提高填充能力最直接的办法是控制人射粒子的方向性。早先的研究者开发出一种制程叫离化金属物理气相沉积(iol・lzed physical vapor dcpositio1】,IPVD)。该制程利用感应耦 OPA2335AIDR合线圈产tL等离子体,对金属有较高的离化率。金属离子受到基底表面鞘区电场的作用,运动方向会趋向与基底表面垂直。自发产生的偏压是由等离子体的特性决定的,如果对基底使用一定的电容耦合器件,可以大大提高基底的偏压,增强基底对离子的吸引。IPVD制程如图6.25所示。

   离子化金属物理气相沉积有非常好的底部覆盖率,但是侧壁的覆盖率并不是很理想。除F离化金属的方法,通过long throw和添加准直器(collimator)的办法也可以控制粒子的方向性。Ta(N)薄膜累积到一定的厚度很容易pee1ing,形成微粒或者片状物掉落到基底上,很难保证薄膜的质量,所以准直器很难添加到阻挡层的制程中。Long throw是一个可行的选项,不考虑粒子的散射,在靶材有效区域(能够被溅射到的区域)一定的情况下,通过控制晶圆与靶材之间的问距,就可以把大角度的粒子过滤掉,有-定角度的粒子会被保留下来,保持了良好的侧壁覆盖「盯。散射率是另外一个影响入射角的关键因素。如果平均自由程太短,lollg throw的制程会大大增加粒子的散射概率,对入射方向的控制甚至会起到适得其反的效果。要减少散射,必须降低气压,但是气压过低传统的等离子体很难维持。有研究者发现当溅射源输出的能量密度达到某个临界值,不依赖Ar,仅靠金属离子本身就可以维

系等离子体[9]。自维持的物理气相沉积系统(SIP)大大改善了阻挡层沉积I艺,一方面实现了超低压long throw的物理气相沉积,另外一方面自离化的系统产生的金属粒子本身具有很高的离化率,离化的金属就会受到基底偏压的校准作用。自离化工艺的实现归功于溅射源的设计优化,只有高金属离化率才能维系稳定的等离子体。自离化的物理气相沉积系统大大提高了阻挡层的阶梯覆盖率,让物理气相沉积在互连技术中走得更远。