公开(公告)号：US06905959B1

公开(公告)日：2005-06-14

申请号：US10335464

申请日：2002-12-31

申请人： Kaihan A. Ashtiani ,  Maximilian A. Biberger ,  Erich R. Klawuhn ,  Kwok Fai Lai ,  Karl B. Levy ,  J. Patrick Rymer

发明人： Kaihan A. Ashtiani ,  Maximilian A. Biberger ,  Erich R. Klawuhn ,  Kwok Fai Lai ,  Karl B. Levy ,  J. Patrick Rymer

IPC分类号： H01L21/285 ,  H01L21/768 ,  H01L21/4763

CPC分类号： H01L21/76843 ,  H01L21/2855 ,  H01L21/76873 ,  H01L21/76876

摘要： A method of depositing thin films comprising tantalum, tantalum nitride, and copper for barrier films and seed layers within high aspect ratio openings used for copper interconnects. The barrier films and seed layers are deposited at extremely low temperature conditions wherein the wafer stage temperature of the sputter source is chilled to about −70° C. to about 0° C. Most preferably, the present invention is practiced using a hollow cathode magnetron. The resulting tantalum and/or tantalum nitride barrier films and copper seed layers are superior in surface smoothness, grain size and uniformity such that subsequent filling of the high aspect ratio opening is substantially void-free.

摘要翻译： 一种用于在用于铜互连的高纵横比开口中沉积用于阻挡膜和种子层的钽，氮化钽和铜的薄膜的方法。 阻挡膜和种子层在极低温度条件下沉积，其中溅射源的晶片台温度被冷却至约-70℃至约0℃。最优选地，本发明使用空心阴极磁控管 。 所得到的钽和/或氮化钽阻挡膜和铜籽晶层的表面平滑度，晶粒尺寸和均匀性都是优异的，使得高纵横比开口的后续填充基本上无空隙。

公开(公告)号：US06541371B1

公开(公告)日：2003-04-01

申请号：US09491853

申请日：2000-01-26

申请人： Kaihan A. Ashtiani ,  Maximilian A. Biberger ,  Erich R. Klawuhn ,  Kwok Fai Lai ,  Karl B. Levy ,  J. Patrick Rymer

发明人： Kaihan A. Ashtiani ,  Maximilian A. Biberger ,  Erich R. Klawuhn ,  Kwok Fai Lai ,  Karl B. Levy ,  J. Patrick Rymer

IPC分类号： H01L214763

CPC分类号： H01L21/76843 ,  H01L21/2855 ,  H01L21/76873 ,  H01L21/76876

摘要： A method of depositing thin films comprising tantalum, tantalum nitride, and copper for barrier films and seed layers within high aspect ratio openings used for copper interconnects. The barrier films and seed layers are deposited at extremely low temperature conditions wherein the wafer stage temperature of the sputter source is chilled to about −70° C. to about 0° C. Most preferably, the present invention is practiced using a hollow cathode magnetron. The resulting tantalum and/or tantalum nitride barrier films and copper seed layers are superior in surface smoothness, grain size and uniformity such that subsequent filling of the high aspect ratio opening is substantially void-free.

摘要翻译： 一种用于在用于铜互连的高纵横比开口中沉积用于阻挡膜和种子层的钽，氮化钽和铜的薄膜的方法。 阻挡膜和种子层在极低温度条件下沉积，其中溅射源的晶片台温度被冷却至约-70℃至约0℃。最优选地，本发明使用空心阴极磁控管 。 所得到的钽和/或氮化钽阻挡膜和铜籽晶层的表面平滑度，晶粒尺寸和均匀性都是优异的，使得高纵横比开口的后续填充基本上无空隙。

公开(公告)号：US07005372B2

公开(公告)日：2006-02-28

申请号：US10690492

申请日：2003-10-20

申请人： Karl B. Levy ,  Junghwan Sung ,  Kaihan A. Ashtiani ,  James A. Fair ,  Joshua Collins ,  Juwen Gao

发明人： Karl B. Levy ,  Junghwan Sung ,  Kaihan A. Ashtiani ,  James A. Fair ,  Joshua Collins ,  Juwen Gao

IPC分类号： H01L21/4763

CPC分类号： C23C16/4554 ,  C23C16/0272 ,  C23C16/34 ,  C23C16/45531 ,  C23C16/45534 ,  H01L21/28562 ,  H01L21/76843

摘要： Methods for depositing a tungsten nitride layer are described. The methods form a tungsten nitride layer using a carefully controlled deposition technique such as pulsed nucleation layer (PNL). Initially, a tungsten layer is formed on a substrate surface. The tungsten layer is then exposed to a nitriding agent to form a tungsten nitride layer. Methods of forming relatively thick layers of involve repeated cycles of contact with reducing agent, tungsten precursor and nitriding agent. In some cases, the cycle may also include contact with a dopant precursor such as phosphine or arsine.

摘要翻译： 描述了用于沉积氮化钨层的方法。 该方法使用精心控制的沉积技术如脉冲成核层（PNL）形成氮化钨层。 最初，在衬底表面上形成钨层。 然后将钨层暴露于氮化剂以形成氮化钨层。 形成相对较厚层的方法涉及与还原剂钨前体和氮化剂接触的重复循环。 在一些情况下，该循环还可以包括与诸如膦或胂的掺杂剂前体接触。

公开(公告)号：US07691749B2

公开(公告)日：2010-04-06

申请号：US11305368

申请日：2005-12-16

申请人： Karl B. Levy ,  Junghwan Sung ,  Kaihan A. Ashtiani ,  James A. Fair ,  Joshua Collins ,  Juwen Gao

发明人： Karl B. Levy ,  Junghwan Sung ,  Kaihan A. Ashtiani ,  James A. Fair ,  Joshua Collins ,  Juwen Gao

IPC分类号： H01L21/44

CPC分类号： C23C16/4554 ,  C23C16/0272 ,  C23C16/34 ,  C23C16/45531 ,  C23C16/45534 ,  H01L21/28562 ,  H01L21/76843

摘要： Methods for depositing a tungsten nitride layer are described. The methods form a tungsten nitride layer using a carefully controlled deposition technique such as pulsed nucleation layer (PNL). Initially, a tungsten layer is formed on a substrate surface. The tungsten layer is then exposed to a nitriding agent to form a tungsten nitride layer. Methods of forming relatively thick layers of involve repeated cycles of contact with reducing agent, tungsten precursor and nitriding agent. In some cases, the cycle may also include contact with a dopant precursor such as phosphine or arsine.

摘要翻译： 描述了用于沉积氮化钨层的方法。 该方法使用精心控制的沉积技术如脉冲成核层（PNL）形成氮化钨层。 最初，在衬底表面上形成钨层。 然后将钨层暴露于氮化剂以形成氮化钨层。 形成相对较厚层的方法涉及与还原剂钨前体和氮化剂接触的重复循环。 在一些情况下，该循环还可以包括与诸如膦或胂的掺杂剂前体接触。

公开(公告)号：US06497796B1

公开(公告)日：2002-12-24

申请号：US09653611

申请日：2000-08-31

申请人： Kaihan A. Ashtiani ,  Karl B. Levy ,  Kwok F. Lai ,  Andrew L. Nordquist ,  Larry D. Hartsough

发明人： Kaihan A. Ashtiani ,  Karl B. Levy ,  Kwok F. Lai ,  Andrew L. Nordquist ,  Larry D. Hartsough

IPC分类号： C23C1435

CPC分类号： H01J37/3405

摘要： A magnetron source comprises a hollow cathode with a non-planar target. By using a magnet between the cathode and a substrate, plasma can be controlled to achieve high ionization levels, good step coverage, and good process uniformity. Step coverage uniformity is also improved by controlling the magnetic fields, and thus the flow of ions and electrons, near the plane of the substrate.

摘要翻译： 磁控管源包括具有非平面靶的空心阴极。 通过使用阴极和衬底之间的磁体，可以控制等离子体以实现高电离水平，良好的步骤覆盖和良好的工艺均匀性。 通过控制磁场，从而通过控制基板平面附近的离子和电子的流动，也提高了步骤覆盖均匀性。

公开(公告)号：US07141494B2

公开(公告)日：2006-11-28

申请号：US10649351

申请日：2003-08-26

申请人： Sang-Hyeob Lee ,  Karl B. Levy ,  Aaron R. Fellis ,  Panya Wongsenakhum ,  Juwen Gao ,  Joshua Collins ,  Kaihan A. Ashtiani ,  Junghwan Sung ,  Lana Hiului Chan

发明人： Sang-Hyeob Lee ,  Karl B. Levy ,  Aaron R. Fellis ,  Panya Wongsenakhum ,  Juwen Gao ,  Joshua Collins ,  Kaihan A. Ashtiani ,  Junghwan Sung ,  Lana Hiului Chan

IPC分类号： H01L21/4763 ,  H01L21/44

CPC分类号： H01L21/28562 ,  H01L21/28556 ,  H01L21/76843 ,  H01L21/76876 ,  H01L21/76877 ,  Y10S438/902

摘要： A tungsten nucleation film is formed on a surface of a semiconductor substrate by alternatively providing to that surface, reducing gases and tungsten-containing gases. Each cycle of the method provides for one or more monolayers of the tungsten film. The film is conformal and has improved step coverage, even for a high aspect ratio contact hole.

摘要翻译： 通过交替地向该表面提供还原气体和含钨气体，在半导体衬底的表面上形成钨成核膜。 该方法的每个循环提供了一个或多个钨膜的单层。 该膜是保形的，并且具有改进的台阶覆盖率，即使是高纵横比接触孔。

公开(公告)号：US07262125B2

公开(公告)日：2007-08-28

申请号：US10815560

申请日：2004-03-31

申请人： Panya Wongsenakhum ,  Aaron R. Fellis ,  Kaihan A. Ashtiani ,  Karl B. Levy ,  Juwen Gao ,  Joshua Collins ,  Junghwan Sung ,  Lana Hiului Chan

发明人： Panya Wongsenakhum ,  Aaron R. Fellis ,  Kaihan A. Ashtiani ,  Karl B. Levy ,  Juwen Gao ,  Joshua Collins ,  Junghwan Sung ,  Lana Hiului Chan

IPC分类号： H01L21/4763

CPC分类号： C23C16/45523 ,  C23C16/0281 ,  C23C16/08 ,  H01L21/28562 ,  H01L21/76843 ,  H01L21/76876

摘要： Methods and apparatus for preparing a low-resistivity tungsten film on a substrate are provided. Methods involve the formation of a tungsten nucleation layer on a substrate using pulsed nucleation layer (PNL) techniques and depositing a bulk tungsten layer thereon. Methods for forming the tungsten nucleation layer involve the use of a boron-containing species, a tungsten-containing precursor, and optionally, a silane. The methods described are particularly useful for applications where thin, low resistivity films are desired, such as interconnect applications.

摘要翻译： 提供了在基板上制备低电阻率钨膜的方法和装置。 方法包括使用脉冲成核层（PNL）技术在衬底上形成钨成核层并在其上沉积体钨层。 用于形成钨成核层的方法包括使用含硼物质，含钨前体和任选的硅烷。 所描述的方法对于需要薄的低电阻率薄膜（例如互连应用）的应用特别有用。

公开(公告)号：US06444105B1

公开(公告)日：2002-09-03

申请号：US09687253

申请日：2000-10-12

申请人： Kwok F. Lai ,  Andrew L. Nordquist ,  Kaihan A. Ashtiani ,  Larry D. Hartsough ,  Karl B. Levy

发明人： Kwok F. Lai ,  Andrew L. Nordquist ,  Kaihan A. Ashtiani ,  Larry D. Hartsough ,  Karl B. Levy

IPC分类号： C23C1432

CPC分类号： H01J37/3405

摘要： A novel hollow cathode magnetron source is disclosed. The source comprises a hollow cathode with a non-planar target. By using a magnet between the cathode and a substrate, plasma can be controlled to achieve high ionization levels, good step coverage, and good process uniformity.

摘要翻译： 公开了一种新颖的空心阴极磁控管源。 源包括具有非平面靶的空心阴极。 通过使用阴极和衬底之间的磁体，可以控制等离子体以实现高电离水平，良好的步骤覆盖和良好的工艺均匀性。

公开(公告)号：US06500321B1

公开(公告)日：2002-12-31

申请号：US09519429

申请日：2000-03-02

申请人： Kaihan A. Ashtiani ,  Larry D. Hartsough ,  Richard S. Hill ,  Karl B. Levy ,  Robert M. Martinson

发明人： Kaihan A. Ashtiani ,  Larry D. Hartsough ,  Richard S. Hill ,  Karl B. Levy ,  Robert M. Martinson

IPC分类号： C23C1435

CPC分类号： H01J37/3423 ,  C23C14/3407 ,  H01J37/3405 ,  H01J37/347

摘要： An apparatus and method for controlling and optimizing a non-planar target shape of a sputtering magnetron system are employed to minimize the redeposition of the sputtered material and optimize target erosion. The methodology is based on the integration of sputtered material from each point of the target according to its solid angle view of the rest of the target. The prospective target's geometry is optimized by analytically comparing and evaluating the methodology's results of one target geometry against that of another geometry, or by simply altering the first geometry and recalculating and comparing the results of the first geometry against the altered geometry. The target geometries may be of many different shapes including trapezoidal, cylindrical, parabolic, and elliptical, depending upon the optimum process parameters desired. A sputtering system is developed using this methodology, having a main magnet stack, a rotating magnet, a target having selected target shapes optimized for controlling erosion, downstream magnets, a substrate, and an electric field induced plasma stream.

摘要翻译： 采用用于控制和优化溅射磁控管系统的非平面目标形状的装置和方法来最小化溅射材料的再沉积并优化目标侵蚀。 该方法基于从目标的每个点的溅射材料的整合，根据其目标的其余部分的立体角度视图。 通过分析比较和评估一种目标几何体的结果与另一种几何结构的方法的结果，或简单地改变第一几何并重新计算并比较第一几何的结果与改变的几何结构，来优化预期目标的几何形状。 取决于所需的最佳工艺参数，目标几何形状可以是许多不同的形状，包括梯形，圆柱形，抛物线形和椭圆形。 使用该方法开发溅射系统，其具有主磁体堆叠，旋转磁体，具有针对控制侵蚀优化的所选目标形状的目标，下游磁体，基板和电场感应等离子体流。

公开(公告)号：US06179973B2

公开(公告)日：2001-01-30

申请号：US09345466

申请日：1999-06-30

申请人： Kwok F. Lai ,  Andrew L. Nordquist ,  Kaihan A. Ashtiani ,  Larry D. Hartsough ,  Karl B. Levy

发明人： Kwok F. Lai ,  Andrew L. Nordquist ,  Kaihan A. Ashtiani ,  Larry D. Hartsough ,  Karl B. Levy

IPC分类号： C23C1434

CPC分类号： H01J37/3405

摘要： A novel hollow cathode magnetron source is disclosed. The source comprises a hollow cathode with a non-planar target. By using a magnet between the cathode and a substrate, plasma can be controlled to achieve high ionization levels, good step coverage, and good process uniformity.

摘要翻译： 公开了一种新颖的空心阴极磁控管源。 源包括具有非平面靶的空心阴极。 通过使用阴极和衬底之间的磁体，可以控制等离子体以实现高电离水平，良好的步骤覆盖和良好的工艺均匀性。