[发明专利]金属铝填孔的方法

权利要求书

1.一种金属铝填孔的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有层间膜，在所述层间膜中形成有穿过所述层间膜的通孔；

步骤二、采用溅射工艺并按照形成铝籽晶的工艺条件形成第一金属铝籽晶层，所述第一金属铝籽晶层直接和所述通孔的底部表面和侧面以及所述通孔外的所述层间膜的表面接触；

步骤三、采用溅射工艺并在第二工艺条件下形成第二金属铝层，所述第二金属铝层在所述第一金属铝籽晶层的表面上生长且所述第二金属铝层的厚度满足对所述通孔进行无空洞填充；所述第二工艺条件的温度大于所述形成铝籽晶的工艺的温度，所述第二工艺条件的射频功率小于所述形成铝籽晶的工艺的射频功率，通过降低所述第二工艺条件的射频功率来延长金属铝的回流的时间从而增加金属铝的热回流并使金属铝有充分时间将所述通孔底层填满而不至于过早收口形成空洞；

步骤四、对所述半导体衬底进行冷却并通过所述冷却减少金属铝的晶粒大小并使后续总金属铝层的金属铝的晶粒大小都得到减少，降低所述总金属铝层形成后的光刻和刻蚀工艺的难度；

步骤五、采用溅射工艺并在第三工艺条件下继续生长形成第三金属铝层；所述第三工艺条件的温度等于所述第二工艺条件的工艺的温度，所述第三工艺条件的射频功率大于所述第二工艺条件的射频功率，通过增加所述第三工艺条件的射频功率提高溅射速度从而减少工艺时间；总金属铝层的叠加结构包括所述第一金属铝籽晶层、所述第二金属铝层和所述第三金属铝层。

2.如权利要求1所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：在步骤四之后以及步骤五之前还包括步骤：

采用溅射工艺并按照形成铝籽晶的工艺条件形成第二金属铝籽晶层，所述第二金属铝籽晶层直接形成于所述第二金属铝层上，后续所述第三金属铝层直接形成于所述第二金属铝籽晶层上，利用所述第二金属铝籽晶层的晶粒小且连续以及流动性好的特点改善金属铝的填孔性能。

3.如权利要求2所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：形成所述第一金属铝籽晶层和所述第二金属铝籽晶层对应的铝籽晶的工艺条件的温度为0℃～50℃，射频功率为10kw～20kw。

4.如权利要求1所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：步骤三中所述第二工艺条件的温度为250℃～420℃，射频功率为1kw～10kw。

5.如权利要求1所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：步骤五中所述第三工艺条件的温度为250℃～420℃，射频功率为10kw～14kw。

6.如权利要求1所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：步骤四中对所述半导体衬底冷却的时间为1分钟～10分钟。

7.如权利要求2所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：步骤一至步骤五都在同一台金属铝淀积设备上完成，所述金属铝淀积设备包括：第一金属铝溅射腔，冷却腔和第二金属铝溅射腔。

8.如权利要求7所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：步骤二和步骤三都在所述第一金属铝溅射腔中完成；步骤四在所述冷却腔中完成；所述第二金属铝籽晶层的形成工艺和步骤五在所述第二金属铝溅射腔中完成。

9.如权利要求1所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。

10.如权利要求1所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：所述层间膜的材料为氧化膜。

11.如权利要求1所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：所述通孔的剖面结构分成上下两部分，下部分的侧面为垂直结构且所述下部分的开口直径不变，上部分的侧面呈弧形且所述上部分的开口直径逐渐变大。

12.如权利要求3所述的金属铝填孔的方法，其特征在于：所述第一金属铝籽晶层的厚度为所述第二金属铝籽晶层的厚度为