[发明专利]用PVD法进行纳米级通孔填充铝的装置和工艺方法

权利要求书

1.一种用PVD法进行纳米级通孔填充铝的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在PVD腔室处于真空条件下，用PVD方法在阻挡层上生长铝的种子层，将铝淀积到通孔底部，在磁场的作用条件下，靠安装在靶材上的射频电源I激发出铝阳离子，铝阳离子在硅片基座上的射频电源II的作用下进入小尺寸的通孔中，硅片不作静电吸附到硅片基座上，将铝淀积到通孔的顶部及底部；

2)在等离子体轰击下，使通孔的顶部及底部的铝分布到侧面，促进金属铝的低温回流，使铝的晶向大部分是<111>晶向，铝在侧面均匀覆盖；

3)通过安装在靶材上的直流电源增加直流电的输入，同时降低压力以增加铝生长速度，淀积足够的铝到通孔顶部；

4)将上述的硅片静电吸附到硅片基座上，在等离子体轰击协助下，硅片温度迅速升到硅片基座温度，再施加上安装在靶材上的射频电源I和在硅片基座上的射频电源II，将铝流进通孔内，实现完好填满。

2.一种用PVD法进行纳米级通孔填充铝的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：

1)在PVD腔室处于真空条件下，用PVD方法在阻挡层上生长铝的种子层，将铝淀积到通孔底部，在磁场的作用条件下，靠安装在靶材上的功率为500-10000W的射频电源I激发出铝阳离子，阳离子在硅片基座上的功率为500W以下的射频电源II作用下进入通孔中，硅片不作静电吸附到硅片基座上，将铝淀积到通孔的顶部及底部，使得底部铝的厚度大于等于顶部的铝的厚度，且没有严重封顶倾向；硅片温度低于基座温度；

2)在等离子体Ar+轰击下，使通孔的顶部及底部的铝分布到侧面，由于铝熔点低，在高频等离子体Ar+轰击过程中，形成金属铝的低温回流，使铝的晶向大部分是<111>晶向，铝在侧面均匀覆盖；

3)通过安装在靶材上的直流电源增加直流电的输入，同时降低压力，快速淀积足够的铝到通孔顶部；

4)将上述的硅片静电吸附到硅片基座上，硅片温度迅速升到硅片基座温度，再施加上安装在靶材上的射频电源I和在硅片基座上的射频电源II，以Ar+轰击将铝流进小通孔内并完好填满。

3.按照权利要求2所述的用PVD法进行纳米级通孔填充铝的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：

特征线宽大于50nm，步骤1)与步骤2)并为一步进行，只要将步骤1)中的射频电源II的功率提高，实现各向均匀覆盖；或

特征线宽小于50nm，步骤1)与步骤2)循环处理一次以上，步骤3)与步骤4)也循环处理一次以上，使得在步骤1)与步骤3)淀积少量的铝，以便在步骤2)与步骤4)中将铝填进去。

4.按照权利要求2所述的用PVD法进行纳米级通孔填充铝的工艺方法，其特征在于步骤1)的反应参数为：射频电源I的功率为500-10000W，射频电源II的功率为500W以下，铝淀积的厚度为

PVD腔室的真空度为3Pa-60Pa，硅片基座的温度控制在100-500℃；直流电的输入为2000W以下。

5.按照权利要求2所述的用PVD法进行纳米级通孔填充铝的工艺方法，其特征在于步骤2)的反应参数为：射频电源I的功率为2000W以下，射频电源II的功率为200-3000W，每个填充铝的侧面厚度为大于等于真空条件为0.1Pa-15Pa，直流电的输入功率为500W以下。

6.按照权利要求2所述的用PVD法进行纳米级通孔填充铝的工艺方法，其特征在于步骤3)的反应参数为：铝淀积到通孔上方的厚度为1000-直流电的输入为：1000-20000W，真空条件小于7Pa，射频电源I的功率为0-10000W，射频电源II的功率为0-2000W。

7.按照权利要求2所述的用PVD法进行纳米级通孔填充铝的工艺方法，其特征在于步骤4)的反应参数为：真空条件为0.1Pa-70Pa；射频电源I的功率为500-10000W；射频电源II的功率为100-2000W。