一种沟槽中溅射薄膜层填充方法和器件技术

本发明专利技术实施例提供一种沟槽中溅射薄膜层填充方法和器件，该方法包括：预先设定用于为待填充沟槽加热的基座温度，采用预设溅射功率向所述待填充沟槽内分层顺序填充溅射薄膜层；在后填充的所述溅射薄膜层才覆盖在在先填充的所述溅射薄膜层的表面；在后填充时采用的所述预设溅射功率与在先填充时采用的所述预设溅射功率不同；各层次薄膜层的厚度总和满足预设薄膜厚度。在对具有高深宽比的沟槽中进行溅射薄膜层填充时，可以在预设的温度下，划分为多个功率等级进行填充。在填充时，可以采用回流和沉积交替的方式，能够有效防止槽口封闭而形成槽内空洞；功率由低到高循序渐进，能够有效避免沟槽底部钉穿失效，保证器件结构完整。

A Filling Method and Device for Sputtering Film Layer in Grooves

【技术实现步骤摘要】
一种沟槽中溅射薄膜层填充方法和器件
本专利技术涉及显示工艺
，尤其涉及一种沟槽中溅射薄膜层填充方法和器件。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）器件因其功率大、频率高、损耗低的特性逐步取代了传统功率器件，在轨道交通、高压输变电等新兴产业中作为关键器件得到广泛应用。与平面栅IGBT相比，沟槽栅IGBT能显著改善通态压降与关断能量的折衷关系，更适用于中低压高频应用领域。随着IGBT沟槽栅技术的快速发展，器件栅压在N漂移区中形成电子积累层，增强了PIN（PositiveIntrinsicNegative）二极管中的电子注入，提高了表面的载流子浓度，降低了沟道电阻。芯片结构不断精细化，栅极间距离不断减小，深度逐渐增加，对Al电极填充的工艺要求也越来越高。在现有技术中，对IGBT沟槽进行填充时，采用了基座500℃以上的高温，增加Al的流动性，但是过高的温度会造成TiN阻挡层失效，使Al、Si之间发生互扩散，发生钉穿。Al已经穿过阻挡层，进入到Si内部，破坏了沟槽栅结构，使器件失效；同时，部分Si固溶于Al内，当温度下降之后，Al中的Si将处于过饱和状态而析出，使电阻提高，也会使器件性能下降。基于此，需要一种简单、有效的实现高深宽比沟槽中溅射薄膜层填充的技术方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种沟槽中溅射薄膜层填充方法和器件，本专利技术需要一种简单、有效的实现高深宽比沟槽中溅射薄膜层填充的技术方案。第一方面，本专利技术实施例提供一种沟槽中溅射薄膜层填充方法，包括：预先设定用于为待填充沟槽加热的基座温度，采用预设溅射功率向所述待填充沟槽内分层顺序填充溅射薄膜层；在后填充的所述溅射薄膜层覆盖在在先填充的所述溅射薄膜层的表面；在后填充时采用的所述预设溅射功率与在先填充时采用的所述预设溅射功率不同；各层次薄膜层的厚度总和满足预设薄膜厚度。进一步地，若所述溅射薄膜层为三层，所述溅射薄膜层填充方法包括：采用第一溅射功率向所述待填充沟槽内进行薄膜填充，经过第一沉积时间和第一回流时间的沉积回流后，形成第一溅射薄膜层；在所述第一溅射薄膜层表面，采用第二溅射功率进行薄膜填充，经过第二沉积时间和第二回流时间的沉积回流后，形成第二溅射薄膜层；在所述第二溅射薄膜层表面，采用第三溅射功率进行薄膜填充，经过第三沉积时间后，形成第三溅射薄膜层；其中，所述第一溅射功率小于所述第二溅射功率，所述第二溅射功率小于第三溅射功率；所述待填充沟槽的深度值大于宽度值。进一步地，所述第一沉积时间大于所述第二沉积时间，所述第三沉积时间大于所述第二沉积时间。进一步地，所述预先设定用于为待填充沟槽加热的基座温度为390~420摄氏度。进一步地，采用预设溅射功率向所述待填充沟槽内分层次填充溅射薄膜层之前，还包括：向所述待填充沟槽内溅射沉积形成Ti薄膜；在所述Ti薄膜表面，溅射沉积形成TiN薄膜；在所述TiN薄膜表面，溅射沉积形成基础薄膜；以便在所述基础薄膜表面进行所述溅射薄膜层填充。进一步地，所述向所述待填充沟槽内采用第一溅射功率进行薄膜填充，经过第一沉积时间和第一回流时间的沉积回流后，形成第一溅射薄膜层，包括：针对所述待填充沟槽采用第一溅射功率为1~2.5KW，第一沉积时间为150秒，第一回流时间60秒，形成所述第一溅射薄膜层。进一步地，所述在所述第一溅射薄膜层表面，采用第二溅射功率进行薄膜填充，经过第二沉积时间和第二回流时间的沉积回流后，形成第二溅射薄膜层，包括：在所述第一溅射薄膜层表面，采用第二溅射功率为3~5KW，第二沉积时间为30秒，第二回流时间60秒，形成所述第二溅射薄膜层。进一步地，所述在所述第二溅射薄膜层，采用第三溅射功率进行薄膜填充，经过第三沉积时间后，形成第三溅射薄膜层，包括：在所述第二溅射薄膜层表面，采用第三溅射功率为15~30KW，第三沉积时间为303秒，形成所述第三溅射薄膜层。进一步地，在进行所述溅射薄膜层填充时，工艺Ar流量为10~30sccm，背吹Ar流量为15~20sccm，工艺压力为2.5~4.0mTorr。进一步地，所述待填充沟槽为IGBT沟槽。进一步地，所述溅射薄膜层为铝溅射薄膜层；所述基础薄膜为铝薄膜。第二方面，本专利技术实施例提供一种IGBT器件，所述IGBT器件沟槽中包括：Ti薄膜、TiN薄膜、基础薄膜和溅射薄膜层；其中，所述溅射薄膜层包括：采用第一溅射功率进行溅射薄膜层填充形成的第一溅射薄膜层；在所述第一溅射薄膜层表面，采用第二溅射功率进行薄膜填充形成的第二溅射薄膜层；在所述第二溅射薄膜层表面，采用第三溅射功率进行薄膜填充形成的第三溅射薄膜层。进一步地，所述IGBT器件沟槽的深度值大于宽度值。进一步地，所述第一溅射薄膜层、所述第二溅射薄膜层和所述第三溅射薄膜层的厚度总和满足预设薄膜厚度；所述第一溅射功率小于所述第二溅射功率，所述第二溅射功率小于第三溅射功率。进一步地，所述溅射薄膜层为铝溅射薄膜层。本专利技术实施例提供的沟槽中溅射薄膜层填充方法，在对具有高深宽比的沟槽中进行溅射薄膜层填充时，可以在预设的较高基座温度下，采用多个层次功率等级分别进行多层次填充。在填充时，可以每次填充较薄的一层溅射薄膜层，分多次填充，并采用回流和沉积交替的方式，能够有效防止槽口封闭而形成槽内空洞；多次填充时，采用的溅射功率由低到高循序渐进，能够有效避免沟槽底部钉穿失效，保证器件结构完整。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种沟槽中溅射薄膜层填充方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的沟槽中填充高温铝溅射薄膜层之前的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的举例说明IGBT沟槽填充步骤的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种IGBT沟槽填充完成的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本专利技术。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测（陈述的条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽中溅射薄膜层填充方法，其特征在于，所述填充方法包括：预先设定用于为待填充沟槽加热的基座温度，采用预设溅射功率向所述待填充沟槽内分层顺序填充溅射薄膜层；在后填充的所述溅射薄膜层覆盖在在先填充的所述溅射薄膜层的表面；在后填充时采用的所述预设溅射功率与在先填充时采用的所述预设溅射功率不同；各层次薄膜层的厚度总和满足预设薄膜厚度。

【技术特征摘要】
1.一种沟槽中溅射薄膜层填充方法，其特征在于，所述填充方法包括：预先设定用于为待填充沟槽加热的基座温度，采用预设溅射功率向所述待填充沟槽内分层顺序填充溅射薄膜层；在后填充的所述溅射薄膜层覆盖在在先填充的所述溅射薄膜层的表面；在后填充时采用的所述预设溅射功率与在先填充时采用的所述预设溅射功率不同；各层次薄膜层的厚度总和满足预设薄膜厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述溅射薄膜层为三层，所述溅射薄膜层填充方法包括：采用第一溅射功率向所述待填充沟槽内进行薄膜填充，经过第一沉积时间和第一回流时间的沉积回流后，形成第一溅射薄膜层；在所述第一溅射薄膜层表面，采用第二溅射功率进行薄膜填充，经过第二沉积时间和第二回流时间的沉积回流后，形成第二溅射薄膜层；在所述第二溅射薄膜层表面，采用第三溅射功率进行薄膜填充，经过第三沉积时间后，形成第三溅射薄膜层；其中，所述第一溅射功率小于所述第二溅射功率，所述第二溅射功率小于第三溅射功率；所述待填充沟槽的深度值大于宽度值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一沉积时间大于所述第二沉积时间，所述第三沉积时间大于所述第二沉积时间。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先设定用于为待填充沟槽加热的基座温度为390～420摄氏度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用预设溅射功率向所述待填充沟槽内分层次填充溅射薄膜层之前，还包括：向所述待填充沟槽内溅射沉积形成Ti薄膜；在所述Ti薄膜表面，溅射沉积形成TiN薄膜；在所述TiN薄膜表面，溅射沉积形成基础薄膜；以便在所述基础薄膜表面进行所述溅射薄膜层填充。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述向所述待填充沟槽内采用第一溅射功率进行薄膜填充，经过第一沉积时间和第一回流时间的沉积回流后，形成第一溅射薄膜层，包括：针对所述待填充沟槽采用第一溅射功率为1～2.5KW，第一沉积时间为150秒，第一回流时间60秒，形成所述第一溅射薄膜层。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋海洋，丁培军，王厚工，刘菲菲，高晓丽，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11