[發明專利]用PVD法進行納米級通孔填充鋁的裝置和工藝方法

有效

• 申請號: 200810054068.2
• 申請日: 2008-08-05
• 公開（公告）號: CN101643891A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 吉和林
• 申請（專利權）人: 吉和林
• 主分類號: C23C14/28
• 分類號: C23C14/28;C23C14/54
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司
• 代理人: 趙 敬

1.一種用PVD法進行納米級通孔填充鋁的工藝方法，其特征在于包括如下步驟：

1)在PVD腔室處于真空條件下，用PVD方法在阻擋層上生長鋁的種子層，將鋁淀積到通孔底部，在磁場的作用條件下，靠安裝在靶材上的射頻電源I激發出鋁陽離子，鋁陽離子在硅片基座上的射頻電源II的作用下進入小尺寸的通孔中，硅片不作靜電吸附到硅片基座上，將鋁淀積到通孔的頂部及底部；

2)在等離子體轟擊下，使通孔的頂部及底部的鋁分布到側面，促進金屬鋁的低溫回流，使鋁的晶向大部分是<111>晶向，鋁在側面均勻覆蓋；

3)通過安裝在靶材上的直流電源增加直流電的輸入，同時降低壓力以增加鋁生長速度，淀積足夠的鋁到通孔頂部；

4)將上述的硅片靜電吸附到硅片基座上，在等離子體轟擊協助下，硅片溫度迅速升到硅片基座溫度，再施加上安裝在靶材上的射頻電源I和在硅片基座上的射頻電源II，將鋁流進通孔內，實現完好填滿。

2.一種用PVD法進行納米級通孔填充鋁的工藝方法，其特征在于包括如下步驟：

1)在PVD腔室處于真空條件下，用PVD方法在阻擋層上生長鋁的種子層，將鋁淀積到通孔底部，在磁場的作用條件下，靠安裝在靶材上的功率為500-10000W的射頻電源I激發出鋁陽離子，陽離子在硅片基座上的功率為500W以下的射頻電源II作用下進入通孔中，硅片不作靜電吸附到硅片基座上，將鋁淀積到通孔的頂部及底部，使得底部鋁的厚度大于等于頂部的鋁的厚度，且沒有嚴重封頂傾向；硅片溫度低于基座溫度；

2)在等離子體Ar+轟擊下，使通孔的頂部及底部的鋁分布到側面，由于鋁熔點低，在高頻等離子體Ar+轟擊過程中，形成金屬鋁的低溫回流，使鋁的晶向大部分是<111>晶向，鋁在側面均勻覆蓋；

3)通過安裝在靶材上的直流電源增加直流電的輸入，同時降低壓力，快速淀積足夠的鋁到通孔頂部；

4)將上述的硅片靜電吸附到硅片基座上，硅片溫度迅速升到硅片基座溫度，再施加上安裝在靶材上的射頻電源I和在硅片基座上的射頻電源II，以Ar+轟擊將鋁流進小通孔內并完好填滿。

3.按照權利要求2所述的用PVD法進行納米級通孔填充鋁的工藝方法，其特征在于包括如下步驟：

特征線寬大于50nm，步驟1)與步驟2)并為一步進行，只要將步驟1)中的射頻電源II的功率提高，實現各向均勻覆蓋；或

特征線寬小于50nm，步驟1)與步驟2)循環處理一次以上，步驟3)與步驟4)也循環處理一次以上，使得在步驟1)與步驟3)淀積少量的鋁，以便在步驟2)與步驟4)中將鋁填進去。

4.按照權利要求2所述的用PVD法進行納米級通孔填充鋁的工藝方法，其特征在于步驟1)的反應參數為：射頻電源I的功率為500-10000W，射頻電源II的功率為500W以下，鋁淀積的厚度為

PVD腔室的真空度為3Pa-60Pa，硅片基座的溫度控制在100-500℃；直流電的輸入為2000W以下。

5.按照權利要求2所述的用PVD法進行納米級通孔填充鋁的工藝方法，其特征在于步驟2)的反應參數為：射頻電源I的功率為2000W以下，射頻電源II的功率為200-3000W，每個填充鋁的側面厚度為大于等于真空條件為0.1Pa-15Pa，直流電的輸入功率為500W以下。

6.按照權利要求2所述的用PVD法進行納米級通孔填充鋁的工藝方法，其特征在于步驟3)的反應參數為：鋁淀積到通孔上方的厚度為1000-直流電的輸入為：1000-20000W，真空條件小于7Pa，射頻電源I的功率為0-10000W，射頻電源II的功率為0-2000W。

7.按照權利要求2所述的用PVD法進行納米級通孔填充鋁的工藝方法，其特征在于步驟4)的反應參數為：真空條件為0.1Pa-70Pa；射頻電源I的功率為500-10000W；射頻電源II的功率為100-2000W。