[發(fā)明專利]氧化物層中深孔鋁的填充方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011262136.1
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112382565A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓為鵬;鄧斌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L29/417
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所 11218
• 代理人: 孫向民;廉莉莉

本發(fā)明公開了一種氧化物層中深孔鋁的填充方法，包括：在氧化層的上表面、深孔的孔壁及深孔的底部沉積金屬鈦和氮化鈦，形成粘附層；在粘附層上沉積金屬鎢，形成阻擋層；在阻擋層上沉積金屬鋁，形成鋁薄膜；在鋁薄膜上以預(yù)設(shè)溫度沉積金屬鋁至完全填充深孔；在粘附層沉積金屬鎢作為阻擋層，可以在相對較薄的厚度下，提高對熱鋁擴散的阻礙作用，同時金屬鎢的電阻率較氮化鈦低，對鋁的電學(xué)性能影響較小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種氧化物層中深孔鋁的填充方法。

背景技術(shù)

功率器件是半導(dǎo)體工業(yè)界最重要的元器件之一，其為節(jié)能減排的基礎(chǔ)技術(shù)，電力控制核心器件，具有高耐壓、大電流和并聯(lián)應(yīng)用等特點。絕緣柵雙極晶體管(IGBT)是功率半導(dǎo)體器件第三次技術(shù)革命的代表性產(chǎn)品。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中絕緣柵雙極型晶體管結(jié)構(gòu)示意圖，IGBT的元胞結(jié)構(gòu)如圖1所示，為金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極晶體管的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其為一個電壓控制的功率開關(guān)器件，開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給PNP(原來為NPN)晶體管提供基極電流，使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關(guān)斷。

研究表明，薄膜沉積是IGBT芯片的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過低溫氣相沉積、金屬濺射等工藝形成低溫氧化層、多晶硅、氮化硅、鈦、鋁金屬層等膜層。鋁金屬層作為發(fā)射極，其質(zhì)量對器件的性能有顯著影響。圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中絕緣柵雙極型晶體管發(fā)射極的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，其中，氧化層2在硅片1上，氧化層2通常為SiO₂，熱鋁填充的工藝流程通常是以Ti為粘附層3，TiN為阻擋層4，然后冷鋁5作為仔晶層，最后沉積熱鋁6。然而，為了提高熱鋁的深孔填充性能，通常會通過加熱基座提高熱鋁沉積時的溫度使熱鋁具備流動性。但是溫度提高會增加熱鋁的擴散性能，導(dǎo)致熱鋁極易擴散到其他層內(nèi)，為防止其擴散，必須增加TiN的厚度，而增加TiN的厚度會影響接觸電阻，影響器件的電學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氧化物層中深孔鋁的填充方法，能夠提高對熱鋁擴散的阻礙作用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氧化物層中深孔鋁的填充方法備，包括：在所述氧化層的上表面、所述深孔的孔壁及所述深孔的底部沉積金屬鈦和氮化鈦，形成粘附層；

在所述粘附層上沉積金屬鎢，形成阻擋層；

在所述阻擋層上沉積金屬鋁，形成鋁薄膜；

在所述鋁薄膜上以預(yù)設(shè)溫度沉積金屬鋁至完全填充所述深孔。

優(yōu)選地，所述填充方法還包括：在形成所述阻擋層之后，在所述阻擋層上沉積金屬鈦，形成潤滑層。

優(yōu)選地，所述潤滑層采用磁控濺射的方法沉積，沉積所述潤滑層的工藝參數(shù)為：通入氬氣流量范圍為0～100sccm，DC功率范圍為0～20000W。

優(yōu)選地，所述潤滑層的厚度為600A～700A。

優(yōu)選地，所述粘附層采用磁控濺射的方法沉積，所述粘附層包括厚度為600A～700A的金屬鈦層和厚度為600A～700A的氮化鈦層，沉積所述粘附層的工藝參數(shù)為：先通入氬氣流量范圍為0～100sccm，DC功率范圍為0～20000W，沉積所述金屬鈦層，然后通入氮氣流量范圍為0～500sccm，DC功率范圍為0～20000W，沉積所述氮化鈦層。

優(yōu)選地，所述阻擋層采用磁控濺射的方法沉積，所述阻擋層的厚度為600A～800A，沉積所述阻擋層的工藝參數(shù)為：通入氬氣流量范圍為0～100sccm，DC功率范圍為0～20000W。

優(yōu)選地，所述鋁薄膜在加熱基座不施加靜電力吸附的條件下，采用磁控濺射的方法沉積，所述鋁薄膜的厚度為100A～1200A，沉積所述鋁薄膜的工藝參數(shù)為：通入氬氣流量范圍為0～100sccm，DC功率范圍為0～30000W。