[发明专利]铝金属工艺接触孔的填充方法

说明书

本发明公开了一种铝金属工艺接触孔的填充方法，包括步骤：1)在硅基板上，进行接触孔的刻蚀；2）第一层阻挡层的填充；3）在第一层阻挡层表面上，进行第一金属铝层填充；4）在接触孔内，进行第二金属铝层填充；5）在第一金属铝层和第二金属铝层表面上，进行第三金属铝层填充；6）在第三金属铝层上，形成第二层阻挡层；7）金属铝线图形刻蚀。本发明的方法能有效地进行金属铝填充，避免空洞的产生。

技术领域

本发明涉及一种半导体领域中的接触孔的填充方法，特别是涉及一种铝金属工艺接触孔的填充方法。

背景技术

金属铝填孔工艺对半导体器件的特性有着至关重要的影响，尤其是器件的导电电阻。由于半导体工艺集成化趋势，半导体芯片的性能也越来越丰富，伴随而来的就是半导体芯片的集成化度导致的电路集中，集成工艺越来越复杂，对填孔工艺要求越来越严格。

然而，在填孔工艺过程中，冷铝由于流动性差，在填孔时一般作为前期粘附，而热铝流动性高，能够有效的填充至接触孔内，同时热铝成膜速度较快，很容易在铝没有填充完全的情况下产生空洞（如图1-2所示），严重影响了器件的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铝金属工艺接触孔的填充方法。通过本发明的方法能有效地进行金属铝填充，避免空洞的产生。

为解决上述技术问题，本发明的铝金属工艺接触孔的填充方法，包括步骤：

1)在硅基板上，进行接触孔的刻蚀；

2）第一层阻挡层的填充；

3）在第一层阻挡层表面上，采用低温高功率（溅射温度10～300℃、溅射功率10～15kw）的溅射方法进行第一金属铝层填充；

4）在接触孔内，采用高温低功率（溅射温度350～450℃、溅射功率0.5～2kw）的溅射方法进行第二金属铝层填充；

5）在第一金属铝层和第二金属铝层表面上，采用高温高功率（溅射温度350～450℃、溅射功率10～15kw）的溅射方法进行第三金属铝层填充；

6）在第三金属铝层上，形成第二层阻挡层；

7）金属铝线图形刻蚀。

所述步骤2）中，第一层阻挡层的材质包括：TiN；第一层阻挡层的厚度优选为15～80nm；第一层阻挡层的填充方法包括：采用物理溅射成膜的方法，其中，溅射温度优选为10～500℃，压力优选为1～10torr。

所述步骤3）中，第一金属铝层的材质为铜含量0.01～5%（质量百分比）的铝层；第一金属铝层的厚度优选为10～400埃；溅射方法是物理溅射成膜的方法，其中，溅射方法中的压力优选为1～10torr。

所述步骤4）中，第二金属铝层的材质为铜含量0.01～5%（质量百分比）的铝层；第二金属铝层的厚度为100～600埃；溅射方法是物理溅射成膜的方法，其中，溅射方法中的压力优选为1～10torr。

所述步骤5）中，第三金属铝层的材质为铜含量0.01～5%（质量百分比）的铝层；第三金属铝层的厚度为100～600埃；溅射方法是物理溅射成膜的方法，其中，溅射方法中的压力优选为1～10torr。

所述步骤6）中，第二层阻挡层的材质包括：Ti层与TiN层的复合层（其中，TiN层在Ti层的上方）；第二层阻挡层的形成方法包括：

I、采用物理溅射成膜的方法，在第三金属铝层上形成Ti层；

其中，溅射温度优选为10～500℃，压力优选为1～10torr；Ti层的厚度优选为10～30nm；

II、采用物理溅射成膜的方法，在Ti层上形成TiN层；