填充方法技术

本发明专利技术提供一种填充方法，包括以下步骤：沉积阶段，在待加工孔的整个内壁上沉积基层；第一钝化阶段，沉积第一钝化层，第一钝化层覆盖基层表面的位于待加工孔的第一预设深度以上的第一区域；填充阶段，向待加工孔中填充预设厚度的主体材料，预设厚度小于待加工孔的深度；刻蚀阶段，对在填充阶段沉积在待加工孔中的预设厚度上方的主体材料进行刻蚀；循环填充阶段和刻蚀阶段至少一次，且在主体材料完全填充待加工孔时停止循环。本发明专利技术提供的填充方法能够避免待加工孔内空洞的形成，从而提高器件的可靠性。

Filling method

【技术实现步骤摘要】
填充方法
本专利技术涉及半导体加工
，具体地，涉及一种填充方法。
技术介绍
目前，在半导体加工工艺中，通常将具有良好导电性和抗电迁移特性的金属钨，填充至集成电路中做金属层的(Via)和垂直接触的接触孔(Contact)中，以实现前道器件与后道金属互联之间电导通的工艺需求。但是，随着集成电路工艺的发展，接触孔的尺寸逐渐变小，深宽比逐渐变大，使得对接触孔进行钨填充之后，在接触孔中存在空洞，而大的空洞会导致器件失效。因此,为了保证器件的可靠性,减小钨填充工艺后接触孔中的空洞就显得非常紧迫和重要。在现有技术中，通常采用原子层沉积(ALD)工艺在接触孔的内壁上首先形成钨核化层，随后对接触孔顶部的核化层进行钝化处理，最后通过化学气相沉积(CVD)工艺将钨主体层(Bulk)沉积至核化层上。在通过化学气相沉积的过程中，由于顶部核化层经过钝化处理，使的钨在接触孔顶部核化层上沉积会延迟于在底部沉积，钨会优先填充至接触孔底部的核化层上，从而避免接触孔内出现空洞。但是，现有技术中，在对接触孔底部填充时，仍然会有钨沉积在接触孔顶部的核化层上，这是因为钝化处理只是使顶部的沉积延迟于底部，而并不会使其完全不被沉积，这就使得对一些形状复杂，或者高深宽比的接触孔填充时，仍然会出现在底部未完全填充时，顶部已经开口被封闭的情况，从而在接触孔中出现空洞。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种填充方法，其能够避免待加工孔内空洞的形成，从而提高器件的可靠性。为实现本专利技术的目的而提供一种填充方法，包括以下步骤：沉积阶段，在待加工孔的整个内壁上沉积基层；第一钝化阶段，沉积第一钝化层，所述第一钝化层覆盖所述基层表面的位于所述待加工孔的第一预设深度以上的第一区域；填充阶段，向所述待加工孔中填充预设厚度的主体材料，所述预设厚度小于所述待加工孔的深度；刻蚀阶段，对在所述填充阶段沉积在所述待加工孔中的所述预设厚度上方的主体材料进行刻蚀；循环所述填充阶段和所述刻蚀阶段至少一次，且在所述主体材料完全填充所述待加工孔时停止循环。优选的，在至少一次所述刻蚀阶段之后，且在所述填充阶段之前进行下述步骤，第二钝化阶段，沉积第二钝化层，所述第二钝化层覆盖所述基层表面的位于所述待加工孔的第二预设深度以上的第二区域。优选的，所述待加工孔包括沿深度增加的方向依次设置的第一孔部、第二孔部和第三孔部，其中，所述第一孔部与所述第三孔部的直径均大于所述第二孔部的直径；在所述第一钝化阶段，所述第一区域为所述基层表面的覆盖所述第一孔部和第二孔部的内壁的部分。优选的，所述待加工孔包括沿深度方向设置的竖直孔部，以及沿水平方向设置的水平孔部，其中，所述水平孔部位于所述竖直孔部的一侧，且与之连通；所述水平孔部包括沿远离所述竖直孔部的水平方向依次设置的第一子孔和第二子孔，所述第一子孔的直径小于所述第二子孔的直径；在所述第一钝化阶段，所述第一区域为所述基层表面的覆盖所述竖直孔部和第一子孔的内壁的部分。优选的，所述待加工孔包括沿深度方向设置的竖直孔部，以及沿水平方向设置的水平孔部，其中，所述水平孔部包括位于所述竖直孔部的两侧的第一子水平孔部和第二子水平孔部，所述第一子水平孔部和所述第二子水平孔部均与所述竖直孔部连通，且均包括沿远离所述竖直孔部的水平方向依次设置的第一子孔和第二子孔，所述第一子孔的直径小于所述第二子孔的直径；在所述第一钝化阶段，所述第一区域为所述基层表面的覆盖所述竖直孔部和第一子孔的内壁的部分。优选的，在所述刻蚀阶段中，向反应腔室加载第一射频功率，以及向基座加载偏压功率；通过调节所述第一射频功率和偏压功率的大小，来实现对在所述填充阶段沉积在所述待加工孔中的所述预设厚度上方的主体材料进行刻蚀。优选的，在所述第一钝化阶段中，向所述反应腔室加载第二射频功率，以及向所述基座加载所述偏压功率；通过调节所述第二射频功率和所述偏压功率的大小，来实现将所述第一钝化层覆盖所述基层表面的位于所述待加工孔的第一预设深度以上的第一区域。优选的，加载所述第一射频功率的第一射频源所发出的第一射频频率，和加载所述第二射频功率的第二射频源所发出的第二射频频率不同。优选的，所述第一射频频率包括：13.56MHz、400KHz、2MHz、40MHz、60MHz、80MHz或100MHz；所述第二射频频率包括：13.56MHz、400KHz、2MHz、40MHz、60MHz、80MHz或100MHz。优选的，在所述刻蚀阶段中，向反应腔室内通入的工艺气体包括NF3。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的填充方法，通过在填充阶段按预设厚度分多次将主体材料填充至待加工孔中，并在每次填充阶段之后增加刻蚀阶段，以对在填充阶段沉积在待加工孔中的预设厚度的上方的主体材料进行刻蚀，能够避免主体材料在填充阶段中将待加工孔的预设厚度的上方区域封闭，避免主体材料被挡在待加工孔被封闭处的上方，无法填充至被封闭处的下方的情况发生，并循环填充阶段和刻蚀阶段，直至主体材料完全填充至待加工孔中，从而避免待加工孔内空洞的形成，进而提高器件的可靠性。附图说明图1为本专利技术提供的填充方法的具体过程的流程框图；图2为本专利技术提供的第一种待加工孔的结构示意图；图3为本专利技术提供的第一种待加工孔在沉积阶段之后的结构示意图；图4为本专利技术提供的第一种待加工孔在第一钝化阶段之后的结构示意图；图5为本专利技术提供的第一种待加工孔中填充有预设厚度的主体材料之后的结构示意图；图6为本专利技术提供的第一种待加工孔中完全填充主体材料之后的结构示意图；图7为本专利技术提供的第二种待加工孔中完全填充主体材料之后的结构示意图；图8为本专利技术提供的填充方法所使用的反应腔室；附图标记说明：11-第一孔部；12-第二孔部；13-第三孔部；14-基层；15-第一钝化层；17-主体材料；21-竖直孔部；22-第一子孔；23-第二子孔；31-第一射频源；32-第二射频源；33-自动匹配器；34-线圈；35-基座；36-偏压射频源。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的填充方法进行详细描述。如图1所示，本专利技术提供了一种填充方法，包括以下步骤：沉积阶段S1，在待加工孔的整个内壁上沉积基层；第一钝化阶段S2，沉积第一钝化层，第一钝化层覆盖基层表面的位于待加工孔的第一预设深度以上的第一区域；填充阶段S3，向待加工孔中填充预设厚度的主体材料，预设厚度小于待加工孔的深度；刻蚀阶段S4，对在填充阶段沉积在待加工孔中的预设厚度上方的主体材料进行刻蚀；S5，循环填充阶段和刻蚀阶段至少一次，且在主体材料完全填充待加工孔时停止循环。本专利技术提供的填充方法，通过在填充阶段按预设厚度分多次将主体材料填充至待加工孔中，并在每次填充阶段之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种填充方法，其特征在于，包括以下步骤：/n沉积阶段，在待加工孔的整个内壁上沉积基层；/n第一钝化阶段，沉积第一钝化层，所述第一钝化层覆盖所述基层表面的位于所述待加工孔的第一预设深度以上的第一区域；/n填充阶段，向所述待加工孔中填充预设厚度的主体材料，所述预设厚度小于所述待加工孔的深度；/n刻蚀阶段，对在所述填充阶段沉积在所述待加工孔中的所述预设厚度上方的主体材料进行刻蚀；/n循环所述填充阶段和所述刻蚀阶段至少一次，且在所述主体材料完全填充所述待加工孔时停止循环。/n

【技术特征摘要】
1.一种填充方法，其特征在于，包括以下步骤：
沉积阶段，在待加工孔的整个内壁上沉积基层；
第一钝化阶段，沉积第一钝化层，所述第一钝化层覆盖所述基层表面的位于所述待加工孔的第一预设深度以上的第一区域；
填充阶段，向所述待加工孔中填充预设厚度的主体材料，所述预设厚度小于所述待加工孔的深度；
刻蚀阶段，对在所述填充阶段沉积在所述待加工孔中的所述预设厚度上方的主体材料进行刻蚀；
循环所述填充阶段和所述刻蚀阶段至少一次，且在所述主体材料完全填充所述待加工孔时停止循环。


2.根据权利要求1所述的填充方法，其特征在于，在至少一次所述刻蚀阶段之后，且在所述填充阶段之前进行下述步骤，
第二钝化阶段，沉积第二钝化层，所述第二钝化层覆盖所述基层表面的位于所述待加工孔的第二预设深度以上的第二区域。


3.根据权利要求1或2所述的填充方法，其特征在于，所述待加工孔包括沿深度增加的方向依次设置的第一孔部、第二孔部和第三孔部，其中，所述第一孔部与所述第三孔部的直径均大于所述第二孔部的直径；
在所述第一钝化阶段，所述第一区域为所述基层表面的覆盖所述第一孔部和第二孔部的内壁的部分。


4.根据权利要求1或2所述的填充方法，其特征在于，所述待加工孔包括沿深度方向设置的竖直孔部，以及沿水平方向设置的水平孔部，其中，所述水平孔部位于所述竖直孔部的一侧，且与之连通；所述水平孔部包括沿远离所述竖直孔部的水平方向依次设置的第一子孔和第二子孔，所述第一子孔的直径小于所述第二子孔的直径；
在所述第一钝化阶段，所述第一区域为所述基层表面的覆盖所述竖直孔部和第一子孔的内壁的部分。


5.根据权利要求1或2所述的填充方法，其特征在于，所述待加工孔包括沿深...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁安邦，陈鹏，傅新宇，荣延栋，
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