[发明专利]等离子体气相沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种等离子体气相沉积 方法。

背景技术

在半导体制程中，等离子体气相沉积包括物理气相沉积(PVD)和等 离子体气相沉积，其中，PVD方法被广泛用来形成金属层，如用来形成焊 盘的铝层、填充通孔的钨层和铜电镀的晶种层。

实践中，通常需要利用PVD工艺形成较厚的所述金属层，以形成铝层 为例，在器件临界尺寸缩减至65纳米时，所述铝层的厚度可为1.55微米。

但是，实际生产发现，采用PVD工艺形成所述金属层时，所述金属层 的温度有逐渐升高的趋势，具体地，若工艺要求形成的所述金属层的标 准温度为270摄氏度时，在完成所述PVD操作后，所述金属层实际温度通 常超过270摄氏度。

所述金属层实际温度升高将导致承载所述金属层的基底及承载所述 基底的承载台的实际温度升高。此温度升高现象引发的直接后果，包括： 1)对于后续基底，会在误认为所述承载台的温度为270摄氏度时，执行 所述PVD操作，但其实际温度却高出270摄氏度(如280摄氏度或更高)， 使获得的所述金属层的实际温度高于270摄氏度，并且，随着反应累计时 间的增加，实际温度和标准温度之间的温差进一步增加，而形成的所述 金属层的性能(如接触电阻)与反应温度密切相关，实际温度的逐渐增 加，将导致所述金属层的晶粒间间隙增大，导致接触电阻增加，进而导 致形成于不同基底上的所述金属层的接触电阻不同；以及，2)形成的 所述金属层内部不同厚度区域的接触电阻也将不同，如何提高形成的所 述金属层的接触电阻的均匀性(包括形成于不同基底上的所述金属层之 间的接触电阻的均匀性，以及，形成于同一基底上的所述金属层内部的 接触电阻的均匀性)，成为本领域技术人员致力解决的主要问题。

传统技术中，通常在不同基底上形成所述金属层的过程间隙中增加单 独的冷却步骤，以使在各所述金属层之前，所述承载台的温度是基本相 同的。如图1所示，作为示例，形成铝层的步骤包括：确定铝层的厚度， 所述铝层包含至少两层分铝层，各所述分铝层的厚度之和等于所述铝层 的厚度；顺序沉积各所述分铝层后，形成所述铝层；在沉积各所述分铝 层之前，对反应腔室执行冷却操作。

具体地，沉积厚度为1.55微米的铝层，所述铝层由两个分铝层(第一 分铝层和第二分铝层，本文件内，所述第一和第二表顺序)构成时，在 形成厚度为0.8微米的所述第一分铝层之前，需预先执行100秒的气体冷 却步骤；在形成厚度为0.75微米的所述第二分铝层之前，需预先执行30 秒的气体冷却步骤。

此时，若形成所述第一分铝层和第二分铝层的时间分别为50秒和45 秒，则反应总时间需要100+50+30+45＝225秒，耗时较多，由此，如何在 控制温度恒定以提高所述金属层接触电阻的均匀性的前提下，提高生产 效率成为本领域技术人员亟待解决的问题。

2006年11月22日公布的公开号为“CN1865497A”的中国专利申请中 公开了一种连续化学气相淀积方法与装置，通过使经过预处理的衬底依 次通过多个衔接在一起但系统参数各自独立控制的CVD反应室，在每个反 应室中分别实现一个薄膜材料层的生长或进行一种热处理工艺过程，从 而连续完成多层薄膜材料的淀积制备。各层薄膜的淀积参数独立控制， 在不同淀积层淀积过程中不需要改变体系的反应参数，以节省升降温过 程中的操作时间，同时防止设备在多次的热循环过程中影响其使用寿命。 但是，应用此方法和装置淀积膜层时，意欲通过对各反应室设定不同的 温度，控制所述膜层温度恒定，但对各反应室而言，通过调节各反应室 的设定条件以控制其内温度恒定，则其降温的原理与传统工艺中并无不 同，换言之，应用上述申请文件中提供的技术方案仍无法实现在控制温 度恒定以提高所述金属层接触电阻的均匀性的前提下，生产效率的提高。

发明内容

本发明提供了一种等离子体气相沉积方法，可在控制温度恒定以提 高所述金属层接触电阻的均匀性的前提下，提高生产效率。

本发明提供的一种等离子体气相沉积方法，包括：

确定沉积层的厚度，所述沉积层包含至少两层沉积分层，各所述沉 积分层的厚度之和等于所述沉积层的厚度；