一种孔填充方法技术

本发明专利技术提供一种孔填充方法，包括预填充阶段以及在所述预填充阶段之后的主填充阶段；所述预填充阶段包括：持续进行第一预定时间的第一预填充步骤，以在待填充孔中沉积反应物；持续进行第二预定时间的第二预填充步骤，以刻蚀所述待填充孔中的所述沉积反应物；所述主填充阶段包括：持续进行第三预定时间的第一主填充步骤，以在所述待填充孔中沉积反应物；持续进行第四预定时间的第二主填充步骤，以刻蚀所述待填充孔中的所述沉积反应物。通过本发明专利技术，保证了孔填充的均匀性以及孔开口的尺寸。

【技术实现步骤摘要】
一种孔填充方法
本专利技术涉及半导体
，具体地，涉及一种孔填充方法。
技术介绍
随着芯片特征尺寸的缩小，通孔与沟槽开口与深宽比都将减小，给阻挡层/铜籽晶层的沉积都带来很大的困难。若开口太小，则在后续电镀工艺中无法将沟槽完全填满，形成空洞，将严重的影响芯片的电学性能甚至造成失效；为了能在深宽比很大的孔中均匀的填充上一层较薄的阻挡层/铜籽晶层，同时又要保证较大的开口，目前国际上主要采用先镀膜，再刻蚀的工艺过程。具体地，镀膜工艺，主要目的是形成致密性良好的铜膜并对深孔进行有效填充；通入背吹气体和工艺气体，待腔室内气压稳定后，加载直流功率，起辉产生等离子体，在高的直流功率和低的偏压功率条件下，维持等离子体的产生，使铜沉积到晶片上，对深孔进行有效填充。刻蚀工艺，该工艺在镀膜工艺结束后，重新起辉产生等离子体，在高的直流功率和高的偏压功率条件下，维持等离子体的产生，对深孔进行有效刻蚀，使得深孔内的薄膜覆盖率更均匀。同时，也可以溅射掉部分沉积过程中形成的突出部分，使得开口更大，从而可以有效保证后续电镀工艺的正常进行。针对不同产品对于填孔的更高的工艺需求，就需要更长的溅射沉积时间保证薄膜厚度，以及更长的刻蚀时间保证台阶覆盖率，但是沉积时间延长后，深孔顶部开口随着沉积时间的延长会变小，在后续的刻蚀阶段，进入深孔的等离子体就会减少，影响了底部的刻蚀，同时，突出部分一旦在沉积阶段形成，就很难在后续的刻蚀阶段刻蚀掉。因此填孔后样品顶部开口尺寸还不够大，工艺过程中产生的突出部分可能会导致后续电镀工艺出现空洞的概率增加，造成器件失效。
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，提出了一种孔填充方法，其设置有预填充阶段与主填充阶段，避免因一次性长时间沉积在开口顶部粒子堆造成的较大的突出物，保证了孔填充的均匀性以及孔开口的尺寸。为实现本专利技术的目的而提供一种孔填充方法，包括预填充阶段以及在所述预填充阶段之后的主填充阶段；所述预填充阶段包括：持续进行第一预定时间的第一预填充步骤，以在待填充孔中沉积反应物；持续进行第二预定时间的第二预填充步骤，以刻蚀所述待填充孔中的所述沉积反应物；所述主填充阶段包括：持续进行第三预定时间的第一主填充步骤，以在所述待填充孔中沉积反应物；持续进行第四预定时间的第二主填充步骤，以刻蚀所述待填充孔中的所述沉积反应物。优选地，所述第一主填充步骤包括，向反应腔室通入工艺气体，并开启直流电源和射频电源，分别向靶材和基座加载直流功率和射频功率，以在待填充孔中沉积反应物；所述第二主填充步骤包括，保持所述直流电源和射频电源处于开启状态，并调节所述射频功率的大小，以通过刻蚀所述沉积反应物对所述待填充孔进行二次填充。优选地，所述第一预填充步骤包括，向反应腔室通入工艺气体，并开启直流电源和射频电源，分别向靶材和基座加载直流功率和射频功率，以在所述待填充孔中沉积反应物；所述第二预填充步骤包括，保持所述直流电源和射频电源处于开启状态，并调节所述射频功率的大小，以通过刻蚀所述沉积反应物对所述待填充孔进行二次填充。优选地，所述预填充阶段的第一预定时间短于所述主填充阶段的第三预定时间。优选地，所述第一预填充步骤，进一步包括：预起辉阶段，向所述反应腔室通入所述工艺气体，并开启所述直流电源，且所述直流电源向靶材加载的直流功率的大小为第一直流功率值，以实现等离子体起辉；预沉积阶段，停止向所述反应腔室通入所述工艺气体，并将所述直流功率的大小提高至第二直流功率值，以使所述等离子体轰击所述靶材产生所述反应物，同时开启所述射频电源。优选地，所述第一主填充步骤，进一步包括：主启辉阶段，向所述反应腔室通入所述工艺气体，并开启所述直流电源，且所述直流电源向靶材加载的直流功率的大小为所述第一直流功率值，以实现等离子体启辉；主沉积阶段，停止向所述反应腔室通入所述工艺气体，并将所述直流功率的大小提高至所述第二直流功率值，以使所述等离子体轰击所述靶材产生所述反应物，同时开启所述射频电源。优选地，所述主沉积阶段的时长为所述预沉积阶段的时长的三倍。优选地，所述第四预定时间为所述第二预定时间的三倍。优选地，所述调节所述射频功率的大小，进一步包括：将所述射频功率的大小由第一射频功率值提高为第二射频功率值。优选地，所述第一直流功率值为1000W，所述第二直流功率值为30000-40000W。优选地，所述第一射频功率为50-200W，所述第二射频功率为800-1500W。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的孔填充方法，包括：预填充阶段以及在预填充阶段之后的主填充阶段；预填充阶段包括：持续进行第一预定时间的第一预填充步骤，以在待填充孔中沉积反应物；持续进行第二预定时间的第二预填充步骤，以刻蚀待填充孔中的沉积反应物；主填充阶段包括：持续进行第三预定时间的第一主填充步骤，以在待填充孔中沉积反应物；持续进行第四预定时间的第二主填充步骤，以刻蚀待填充孔中的沉积反应物。通过本专利技术将整个填充过程分为预填充阶段和主填充阶段，减少单次沉积反应物的时间，在预填充阶段的沉积后进行了刻蚀，避免沉积阶段粒子在开口顶部的堆积，保证后续的主填充阶段顺利进行。进一步，还避免了因一次性长时间沉积在开口顶部粒子堆积造成的较大的突出物。附图说明图1为本专利技术实施例提供的孔填充方法的一种流程图；图2为本专利技术实施例中主填充阶段的一种流程图；图3为本专利技术实施例中第一主填充步骤的流程图；图4为本专利技术实施例中预填充阶段的一种流程图；图5为本专利技术实施例中第一预填充步骤的流程图；图6为本专利技术实施例提供的孔填充方法的另一种流程图。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孔填充方法进行详细描述。实施例一如图1所示为本专利技术实施例提供的孔填充方法的第一种流程图，该孔填充方法包括：预填充阶段B以及在预填充阶段之后的主填充阶段M。预填充阶段B包括：持续进行第一预定时间的第一预填充步骤，以在待填充孔中沉积反应物；持续进行第二预定时间的第二预填充步骤，以刻蚀待填充孔中的沉积反应物。主填充阶段M包括：持续进行第三预定时间的第一主填充步骤，以在待填充孔中沉积反应物；持续进行第四预定时间的第二主填充步骤，以刻蚀待填充孔中的沉积反应物。具体地，第一预定时间、第二预定时间、第三预定时间以及第四预定时间可以根据工艺需求设定，一般第三预定时间与第四预定时间的和大于第一预定时间与第二预定时间的和。本专利技术实施例提供的孔填充方法，将整个填充过程分为预填充阶段和主填充阶段，减少单次沉积反应物的时间，在预填充阶段的沉积后进行了刻蚀，避免沉积阶段粒子在开口顶部的堆积，保证后续的主填充阶段顺利进行。进一步，还避免了因一次性长时间沉积在开口顶部粒子堆积造成的较大的突出物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种孔填充方法，其特征在于，包括预填充阶段以及在所述预填充阶段之后的主填充阶段；/n所述预填充阶段包括：持续进行第一预定时间的第一预填充步骤，以在待填充孔中沉积反应物；/n持续进行第二预定时间的第二预填充步骤，以刻蚀所述待填充孔中的所述沉积反应物；/n所述主填充阶段包括：持续进行第三预定时间的第一主填充步骤，以在所述待填充孔中沉积反应物；/n持续进行第四预定时间的第二主填充步骤，以刻蚀所述待填充孔中的所述沉积反应物。/n

【技术特征摘要】
1.一种孔填充方法，其特征在于，包括预填充阶段以及在所述预填充阶段之后的主填充阶段；
所述预填充阶段包括：持续进行第一预定时间的第一预填充步骤，以在待填充孔中沉积反应物；
持续进行第二预定时间的第二预填充步骤，以刻蚀所述待填充孔中的所述沉积反应物；
所述主填充阶段包括：持续进行第三预定时间的第一主填充步骤，以在所述待填充孔中沉积反应物；
持续进行第四预定时间的第二主填充步骤，以刻蚀所述待填充孔中的所述沉积反应物。


2.根据权利要求1所述的孔填充方法，其特征在于，
所述第一主填充步骤包括，向反应腔室通入工艺气体，并开启直流电源和射频电源，分别向靶材和基座加载直流功率和射频功率；
所述第二主填充步骤包括，保持所述直流电源和射频电源处于开启状态，并调节所述射频功率的大小。


3.根据权利要求1所述的孔填充方法，其特征在于，
所述第一预填充步骤包括，向反应腔室通入工艺气体，并开启直流电源和射频电源，分别向靶材和基座加载直流功率和射频功率；
所述第二预填充步骤包括，保持所述直流电源和射频电源处于开启状态，并调节所述射频功率的大小。


4.根据权利要求3所述的孔填充方法，其特征在于，所述预填充阶段的第一预定时间短于所述主填充阶段的第三预定时间。


5.根据权利要求4所述的孔填充方法，其特征在于，所述第一预填充步骤，进一步包括：
预起辉阶段，向所述反应腔室通入所述工艺气体，并开启所述直流电源，且所述直流电源向靶材加载的直流功率的大小...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵崇军，侯珏，兰玥，
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