5nm和5nm之间，包括两个界限值。
通过这样的种晶（亦称为润湿层）来进一步降低由该溅射沉积的步骤a）形成悬伸的风险。该提出的种晶层避免形成这类悬伸，并帮助分配材料。该溅射沉积材料在这类种晶层上以高接触角凝结，导致黏着力减低，并降低在该通孔内侧形成空洞的风险。通过这类种晶层，该溅射沉积材料的黏着力因而获得改善，并帮助完全填充该通孔。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则该种晶层具有W或Ta2O5。因此，优选为通过溅射施加W，并通过反应溅射施加Ta2O5。这些种晶层材料优选地与GeSbTe结合施加作为覆盖物材料。
在如上文提出地施加种晶层的实施例的另一优良实施例中，该种晶层是在该提出的一个共用真空制程室内或在分开的真空制程室中施加。
在可与先前提出的方法实施例及待提出的这类实施例中的任何一个结合的根据本发明的方法的另一优良实施例中，除非相抵触，否则在提出的步骤a）、步骤b）、步骤c）中的至少一个期间，使该基板旋转或振动。
为了在上文提出的所有实施例中操作根据本发明的方法，提出一种基板通孔填充真空系统，其包括真空制程室，在该真空制程室中具有至少一个基板保持器。该真空制程室包括溅射靶材布置，其包括一个或多于一个靶材，该一个靶材的材料或结合的该多于一个靶材的材料具有出自下列的材料群组的一种材料的所有元素：
GeSbTe、AgInSbTe、InSe、SbSe、SbTe、InSbTe、GeSbSe、GeSbTeSe、AgInSbSeTe，
从而特别是出自GeSbTe（GST）。因此，例如考虑GST，在多于一个靶材的情况下，一个靶材可例如具有Ge，另一靶材可例如具有Sb，且第三靶材则是具有Te。
该制程室还包括电线圈布置，其具有至少一个电线圈，该电线圈缠绕该真空制程室的内部容积的至少一部分。该系统还包括：
第一Rf电源供应布置；
第二Rf电源供应布置；
连续或脉冲DC电源供应布置，
过程控制单元。
该过程控制单元由此适于控制：
建立该DC电源供应布置至该溅射靶材布置的供应操作连接持续第一预定时间跨度；
在该第一时间跨度结束时：
禁用该DC电源供应布置及该溅射源布置之间的供应操作连接；以及
建立该第一Rf电源供应布置至该电线圈布置的供应操作连接，并建立该第二Rf电源供应布置至该基板保持器的偏压操作连接。
换言之，在一个共用真空制程室处，根据本发明的基板通孔填充真空系统具有溅射源布置，其用于溅射或共溅射所需的硫系玻璃材料。它还包括电线圈布置，电感耦合电浆可通过该电线圈布置在真空制程室的内部容积的至少一部分中产生；并且还包括：第一Rf电源供应，以供应该线圈布置；第二Rf电源供应布置，以偏压该基板支架；以及连续或脉冲DC电源供应布置，以供应该靶材布置。借助于该过程控制单元，在第一时间跨度期间，控制该系统建立DC溅射。在第一时间跨度之后，在第二预定时间跨度期间，过程控制单元禁用溅射，并启用电感耦合电浆的操作，从而以Rf电偏压电位操作基板保持器。
在可与待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的一个优良实施例中，除非相抵触，否则在通过该过程控制单元建立该电源供应布置至该溅射靶材布置的供应操作连接期间，并且由此在第一预定时间跨度期间，在操作上未将任何信号供应源连接至基板保持器。因此，无外部偏压源、特别是无Rf偏压源连接至该提出的基板保持器。
在可与已提出及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的一个优良实施例中，除非相抵触，否则过程控制单元适于控制该第二预定时间跨度，以便在第一预定时间跨度终止时启动第二预定时间跨度。因此，过程控制单元实际上适于控制溅射时间跨度（第一预定时间跨度），以连续地过渡为在其中操作Rf偏压及电感耦合电浆的“蚀刻”时间跨度（第二预定时间跨度）。
在可与先前提出的系统实施例及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的一个优良实施例中，除非相抵触，否则该溅射靶材布置包括多于一个靶材，并且该过程控制单元适于个别控制该多于一个靶材的溅射速率。
该溅射速率可因而优选地通过个别调整施加于该个别靶材的电功率，即所供应的连续或脉冲DC功率；和/或通过个别磁控磁场的强度来予以控制。
在刚刚提出的系统实施例的一个优良实施例中，该多于一个靶材中的至少一些具有不同的材料。
在可与先前提出的系统实施例及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的一个优良实施例中，除非相抵触，否则便如同上下文中针对根据本发明的方法所讨论地实现该一个制程室的中节距设置，其中该基板保持器经过订制，以在真空制程室内限定基板平面。该真空制程室包括面对该基板平面的基本上平面或圆顶形的覆盖部分。溅射靶材布置沿该提出的覆盖部分安装。覆盖部分围绕真空制程室的中心轴线沿基本上圆形的区域过渡为该真空制程室的侧壁。该圆形区域相对于提出的中心轴线限定内半径Ri和外半径Ra。该提出的圆形区域还基本上驻留在称为“过渡平面”的平面中，且该平面基本上平行于基板平面。为了建立该提出的中节距设置，相对于该基本上圆形的区域的内半径Ri，基板平面与过渡平面之间的间距d选择为：
或
。
在可与先前提出的系统实施例及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的一个优良实施例中，除非相抵触，否则过程控制单元适于在第二预定时间跨度期间将真空制程室中的压力控制为第一时间跨度期间在该真空制程室中的压力的之多1/2至1/30,或至多1/10。
在可与先前提出的系统实施例及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的一个优良实施例中，除非相抵触，否则该基板保持器限定基板平面，并且溅射靶材布置的该靶材或至少一个靶材相对垂直于该基板平面的轴线倾斜小于90°的角度。
在可与先前提出的系统实施例及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的另一优良实施例中，除非相抵触，否则电线圈布置包括至少一个电线圈，并且还包括优选为陶瓷材料的介电材料的管状主体。该管状主体的外表面面对该至少一个电线圈，且该管状主体的内表面面对真空制程室的内部容积的缠绕该至少一个电线圈的部分。因此，在该至少一个电线圈及该制程室的内部容积的提出部分之间设置有管状主体。
在刚刚提出的实施例的一个优良实施例中，真空制程室具有封装壁，并且该管状主体为该封装壁的一部分。因此，该提出的至少一个电线圈并未驻留在真空制程室的内部容积内，并通过该提出的管状主体使上述两者分开。因此，可将该提出的至少一个电线圈整合在该真空制程室的封装壁中，整合的位置是在管状主体的也形成该提出的封装壁的一部分或在该提出的电线圈可与封装壁分开驻留、即在该提出的真空制程室的周围处。
在包括该提出的管状主体的系统的另一优良实施例中，沿该管状主体的内表面设有开槽管状屏蔽件，借此该提出的屏蔽件的槽或狭缝（大量设置）优选地朝向至少基本上平行于该管状屏蔽件的中心轴线的方向。
在可与已提出的系统实施例及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的另一优良实施例中，第一Rf电源供应源适于在如下频率fi下产生Rf功率，即：
因而优选为：
。
在可与已提出及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的另一优良实施例中，除非相抵触，否则第二Rf电源供应布置适于产生如下Rf电压ubias，即：
。
在可与已提出及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的另一优良实施例中，除非相抵触，否则过程控制单元适于在第一预定时间跨度期间维持电线圈布置至Rf电源供应布置的操作连接。
在可与已提出及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的另一优良实施例中，除非相抵触，否则该系统还包括溅射源，其用于种晶层材料，优选为具有W或具有Ta2O5的材料。该另一溅射源设置于真空制程室内或设置在远离该提出的真空制程室的另一制程室中。
在可与已提出及待提出的系统实施例中的任何一个结合的根据本发明的系统的另一优良实施例中，除非相抵触，否则该真空制程室基本上相对于中心轴线对称。该至少一个电线圈设有与该提出的中心轴线同轴或与该中心轴线相交的线圈轴线。
附图说明
本发明现在应当在附图的帮助下进一步解释和例示。这些附图示出：
图1如已描述地示意性地示出了剖切基板中的通孔及通孔内的覆盖物的不同部分的剖面；
图2（a）示意性地示出了位于基板中的具有至少大约1:1的深宽比的通孔的剖面图；
图2（b）偏离根据图2（a）的通孔，示意性地和定性地示出了通孔的材料PVD覆盖物的轮廓；
图2（c）偏离图2（b）的覆盖的通孔，示出了蚀刻后的覆盖物材料的正规Rf蚀刻和再沉积；
图2（d）偏离图2（c）的表示，示意性地和定性地示出了如图2（c）中示意性地示出的蚀刻和再沉积之后所得的覆盖物轮廓；
图3示出了在50V、300V和1000V的离子能量下作为氩离子的入射角的函数的正规化溅射产率；
图4示出了通过溅射沉积覆盖的通孔的摸拟轮廓，借此使通孔具有1:1的深宽比；
图5偏离根据图4的通孔覆盖物的模拟轮廓，示出了针对1000V的氩离子能量在20%的蚀刻及再沉积之后所得的模拟轮廓；
图6偏离图4的模拟覆盖物轮廓，示出了针对300V的氩离子能量在20%的蚀刻及再沉积之后所得的模拟覆盖物轮廓；
图7偏离图4的模拟覆盖物轮廓，示出了针对50V的氩离子能量在20%的蚀刻及再沉积之后所得的覆盖物轮廓。此轮廓为通过本发明的方法以及相应的系统所实现的轮廓的示例；
图8偏离图4的模拟覆盖物轮廓，示出了针对50V的氩离子能量通过40%的蚀刻及再沉积所实现的轮廓。此轮廓为在本发明的方法以及相应的系统的操作期间所实现的优化覆盖物轮廓的示例；
图9示出了在本发明的方法及系统的一个优良示例中，在时间轴上，溅射沉积及通过电感耦合电浆（ICP）蚀刻的序列以及在个别的溅射沉积与ICP蚀刻步骤期间所施加的总压力值；
图10示意性地和简化地示出了通过根据本发明的系统的真空制程室的实施例以及设置来操作根据本发明的方法提出的真空制程室的附加系统单元的剖面；
图11示出了真空制程室的另一实施例，其可应用在图10所示的总体系统中，从而得出根据本发明的方法操作的本发明的系统的另一实施例；
图12以类似于图10及图11的图11的表示法示出了本发明所用的真空制程室的另一实施例；
图13仍以根据图10至图12之一的表示示出了本发明所用的真空制程室的又一实施例；
图14借助于示意图示出了在通孔表面上设置种晶层（也称为润湿层）的特别是相对于接触角的效应。左边的表示无种晶层，右边的表示则具有种晶层；
图15最为示意性地并且以顶视图示出了根据本发明的系统，其中，在一个共用真空制程室中，设置用于材料沉积的两个靶材、ICP蚀刻源以及用于种晶层材料的溅射源。然后，多个基板作为批次基板通过个别源进行处理。
具体实施方式
在如图2（a）中的通孔10的具有1:1深宽比的通孔中向前沉积如GeSbTe（GST）的呈现热驱动非晶/结晶相变的硫系玻璃材料导致悬伸材料，特别是在侧壁顶部覆盖物区域15中，如图2（b）中所示。作为示例的在图2中所描绘的通孔一方面通过基板或晶圆1的通孔侧壁9形成，借此通孔底部5为电极插入物2的顶表面。在基板1的原始通孔内提供电极插入物2对本发明并无任何影响，除了借助于提出的电极插入物2使剩余的通孔10变为1:1的深宽比的通孔的事实之外。
为了用覆盖物材料适当而完全地填充通孔10，必须移除这类悬伸材料。
进行这类移除的一种方式是在待涂覆的基板上施加Rf偏压。通常施加13.56MHz的Rf偏压作为基板偏压。因此，存在两种方式用来施加Rf基板偏压：其一是在覆盖物材料的沉积期间永久性地施加这类Rf偏压，另一种则是在所谓的沉积蚀刻过程步骤中间断对材料沉积步骤施加这类Rf偏压。本发明所采取的便是后面提到的这种方式。因此，在第一预定时间跨度期间，材料（例如，GST）沉积是在无偏压、特别是无Rf偏压的情况下执行。随后，在后续的预定时间跨度期间，执行偏压蚀刻步骤。此蚀刻步骤之后为材料沉积步骤。通常，第一步骤及最后的步骤、即沉积步骤通过PVD溅射来执行，而在之间则进行所提出的ICP蚀刻步骤的操作。处于基板Rf偏压下的ICP蚀刻步骤可通过使用靶材布置之间的挡板来执行，以在基板及基板的上执行材料沉积，此技术主要已知为挡板下蚀刻模式。
习惯上是在数百伏特的高电压以及于个别处理室中的处于范围内的相对高的压力下以Rf基板偏压执行蚀刻步骤，其显出不利之处。这些高电压导致自通孔底部覆盖物20（参见图2（b））移除材料及将此移除后的材料再沉积在侧壁顶部覆盖物15的下部侧上，以致因此使悬伸生长，甚至让情况更糟。同样地，相对高的压力导致蚀刻材料的散射，以致悬伸倾向于也朝向通孔顶部覆盖物13生长。这些效应示意性地示于图2（c）中。结果，已可通过蚀刻完全移除底部覆盖物20，且仅余留侧壁覆盖物17、加厚的通孔侧壁顶部覆盖物15以及通孔顶部覆盖物13，如图2（d）中示意性地示出的。
本发明的发明人已发现在模拟通孔蚀刻的过程中，处于35图2（c）中至100V的范围内的低电压的基板Rf偏压对于适当地移除悬伸覆盖物材料而言最优。因此，他们已发现如何以惯用方法的反向方式实施蚀刻。这是因为溅射产率、并且因此蚀刻中的蚀刻产率取决于蚀刻离子能量的入射角的函数。此效应针对50V、300V及1000V的氩蚀刻离子能量描绘于图3中。此外，相对低的压力有利于避免自通孔覆盖物溅开的蚀刻材料沿朝向通孔表面方向的回散射。
图4示出了在无蚀刻的情况下，于1:1的深宽比的通孔中的沉积或覆盖物材料的模拟，亦称为“背溅射”。偏离图4的这类覆盖物轮廓，图5、图6和图7示出了若通过蚀刻移除以及部分再沉积图4的覆盖物的20%所计算得到的蚀刻结果。将氩离子的能量设定为1000V（图5）、300V（图6）和50V（图7）。以移除及再沉积图4的覆盖物的40%，通过以50V的氩离子能量进行蚀刻来实现图8的轮廓。图7、特别是图8的轮廓通过本发明的方法及系统来实现，从而在通孔中提供顶部扩大的空洞，其允许在蚀刻步骤后的后续的溅射沉积步骤中，沉积覆盖物材料下达空洞的非常底部的区域。根据本发明，在已覆盖材料的通孔中实现这类有利的空洞轮廓的最有效的方式为施加低于的低压以及施加用于蚀刻先前溅射沉积的覆盖层材料的电感耦合电浆（ICP）。
如图10至图13中所示，环绕围绕陶瓷管状主体42布置电感线圈。电感线圈40通过Rf源44进行操作，借此Rf源44至电感线圈40的操作连接受到过程控制单元46以及如图10中示意性地示出地经由开关单元48来控制。用于电感线圈40的供应源44以400kHz及27MHz之间（包括两个界限值）的频率操作，在当前实现的操作模式中，它以400kHz至450kHz（包括两个界限值）的频率操作。在以Rf操作的电感线圈40的帮助下，在制程室50中产生高密度的电感耦合电浆（ICP）。使用氩作为欲离子化的工作气体。通过施加偏压至基板保持器54使氩离子加速往基板52。根据图10，这借助于Rf偏压源56实现。启用及禁用基板保持器54的偏压通过过程控制单元46，如示意性地示出地通过控制开关单元58来控制。在蚀刻步骤期间，过程控制单元46建立Rf源44至电感线圈40及Rf偏压源56至基板保持器54的操作连接。因此，通过施加低电压的Rf偏压，优选地处于35V至100V（包括两个界限值）的范围内，使馈送给真空制程室50的氩离子加速朝向基板52。
如进一步于图10中示意性地示出的，待沉积至基板52中的通孔内的材料的靶材60（例如，GST）通过DC供应源62进行操作，DC供应源62供应连续或脉冲DC功率。启用及禁用源62及靶材60之间的操作连接通过过程控制单元46如示意性地示出的通过启用/禁用单元开关64来控制。
在溅射沉积步骤中，其中材料由靶材60溅射并沉积在基板52上以及在个别的通孔中，并例如导致如图4所示的覆盖物轮廓，在具有预定长度的溅射沉积时间跨度τSD期间建立DC供应源62至靶材60的操作连接。在此时间跨度τSD期间，针对至基板保持器54的操作连接禁用偏压源56，基板保持器54稍后例如以接地电位的参考电位进行操作。DC供应源62在操作上被连接至靶材60及基板保持器54。溅射实际上是在无专用偏压源在操作上连接至基板保持器54从而是基板52的情况下进行操作。
在此溅射沉积时间跨度τSD期间，电感线圈40在操作上从供应源44断开，然而在溅射沉积步骤期间，即，在跨距τSD期间，同样可有利地操作电感线圈40来控制由靶材60溅开的材料在基板52上的沈积分布。
必须注意的是，如图11至图13中所描绘的处理室50a、50b、50c的实施例可取代图10所示的制程室50。因此，在图11至图13中，并未示出图10中所示的附加单元。在图10中，在操作电感线圈40所产生的电感耦合电浆的帮助下进行的蚀刻操作的时间跨度以τE表示。
用来蚀刻移除悬伸材料的ICP概念的效率本身是已知的，并且发表于上文提及的Appl.Phys.A，DOI10.1007/s00339-012-7463-8。因此，如已提出的，基板从材料沉积室运送至ICP蚀刻室再回到沉积室若干次。这样的过程流程的缺点在于不破坏真空的情况下牵涉到许多运送步骤，该等运送步骤可轻易污染基板或易于收集粒子。如所提出的文章，在重复使用相同室的情况下进行运送会减缓总体的处理，且因此本发明的发明人已认定其不太可能成为用于工业生产的解决方案。
根据本发明，当由图10至图13明白，一个或多个材料沉积步骤及一个或多个蚀刻步骤是在一个共用制程室中在电感耦合电浆的帮助下执行。
如所提出的，以呈现热驱动非晶/结晶相变的硫系玻璃材料（特别是GST）完全填充具有基本上1:1的深宽比的通孔的解决方案一方面要在一个共用制程室中结合用于将材料沉积至通孔中的溅射步骤或模块以及在小于的压力下工作的低压ICP溅射蚀刻步骤或模块，从而在另一方面，在一个优良实施例中，将在其中执行溅射沉积以及ICP蚀刻二者的真空处理室的尺寸定为中节距设置室。
根据图10至图13中所示的室实施例，基板52或基板保持器54限定了基板平面P52。
具有一个靶材60或具有多于一个靶材60a、60b（如图12）的靶材布置沿图10或图11的共用真空制程室50、50a的基本上平面的覆盖部分或沿根据图12和图13的实施例的更为圆顶形的覆盖部分布置。
为平面或圆顶形的覆盖部分沿如图10至图13中的区域70所例示的基本上圆形的区域过渡为共用真空制程室的侧壁。圆形区域70因而围绕中心轴线A为圆形。如图10中所示以及相对于中心轴线A，圆形区域70限定了内半径Ri和外半径Ra。圆形区域70驻留在图10的由P70表示的称为“过渡平面”的平面中。为了将真空制程室50、50a、50b及50c建构为中节距设置室，将基板平面Ps与过渡平面P70之间的间距d选择为实现：
。
例如，针对图10的室实施例以及针对300mm的硅晶圆52、400mm至480mm的靶材直径，这导致与150mm至200mm的靶材至基板的间距一致的间距d。因此，通过使靶材基板的距离d类似于溅射靶材布置的半径来实现中节距设置的真空制程室。在如以总体系统的框架示出的室实施例中，将陶瓷管状主体42与真空0型环密封件43一起安装。陶瓷管42通过循环气流（未示出）来冷却。缠绕电感线圈40以施加电感耦合，且在所示实施例中，将电感线圈40设置在真空制程室的壁或封装件之外。
如上下文针对图10所提出的，用于电感线圈40的Rf供应源44以400kHz与27MHz之间的射频运行，从而在一个优良实施例中，以400kHz及450kHz之间的射频运行（包括所有界限值）。
由于特别地通过溅射沉积制程制成导电层材料，必须保护陶瓷管44。这通过开槽屏蔽件44来执行，开槽屏蔽件44具有沿相对于线圈42的轴线的轴向方向定向的槽。由此，防止在陶瓷管42上形成导电材料的封闭回路，这将屏蔽从线圈42到真空制程室50中至50c的电感耦合。
根据本发明的填充通孔的总体过程由若干个n次循环构成，其中n处于1至10的范围中。第一循环由沉积、ICP蚀刻及沉积步骤构成。后续的循环由ICP蚀刻及沉积步骤构成。如已提出的，溅射沉积步骤通过DC溅射来执行，其可包括脉冲溅射，并以比ICP蚀刻步骤高的压力运行。这示于图9中。对于ICP蚀刻，即在跨距τE期间，接通ICP线圈40及Rf偏压56。溅射沉积及ICP蚀刻在相同的真空制程室中执行，其具有总体过程实际上连续有效的显着优势。如图9中所示，蚀刻步骤不仅继沉积步骤之后执行，且蚀刻步骤也在沉积步骤的最末期开始，并且反之亦然。因此，在后续的处理步骤之间未发生间断的时间间隙。因此，在时间跨度τSD期间用于溅射沉积的电浆用于点燃电感耦合电浆，并且反之亦然。换言之，溅射沉积放电用作蚀刻电浆的点燃装置，以便执行从溅射沉积步骤至蚀刻步骤的直接过渡。
考虑图9，必须注意τSD期间的溅射沉积步骤决不需要全部具有相等的持续时间，其对多于一个蚀刻步骤的持续时间τE而言也是有效的。
如在上下文针对图10所提出的，还可有利地将蚀刻步骤中用于ICP的线圈设置同样用于溅射沉积步骤，从而可能以不同功率进行操作，以便控制沉积在基板及通孔上的材料的均匀性。在此情况下，在溅射沉积步骤期间，线圈40也以Rf操作，如通过供应源44操作。
在许多情况下，在具有靶材60的溅射靶材布置以及在其中操作电感耦合蚀刻电浆的真空制程室50a的内部容积的背面区域之间使用如图11的实施例示意性示出的挡板46可为一个优点。在蚀刻步骤期间使挡板闭合，以保护图11的靶材60，并且形成用于ICP蚀刻的闭合环境。
在图12的实施例中，设有沿真空制程室50b的圆顶形覆盖部分布置的多于一个靶材60a和60b。靶材各自明显小于基板，并相对于中心轴线A倾斜，以便改善基板52上的均匀的材料沉积。因此，基板保持器54从而是基板52在一个优良实施例中通过驱动器74围绕轴线A旋转。基板的这类旋转也可在特别是根据图13的实施例中提供，并且也可在根据图10和图11的实施例中提供。
使用多于一个溅射源、并且因此使用多于一个靶材具有若干优点：
由于所提出的硫系玻璃材料中的一些具有高溅射速率（特别是GST），可使用小的和具成本效益的靶材；
多靶材设置也在基板上以低入射角提供溅射沉积，这改善通孔的填充操作；
在真空制程室中以及例如沿圆顶形覆盖部分安装多于一个靶材（例如，多达四个）使得能够实现最终待沉积的材料的化合物或元素的共溅射。同样，可沉积多层。通过相对于溅射速率个别地控制所提出的靶材，可控制并调整所得的覆盖物材料的化学计量。此外，在一些情况下，虽然未制造具有待沉积材料的靶材，但通过使用多于一个具有不同材料的靶材，仍可溅射沉积所需的材料，该多于一个具有不同材料的靶材结合导致沉积所需的多化合物材料；
若在多于一个靶材的布置中仍需要挡板，可将这类挡板制作得小型、轻量且容易握持。
电感线圈40与陶瓷管状主体42及屏蔽44可如图10、图11和图12中的实施例围绕整个室直径实施。在如图13中所示的替代性布置中，设置具有线圈40、陶瓷管42及屏蔽44的小ICP源，其与轴线A偏置并相对于轴线A和基板平面P52倾斜。这使得这类真空制程室50c高度小型化并能灵活地适应不同需求。图13的实施例具有相对低的复杂性及价格，且特别适于300mm直径的实际基板尺寸。
为了进一步降低通孔的材料覆盖物内的空洞变成朝向周围闭合（例如，如图6所示）的风险，所述风险的发生可妨碍随后朝向一轮廓重新打开这样的空洞，如图7或图8所示，在施加第一材料溅射沉积步骤之前，在通孔表面上施加薄层可能是高度有利的。这类薄层（种晶或润湿层）避免悬伸的形成，并帮助如图14所示地分配材料。通过这类种晶或润湿层，沉积于其上的材料如图14右边所示地以高接触角凝结，并使黏着力减低，从而减少通孔内侧的闭合空洞的形成。通过将这类种晶层施加于通孔表面，后续沉积的材料的黏着力获得改善，且通过所提出的材料完全填充通孔亦获得改善。
作为用于这类种晶或润湿层的材料，可使用溅射的W或反应溅射的Ta2O5，特别是若待沉积的用于填充通孔的材料为GST时尤其如此。因此，在一个当前优选的实施例中，Ta2O5优选为种晶层材料，因它已示出提供优越的黏着力，并且它抑制来自GST材料的热扩散。低传热改善相变装置的性能，如在Matsui等的“Ta2O5InterfacialLayerbetweenGSTandWplugenablingLowPowerOperationofPhaseChangeMemories”ElectronDevicesMeeting,2006.IEDM'06.International,vol.No.,pp.1,4,11-13,Dec.2006.doi:10.1109/IEDM.2006.346908中报告的。
在将具有已施加的润湿层的所得基板引入用于溅射沉积及ICP蚀刻的真空制程室之前，可在分开的真空处理室中沉积种晶层。取决于通孔的质量，这类种晶层以具有处于0.5nm至5nm的范围（包括两个界限值）中的厚度沉积。
若使用多源设置，即具有多于一个溅射靶材，可在根据本发明的一个共用真空制程室中施加附加的PVD源，以便在启动材料的溅射沉积之前沉积种晶层。这一类多元布局最示意性地示出于图15中，其具有离轴ICP源80、具有个别靶材的溅射源82及84以及种晶层溅射源86。在这类的处理室的设置中，强烈建议将挡板与所提出的源结合使用，以防止交叉污染。
仅作为示例，重复本发明的一些方面：
ICP蚀刻及溅射沉积在一个相同的真空处理室中执行；
溅射靶材布置及基板布置互相尺寸设计成以便实现改善基板上的低角度材料入射的中节距设置；
电感耦合电浆（ICP）在真空制程室中通过介电质、更具体而言通过朝向处理室内侧受到开槽屏蔽件保护的陶瓷管产生；
在一些实施例中，真空制程室的多源设置以多于一个靶材及旋转单一个或多个基板来实现。在ICP蚀刻期间对基板施加Rf。如图15中所示，具有多个源的真空制程室可建构用于批处理多个基板，移动这些基板以一个接一个地循序暴露于各个源；
在其中可设置必要的挡板，以避免交叉污染，特别是在多源设置中尤其如此；
对工作在低压下的蚀刻制程而言，可使用氩、氖、氪或氙作为工作气体。可依需要重复材料沉积/蚀刻/材料沉积的处理循环，例如，介于1次至10次之间；
用于溅射沉积步骤的压力选择为用于ICP蚀刻步骤的压力的至少10倍。；
使用溅射沉积步骤的电浆点燃用于蚀刻步骤的电浆，并且反之亦然；
可在分开的处理室或在执行溅射沉积及蚀刻的所述处理室中将润湿或种晶层施加于通孔；
ICT线圈也可用于溅射沉积步骤，以控制溅射沉积材料在基板上的分布。

Claims (34)

1.一种材料填充基板内的具有至少大约1:1的深宽比的通孔并且由此制造包括用所述材料填充的通孔的基板的方法，所述材料为出自下列材料群组的呈现热驱动非晶/结晶相变的硫系玻璃材料，即：
GeSbTe、AgInSbTe、InSe、SbSe、SbTe、InSbTe、GeSbSe、GeSbTeSe、AgInSbSeTe，
从而特别是出自GeSbTe（GST），
所述方法包括：
步骤a）：
通过DC溅射在所述基板中的至少一个的包括至少一个通孔的区域上由靶材布置溅射沉积所述材料，从而用所述材料的覆盖物覆盖通孔顶部、通孔侧壁及通孔底部，并且包括通孔顶部覆盖物，所述溅射沉积执行至一定程度以在所述覆盖的通孔中留下空洞，所述空洞朝向所述通孔顶部覆盖物的周围打开；
继步骤a）之后为步骤b）：
在电感耦合电浆及Rf偏压的基板的帮助下，通过蚀刻朝向所述周围扩大所述空洞；
继步骤b）之后为步骤c）：
通过DC溅射在所述区域上溅射沉积所述材料至一定程度，以便：
i）通过所述材料至少从所述通孔底部至所述通孔顶部完成所述通孔的填充；
或者
ii）在所述覆盖的通孔中留下空洞，所述空洞朝向所述通孔顶部覆盖物的周围打开；
在ii）的情况下，重复步骤b）和步骤c），从而在一个共用真空制程室中执行步骤a）至步骤c）。
2.如权利要求1所述的方法，包括在所述步骤a）和步骤c）中执行所述DC溅射，而不通过在操作上连接至所述基板的可设置的偏压源施加偏压信号至所述基板。
3.如权利要求1所述的方法，还包括通过所述溅射沉积的电浆来点燃所述电感耦合电浆。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述基板是硅晶圆。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：
在所述一个共用真空制程室中沿基板平面提供所述基板；
沿所述一个共用真空制程室的基本上平面或圆顶形的覆盖部分提供所述靶材布置，所述靶材布置面对所述基板；
所述覆盖部分沿围绕中心轴线的基本上圆形的区域过渡到所述共用真空制程室的侧壁中，并且限定了内半径Ri和外半径Ra，所述圆形的区域至少基本上驻留在至少基本上平行于所述基板平面的过渡平面中；
相对于所述基本上圆形的区域的所述内半径Ri，将所述基板平面和所述过渡平面之间的间距d选择为：
优选选择为：
。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，由此将步骤a）和步骤c）期间的所述共用真空制程室中的总压力选择为步骤b）期间在所述一个共用真空制程室中所选择的总压力的至少2至30倍，优选为至少10倍。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，包括提供具有多于一个靶材的所述靶材布置。
8.如权利要求7所述的方法，包括提供具有不同材料的所述多于一个靶材，并且通过控制所述多于一个靶材的溅射速率来控制所述溅射沉积材料的化学计量。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括相对于基板平面倾斜所述靶材布置的至少一个靶材，所述至少一个基板沿所述基板平面驻留。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，包括在所述一个共用真空制程室中以如下总压力pb执行步骤b），即：
或
或
。
11.如权利要求1至9中任一项所述的方法，还包括在所述共用真空制程室中以如下总压力pa、pc执行步骤a）和步骤c），即：
，
或
，
。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括借助于具有至少一个电线圈的电线圈布置产生所述电感耦合电浆，所述至少一个电线圈缠绕所述一个共用真空制程室的内部容积的至少一部分，并且优选在如下频率fi下以电流操作所述线圈，即：
，
优选为：
。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，还包括借助于具有至少一个电线圈的电线圈布置产生所述电感耦合电浆，所述至少一个电线圈缠绕所述一个共用真空制程室的内部容积的至少一部分，并且在步骤a）和步骤c）中的至少一个期间操作所述电线圈，用于控制所述覆盖物的厚度分布。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，包括以如下电压ubias施加所述Rf偏压，即：
。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，包括在执行所述步骤a）之前于所述通孔中施加种晶层，从而优选地将所述种晶层的厚度选择为介于0.5nm和5nm之间，包括两个界限值。
16.如权利要求15所述的方法，包括施加具有W或Ta2O5的所述种晶层，从而优选地通过溅射来施加W以及通过反应溅射来施加所述Ta2O5，优选为与为GeSbTe的所述材料结合。
17.如权利要求15或16所述的方法，还包括在所述一个共用真空制程室内或在分开的真空制程室中施加所述种晶层。
18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，还包括在所述步骤a）、所述步骤b）、所述步骤c）中的至少一个期间使所述基板旋转或振荡。
19.一种基板通孔填充真空系统，包括：
真空制程室，其中具有至少一个基板保持器；
所述真空制程室包括：
溅射靶材布置，其包括一个或多于一个靶材，所述一个靶材的材料或组合的所述多于一个靶材的材料具有出自如下群组的一种材料的所有元素：
GeSbTe、AgInSbTe、InSe、SbSe、SbTe、InSbTe、GeSbSe、GeSbTeSe、AgInSbSeTe，
从而特别是出自GeSbTe（GST），
电线圈布置，其具有至少一个电线圈，所述至少一个电线圈缠绕所述真空制程室的内部容积的至少一部分；
第一Rf电源供应布置；
第二Rf电源供应布置；
连续或脉冲DC电源供应布置；
过程控制单元；
所述过程控制单元适于控制：
建立所述DC电源供应布置至所述溅射靶材布置的供应操作连接持续第一预定时间跨度；
继所述第一时间跨度之后，并且持续第二预定时间跨度：
禁用所述DC电源供应布置至所述溅射源布置的所述供应操作供应连接；以及
建立所述第一Rf电源供应布置至所述电线圈布置的供应操作连接，并且建立所述第二Rf电源供应布置至所述基板保持器的偏压操作连接。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，在建立所述DC电源供应布置的所述供应操作连接期间，无信号供应源在操作上被连接至所述基板保持器。
21.如权利要求19或20中任一项所述的系统，其特征在于，所述过程控制单元控制所述第二时间跨度在所述第一预定时间跨度终止时启动。
22.如权利要求19至21中任一项所述的系统，所述溅射靶材布置包括多于一个靶材，并且所述过程控制单元适于个别地控制所述多于一个靶材的溅射速率。
23.如权利要求22所述的系统，所述多于一个靶材中的至少一些靶材具有不同的材料。
24.如权利要求19至23中任一项所述的系统，其特征在于，所述基板保持器在所述真空制程室内限定了基板平面，所述真空制程室包括面对所述基板平面的基本上平面或圆顶形的覆盖部分，所述溅射靶材布置沿所述覆盖部分安装，所述覆盖部分沿围绕中心轴线的基本上圆形的区域过渡到所述真空制程室的侧壁中，并且相对于所述中心轴线限定了内半径Ri和外半径Ra，所述圆形的区域基本上驻留于过渡平面中，所述过渡平面至少基本上平行于所述基板平面，其中，相对于所述基本上圆形的区域的所述内半径Ri，所述基板平面与所述过渡平面之间的间距d为：
或
。
25.如权利要求19至24中任一项所述的系统，其特征在于，所述过程控制单元还适于将所述第二预定时间跨度期间在所述真空制程室中的压力控制为所述第一时间跨度期间在所述真空制程室中的压力的至多1/2至1/30，或者为至多1/10。
26.如权利要求19至25中任一项所述的系统，其特征在于，所述基板保持器限定了基板平面，并且所述溅射靶材布置的所述靶材或至少一个靶材相对垂直于所述基板平面的轴线倾斜小于90°的角度。
27.如权利要求19至26中任一项所述的系统，其特征在于，所述电线圈布置包括优选为陶瓷材料的介电材料的管状主体，以及至少一个电线圈，所述管状主体的外表面面对所述至少一个电线圈，并且所述管状主体的内表面面对所述真空制程室的所述内部容积的所述部分。
28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述真空制程室具有封装壁，并且其中，所述管状主体为所述封装壁的一部分。
29.如权利要求27或28中任一项所述的系统，还包括沿所述管状主体的内表面的开槽管状屏蔽件，所述开槽管状屏蔽件的槽优选地沿基本上平行于所述管状屏蔽件的中心轴线的方向定向。
30.如权利要求19至29中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一Rf电源供应布置适于在如下频率fi下产生Rf功率，即：
或：
。
31.如权利要求19至30中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二Rf电源供应布置适于产生如下Rf电压ubias，即：
。
32.如权利要求19至31中任一项所述的系统，其特征在于，所述过程控制单元适于在所述第一预定时间跨度期间维持所述电线圈布置至Rf电源供应布置的操作连接。
33.如权利要求19至32中任一项所述的系统，还包括用于种晶层材料的溅射源，所述种晶层材料优选为具有W或具有Ta2O5，另一所述溅射源设置在所述真空制程室内或设置在远离所述真空制程室的另一制程室中。
34.如权利要求19至33中任一项所述的系统，其特征在于，所述制程室基本上对称于中心轴线，并且所述至少一个电线圈设有线圈轴线，所述线圈轴线与所述中心轴线同轴或与所述中心轴线相交。
CN201480041758.8A 2013-05-23 2014-05-23 用于填充通孔的方法及基板通孔填充真空处理系统 Pending CN105683406A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361826592P 2013-05-23 2013-05-23
US61/826592 2013-05-23
PCT/EP2014/060620 WO2014187939A1 (en) 2013-05-23 2014-05-23 Method for filling vias and substrate-via filling vacuum processing system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105683406A true CN105683406A (zh) 2016-06-15

Family

ID=50771501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480041758.8A Pending CN105683406A (zh) 2013-05-23 2014-05-23 用于填充通孔的方法及基板通孔填充真空处理系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160108515A1 (zh)
EP (1) EP2999805A1 (zh)
CN (1) CN105683406A (zh)
TW (1) TW201503286A (zh)
WO (1) WO2014187939A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9991161B1 (en) 2017-03-07 2018-06-05 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Alternate plating and etching processes for through hole filling
CN111235539A (zh) * 2020-03-10 2020-06-05 摩科斯新材料科技(苏州)有限公司 一种小孔内壁薄膜沉积方法及装置
CN112105754A (zh) * 2018-05-17 2020-12-18 瑞士艾发科技 处理衬底的方法和真空沉积设备

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10615050B2 (en) 2017-04-24 2020-04-07 Applied Materials, Inc. Methods for gapfill in high aspect ratio structures
US10998209B2 (en) 2019-05-31 2021-05-04 Applied Materials, Inc. Substrate processing platforms including multiple processing chambers
US11749542B2 (en) 2020-07-27 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Apparatus, system, and method for non-contact temperature monitoring of substrate supports
US11817331B2 (en) 2020-07-27 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Substrate holder replacement with protective disk during pasting process
US11600507B2 (en) 2020-09-09 2023-03-07 Applied Materials, Inc. Pedestal assembly for a substrate processing chamber
US11610799B2 (en) 2020-09-18 2023-03-21 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having a heating and chucking capabilities
US11674227B2 (en) 2021-02-03 2023-06-13 Applied Materials, Inc. Symmetric pump down mini-volume with laminar flow cavity gas injection for high and low pressure
US12002668B2 (en) 2021-06-25 2024-06-04 Applied Materials, Inc. Thermal management hardware for uniform temperature control for enhanced bake-out for cluster tool

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1620712A (zh) * 2001-12-21 2005-05-25 应用材料有限公司 用于溅射和再溅射的自离子化和电感耦合的等离子体
CN1656243A (zh) * 2001-11-14 2005-08-17 应用材料有限公司 用于溅射和再溅射的自离子化及电感耦合等离子体
CN101553933A (zh) * 2006-10-24 2009-10-07 应用材料股份有限公司 在太阳能电池基板上脉冲电镀低应力膜层的方法
US20100096255A1 (en) * 2008-10-22 2010-04-22 Applied Materials, Inc. Gap fill improvement methods for phase-change materials

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1656243A (zh) * 2001-11-14 2005-08-17 应用材料有限公司 用于溅射和再溅射的自离子化及电感耦合等离子体
CN1620712A (zh) * 2001-12-21 2005-05-25 应用材料有限公司 用于溅射和再溅射的自离子化和电感耦合的等离子体
CN101553933A (zh) * 2006-10-24 2009-10-07 应用材料股份有限公司 在太阳能电池基板上脉冲电镀低应力膜层的方法
US20100096255A1 (en) * 2008-10-22 2010-04-22 Applied Materials, Inc. Gap fill improvement methods for phase-change materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W.C.REN ET AL: "Nanoscale gap filling for phase change material by pulsed deposition and inductively coupled plasma etching", 《APPLIED PHYSICS A》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9991161B1 (en) 2017-03-07 2018-06-05 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Alternate plating and etching processes for through hole filling
WO2018161367A1 (en) * 2017-03-07 2018-09-13 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Alternate Plating and Etching Processes for Through Hole Filling
CN112105754A (zh) * 2018-05-17 2020-12-18 瑞士艾发科技 处理衬底的方法和真空沉积设备
CN112105754B (zh) * 2018-05-17 2023-05-16 瑞士艾发科技 处理衬底的方法和真空沉积设备
CN111235539A (zh) * 2020-03-10 2020-06-05 摩科斯新材料科技(苏州)有限公司 一种小孔内壁薄膜沉积方法及装置
CN111235539B (zh) * 2020-03-10 2021-04-20 摩科斯新材料科技(苏州)有限公司 一种小孔内壁薄膜沉积方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201503286A (zh) 2015-01-16
US20160108515A1 (en) 2016-04-21
EP2999805A1 (en) 2016-03-30
WO2014187939A1 (en) 2014-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105683406A (zh) 用于填充通孔的方法及基板通孔填充真空处理系统
Rossnagel Sputter deposition for semiconductor manufacturing
US5780357A (en) Deposition process for coating or filling re-entry shaped contact holes
CN112599401B (zh) 用于在物理气相沉积工艺中控制离子分数的方法和设备
US6673716B1 (en) Control of the deposition temperature to reduce the via and contact resistance of Ti and TiN deposited using ionized PVD techniques
KR100878103B1 (ko) 순차적 증착 및 에칭에 의한 이온화된 ｐｖｄ
JP4739506B2 (ja) ２つの回転直径を有するスパッタマグネトロン
US8562798B2 (en) Physical vapor deposition plasma reactor with RF source power applied to the target and having a magnetron
US20120175245A1 (en) Gap fill improvement methods for phase-change materials
US20110220491A1 (en) Electron-assisted deposition
JP2004526868A5 (zh)
US20090107834A1 (en) Chalcogenide target and method
KR20010022685A (ko) 코일 스퍼터링 플라즈마 기상 증착
CN102197457B (zh) 用增强的铜离子化pvd进行铜籽晶悬突再溅射
KR20040065648A (ko) 마그네트론 캐소드 및 이를 채용하는 마그네트론 스퍼터링장치
US20110165775A1 (en) Thin film forming method
TW201104005A (en) Reactive sputtering with multiple sputter sources
US8431033B2 (en) High density plasma etchback process for advanced metallization applications
Parsons et al. Sputter deposition processes
US8906207B2 (en) Control of film composition in co-sputter deposition by using collimators
EP1101834A2 (en) Method of depositing materials on substrates
JP2014527580A (ja) 液体ターゲット材料のためのスパッタリングシステム
US20040083969A1 (en) Film forming apparatus, substrate for forming oxide thin film, and production method thereof
US8691064B2 (en) Sputter-enhanced evaporative deposition apparatus and method
US7799180B2 (en) Silver selenide sputtered films and method and apparatus for controlling defect formation in silver selenide sputtered films

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160615

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication