[发明专利]优化热铝填孔能力的制备方法

说明书

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种优化热铝填孔能力的制备方法。优化热铝填孔能力的制备方法，包括以下步骤：提供刻蚀有待填孔的基底；在第一温度下，进行至少一次脱气工艺，去除待填孔中的水气和有机残留物；在所述待填孔的侧面和底面生长扩散阻挡层；在所述扩散阻挡层上生长浸润层；在所述浸润层上生长冷铝种籽层；在第二温度下，通过物理气相沉淀法，在覆盖有所述扩散阻挡层、浸润层和冷铝种籽层的待填孔中生长热铝层。本发明提供的优化热铝填孔能力的制备方法可以解决相关技术中铝填孔易产生空隙与空洞的问题。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种优化热铝填孔能力的制备方法。

背景技术

半导体材料铝由于电阻率低,工艺简单,是最早被广泛用于填充接触孔的材料。用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)法淀积的金属铝与钨塞相比，电阻率低，电路的电阻电容延迟小，而且金属铝可将金属接触与金属互连一次完成，不需要类似钨塞工艺的回刻或化学机械抛(Chemical Mechanical Polishing，CMP)，节省了设备和资源。另外采用钨塞工艺时，需要在金属接触对应的通孔中形成金属钨，之后采用回刻或CMP工艺将通孔外的金属钨去除；之后在形成金属铝层，金属铝层图形化形成对应的金属层的金属互连结构。而采用金属铝填孔工艺时，金属接触对应的通孔将不需要单独采用钨填充，而是直接采用铝填充，后续的金属互连对应的金属层也采用铝，故能将金属接触与金属互连一次完成。

然而，随着半导体工艺尺寸的减小，尤其是针对12寸先进工艺,直接通过PVD工艺向填充接触孔中沉淀填充铝的过程，受到铝在填充孔内流动的均匀性和附着在孔壁的附着力等方面的限制，使得铝填孔易产生空隙与空洞，不能很好地满足工艺制程要求。如图10a所示，可以看出相关技术中铝填孔的均匀性差异较大，如图10b所示的接触孔上端还存在不同程度的空洞。

发明内容

本发明提供了一种优化热铝填孔能力的制备方法，可以解决相关技术中铝填孔易产生空隙与空洞的问题。

一种优化热铝填孔能力的制备方法，包括以下步骤：

提供刻蚀有待填孔的基底；

在第一温度下，进行至少一次脱气工艺，去除待填孔中的水气和有机残留物；

在所述待填孔的侧面和底面生长扩散阻挡层；

在所述扩散阻挡层上生长浸润层；

在所述浸润层上生长冷铝种籽层；

在第二温度下，通过物理气相沉淀法，在覆盖有所述扩散阻挡层、浸润层和冷铝种籽层的待填孔中生长热铝层。

可选的，所述第一温度的范围包括：350℃～550℃。

可选的，所述第二温度的范围包括：400℃～500℃。

可选的，所述在所述待填孔的侧面和底面生长扩散阻挡层，包括：

在所述待填孔的侧面和底面生长厚度为100埃～600埃的钛层；

在覆盖有所述钛层的待填孔中生长厚度为100埃～600埃的氮化钛层。

可选的，所述在所述扩散阻挡层上生长浸润层，包括：

在所述扩散阻挡层上，生长厚度为100埃～600埃的Ti膜作为所述浸润层。

可选的，所述在所述浸润层上生长冷铝种籽层，包括：

在所述浸润层上，生长厚度为1000埃～4000埃的冷铝种籽层。