[发明专利]铝膜低温溅镀方法、铝导线层制造方法及具有其的结构

说明书

本发明至少提供一种铝膜的低温溅镀方法，包括：将晶圆置于真空溅镀腔内的静电卡盘上；控制真空溅镀腔内的温度低于铝的半熔点；注入溅镀气体至真空溅镀腔内；控制电源的输出缓升至第一溅镀功率，使溅镀气体形成等离子体；控制电源的输出缓升至第二溅镀功率，使铝靶材被等离子体撞击而溅射出铝粒子，铝粒子溅射并沉积至晶圆表面形成铝膜，其中第二溅镀功率大于第一溅镀功率，并且二者之间呈现上升坡度；以及在控制电源的输出缓升至第一溅镀功率之前，还包括：控制静电卡盘对晶圆的吸引力分段上升，直到晶圆固定于静电卡盘上。本发明的低温溅镀方法通过改善溅镀参数，可以降低铝膜挤压缺陷，以降低铝导线层的短路故障率，提高芯片生成的良率。

技术领域

本发明涉及在半导体集成电路制造工艺中的溅镀技术领域，尤其涉及一种铝膜的低温溅镀方法、铝导线层的制造方法及具有铝导线层的半导体结构。

背景技术

在半导体集成电路制造过程中，需要向晶圆基板上的接触孔内填充铝，以形成铝导线层。常用的填充方法包括溅镀方法，即通过真空溅镀腔内的静电卡盘(Electro StaticChuck，简称ESC)产生的静电吸引力吸附晶圆；向真空溅镀腔内注入溅镀气体，例如氩气(Ar)；输入溅镀功率使基板和溅镀靶材之间产生高压，由于辉光放电产生的电子激发溅镀气体形成等离子体；等离子体撞击溅射靶材，使溅射靶材的原子或分子等溅射粒子从溅射靶材中释放出来并溅射至基板表面并沉积形成金属薄膜，从而形成金属接触点。

如图1所示，现有技术中在薄膜溅镀时，溅镀功率瞬间上升，例如在点燃阶段(形成等离子体)的上升斜率为1000瓦/秒(W/s)，在沉积阶段的上升斜率为24000W/s。由于溅镀功率上升剧烈，易使薄膜10被部分挤出，形成缺陷A，如图2所示。如图1所示，在晶圆置于ESC上之后，用于使ESC产生静电吸引力F的直流电压直接上升至300伏(V)，受静电吸引力F的作用，易使薄膜10被部分挤出，形成缺陷A，如图2所示。并且，真空溅镀腔内的温度范围在400摄氏度(℃)至480℃之间，会进一步扩大缺陷A。

如图3所示，氧化层11具有接触孔12，在氧化层11的上方以及接触孔12的底部和侧壁沉积有互连金属隔离层13，通过溅镀方法向接触孔12内溅射铝粒子流170，铝粒子流170沉积于互连金属隔离层13上方并填充接触孔12，由于溅镀功率上升很快以及ESC的静电吸引力和传导热能作用，铝膜14被部分挤出，形成缺陷A。在有缺陷A的铝膜14上形成导电隔离层15，会使导电隔离层15的表面粗糙，具有凸起，形成缺陷B。随后，在导电隔离层15上方涂光刻胶16并进行刻蚀，由于缺陷B的存在会影响刻蚀深度，造成铝导线层17(刻蚀后的铝膜14)短路，即缺陷C。

也就是说，现有技术中的溅镀方法由于溅镀功率上升剧烈，容易造成半导体制造过程中的缺陷，图4示出了现在技术中的溅镀方法的缺陷检测结果，可知平均每片晶圆上的缺陷数量超过了3.5个。

发明内容

本发明实施例提供一种铝膜的低温溅镀方法、铝导线层的制造方法及具有铝导线层的半导体结构，以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。

作为本发明实施例的一个方面，本发明实施例提供一种铝膜的低温溅镀方法，包括：

将晶圆置于真空溅镀腔内的静电卡盘上；

控制所述真空溅镀腔内的温度达到溅镀温度，其中，所述溅镀温度低于铝的半熔点；

注入溅镀气体至所述真空溅镀腔内；

控制电源的输出缓升至第一溅镀功率，使所述溅镀气体形成等离子体；以及

控制所述电源的输出缓升至第二溅镀功率，使铝靶材被所述等离子体撞击而溅射出铝粒子，所述铝粒子溅射并沉积至所述晶圆表面形成铝膜，所述第二溅镀功率大于所述第一溅镀功率，并且所述第一溅镀功率和所述第二溅镀功率之间呈现上升坡度；

其中，在所述控制电源的输出缓升至第一溅镀功率之前，还包括：控制所述静电卡盘对所述晶圆的吸引力分段上升，直到所述晶圆固定于所述静电卡盘上。