專利名稱：具有增強(qiáng)的離子化和rf功率耦合的低電阻率鎢pvd的制作方法
具有增強(qiáng)的離子化和RF功率耦合的低電阻率鎢PVD發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及形成集成電路的方法和設(shè)備。更特別地，本發(fā)明的實(shí)施 例涉及用于形成柵電極及相關(guān)層的方法和設(shè)備。相關(guān)技術(shù)的描述集成電路可包括超過一百萬(wàn)種以上的微電子器件，所述微電子器件例如是晶體管、電容器和電阻器。其中一種集成電路是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，(M0SFET或M0S))，場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成在基板(例如半導(dǎo)體基板)上并且在電路中合作執(zhí)行各種功能。MOSFET晶體管包括柵極結(jié)構(gòu)，該柵極結(jié)構(gòu)設(shè)置在源極區(qū)與漏極區(qū)之間，而源極區(qū)與漏極區(qū)形成在該基板內(nèi)。柵極結(jié)構(gòu)通常包括柵電極與柵極介電層。柵電極設(shè)置在該柵極介電層上方，以控制位于柵極介電層下方且在源極區(qū)與漏極區(qū)之間形成的溝道區(qū)域內(nèi)的載流子的流動(dòng)。為提高晶體管的速度，柵極可以是由降低柵極的電阻率的材料所制成。柵極介電層可由介電材料或由具有介電常數(shù)大于4.0的高k介電材料所形成，該介電材料可例如是二氧化硅(SiO2)，高k介電材料可例如是SiON、SiN、氧化鉿(HfO2)、硅酸鉿(HfSiO2)、氮氧硅鉿(HfSiON)、氧化鋯(ZrO2)、硅酸鋯(ZrSiO2)、鈦酸鋇鍶(BaSrTiO3或BST)、鋯鈦酸鉛(Pb (ZrTi) O3或PZT)及諸如此類。然而應(yīng)注意的是，該膜疊層可能包括由其它材料形成的層。柵極疊層還可包括形成在該高k介電層上的金屬層以及形成在該高k介電層上的多晶娃層(polysilicon layer)。所述金屬層可包含鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鶴(W)、氮化鶴(WN)、氮硅化鎢(WSixNy)或其它金屬。由于在后續(xù)高溫處理的處理溫度可能達(dá)到900° C或更高，而鎢(W)在后續(xù)高溫處理中具熱穩(wěn)定性，因此鎢可能對(duì)于DRAM型的集成電路器件中的柵電極、字線(word line)及位線(bit line)特別有用。此外，鎢是一種高耐火性材料，故鎢可提供良好的抗氧化性且也可降低電阻率。經(jīng)熔融且精煉后的大塊鎢典型具有5. 5微歐姆-厘米(μ ohm-cm)的電阻率。然而，當(dāng)鎢形成薄膜時(shí)(例如小于400A)，電阻率可能在11至15微歐姆-厘米之間。例如，使用過去的PVD技術(shù)形成的鎢膜通常具有11至11. 5微歐姆-厘米的電阻率，而使用CVD技術(shù)形成的鎢膜通常具有13至15微歐姆-厘米的電阻率。此外，當(dāng)薄膜鎢與其它材料(例如，WNi或TiN)組合時(shí)，柵極疊層的薄層電阻(sheet resistance ；RS)可能躍升至非常高。例如，在多晶娃(polysilicon,簡(jiǎn)稱poly)上的W/WN的柵電極疊層或在多晶硅上的W/WSixNy柵電極疊層可具有在20至25微歐姆-厘米之間的薄層電阻(Rs)。在其它例子中，在多晶硅上的W/WN/Ti柵極疊層可具有15微歐姆-厘米或更高的Rs，而W/TiN柵極可具有高達(dá)30至40微歐姆-厘米的Rs。降低柵電極疊層的薄層電阻可允許減少介電層厚度、降低柵極高度以及縮小柵極與位線之間的距離，從而增進(jìn)柵電極的整體切換速度。
在常規(guī)的MOS制造方案中，基板需要在多個(gè)工具之間傳遞，所述工具具有耦接于所述工具上的多個(gè)不同反應(yīng)器。在多個(gè)工具之間傳遞基板的處理需要從一個(gè)工具的真空環(huán)境中移出基板并且在周圍環(huán)境壓力下傳送該基板至第二個(gè)工具的真空環(huán)境內(nèi)。在周圍環(huán)境中，基板在傳送期間會(huì)接觸到機(jī)械性與化學(xué)性的污染物，所述污染物例如是顆粒、濕氣等等，而這些污染物可能損害將要制造的柵極結(jié)構(gòu)并且可能在各層之間形成不期望的界面層，例如形成自然氧化物(native oxide)。當(dāng)柵極結(jié)構(gòu)變得更小及/或更薄以提高器件速度時(shí)，形成界面層或污染所帶來(lái)的不利影響將更令人擔(dān)憂。此外，在所述組合工具之間傳遞基板所耗費(fèi)的時(shí)間會(huì)降低場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造產(chǎn)率。此外，集成電路的幾何臨界尺寸(CD)漸減也對(duì)改進(jìn)材料特性有著極高要求。因此，雖然鎢是可用于柵電極的金屬，但進(jìn)一步降低鎢的電阻可幫助改善柵電極疊層的性能以及改造柵電極材料以降低整個(gè)柵電極疊層的總電阻率。因此，在所屬技術(shù)領(lǐng)域中需要用于形成具有改善特性的柵電極疊層的方法和設(shè)備。發(fā)明概述在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中公開一種半導(dǎo)體器件。所述半導(dǎo)體器件包括基板及柵電極疊層，所述基板具有源極區(qū)與漏極區(qū)，并且所述柵電極疊層位于所述基板上，并且所述柵電極疊層在所述源極區(qū)與漏極區(qū)之間。所述柵電極疊層包括位于柵極介電層上的導(dǎo)電膜層、位于所述導(dǎo)電膜層上的耐火金屬氮化物膜層、位于所述耐火金屬氮化物膜層上的含硅膜層以及位于所述含硅膜層上的鎢膜層。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中公開一種形成柵電極疊層的方法。所述方法包括在處理腔室內(nèi)放置基板，其中所述基板包括源極區(qū)與漏極區(qū)、在所述源極區(qū)與所述漏極區(qū)之間的柵極介電層以及位于所述柵極介電層上的導(dǎo)電膜層。所述方法還包括在所述導(dǎo)電膜層上沉積耐火金屬氮化物層、在所述耐火金屬氮化物層上沉積含硅膜層，以及在所述含硅膜層上沉積鎢膜層。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中公開一種沉積鎢薄膜的方法。所述方法包括使用射頻(RF)功率供應(yīng)器或直流(DC)功率供應(yīng)器在腔室的處理區(qū)域內(nèi)形成等離子體，所述射頻功率供應(yīng)器或直流功率供應(yīng)器耦接至所述腔室內(nèi)的靶材，所述靶材具有第一表面及第二表面，所述第一表面與所述腔室的處理區(qū)域接觸，并且所述第二表面為所述第一表面的相反面；輸送能量至腔室的處理區(qū)域內(nèi)所形成的等離子體，其中所述輸送能量的步驟包括自射頻功率供應(yīng)器輸送射頻功率至靶材或自直流功率供應(yīng)器輸送直流功率至所述靶材。所述方法還包括繞著所述靶材的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)磁控管，其中所述磁控管設(shè)置在所述靶材的第二表面的鄰近處，所述磁控管包括外側(cè)磁極與內(nèi)側(cè)磁極，所述外側(cè)磁極包括多個(gè)磁體并且所述內(nèi)側(cè)磁極包括多個(gè)磁體，其中所述外側(cè)磁極與所述內(nèi)側(cè)磁極形成封閉回路式磁控管組件，且其中由所述外側(cè)磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與由所述內(nèi)側(cè)磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的比值在約I. 56至約
O.57之間。此外，所述方法包括加熱所述腔室內(nèi)的基板支撐件、利用射頻功率供應(yīng)器偏壓所述基板支撐件，以及在基板上沉積鎢膜層，所述基板置于所述腔室內(nèi)的所述基板支撐件上。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中公開一種等離子體處理腔室。所述處理腔室包括靶材、射頻功率供應(yīng)器或直流功率供應(yīng)器、接地且被加熱的擋板以及基板支撐件，其中所述靶材具有第一表面及第二表面，所述第一表面與處理區(qū)域接觸，并且所述第二表面為所述第一表面的相反面；所述射頻或直流功率供應(yīng)器耦接至所述靶材；所述接地且被加熱的擋板至少部分地包圍所述處理區(qū)域的一部分，并且所述擋板電性耦接至接地；以及所述基板支撐件具有基板接收表面，所述基板接收表面設(shè)置在所述靶材下方，所述基板支撐件進(jìn)一步包括電極，所述電極設(shè)置在所述基板接收表面的下方。所述處理腔室還包括蓋環(huán)、沉積環(huán)以及基座接地組件，其中所述沉積環(huán)設(shè)置在所述基板支撐件的一部分的上方，其中在處理期間所述蓋環(huán)置于所述沉積環(huán)的一部分上；且其中所述基座接地組件設(shè)置在所述基板支撐件的下方，并且所述基座接地組件包括板，所述板具有U形部，所述U形部延伸于基板支撐組件與所述接地?fù)醢宓沫h(huán)支撐部之間。此外，所述處理腔室還包括磁控管，所述磁控管設(shè)置于所述靶材的所述第二表面的鄰近處，其中所述磁控管包括外側(cè)磁極與內(nèi)側(cè)磁極，所述外側(cè)磁極包括多個(gè)磁體并且所述內(nèi)側(cè)磁極包括多個(gè)磁體；其中所述外側(cè)磁極與所述內(nèi)側(cè)磁極形成封閉回路式磁控管組件，其中所述外側(cè)磁極與所述內(nèi)側(cè)磁極各自建立磁場(chǎng)，由所述外側(cè)磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與由所述內(nèi)側(cè)磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的比值在約I. 56至約O. 57之間。附圖簡(jiǎn)要說明因此，可詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征的方式，可參考本發(fā)明的實(shí)施例獲得上文簡(jiǎn)要概述的本發(fā)明的更具體描述，部分實(shí)施例圖示于附圖中。然而應(yīng)注意的是，附圖僅圖示本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可允許其它同等有效的實(shí)施例。圖IA表示在DRAM存儲(chǔ)器中的動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元的電路圖。圖IB表不根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的柵電極疊層。圖2表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的形成柵電極疊層的方法的處理圖。圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于形成柵電極疊層的平臺(tái)系統(tǒng)，該平臺(tái)系統(tǒng)具有多個(gè)腔室。圖4A表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腔室的截面圖。圖4B表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的腔室的等距視圖。圖5表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處理套件的部分截面圖。圖6表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的阻抗控制器的示意圖。圖7表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁控管的部分俯視圖。為幫助理解，在可能的情況下，可使用相同標(biāo)號(hào)來(lái)表示各附圖中共有的相同元件。預(yù)期一個(gè)實(shí)施例中公開的元件可有利地應(yīng)用于其它實(shí)施例中而不需進(jìn)一步詳述。具體描述本發(fā)明一般提供一種具有降低的薄層電阻(Rs)的柵電極疊層結(jié)構(gòu)以及形成該柵電極疊層結(jié)構(gòu)的方法和設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，可形成該柵電極疊層結(jié)構(gòu)以用于存儲(chǔ)器類型的半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件諸如是DRAM型的集成電路?，F(xiàn)回到

圖1A，圖IA表示諸如可用于DRAM存儲(chǔ)器中的單晶體管單元的電路圖。該單晶體管存儲(chǔ)單元包括存儲(chǔ)電容器10及選擇晶體管20。在此情況中，該選擇晶體管20作為場(chǎng)效應(yīng)晶體管形成且具有第一源/漏電極21以及第二源/漏電極23，并且有源區(qū)(activeregion) 22設(shè)置在第一源/漏電極21與第二源/漏電極23之間。位于該有源區(qū)22上方是柵極絕緣層(或介電層)24與柵電極25，柵極絕緣層(或介電層)24與柵電極25共同作為平板式電容器并且影響該有源區(qū)22內(nèi)的電荷密度，以便在第一源/漏電極21與第二源/漏電極之間形成或阻斷電流傳導(dǎo)通道。
該選擇晶體管20的第二源/漏電極23經(jīng)由連接線14而連接至存儲(chǔ)電容器10的第一電極11。該存儲(chǔ)電容器10的第二電極12進(jìn)而連接至電容板15，該電容板15可供DRAM存儲(chǔ)單元配置的多個(gè)存儲(chǔ)電容器共享。該選擇晶體管20的第一電極21進(jìn)一步連接至位線16，使得以電荷形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電容器10中的信息可被讀寫。在此情況中，經(jīng)由字線17控制上述的讀寫操作，所述字線17連接至選擇晶體管20的柵電極25。通過施加電壓以在第一源/漏電極21與第二源/漏電極23之間的有源區(qū)22內(nèi)產(chǎn)生電流傳導(dǎo)通道可發(fā)生該讀寫操作。不同類型的電容器可用來(lái)作為DRAM型存儲(chǔ)單元(DRAM type memorycell)中的電容器10，所述電容器10例如是溝道式電容器、疊層式電容器及平板式電容器。隨著逐漸提高DRAM型存儲(chǔ)單元的微型化程度并且依舊縮小溝道式電容器的截面，需要進(jìn)行額外的測(cè)量，以便提供減小的電路RC時(shí)間常數(shù)，該電路可例如是DRAM型存儲(chǔ)單元的MOS器件。RC時(shí)間常數(shù)是指通過電阻器使電容器充電達(dá)飽和或放電至達(dá)到電容器初始電壓所需的時(shí)間。RC時(shí)間常數(shù)等于電路電阻與電路電容的乘積。柵電極是電路電阻的一個(gè)貢獻(xiàn)來(lái)源。因此，減小DRAM型存儲(chǔ)單元中MOS器件的RC時(shí)間常數(shù)的一個(gè)方法是降低柵電極的電阻。圖IB表示MOS器件20B的柵電極疊層25B，該MOS器件20B可用于DRAM型存儲(chǔ)單元中，所述DRAM型存儲(chǔ)單元例如是圖IA的選擇晶體管20。半導(dǎo)體器件(例如MOS器件20B之類)形成在基板30上。該基板可由任何種類的半導(dǎo)體材料所形成，所述材料例如是硅、鍺等等。MOS器件20B包括位于基板30上的源極區(qū)21B與漏極區(qū)23B。可使用常規(guī)摻雜技術(shù)通過摻雜該基板30而形成源極區(qū)21B與漏極區(qū)23B。柵電極疊層25B下方的區(qū)域可為基板30的輕摻雜區(qū)22B，且該區(qū)域中的摻雜劑與用來(lái)形成源極區(qū)21B和漏極區(qū)23B的摻雜劑具有不同的導(dǎo)電性。此外，也可在基板30上形成淺溝道隔離區(qū)32。柵電極疊層25B形成在源極區(qū)21B與漏極區(qū)23B之間。柵極介電層24B可形成在位于輕摻雜區(qū)22B上方的基板區(qū)域上。柵極介電層可由各種介電材料(包括低k介電材料)制成，以使該柵極與基板30隔離。在柵極介電層24B上是導(dǎo)電膜層26B，該導(dǎo)電膜層26B形成柵電極疊層25B的一部分。導(dǎo)電膜層26B可為多晶娃或可用于柵電極疊層的其它導(dǎo)電膜層。柵電極疊層25B還包括耐火金屬氮化物膜層27B,該耐火金屬氮化物膜層27B位于導(dǎo)電膜層26B上。耐火金屬氮化物膜層可包含氮化鈦(TiN)、氮化鎢(WN)以及其它耐火金屬的氮化物，并列舉一些其它耐火金屬，所述其它耐火金屬例如是鋯、鉿、鉭、釩、鉻。該耐火金屬膜層可具有約50A至約150A的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，該耐火金屬膜層的厚度約100A。含硅膜層28B形成在該耐火金屬氮化物膜層27B上。該含硅膜層可為利用諸如物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)與原子層沉積(ALD)技術(shù)之類的各種技術(shù)所沉積的娃薄膜。該含娃膜層可含摻雜劑，所述摻雜劑例如是硼。在一個(gè)實(shí)施例中，該含娃膜層可為娃化鶴(tungsten silicide)膜。該含娃膜層可具有約IOA至約30A的厚度，例如約20人。柵電極疊層25B還包括鎢膜29B層，該鎢膜層29B位于含硅膜層28B上。鎢可為α相或β相。在一個(gè)實(shí)施例中，可形成α相的鎢薄膜層29Β，以助于降低鎢的電阻。該鎢膜層可具有約450Α至約550Α的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，該鎢膜層具有約500Α的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，該鎢膜層可具有低于10微歐姆-厘米的電阻。在一個(gè)實(shí)施例中，該鎢膜層可具有低于9. 5微歐姆-厘米的電阻。在一個(gè)實(shí)施例中，該鎢膜層具有低于9. 15微歐姆-厘米的電阻。
柵電極疊層可具有約450A至650A的厚度。柵電極疊層的Rs可在約10微歐姆-厘米至14微歐姆-厘米之間，例如在約11微歐姆-厘米至12微歐姆-厘米之間。在一個(gè)實(shí)施例中，柵電極疊層的Rs可為約11. 5微歐姆-厘米。柵電極疊層具有插置在該鎢層與該耐火金屬氮化物層之間的硅層，因而相較于其它種類的柵電極疊層而言可減少Rs多達(dá)50%至 60%。在多晶硅上由WN或WSiN所形成的柵電極疊層可能在沉積期間或沉積后與多晶硅反應(yīng)，從而在該金屬層與多晶娃之間形成絕緣層(insulating layer)。在后續(xù)高溫處理過程中可特別容易生成此絕緣層。此外，在WN沉積期間，所使用的反應(yīng)性氮?dú)獾入x子體可與多晶硅或多晶硅上的自然氧化物反應(yīng)并且生成氮化硅(SiN)，氮化硅為絕緣層的一種。此外，在多晶硅柵極疊層上形成W/AN/Ti的情況中，鈦(Ti)在后續(xù)熱處理期間極易反應(yīng)且易在多晶硅上生成氧化物而形成TiSiN或TiOxNy。因此，在鎢膜層29B與耐火金屬氮化物膜層27B之間插入含硅膜層28B可有助于克服其它類型的柵電極疊層的這些缺點(diǎn)。處理細(xì)節(jié)圖2圖示形成如本文實(shí)施例所述的柵電極疊層的處理200的流程圖。處理200可包括在柵極介電層上形成導(dǎo)電膜層(處理202)。該方法還可包括在處理腔室內(nèi)放置基板，其中該基板包括源極區(qū)與漏極區(qū)、柵極介電層以及導(dǎo)電膜層，該柵極介電層位于該源極區(qū)與漏極區(qū)之間，并且該導(dǎo)電膜層位于該柵極介電層上。在處理204中，可在該導(dǎo)電膜層上形成耐火金屬氮化物膜層。在處理206中，在該耐火金屬氮化物膜層上形成含硅膜層。該處理200還可包括在該含硅膜層上形成鎢膜層的處理208。在一個(gè)實(shí)施例中，該耐火金屬氮化物膜層、含硅膜層以及鎢膜層的形成都在原位(in situ)形成，例如在如圖3及以下說明中所描述的處理系統(tǒng)300內(nèi)形成。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述膜層是在各別的處理系統(tǒng)中形成，在所述系統(tǒng)中，在某些膜層的形成步驟之間可能要破真空(vaccum break)。換言之,不同膜層的生成可為非原位(ex_situ)形成。例如，可在與鎢膜層不同的處理系統(tǒng)中形成該含硅膜層。因此，一部分的含硅膜層可能暴露于氧氣中而在該含硅膜層上形成自然氧化物層，所述自然氧化物層例如是二氧化硅(SiO2)。在一個(gè)實(shí)施例中，在形成鎢膜層之前，先去除該自然氧化物膜并且清潔該含硅膜層。在處理202中，可使用常規(guī)方法在柵極介電層上形成導(dǎo)電膜層。例如，可使用CVD技術(shù)在基板30上沉積柵極氧化物，隨后還利用CVD技術(shù)沉積多晶硅層。在形成該耐火金屬氮化物膜層之前，可使基板接受預(yù)清潔工藝及/或除氣工藝(degas process) 例如,若該導(dǎo)電膜層為多晶硅層，可在基板上執(zhí)行應(yīng)用材料公司的Siconi 預(yù)清潔工藝以去除該多晶硅層上的氧化物。該Siconi 預(yù)清潔工藝使用NF3與NH3通過低溫、雙步驟的干法化學(xué)清潔工藝而去除自然氧化物。在處理204，可使用PVD工藝形成該耐火金屬氮化物膜層。例如，當(dāng)形成氮化鈦層時(shí)，可利用氮?dú)馍傻入x子體并且于鈦靶材上施加功率以沉積氮化鈦膜層。在一個(gè)實(shí)施例中，首先在多晶硅層上沉積鈦?zhàn)丫右源龠M(jìn)隨后形成在該鈦?zhàn)丫由系牡亴拥母街?。在一個(gè)實(shí)施例中，在鈦?zhàn)丫蛹暗亴拥某练e期間，可施加直流(DC)功率源于該靶材以及施加射頻(RF)偏壓于該基板支撐件。在處理206中，可使用各種技術(shù)及方法形成含硅膜層。在一個(gè)實(shí)施例中，可利用具有耦接至靶材的射頻功率源的PVD工藝來(lái)沉積含硅膜層。該靶材可為硅靶材，并且可由非反應(yīng)性氣體生成等離子體,該非反應(yīng)性氣體例如是氬氣(Ar)、氪氣(Kr)等等。舉例而言，可由流量從約30標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(sccm)至約60sccm(例如約40sccm)的非反應(yīng)性氣體生成等離子體。射頻功率可在功率大小從約300瓦(W)至約600瓦下施加于該靶材，例如約500瓦。該沉積腔室的壓力為從約I. 5毫托(mTorr)至約4. 5毫托，例如約2. 5毫托。該基板可為電性“浮置(floating)”且不具偏壓。另一個(gè)實(shí)施例中，可使用耦接至靶材的直流功率源產(chǎn)生該等離子體。此外，在經(jīng)歷某個(gè)循環(huán)次數(shù)之后，可使用射頻功率源來(lái)執(zhí)行該腔室與該靶材的射頻清潔，以防止在擋板或腔室的其它區(qū)域上形成顆粒以及污染在腔室內(nèi)所沉積的后續(xù)膜層，并且可用以去除形成于靶材上的自然氧化物。該基板可為電性“浮置”且不具偏壓。在此實(shí)施例中，可由流量范圍從約30sccm至約60sccm(例如約40sccm)的気氣生成等離子體。施加于該祀材的直流功率的功率大小可從約250瓦至約550瓦，例如從約300瓦至約500瓦，例如約400瓦。該沉積腔室的壓力為從約I. 5毫托至約4. 5毫托，例如約2. 5毫托。在另一個(gè)實(shí)施例中，可使用ALD或CVD工藝形成該含硅膜層。在兩種工藝中，硅前驅(qū)物被用來(lái)進(jìn)行反應(yīng)并且在基板上沉積含硅膜層。在任何用于形成含硅膜層的技術(shù)中，沉積速率可在0.30A/秒至0.80A/秒之間。例如，使用直流功率供應(yīng)器的沉積速率可為0.58A /秒，而使用射頻功率供應(yīng)器的沉積速率可為0.43A/秒。該含硅膜層的厚度可在約IOA至約30A之間。在一個(gè)實(shí)施例中，該含硅膜層可為約20A。該柵電極疊層的薄層電阻可能隨著該厚度及用來(lái)沉積該含硅膜層的技術(shù)而改變。例如，實(shí)驗(yàn)顯示，相較于以射頻PVD技術(shù)沉積硅而言，用直流PVD技術(shù)在柵電極疊層的TiN層上沉積娃可提供較佳的柵電極疊層Rs。在處理208期間，可使用各種不同方法在該含硅膜層上形成鎢膜。參照?qǐng)D4A至圖7可用來(lái)說明該處理。在一個(gè)實(shí)施例中，形成該鎢膜的方法包括使用耦接至腔室100內(nèi)的鎢靶材132的射頻功率供應(yīng)器181或直流功率供應(yīng)器182，以在腔室100的處理區(qū)域110中形成等離子體。鎢靶材132具有第一表面133以及第二表面135，該第一表面133與腔室100的處理區(qū)域110接觸，并且該第二表面135為該第一表面133的相反面。可從與靶材132耦接的射頻功率供應(yīng)器181或直流功率供應(yīng)器182輸送能量給在腔室的處理區(qū)域110內(nèi)所形成的等離子體。射頻功率可在功率大小從約I千瓦(kW)至約2. 5千瓦下施加于鎢靶材，例如約I. 5千瓦。直流功率可在功率大小從約I千瓦(kW)至約2. 5千瓦下施加于鎢靶材，例如約I. 5千瓦或2. O千瓦。雖然圖4A顯示射頻功率源與直流功率源兩者都耦接至該靶材，但在某些實(shí)施例中，該腔室可僅有一種功率源耦接至該鎢靶材。在某些實(shí)施例中，形成具有低電阻率的鎢膜的處理可僅用耦接至該鎢靶材的一個(gè)直流功率源連同耦接至該基板支撐件的射頻偏壓(RFbias)。在其它實(shí)施例中，形成薄鎢膜的處理可僅用耦接至該鎢靶材的一個(gè)射頻功率源連同耦接至該基板支撐件的RT偏壓。磁控管189可繞著靶材132的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，其中該磁控管189設(shè)置在鄰近靶材132的第二表面135處。磁控管189可包括外側(cè)磁極424及內(nèi)側(cè)磁極425，該外側(cè)磁極424包括多個(gè)磁體423，并且該內(nèi)側(cè)磁極425包括多個(gè)磁體423。該外側(cè)磁極424與內(nèi)側(cè)磁極425可形成封閉回路式磁控管組件，其中由該外側(cè)磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與由該內(nèi)側(cè)磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的比值在約I. 56至約O. 57之間。該磁控管與所產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響沉積工藝期間的鎢離子轟擊作用，并且該磁控管與所產(chǎn)生的磁場(chǎng)能控制薄膜性質(zhì)，所述薄膜性質(zhì)例如是晶粒尺寸及膜密度。在一個(gè)實(shí)施例中，處理腔室100是一種短程腔室(short throw chamber),在該腔室中，靶材與基板之間的間距在55毫米至75毫米之間的范圍內(nèi)，例如73毫米或65毫米。可使用非反應(yīng)性氣體(例如氬氣或氪氣之類)點(diǎn)燃等離子體。在一個(gè)實(shí)施例中，可由流量從約35sccm至約75sccm的氬氣生成等離子體。例如，該非反應(yīng)性氣體流量可為約70sccm、約 65sccm、約 60sccm 或約 40sccm。該處理還包括加熱該腔室內(nèi)的基板支撐件126?；寤蚧逯渭杉訜嶂翉募s200° C至約900° C的范圍內(nèi)的溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，基板或基板支撐件可加熱至從約250° C至約400250° C的范圍內(nèi)的溫度。例如，該基板或基板支撐件可被加熱至250° C、300° C、350° C或甚至400° C。在一個(gè)實(shí)施例中，該處理可能缺少在鎢沉積過程中施加于基板背側(cè)(backside)的背側(cè)氣體。背側(cè)氣體可在處理期間用來(lái)幫助修飾該基板的溫度分布輪廓(temperature profle)。然而,實(shí)驗(yàn)顯示當(dāng)不使用背側(cè)氣體時(shí),鶴的電阻率下降。相信背側(cè)氣體可能影響基板對(duì)基板支撐件的電性耦合作用、基板的溫度分布輪廓或上述兩者都受影響，且因此不具備背側(cè)氣體可能在沉積過程中影響與改變鎢膜的性質(zhì)。該處理還可包括加壓該腔室的處理區(qū)域110以達(dá)到從約I. O毫托至約10. O毫托的范圍內(nèi)的壓力，例如達(dá)到4. 5毫托。在一個(gè)實(shí)施例中，該處理區(qū)域110被加壓，使得該等離子體成為電容耦合等離子體(CCP等離子體)。在處理208的過程中，可利用射頻功率供應(yīng)器經(jīng)由該基板支撐件施加射頻偏壓于該基板。該射頻偏壓可能具有從約100瓦至約800瓦的范圍內(nèi)的功率大小。在一個(gè)實(shí)施例中，該射頻偏壓可能具有從約200瓦至約400瓦的范圍內(nèi)的功率大小。例如，該射頻偏壓可具有約100瓦、200瓦、300瓦或400瓦的功率大小。該基板偏壓可幫助控制階梯覆蓋率以及再派射作用(re-sputtering)以使所沉積的鶴的形態(tài)達(dá)最佳化。該射頻偏壓還有助于控制基板上的離子轟擊作用，從而影響薄膜性質(zhì)，所述薄膜性質(zhì)例如是晶粒尺寸、膜密度及其它性質(zhì)。射頻偏壓將額外動(dòng)能提供給鎢離子，這些額外動(dòng)能可刺激大晶粒生長(zhǎng)。在某些實(shí)施例中，該射頻偏壓的頻率將會(huì)低于與靶材耦接的射頻功率源的頻率。例如，在某些實(shí)施例中，該射頻偏壓頻率可為2MHz，同時(shí)該射頻功率源的頻率可為13. 56MHz。在另一個(gè)實(shí)施例中，該射頻偏壓頻率可為約13. 56MHz,并且該射頻功率源的頻率可為約60MHz。通常，當(dāng)使用射頻功率和射頻偏壓的組合時(shí)，射頻功率和射頻偏壓各自的射頻頻率應(yīng)避開在該靶材與該基板支撐件之間的無(wú)功能量(reactive energy)。通過利用以上所描述的各種變量，可在設(shè)置于腔室100內(nèi)的基板支撐件126上的基板105上沉積鎢膜。該鎢膜可以每分鐘370A沉積而成，并且該鎢膜可厚達(dá)500 該鎢膜的應(yīng)力可以是壓縮應(yīng)力或拉伸應(yīng)力，并且可利用靶材功率、壓力及溫度而調(diào)節(jié)該鎢膜的應(yīng)力。例如，該鎢膜的應(yīng)力可在從約-745. OOMPa至約1730MPa的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，該鎢膜的應(yīng)力可為從約1650. 00至約1660. OOMPa之間的拉伸應(yīng)力。在另一個(gè)實(shí)施例中，該鎢膜的應(yīng)力可為-743. OOMPa的壓縮應(yīng)力。發(fā)現(xiàn)到，通過控制沉積溫度、射頻偏壓及基板上的鎢離子轟擊作用可形成具有低于10. O微歐姆-厘米的電阻的薄鎢膜。例如，該鎢膜的電阻可低于9.5微歐姆-厘米。在某些實(shí)施例中，該鎢膜的電阻可低達(dá)9. 20或9. 15微歐姆-厘米。在某些實(shí)施例中，該鎢膜的電阻可低于9. 00微歐姆-厘米。當(dāng)含硅層是硅時(shí)，在鎢膜的沉積期間可能在該硅膜層與該鎢膜層之間形成硅化鎢界面層。因此，該柵電極疊層可包括位于耐火金屬氮化物層上的硅膜層、位于該硅膜層上的硅化鎢膜層以及位于該硅化鎢膜層上的鎢膜層。
相信控制上述的各種不同沉積參數(shù)有助于控制晶粒大小、晶界(膜密度)及表面粗糙度，而這些參數(shù)可能導(dǎo)致降低薄膜鎢的電阻率。此外，來(lái)自物理氣相沉積(PVD)腔室內(nèi)的中性粒子的被捕獲氣體(trapped gas，例如氬或氪)以及甚至是被捕獲的氧也可能導(dǎo)致所沉積的薄膜具有高電阻率。此外，在薄膜沉積期間的電子捕獲作用(trapping ofelectron)可能變得明顯，上述情況也會(huì)影響電阻率。因此，調(diào)整晶粒大小、膜密度以及使用低流量的非反應(yīng)性氣體(例如，氬)可能造成電阻率降低。提高該密度及晶粒大小以形成較大的晶?？烧f明為何較低的晶界電子散射作用可造成較低的鎢薄膜電阻率。在高于鶴熔點(diǎn)3422° C的溫度下經(jīng)過精煉的大塊鶴(bulk tungsten)可能具有
5.5微歐姆-厘米或更低的電阻率性質(zhì)，且由此形成適當(dāng)?shù)木Я４笮〖熬Ы缫越档碗娮杪省Ｈ欢?，薄膜沉積溫度通常受到限制，且因此必定有其它因素可影響晶粒大小的生長(zhǎng)?？赏ㄟ^使用射頻偏壓、提高形成CCP等離子體的壓力范圍及提高施加靶材的功率連同控制沉積溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)鎢的離子化作用。增進(jìn)離子化作用可增進(jìn)離子轟擊，從而增進(jìn)鎢晶粒生長(zhǎng)、晶粒尺寸以及膜密度。溫度也影響晶粒尺寸與膜密度，但由于升高溫度可提高晶粒尺寸卻會(huì)降低膜密度，因此需在兩者之間取得平衡。因此，降低溫度提供更致密的膜層。然而，通過利用其它變量以幫助控制晶粒生長(zhǎng)與膜密度，可使薄膜性質(zhì)較不易受溫度因素影響，從而擴(kuò)大處理操作范圍(process window)。此外，使用在某個(gè)范圍內(nèi)的不平衡比例(特別是當(dāng)該不平衡比例具有該內(nèi)側(cè)磁回路上的磁場(chǎng)強(qiáng)度大于該外側(cè)磁回路上的磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí))的磁控管組件可增進(jìn)離子轟擊。此外，可通過調(diào)整該磁控管的不平衡比例而改善厚度一致性。增進(jìn)離子轟擊還可使該薄膜中捕獲或納入較少的氬、氧氣(O2)等等物質(zhì)，也可降低該薄鎢膜的電阻率。還可通過在含硅膜層上生長(zhǎng)鎢薄膜而促進(jìn)柵電極疊層總體薄層電阻下降。該含硅膜層可影響平面200的鎢晶向，這可解釋為何沉積在硅上的鎢可提供較佳電阻率的一個(gè)可能原因。鎢柵電極疊層的X光衍射搖擺曲線分析顯示，相較于不含硅層的類似柵電極疊層而言，當(dāng)在鎢層與氮化鈦層之間插入硅層時(shí)，沿著平面200的鎢晶向降低。平臺(tái)在形成柵極介電層與形成導(dǎo)電膜層之后可接續(xù)在處理系統(tǒng)中執(zhí)行柵電極疊層的形成，該處理系統(tǒng)例如是圖3所圖示的組合工具300。組合工具300可以是一種具有雙緩沖腔室、多個(gè)處理腔室的半導(dǎo)體處理工具或是具有雙緩沖腔室的組合工具。該組合工具300可為購(gòu)自美國(guó)加州圣塔克拉拉市的應(yīng)用材料公司的EnduraR平臺(tái)，且該平臺(tái)具有各種附接的腔室。工廠界面(FI) 330可附接至組合工具300，該工廠界面330具有一個(gè)或多個(gè)FOUPS332，所述FOUPS 332用于操控基板并且使基板從半導(dǎo)體工廠的一個(gè)區(qū)域傳送至另一個(gè)區(qū)域。工廠界面330從FOUPS 332移出基板358以開始進(jìn)行處理程序。組合工具300具有設(shè)置在多邊形結(jié)構(gòu)344內(nèi)的第一緩沖腔室346和第二緩沖腔室350以及第一基板傳送位置314和第二基板傳送位置316。該第一緩沖腔室346可為低度真空緩沖，并且該第二緩沖腔室350可為高度真空。所述基板傳送位置可為腔室。第一裝載鎖定腔室326與第二裝載鎖定腔室328可設(shè)置在該多邊形結(jié)構(gòu)344的一側(cè)上。第一除氣腔室318與第二除氣腔室320通?？稍O(shè)置在該多邊形結(jié)構(gòu)的相反兩側(cè)上并且與第一裝載鎖定腔室326和第二裝載鎖定腔室328相鄰。第一對(duì)處理腔室302與304通常可設(shè)置在該多邊形結(jié)構(gòu)的相反兩側(cè)上并且與所述除氣腔室318及320以及該緩沖腔室346相鄰。所述第一對(duì)處理腔室302與304可為用于在基板上形成鎢膜的Versa W PVD腔室，該腔室可購(gòu)自美國(guó)加州圣塔克拉拉市的應(yīng)用材料公司。第二對(duì)處理腔室306與308通?？稍O(shè)置在該多邊形結(jié)構(gòu)344的相反兩側(cè)上并且與緩沖腔室350相鄰。所述第二對(duì)處理腔室可為Falcon TTN PVD腔室，該腔室也可購(gòu)自位于美國(guó)加州圣塔克拉拉市的應(yīng)用材料公司。第三對(duì)處理腔室310與312通?？稍O(shè)置在該多邊形結(jié)構(gòu)344的相反兩側(cè)上并且與所述第二對(duì)處理腔室306和308以及緩沖腔室350相鄰。所述第三對(duì)處理腔室可為用來(lái)沉積含硅層的腔室，該腔室也可購(gòu)自位于美國(guó)加州圣塔克拉拉市的應(yīng)用材料公司。所有處理腔室及裝載鎖定腔室可由多個(gè)狹縫閥(未圖示)與所述緩沖腔室346與350選擇性地隔離而分別建立出第一環(huán)境374與第二環(huán)境376。該多邊形結(jié)構(gòu)344具有中央壁342，該中央壁342隔開該緩沖腔室346與緩沖腔室350。所述基板傳送位置314與316提供穿過該中央壁342而到達(dá)緩沖腔室346與350的各別通路?；鍌魉臀恢?14與316由多個(gè)狹縫閥(未圖示)而與鄰接的緩沖腔室346與350選擇性地隔離。例如，一個(gè)狹縫閥可設(shè)置在第一緩沖腔室346與第一傳送腔室314之間，一個(gè)額外的狹縫閥可設(shè)置在第一傳送腔室314與第二緩沖腔室350之間，一個(gè)狹縫閥可設(shè)置在第一緩沖腔室346與第二傳送腔室316之間，以及一個(gè)狹縫閥可設(shè)置在第二緩沖腔室350與第二傳送腔室316之間。使用所述狹縫閥允許單獨(dú)控制每個(gè)腔室內(nèi)的壓力。此外，每個(gè)基板傳送位置314與316可分別具有基板基座(未圖示)以用于在腔室內(nèi)支撐基板。所述裝載鎖定腔室326與328、除氣腔室318與320、處理腔室302與304以及基板傳送位置314與316圍繞著第一緩沖腔室346。處理腔室302與304、除氣腔室318與320以及裝載鎖定腔室326與328的每一個(gè)都由狹縫閥(未圖示)與緩沖腔室346選擇性地隔離。位于緩沖腔室346內(nèi)的是第一機(jī)械性基板傳送機(jī)構(gòu)(robotic substrate transportmechanism) 348,例如，多刀刃式機(jī)械手(multi-blade robot)。還可改用其它形式的傳送機(jī)構(gòu)。所顯不的第一機(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)348可具有支撐基板358的基板傳送刀刃360?？捎傻谝粰C(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)348使用所述刀刃360攜帶各別基板358進(jìn)入或離開環(huán)繞第一緩沖腔室346的腔室。由所述處理腔室306、308、310與312以及基板傳送位置314與316圍繞第二緩沖腔室350。位于緩沖腔室350內(nèi)的是第二機(jī)械性基板傳送機(jī)構(gòu)352，例如，多刀刃式機(jī)械手。還可改用其它形式的傳送機(jī)構(gòu)。所顯示的第二機(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)352可具有支撐基板358的基板傳送刀刃360?？捎傻诙C(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)352使用所述刀刃360攜帶各別基板358進(jìn)入或離開環(huán)繞第二緩沖腔室350的腔室。緩沖腔室346與350可具有真空口，所述真空口連接至泵送機(jī)構(gòu)(未圖示)，所述泵送機(jī)構(gòu)例如是渦輪分子泵，所述泵送機(jī)構(gòu)能夠抽空腔室346與350的環(huán)境。所述真空口的結(jié)構(gòu)配置與位置可依據(jù)各別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求而改變。舉例而言，基板處理步驟可開始于由泵送機(jī)構(gòu)抽空所述緩沖腔室346與350至真空狀態(tài)。該第一機(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)348從所述裝載鎖定腔室之一(例如腔室326)內(nèi)取出基板358并且攜帶該基板前往該處理的第一階段，例如前往除氣腔室318，除氣腔室318可用來(lái)使包括形成于基板358上的結(jié)構(gòu)的基板358除氣，以準(zhǔn)備用于進(jìn)行后續(xù)處理。例如，可先使包括柵電極疊層25B的導(dǎo)電膜層26B的基板30除氣之后，才形成該柵電極的其余膜層。
該處理的下一階段中，使該基板傳送至所述處理腔室308與308的任何一個(gè)，以如上述般在該基板上執(zhí)行處理204。一旦第一機(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)348不再攜帶基板，該第一機(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)348可服務(wù)(tend)位于緩沖腔室346周圍的其它腔室內(nèi)基板。一旦基板已處理完畢并且經(jīng)歷PVD階段而在基板上沉積材料后，可隨后移動(dòng)該基板前往該處理的第二階段，且依此類推。例如，隨后可移動(dòng)該基板至所述處理腔室310與312的任何一個(gè)，以執(zhí)行上述處理206，接著移動(dòng)該基板至處理腔室302與304的任何一個(gè)，以執(zhí)行處理步驟 208。若所需的處理腔室的位置鄰接第二緩沖腔室350，則必需傳送該基板進(jìn)入所述基板傳送位置之一(例如位置314)。使該緩沖腔室346與基板傳送位置314隔離的狹縫閥開啟。第一機(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)348傳送該基板進(jìn)入該基板傳送位置314。與第一機(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)348連接的基板傳送刀刃360離開該基板傳送位置314而使基板留在該基座上。在隔離該緩沖腔室346與基板傳送位置314的狹縫閥關(guān)閉之后，使該緩沖腔室350與該基板傳送位置314隔離的第二狹縫閥開啟，以允許與該第二機(jī)械式傳送機(jī)構(gòu)352連接的基板傳送刀刃360插入該基板傳送位置314而取回該基板。一旦該基板位于緩沖腔室350內(nèi)部，該第二狹縫閥關(guān)閉，并且該第二機(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)352可自由移動(dòng)該基板至期望的處理腔室中，或是移動(dòng)該基板至由緩沖腔室350及第二機(jī)械式基板傳送機(jī)構(gòu)352所負(fù)責(zé)的一系列腔室中。在基板處理完成之后，該基板裝載至位于工廠界面(FI) 330上的FOUP 332中，如有需要可移動(dòng)基板回到基板傳送位置。鎢PVD腔室圖4A圖示示范性半導(dǎo)體處理腔室100，該半導(dǎo)體處理腔室100具有上方處理組件108、處理套件150以及基座組件120，這些組件都配置為處理放置于處理區(qū)域110中的基板105。半導(dǎo)體處理腔室100可為鎢PVD沉積腔室，例如圖3A中所示的組合工具300上的處理腔室302或304。處理套件150包括單件式接地?fù)醢?60、下方處理套件165以及隔離環(huán)組件(isolator ringassembly) 180。在所顯示的態(tài)樣中，該處理腔室100包括派射腔室,該濺射腔室也稱為物理氣相沉積腔室或PVD腔室，該腔室能自靶材132沉積單一種材料于基板105上。該處理腔室100也可用來(lái)沉積鎢?？深A(yù)期，其它處理腔室(包括來(lái)自其它制造商的處理腔室)可經(jīng)調(diào)適而受益文中所述的本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。處理腔室100包括腔室主體101，該腔室主體101具有側(cè)壁104、底壁106及上方處理組件108，該側(cè)壁104、底壁106及上方處理組件108圍出處理區(qū)域110或等離子體區(qū)域。腔室主體101 —般由多個(gè)焊接的不銹鋼板或單一塊的鋁所制成。在一個(gè)實(shí)施例中，側(cè)壁包括鋁，并且該底壁包括不銹鋼板。側(cè)壁104通常含有狹縫閥(未圖示)以供基板105進(jìn)出該處理腔室100。該處理腔室100的上方處理組件108內(nèi)的構(gòu)件與該接地?fù)醢?60、基座組件120和蓋環(huán)170合作使處理區(qū)域110內(nèi)所生成的等離子體限制在基板105上方的區(qū)域。該腔室100的底壁106支撐著基座組件120。該基座組件120在處理期間支撐沉積環(huán)502且連帶支撐該基板105?；M件120由提升機(jī)構(gòu)122而耦接至該腔室100的底壁106，該提升機(jī)構(gòu)122配置為在上方處理位置與下方傳送位置之間移動(dòng)該基座組件120。此外，處于下方傳送位置時(shí)，提升銷123經(jīng)移動(dòng)而穿過該基座組件120，以使該基板定位在與該基座組件120相隔一段距離處，以便于與設(shè)置在處理腔室100外部的基板傳送機(jī)構(gòu)交換基板，該基板傳送機(jī)構(gòu)例如是單刀刃機(jī)械手(未圖示)。波紋管124 —般設(shè)置在該基座組件120與腔室底壁106之間，以使該處理區(qū)域110與該基座組件120的內(nèi)部以及該腔室外部隔離?；M件120通常包括支撐件126，該支撐件126密封地耦接至平臺(tái)外殼128。平臺(tái)外殼128—般是由金屬材料制成，所述金屬材料例如是不銹鋼或鋁。冷卻板(未圖示)通常設(shè)置在該平臺(tái)外殼128內(nèi)以調(diào)節(jié)該支撐件126的溫度。在1996年4月16日授權(quán)給Davenport等人的美國(guó)專利第5507499號(hào)中描述一種可經(jīng)調(diào)整而受益于本文中所述實(shí)施例的基座組件120，該專利以引用方式全文并入本文中。支撐件126可由鋁或陶瓷組成。該基板支撐件126具有基板接收表面127，該基板支撐表面127在處理期間接收并支撐基板105，并且該基板接收表面127與靶材132的濺射表面(例如第一表面133)實(shí)質(zhì)上呈平行。該支撐件126還具有周長(zhǎng)邊緣129，該周長(zhǎng)邊緣129止于該基板105的懸伸邊緣105A之前。支撐件126可為靜電吸盤、陶瓷主體、加熱器或上述三者的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，支撐件126是一靜電吸盤，該靜電吸盤包括介電主體，并且該介電主體具有嵌入該介電主體內(nèi)的導(dǎo)電層或電極126A。該介電主體一般是由高熱傳導(dǎo)性介電材料所制成，該高熱傳導(dǎo)性介電材料例如是熱解氮化硼(pyrolyticboronnitride)、氮化招、氮化娃、氧化招(alumina)或等效材料。以下進(jìn)一步描述基座組件120與支撐件126的其它方面。在一個(gè)實(shí)施例中，該導(dǎo)電層126A被配置，使得當(dāng)由靜電吸盤功率供應(yīng)器143施加直流(DC)電壓至該導(dǎo)電層126A時(shí)，置于該基板接收表面127上的基板105將被靜電吸引而固定于基板接收表面127,以增進(jìn)基板105與支撐件126之間的熱傳作用。在另一個(gè)實(shí)施例中，射頻偏壓控制器141也耦接至導(dǎo)電層126A，使得在處理期間可于基板上保持電壓以影響等離子體與基板105之表面間的交互作用。該腔室100被系統(tǒng)控制器190控制，系統(tǒng)控制器190通常設(shè)計(jì)用以幫助處理腔室100的控制及自動(dòng)化并且一般包括中央處理器(CPU，未圖示)、存儲(chǔ)器(未圖示)與支持電路(或1/0，未圖示)。CPU可為用在工業(yè)設(shè)備中的任何形式的計(jì)算機(jī)處理器之一，以用于控制各種系統(tǒng)功能、基板移動(dòng)、腔室處理及支持硬件(例如傳感器、機(jī)械手、電機(jī)等等)，并且監(jiān)視這些處理(例如基板支撐件溫度、功率供應(yīng)器變量、腔室處理時(shí)間、I/o信號(hào)，等等)。該存儲(chǔ)器連接至該CPU，并且該存儲(chǔ)器可為一個(gè)或多個(gè)目前可取得的存儲(chǔ)器，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、軟盤、硬盤或任何其它形式的數(shù)字儲(chǔ)存器，且該等存儲(chǔ)器可內(nèi)建(local)或位于遠(yuǎn)程(remote)。軟件指令與數(shù)據(jù)可編碼并存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中以用于對(duì)該CPU下達(dá)指示。所述支持電路也連接至該CPU以采用常規(guī)方式支持該處理器。該支持電路可包括高速緩存(cache)、功率供應(yīng)器、時(shí)鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)及諸如此類?？衫迷撓到y(tǒng)控制器190讀取的程序(或計(jì)算機(jī)指令)決定要在基板上執(zhí)行何項(xiàng)任務(wù)。較佳地，該程序?yàn)榭捎上到y(tǒng)控制器190讀取的軟件，該軟件包括編碼以執(zhí)行與監(jiān)控有關(guān)的多種任務(wù)，以及執(zhí)行與控制要在該處理腔室100內(nèi)執(zhí)行的移動(dòng)、各種處理方案的任務(wù)與方案步驟。例如，該控制器190可包括程序編碼，該程序編碼包括用以操作基板組件120的基板定位指令組、用以操作氣體流量控制閥以設(shè)定流向該腔室100的濺射氣體流量的氣體流量控制指令組、用以操作節(jié)流閥或閘閥(gate valve)以維持腔室100內(nèi)的壓力的氣體壓力控制指令組、用以控制位于基座組件120或側(cè)壁104內(nèi)的溫度控制系統(tǒng)(未圖示)以分別設(shè)定基板或側(cè)壁104的溫度的溫度控制指令組、以及用以監(jiān)視該腔室100內(nèi)的處理的處理監(jiān)視指令組。該腔室100還包括處理套件150，該處理套件150包括各種構(gòu)件，這些構(gòu)件可輕易地從該腔室100卸除，以例如清除構(gòu)件表面上的濺射沉積物、更換或修理這些被侵蝕的構(gòu)件或調(diào)整該腔室100以用于其它處理。在一個(gè)實(shí)施例中，該處理套件150包括隔離環(huán)組件180、接地?fù)醢?60及環(huán)組件168，該環(huán)組件168用于設(shè)置在該支撐件126的周長(zhǎng)邊緣129的周圍，并且該支撐件126的周長(zhǎng)邊緣129止于該基板105的懸伸邊緣之前。圖4B為處理腔室100的等距視圖，該處理腔室100耦接至組合工具300的處理位置。組合工具300還可包括其它處理腔室，例如圖3中顯示的處理腔室，并且在該處理腔室100中執(zhí)行在沉積處理之前或之后調(diào)整這些腔室以在基板上執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理步驟。示范性組合工具300可包括購(gòu)自美國(guó)加州圣塔克拉拉市的應(yīng)用材料公司的Centura 或Endura*'系統(tǒng)。在一個(gè)例子中，該組合工具300可具有多個(gè)處理腔室，這些處理腔室配置為執(zhí)行多種基板處理操作，例如循環(huán)膜層沉積、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、蝕刻、預(yù)清潔、除氣、退火、定位及其它基板處理。傳送工具(例如，機(jī)械手348)設(shè)置于傳送腔室346中，該傳送工具可用來(lái)傳送基板進(jìn)入或離開與該組合工具300附接的一個(gè)或多個(gè)腔室。該上方處理組件108還可包括射頻功率供應(yīng)器181、直流(DC)功率供應(yīng)器182、適配件(adaptor) 102、電機(jī)193以及蓋組件130。蓋組件130通常包括靶材132、磁控管189及蓋包圍件(lid enclosure) 191。如圖4A與圖4B所示，當(dāng)處于關(guān)閉位置時(shí),側(cè)壁104支撐著該上方處理組件108。陶瓷祀材隔離件(ceramic target isolator) 136設(shè)置于該蓋組件130的隔離環(huán)組件180、靶材132與適配件102之間，以避免隔離環(huán)組件180、靶材132與適配件102之間發(fā)生真空泄漏。適配件102密封地耦接至該等側(cè)壁104并且建構(gòu)成有助于卸除該上方處理組件108與隔離環(huán)組件180。當(dāng)位于處理位置時(shí)，靶材132設(shè)置在該適配件102的鄰近處并且暴露于該處理腔室100的處理區(qū)域110中。靶材132含有在PVD或?yàn)R射工藝期間要沉積在基板105上的材料。該隔離環(huán)組件180設(shè)置在靶材132與擋板160以及腔室主體101之間，以使靶材132與該擋板160和腔室主體101電性隔離。處理期間，相對(duì)于該處理腔室的接地區(qū)域(例如腔室主體101及適配件102)，利用設(shè)置在該射頻(RF)功率供應(yīng)器181及/或直流(DC)功率供應(yīng)器182中的功率源偏壓該靶材132。在一個(gè)實(shí)施例中，射頻功率供應(yīng)器181包括射頻功率供應(yīng)器181A與射頻匹配器181B，該射頻功率供應(yīng)器181A與射頻匹配器181B配置為有效率地輸送射頻能量至靶材132。在一個(gè)例子中，射頻功率供應(yīng)器181A能夠產(chǎn)生頻率在約13. 56MHz至約60MHz之間且功率在約O至約4. 5千瓦的射頻電流。在一個(gè)例子中，該直流功率供應(yīng)器182中的直流功率供應(yīng)器182A能夠輸送在約O至約2. 5千瓦的直流功率。在另一個(gè)例子中，射頻功率供應(yīng)器181A能夠于靶材處產(chǎn)生在約15至約45千瓦/平方厘米之間的射頻功率密度，以及該直流功率供應(yīng)器182能夠輸送在約15至約45千瓦/平方厘米之間的功率密度。在處理期間，自氣源142經(jīng)由導(dǎo)管144供應(yīng)氣體(例如氬氣)至該處理區(qū)域110。該氣源142可包含非反應(yīng)性氣體,例如IS氣、氪氣、氦氣或氣氣,所述氣體能夠富含能量地撞擊在靶材132上并且從靶材132上濺射出材料。該氣源142也可包含反應(yīng)性氣體，例如含氧氣體或含氮?dú)怏w的其中一種或多種氣體，所述反應(yīng)性氣體能夠與濺射材料反應(yīng)以在基板上形成層。用過后的處理氣體與副產(chǎn)物通過排氣口 146而從腔室100中排出，所述排氣口 146接收用過后的處理氣體并引導(dǎo)所述用過后的處理氣體進(jìn)入具有可調(diào)位置的閘閥147的排氣導(dǎo)管148中以控制該腔室100的處理區(qū)域110內(nèi)的壓力。該排氣導(dǎo)管148連接至一個(gè)或多個(gè)排氣泵149，所述排氣泵149例如是低溫泵(cryopump)。一般而言，在處理期間該腔室100中的濺射氣體壓力設(shè)定在低于大氣壓的程度,例如真空環(huán)境,舉例而言,該壓力可為約I. O毫托至約10. O毫托。在一個(gè)實(shí)施例中，該處理壓力設(shè)定至約2. 5毫托至約6. 5毫托。自所述氣體在基板105與靶材132之間形成等離子體。該等離子體中的離子被加速而朝向靶材132前進(jìn)并且造成從靶材132上逐出材料。逐出的靶材材料沉積于基板上。蓋包圍件191通常包括導(dǎo)電壁185、中央饋送部(center feed)184以及擋板186(參照?qǐng)D4A與圖4B)。在此種結(jié)構(gòu)配置中，該導(dǎo)電壁185、中央饋送部184、靶材132與一部分的電機(jī)193圍在一起且形成背部區(qū)域134。背部區(qū)域134是設(shè)置在靶材132背側(cè)上的密封區(qū)域，并且在處理期間通常利用流動(dòng)液體填充該背部區(qū)域134以移除處理期間在靶材132處所產(chǎn)生的熱。在一個(gè)實(shí)施例中，該導(dǎo)電壁185與中央饋送部184配置為支撐電機(jī)193和磁控管系統(tǒng)189,如此該電機(jī)193可在處理期間轉(zhuǎn)動(dòng)該磁控管系統(tǒng)189。在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用介電層(例如迭爾林(Delrin)、G10、阿德爾(Ardel))使電機(jī)193與這些功率供應(yīng)器所輸送的射頻或直流功率電性隔離。擋板186可包含一種或多種介電材料,所述介電材料被設(shè)置為包圍住該輸送至革巴材132的射頻能量并且防止輸送至靶材132的射頻能量干擾與影響設(shè)置在組合工具103內(nèi)的其它處理腔室(見圖4B)。在一個(gè)結(jié)構(gòu)配置中，該擋板186可包括Delrin、G10、Ardel或其它類似材料以及/或薄接地片(thin grounded sheet)金屬射頻擋板。在該處理腔室100的一個(gè)實(shí)施例中，射頻偏壓控制器141(見圖4A與圖6)耦接于電極與射頻接地之間以在處理期間調(diào)整基板上的偏壓電壓，以控制基板表面上的轟擊程度。在一個(gè)實(shí)施例中，該電極設(shè)置在該支撐件126的基板接收表面127的鄰近處，并且該電極包括電極126A。在PVD反應(yīng)器中，通過控制電極到接地的阻抗來(lái)調(diào)節(jié)基板表面的轟擊作用可能影響沉積薄膜的性質(zhì)，所述薄膜的性質(zhì)例如是晶粒尺寸、膜應(yīng)力、晶向、膜密度、粗糙度與膜組成。因此，該射頻偏壓控制器141可用來(lái)改變基板表面處的膜性質(zhì)。圖6圖示射頻偏壓控制器141的一個(gè)實(shí)施例，該射頻偏壓控制器141具有射頻功率源694及射頻匹配器695。該射頻偏壓功率設(shè)定點(diǎn)可取決于將要在基板上完成的期望處理結(jié)果。下方處理套件與基板支撐組件參照?qǐng)D4A與圖5，該下方處理套件165包包括沉積環(huán)502與蓋環(huán)170。沉積環(huán)502通常制成環(huán)形或環(huán)帶，以圍繞著該支撐件126。蓋環(huán)170至少部分覆蓋住一部分的沉積環(huán)502。在處理期間，沉積環(huán)502與蓋環(huán)170彼此合作，以減少在支撐件126的周長(zhǎng)邊緣129以及基板105的懸伸邊緣105A上的濺射沉積物生成。蓋環(huán)170環(huán)繞該沉積環(huán)502并且至少部分地覆蓋該沉積環(huán)502，以容納該沉積環(huán)502且從而替該沉積環(huán)502遮擋掉大部分的濺射沉積物。蓋環(huán)170是由能耐受濺射等離子體的腐蝕作用的材料所制成，所述材料例如是金屬材料(諸如，不銹鋼、鈦或鋁)或陶瓷材料(諸如，氧化鋁)。在一個(gè)實(shí)施例中，蓋環(huán)170是由不銹鋼材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，該蓋環(huán)170的表面經(jīng)過雙絲鋁電弧噴涂(例如CLEANC0AT )處理，以減少?gòu)纳w環(huán)170表面掉
16落的顆粒。在一個(gè)實(shí)施例中，沉積環(huán)502是由可耐受濺射等離子體的腐蝕作用的介電材料所制成，所述材料例如是陶瓷材料，例如氧化鋁。蓋環(huán)170包括環(huán)形環(huán)510，該環(huán)形環(huán)510包括頂表面573，該頂表面573徑向地向內(nèi)傾斜且環(huán)繞著該支撐件126。該環(huán)形環(huán)510的頂表面573具有內(nèi)周邊(inner periphery) 571以及外周邊(outer periphery) 516。該內(nèi)周邊571包括凸緣572,該凸緣572位于該沉積環(huán)502的徑向內(nèi)側(cè)凹部(radially inward dip),該徑向內(nèi)側(cè)凹部包括開放內(nèi)側(cè)溝槽。該開放內(nèi)側(cè)溝槽位于該沉積環(huán)502的表面503與凸緣572之間，而凸緣572減少濺射沉積物在該開放內(nèi)側(cè)溝槽上的沉積作用。可塑造該凸緣572的尺寸、形狀及位置，以使該凸緣572可與弧形間隙402合作并且互補(bǔ)而在蓋環(huán)170和沉積環(huán)502之間形成盤繞(convoluted)且收縮(contricted)的流動(dòng)路徑，該流動(dòng)路徑阻止處理沉積物流到該支撐件126及平臺(tái)外殼128 上。頂表面573可傾斜而與水平面之間具有角度，該角度在約10度至約20度之間。該蓋環(huán)170的頂表面573的角度被設(shè)計(jì)為使最靠近基板105的懸伸邊緣處的濺射沉積物累積量減至最少，否則累積的濺射沉積物可能對(duì)整個(gè)基板105上的顆粒性能(particleperformance)造成負(fù)面影響。該蓋環(huán)可包含能與處理化學(xué)物質(zhì)兼容的任何材料，所述材料例如是鈦或不銹鋼。在擋板160的環(huán)支撐部561與蓋環(huán)170之間的間距或間隙554形成等離子體的S形盤繞路徑或迷宮(labyrinth)。該路徑的形狀是有利的，例如，因?yàn)樵撀窂降男螤顣?huì)阻擋且妨礙等離子體物種進(jìn)入這個(gè)區(qū)域中，從而減少濺射材料不必要的沉積。在某些實(shí)施例中，還可加熱該接地?fù)醢?60。可沿著該擋板形成多個(gè)孔594，以供氣體在該腔室的處理區(qū)域與下方部分之間流動(dòng)，即是使氬氣流入該處理區(qū)域110以用于撞擊靶材132。所述孔594的尺寸也可調(diào)整，以防止等離子體泄漏至基板組件下方的區(qū)域中。若所述孔594太小，則電導(dǎo)率(conductance)過低，因此所述孔的尺寸需加以調(diào)整以使射頻泄漏減至最少。在一個(gè)實(shí)施例中，基座接地組件530包括板531，該板531具有U形部534。該U形部延伸于該基板支撐組件與該接地?fù)醢?60的環(huán)支撐部561之間。U形部534有助于防止該基板支撐件與基座接地組件530上的偏壓之間形成電位，從而防止該區(qū)域中形成等離子體。因此，U形部534可建立出暗空間區(qū)域，以防止在該下方處理套件165和該基板支撐組件下方的區(qū)域內(nèi)點(diǎn)燃等離子體。如圖5所示的一個(gè)實(shí)施例中，蓋環(huán)170被設(shè)計(jì)且在處理期間相對(duì)于該接地?fù)醢?60而定位，以使得該蓋環(huán)170將不接觸該接地?fù)醢迩覐亩鵀殡娦浴案≈谩?。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，要定位該蓋環(huán)170與沉積環(huán)502，以使蓋環(huán)170和沉積環(huán)502與基板105相隔一段距離并且位在支撐件126的基板接收表面127下方，以允許在處理期間通過輸送RF及/或DC功率給靶材132所建立出的電場(chǎng)“E”在基板表面各處可更均勻一致。應(yīng)注意，雖然本文中的描述內(nèi)容與圖4A至圖6中的說明都描述該基板接收表面127是設(shè)置在靶材132下方，并且蓋環(huán)170及沉積環(huán)502位于基板接收表面127下方，然而此種垂直定向的結(jié)構(gòu)配置并非用以限制本文所述發(fā)明的范圍，而是作為參考系(referenceframe)以限定每個(gè)構(gòu)件彼此之間的相對(duì)順序與距離。在某些實(shí)施例中，基板接收表面127可相對(duì)于靶材132定位成其它方向(例如可位于上方或采取水平對(duì)齊)，同時(shí)蓋環(huán)170及沉積環(huán)502至該靶材132的相隔距離仍舊比該基板接收表面127至靶材132的相隔距離更遠(yuǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，希望確保形成在沉積環(huán)502的上表面504上的沉積膜層(由介電材料所形成)不具有接地的電性路徑，以避免靠近基板邊緣105A的區(qū)域中的電場(chǎng)隨時(shí)間而改變(例如，處理套件的壽命)。為避免沉積在該上表面504上的膜層與該擋板160和蓋環(huán)170產(chǎn)生電性接觸，蓋環(huán)170的凸緣572的尺寸、形狀與位置被設(shè)計(jì)，以避免在沉積環(huán)502上的沉積作用與沉積在蓋環(huán)170上的層形成橋接以及避免與擋板160連接。下方處理套件165的所述構(gòu)件可單獨(dú)運(yùn)作或結(jié)合運(yùn)作，以明顯減少顆粒產(chǎn)生及雜散等離子體(stray plasma)。目前的多件式擋板(multiple part shield)提供延伸的RF返回路徑,該RF返回路徑會(huì)促成射頻諧波(RF harmonic)而造成在處理腔外部形成雜散等離子體，相較于目前的多件式擋板而言，上述的單件式擋板160可減少射頻返回路徑，從而可于內(nèi)部處理區(qū)域中提供增強(qiáng)的等離子體約束作用。該單件式擋板的平面底板(flatbase-plate)提供額外的縮短返回路徑以供射頻通過該基座，以進(jìn)一步減少諧波以及雜散等離子體且同時(shí)為現(xiàn)有的接地硬件提供著陸點(diǎn)。參照?qǐng)D5，在一個(gè)實(shí)施例中，該基座組件120進(jìn)一步包括基座接地組件530，該基座接地組件530經(jīng)調(diào)整以確保該波紋管124在處理期間是接地的。若波紋管124的射頻電位與擋板160不同，則該波紋管160可能影響等離子體一致性并且造成該處理腔室內(nèi)發(fā)生電弧，這將會(huì)影響所沉積的膜層的性質(zhì)、產(chǎn)生顆粒及/或影響處理一致性。在一個(gè)實(shí)施例中，該基座接地組件530包括板531，該板531包括導(dǎo)電彈簧532。導(dǎo)電彈簧532及板531被配置為當(dāng)由提升機(jī)構(gòu)122使基座組件120于“V”方向上移動(dòng)至該處理位置(顯示于圖5)時(shí)，該導(dǎo)電彈簧532及板531可與擋板160的表面產(chǎn)生電性接觸。當(dāng)由提升機(jī)構(gòu)122使基座組件120于“V”方向上移動(dòng)至該傳送位置(顯示于圖4A)時(shí)，導(dǎo)電彈簧532可脫離擋板160。磁控管組件參照?qǐng)D4A與圖7，為了提供有效率的濺射，在上方處理組件108內(nèi)的靶材132的背部設(shè)置磁控管系統(tǒng)189，以在靶材132的濺射表面133鄰近處的處理區(qū)域110中建立磁場(chǎng)。建立磁場(chǎng)來(lái)捕獲電子及離子，從而提高等離子體密度且從而提高濺射速率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，磁控管系統(tǒng)189包括源磁控管組件420，該源磁控管組件420包括轉(zhuǎn)盤413、外側(cè)磁極424及內(nèi)側(cè)磁極425。轉(zhuǎn)盤413通常允許相對(duì)于該腔室100的中央軸194移動(dòng)該源磁控管組件420而定位該源磁控管組件420中的所述磁場(chǎng)產(chǎn)生構(gòu)件。轉(zhuǎn)盤413通常被調(diào)整以于垂直方向上支撐該外側(cè)磁極424與內(nèi)側(cè)磁極425并且與該外側(cè)磁極424及內(nèi)側(cè)磁極425磁顆合，該外側(cè)磁極424為第一磁極性，并且該內(nèi)側(cè)磁極425具有與該第一磁極性相反的第二磁極性。內(nèi)側(cè)磁極424由間隙427而與外側(cè)磁極425隔開，并且每個(gè)磁極通常包括一個(gè)或多個(gè)磁體和極片(pole piece)。延伸于兩個(gè)磁極424和425之間的磁場(chǎng)在鄰近靶材132的濺射表面的第一部處建立出等離子體區(qū)域。該等離子體區(qū)域形成高密度等離子體區(qū)，并且該高密度等離子體區(qū)通常遵循間隙427的形狀。如圖7所示的一個(gè)實(shí)施例中，磁控管系統(tǒng)189是封閉回路式設(shè)計(jì)。一般而言會(huì)形成“封閉回路式(closed loop) ”的磁控管結(jié)構(gòu)配置,如此該磁控管的外側(cè)磁極環(huán)繞著磁控管的內(nèi)側(cè)磁極而在所述磁極之間形成連續(xù)循環(huán)狀的間隙。在該封閉回路式結(jié)構(gòu)中，從靶材表面脫出又進(jìn)入靶材表面的磁場(chǎng)形成“封閉回路式”圖案，該封閉回路式圖案可用來(lái)使該封閉圖案中的電子限制在靠近靶材表面處，這種圖案通常稱為“跑道式(racetrack type) ”圖案。與開放回路式相反的封閉回路式磁控管結(jié)構(gòu)能夠使電子限制在靠近靶材132的濺射表面133處并于該處產(chǎn)生高密度等離子體以提高派射率(sputtering yield)。在磁控管系統(tǒng)189的一個(gè)實(shí)施例中，由電機(jī)193驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸193A沿中央軸194而延伸并且支撐著轉(zhuǎn)盤413與源磁控管組件420。在處理期間，濺射作用顯著加熱該靶材132。因此，該背部區(qū)域134密封于靶材132的背部，并且以冷卻水的液體填充該背部區(qū)域134，該冷卻水是由冷卻裝置(未圖示)加以冷卻并且以水管循環(huán)該冷卻水(未圖示)。轉(zhuǎn)軸193A通過旋轉(zhuǎn)密封件(未圖示)貫穿該背部腔室100。磁控管系統(tǒng)189浸沒在置于該背部區(qū)域139中的液體內(nèi)。在某些實(shí)施例中，該源磁控管組件420是不平衡磁控管。在一個(gè)實(shí)施例中，該相對(duì)不平衡性(relative imbalance)小，因此該相對(duì)不平衡性的比值接近I。通常該不平衡性限定為整個(gè)外側(cè)磁極424的積分總和磁強(qiáng)度或磁通量除以整個(gè)內(nèi)側(cè)磁極425的積分總和磁強(qiáng)度或磁通量所得的比值。發(fā)現(xiàn)到，通過使外側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度比內(nèi)側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度的不平衡性在約
I.56至約O. 57之間，可增進(jìn)鎢膜的沉積處理以提高轟擊作用及晶粒尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，該外側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度比內(nèi)側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度的不平衡性的比值在約I. 15至約O. 93之間。該磁性不平衡性造成該內(nèi)側(cè)磁極425發(fā)射出的磁場(chǎng)有一部分射向基板105并且引導(dǎo)已離子化的濺射粒子朝向基板105。然而，該源磁控管組件420會(huì)建立等離子體使相當(dāng)大部分的濺射粒子被離子化。該不平衡磁場(chǎng)引導(dǎo)至少部分的所述已離子化顆粒朝向基板105，而增進(jìn)膜厚度的一致性。圖7表不磁控管系統(tǒng)189的實(shí)施例，在該磁控管系統(tǒng)189中，外側(cè)磁極424與內(nèi)側(cè)磁極425形成封閉回路式的環(huán)狀磁控管，該封閉回路式的環(huán)狀磁控管繞著該靶材132的中心“M”而置中設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用徑向?qū)ΨQ形狀(radially symmetric shaped)的磁控管設(shè)計(jì)，該徑向?qū)ΨQ形狀的磁控管設(shè)計(jì)是一種不平衡且非磁性對(duì)稱的封閉回路式磁控管設(shè)計(jì)，此種設(shè)計(jì)利于使用射頻及/或直流等離子體沉積膜。在一個(gè)實(shí)施例中，置于外側(cè)磁極424與內(nèi)側(cè)磁極425中的所述磁體423沿第一軸491呈對(duì)稱分布并且沿第二軸492呈不對(duì)稱分布。在一個(gè)實(shí)施例中，外側(cè)磁極424與內(nèi)側(cè)磁極425在沿著第一軸491且在該外側(cè)磁極424與內(nèi)側(cè)磁極425之間的一點(diǎn)處具有外側(cè)至內(nèi)側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度不平衡性，該不平衡性在約I. 56至約O. 57之間。在不平衡封閉回路式設(shè)計(jì)的另一個(gè)實(shí)施例中，外側(cè)磁極424與內(nèi)側(cè)磁極425在沿著第一軸491且在該外側(cè)磁極424與內(nèi)側(cè)磁極425之間的一點(diǎn)處的外側(cè)至內(nèi)側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度不平衡性比值在約I. 15至約O. 93之間。應(yīng)注意，在內(nèi)側(cè)磁極和外側(cè)磁極之間的磁場(chǎng)不平衡性不同于相對(duì)第二軸492而言的磁體423的不對(duì)稱性，因?yàn)樵摬黄胶庑允桥c所述磁極之間所產(chǎn)生的磁場(chǎng)有關(guān)，而該不對(duì)稱性則是與在整個(gè)靶材表面上不同區(qū)域處的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度存在或變化有關(guān)。在此種結(jié)構(gòu)配置中，使用不平衡的封閉回路式磁控管建立出環(huán)形等離子體區(qū)域“PR”，該環(huán)狀等離子體區(qū)域“PR”可集中在該間隙427周圍。在某些實(shí)施例中，在靠近第二軸492上方的磁控管系統(tǒng)189的區(qū)域(見圖7)或靠近具有最高磁體密度區(qū)域處的處理區(qū)域內(nèi)的等離子體密度通常高于靠近具有最低磁體密度或不具磁體的處理區(qū)域內(nèi)的等離子體密度。該磁控管在該靶材及腔室上方的大致中央軸上旋轉(zhuǎn)，且因此在一個(gè)實(shí)施例中配置為由電機(jī)193使該磁控管在處理期間繞著它的中心“M”旋轉(zhuǎn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，該外側(cè)磁極424與該內(nèi)側(cè)磁極425各自包括多個(gè)磁體423，所述磁體423可在間隙427的任一側(cè)上配置成陣列圖案，并且以極片(polepiece)罩住所述磁體423。在一個(gè)結(jié)構(gòu)配置中，外側(cè)磁極424中的所述磁體423的北極(N)設(shè)置成遠(yuǎn)離該旋轉(zhuǎn)板413，并且內(nèi)側(cè)磁極425中的所述磁體423的南極(S)則設(shè)置成遠(yuǎn)離該旋轉(zhuǎn)板413。在某些結(jié)構(gòu)配置中，磁軛(未圖示)設(shè)置在該內(nèi)側(cè)與外側(cè)磁極的磁體和旋轉(zhuǎn)板413之間。在一個(gè)例子中，該源磁控管組件420包括外側(cè)磁極424與內(nèi)側(cè)磁極425,該外側(cè)磁極424內(nèi)含34個(gè)磁體，并且該內(nèi)側(cè)磁極425內(nèi)含60個(gè)磁體，其中所述磁體423由亞力可合金(Alnico alloy)、稀土材料或其它類似材料制成。在另一個(gè)實(shí)施例中，該外側(cè)磁極424具有56個(gè)磁體,并且該內(nèi)側(cè)磁極具有36個(gè)磁體。在另一個(gè)實(shí)施例中，該外側(cè)磁極424具有56個(gè)磁體，并且該內(nèi)側(cè)磁極具有49個(gè)磁體。在又一個(gè)實(shí)施例中，該外側(cè)磁極具有56個(gè)磁體,以及該內(nèi)側(cè)磁極425具有60個(gè)磁體。該不平衡的比值有助于改善厚度的一致性。例如，若使該不平衡比值降至小于1，該厚度一致性將會(huì)達(dá)到使最大測(cè)量厚度與最小測(cè)量厚度之間的差異小于11%。在某些實(shí)施例中，當(dāng)該不平衡比值約為O. 57時(shí)，該厚度一致性可達(dá)到約5.5%。然而，降低該不平衡比值也可能提高所沉積的鎢的電阻率。因此，可隨著其它變量調(diào)整該不平衡比值，以提供比根據(jù)常規(guī)PVD及CVD方法所形成的鎢膜具有更低電阻的薄鎢膜且同持維持良好的膜一致性。雖然上述涉及本發(fā)明的實(shí)施例，但在不偏離本發(fā)明的基本范圍下，當(dāng)可作出本發(fā)明的其它或進(jìn)一步實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括基板，所述基板具有源極區(qū)與漏極區(qū)；以及柵電極疊層，所述柵電極疊層位于所述基板上，并且所述柵電極疊層在所述源極區(qū)與所述漏極區(qū)之間；所述柵電極疊層包括導(dǎo)電膜層，所述導(dǎo)電膜層位于柵極介電層上；耐火金屬氮化物膜層，所述耐火金屬氮化物膜層位于所述導(dǎo)電膜層上；含硅膜層，所述含硅膜層位于所述耐火金屬氮化物膜層上；以及鎢膜層，所述鎢膜層位于所述含硅膜層上。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中所述柵電極疊層的薄層電阻在約10微歐姆-厘米至14微歐姆-厘米之間。
3.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中所述鎢膜層具有低于9.5微歐姆-厘米的電阻率。
4.一種形成柵電極疊層的方法，所述方法包括以下步驟在處理腔室內(nèi)放置基板，其中所述基板包括源極區(qū)與漏極區(qū)、柵極介電層以及導(dǎo)電膜層，所述柵極介電層在所述源極區(qū)與所述漏極區(qū)之間，且所述導(dǎo)電膜層位于所述柵極介電層上；在所述導(dǎo)電膜層上形成耐火金屬氮化物膜層；在所述耐火金屬氮化物膜層上形成含硅膜層；以及在所述含硅膜層上形成鎢膜層。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述形成步驟在原位執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述柵電極疊層的所述薄層電阻在約10微歐姆-厘米至14微歐姆-厘米之間。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述鎢膜層具有低于9.5微歐姆-厘米的電阻率。
8.一種沉積鎢膜層的方法，所述方法包括以下步驟使用射頻功率供應(yīng)器或直流功率供應(yīng)器在腔室的處理區(qū)域內(nèi)形成等離子體，所述射頻功率供應(yīng)器或直流功率供應(yīng)器耦接至所述腔室內(nèi)的靶材，所述靶材具有第一表面及第二表面，所述第一表面與所述腔室的所述處理區(qū)域接觸，并且所述第二表面是所述第一表面的相反面；輸送能量至腔室的處理區(qū)域內(nèi)形成的等離子體，其中所述輸送能量的步驟包括以下步驟自射頻功率供應(yīng)器輸送射頻功率至靶材或自直流功率供應(yīng)器輸送直流功率至所述靶材；繞著所述靶材的中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)磁控管，其中所述磁控管設(shè)置在所述靶材的所述第二表面的鄰近處，所述磁控管包括外側(cè)磁極，所述外側(cè)磁極包括多個(gè)磁體；以及內(nèi)側(cè)磁極，所述內(nèi)側(cè)磁極包括多個(gè)磁體，其中所述外側(cè)磁極與所述內(nèi)側(cè)磁極形成封閉回路式磁控管組件，其中由所述外側(cè)磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)與由所述內(nèi)側(cè)磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的比值在約I. 56至約O. 57之間；加熱所述腔室內(nèi)的基板支撐件；利用射頻功率供應(yīng)器偏壓所述基板支撐件；以及在基板上沉積鎢膜層，所述基板置于所述腔室內(nèi)的所述基板支撐件上。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述處理區(qū)域從約2.5毫托加壓至約6. 5毫托，所述基板支撐件的溫度從約200° C至約900° C，與所述靶材耦接的所述射頻功率供應(yīng)器的頻率大于與所述基板支撐件耦接的所述射頻功率供應(yīng)器的頻率，所述直流功率源被設(shè)定為從I. OkW至2. 5kff,并且與所述基板支撐件耦接的所述射頻功率源被設(shè)定為從I. OkW至2. 5kff,以及所述靶材與所述基板之間的間距在55毫米至75毫米之間。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述鎢膜以每分鐘6.丨5人被沉積且厚度為500蓋。
11.一種等離子體處理腔室，所述等離子體處理腔室包括靶材，所述靶材具有第一表面及第二表面，所述第一表面與處理區(qū)域接觸，并且所述第二表面為所述第一表面的相反面；射頻功率供應(yīng)器或直流功率供應(yīng)器，所述射頻功率供應(yīng)器或直流功率供應(yīng)器耦接至所述靶材；接地且被加熱的擋板，所述擋板至少部分地包圍所述處理區(qū)域的一部分，并且所述擋板電性耦接至接地；基板支撐件，所述基板支撐件具有基板接收表面，所述基板接收表面設(shè)置在所述靶材下方，所述基板支撐件進(jìn)一步包括電極，所述電極設(shè)置在所述基板接收表面的下方；蓋環(huán)；沉積環(huán)，所述沉積環(huán)設(shè)置在所述基板支撐件的一部分的上方，其中在處理期間所述蓋環(huán)設(shè)置在所述沉積環(huán)的一部分上；基座接地組件，所述基座接地組件設(shè)置在所述基板支撐件的下方，并且所述基座接地組件包括板，所述板具有U形部，所述U形部延伸在基板支撐組件與所述接地?fù)醢宓沫h(huán)支撐部之間；以及磁控管，所述磁控管設(shè)置于所述靶材的所述第二表面的鄰近處，其中所述磁控管包括外側(cè)磁極，所述外側(cè)磁極包括多個(gè)磁體；以及內(nèi)側(cè)磁極，所述內(nèi)側(cè)磁極包括多個(gè)磁體，其中所述外側(cè)磁極與所述內(nèi)側(cè)磁極形成封閉回路式磁控管組件，其中所述外側(cè)磁極與所述內(nèi)側(cè)磁極各自建立磁場(chǎng)，其中由所述外側(cè)磁極所產(chǎn)生的所述磁場(chǎng)與由所述內(nèi)側(cè)磁極所產(chǎn)生的所述磁場(chǎng)的比值在約I. 56至約O. 57。
12.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理腔室，其中由設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)磁極的所述多個(gè)磁體所產(chǎn)生的所述磁場(chǎng)大于由設(shè)置在所述外側(cè)磁極中的所述多個(gè)磁體所產(chǎn)生的所述磁場(chǎng)。
13.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理腔室，其中所述電極將射頻功率偏壓提供給所述基板支撐件。
14.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理腔室，其中所述接地?fù)醢迨菃渭?br> 15.如權(quán)利要求14所述的等離子體處理腔室，其中所述接地?fù)醢寰哂卸鄠€(gè)孔，所述多個(gè)孔貫穿所述環(huán)支撐部。
全文摘要
本文所述實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件以及形成該半導(dǎo)體器件的方法和設(shè)備。該半導(dǎo)體器件包括基板及柵電極疊層，該基板具有源極區(qū)與漏極區(qū)，并且該柵電極疊層位于基板上并且在源極區(qū)和漏極區(qū)之間。該柵電極疊層包括位于柵極介電層上的導(dǎo)電膜層、位于該導(dǎo)電膜層上的耐火金屬氮化物膜層、位于該耐火金屬氮化物膜層上的含硅膜層以及位于該含硅膜層上的鎢膜層。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括使基板置于處理腔室中，其中該基板包括源極區(qū)及漏極區(qū)、位于該源極區(qū)與漏極區(qū)之間的柵極介電層以及位于該柵極介電層上的導(dǎo)電膜層。該方法還包括在該導(dǎo)電膜層上沉積耐火金屬氮化物膜層、在該耐火金屬氮化物膜層上沉積含硅膜層以及在該含硅膜層上沉積鎢膜層。
文檔編號(hào)H01L29/78GK102939657SQ201180030291
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者曹勇, 唐先民, 斯里尼瓦斯·甘迪科塔, 偉·D·王, 劉振東, 凱文·莫雷斯, 穆罕默德·M·拉希德, 清·X·源, 阿南塔克里希納·朱普迪 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司