接触孔的填充方法技术

一种接触孔的填充方法，包括：提供带有接触孔的半导体衬底；第一填充阶段，采用溅射工艺，将导电介质部分填充所述接触孔，所述第一填充阶段中的溅射温度大于４００℃；第二填充阶段，采用溅射工艺，将导电介质填充满所述接触孔，所述第二填充阶段中的溅射温度大于４００℃。本发明专利技术能在高温下对接触孔进行填充，提高导电介质的流动性，实现完全填满整个接触孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及半导体制造工艺过程中。
技术介绍
随着集成电路的制作朝向超大规模集成电路发展，其内部电路的密度越来越大， 元件数量不断增加，器件尺寸不断缩小，当器件尺寸缩小至次微米量级时，相应地会产生许 多新的问题，如器件、接触孔阻值增大，RC延迟加长等，这些都对半导体制作工艺提出了更 多新的挑战。其中，为了实现多层结构间电连接的接触孔的性能优劣对电路的整体性能有着重要的影响。一个典型的例子是在进入1. 0微米以下工艺后，采用现有的填充方法制作的接触 孔会出现一些新的问题。图1至图3为说明现有的接触孔填充方法的器件结构剖面示意图， 下面结合图1至图3对现有的及其出现的问题进行说明。首先，如图1所示，提供半导体衬底。所述半导体衬底可以为部分处理的基片10， 形成有隔离结构12、位于隔离结构12之间的器件结构和覆盖所述器件结构的介质层14。其 中，所述隔离结构12可以是局部氧化隔离(LOCOS)或浅沟槽隔离(STI)；所述器件结构为 MOS晶体管Ml、M2 (例如为N型MOS管或P型MOS管)，包括栅极110和位于栅极110相对 二侧的源极120和漏极130。接着，如图2所示，采用光刻、刻蚀的方法在介电层14上与硅 衬底中电极(例如为栅极110和源极120)相对应的位置处形成接触孔开口(对应栅极110 的接触孔标记为150，对应源极120的接触孔标记为160)。如图3所示，形成接触孔150、 160后，再在接触孔150、160的周壁以及介电层14的表面形成保护层17，并在保护层17上 形成导电金属18，所述导电金属18将接触孔150、160的对应区域填充满，这样就可以制成 实现层间电连接的接触孔。所述填充的导电金属18可以是铝硅铜，所用的方法是物理溅射 沉积方法。当然，在填充导电金属之前，一般还需要先形成一层阻挡层，在此不再赘述。易知，所需填充的接触孔的深宽比(A/R)、接触孔的形貌和导电金属的流动性决定 了接触孔填充是否良好。在上述填充方法中，由于在填充过程中的工作温度大致在300°C 至400°C，导电金属的流动性较弱，影响填充效果，不能100%填充满接触孔，可能会出现影 响导电性能的死角、空穴等。例如，如图4所示的电镜图片，特别地，对于与源极120对应的 接触孔160而言，前层的台阶差和介质的流动性使其具有的深宽比要比位于相对二侧的与 栅极110对应的接触孔150具有的深宽比来得更大，增加了填充的难度。为了提升接触孔的填充效果，可以增大接触孔的孔径尺寸、降低深宽比的方法，但 这样会直接增加器件的面积，不符合微型化的趋势。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，解决具有较大深宽比的接触孔 出现的填充不良的问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种，包括提供带有接触孔的 半导体衬底；第一填充阶段，采用溅射工艺，将导电介质部分填充所述接触孔，使得在所述 接触孔的底部和侧壁溅射有导电介质，所述第一填充阶段中的溅射温度大于400°C ；第二填 充阶段，采用溅射工艺，将导电介质填充满所述接触孔，所述第二填充阶段中的溅射温度大 于 400°C。可选地，所述接触孔的形成方法包括提供半导体衬底，所述半导体衬底形成有器 件结构和覆盖所述器件结构的介质层；在所述介质层上形成光刻胶图形；以所述光刻胶图 形为掩膜，刻蚀所述介质层直至暴露出所述半导体衬底，形成接触孔。可选地，所述刻蚀所述介质层直至暴露出所述半导体衬底，形成接触孔的方法包 括结合各向同性刻蚀和各向异性刻蚀所述介质层形成接触孔，所述接触孔的上端尺寸要相 对大于其下端尺寸。 可选地，所述各向同性刻蚀为微波刻蚀。可选地，所述各向异性刻蚀为等离子体刻蚀。可选地，在第一填充阶段之前，还包括在所述接触孔的底部和侧壁形成保护层的步骤。可选地，在形成保护层之前，还包括采用物理反溅以修整圆化所述接触孔的步骤。可选地，所述物理反溅的工艺参数包括反溅量为200埃至500埃，反溅功率为 100瓦至200瓦，Ar流量为5SCCM至15SCCM，反溅时间为20秒至50秒。可选地，所述第一填充阶段中溅射工艺的参数包括溅射温度为450°C至500°C， 溅射功率为4千瓦至7千瓦，溅射量为500埃至1500埃。可选地，所述第二填充阶段中溅射工艺的参数包括溅射温度为450°C至500°C， 溅射功率为0. 4千瓦至0. 7千瓦，溅射量为4000埃至6000埃。可选地，所述接触孔的深宽比至少大于0. 5。与现有技术相比，本专利技术通过在执行接触孔的填充过程中，分为二个填充阶段依 序对接触孔进行填充，且在填充时将温度控制在400°C以上，将功率控制在较低水平上，提 高了导电介质的流动性，使得导电介质充分填满整个接触孔，提高接触孔的导电性能。附图说明图1至图3为现有技术中的过程示意图；图4为现有技术的填充方法填充接触孔后的电镜图片；图5为本专利技术实施方式中的流程示意图；图6为图5中步骤SlO的详细流程示意图；图7至图10为本专利技术实施方式中的过程示意图。具体实施例方式本专利技术的专利技术人发现，利用传统的接触孔填充方法填充连接孔时，由于用于填充 接触孔的导电金属的流动性较弱等因素使得导电金属很难达到完全填充而可能出现空穴， 特别是对于具有大深宽比的接触孔，所述填充缺陷愈专利技术显。因此，为解决上述问题，本专利技术提供了一种，该方法基于导电介质(例如为铝硅铜)在高温下具有较好的流动性的特点，在高温状况下，分为二个填充阶段 依序对接触孔进行填充。这种填充方法能提高用于填充的导电介质的流动性，使得所述接 触孔被导电介质填充满，基本杜绝了空穴的产生。参考图5，本专利技术在一实施方式中提供一种，包括步骤步骤S10，提供带有接触孔的半导体衬底；步骤S12，采用物理反溅以修整圆化所述接触孔；步骤S14，在所述接触孔的底部和侧壁形成保护层； 步骤S16，第一填充阶段，采用溅射工艺，将导电介质部分填充所述接触孔，使得在 所述接触孔的底部和侧壁溅射有导电介质，所述第一填充阶段中的溅射温度大于400°C ；步骤S18，第二填充阶段，采用溅射工艺，将导电介质填充满所述接触孔，所述第二 填充阶段中的溅射温度大于400°C。下面结合附图对于上述实例过程进行详细说明。结合图5和图7所示，上述制作接触孔的过程首先为步骤SlO所述，提供带接触孔 26的半导体衬底。所述半导体衬底可以为部分处理的基片20，包括在基片20上形成的隔 离结构22、位于隔离结构22之间的器件结构和覆盖所述器件结构的介质层M。其中，所述 隔离结构22可以是局部氧化隔离(LOCOS)或浅沟槽隔离(STI)；所述器件结构为N型MOS 管或P型MOS管，包括栅极210和位于栅极210相对二侧的源极220和漏极230，栅极210 与基片20之间还可以包括为氧化硅或氮氧化硅的栅极介电层(未在图式中标示)；所述介 质层M可以为具有绝缘作用的氧化硅。在本实施例中，为叙述方便，是以与所述器件结构的源极220对应的接触孔进行 填充作业为例进行说明的，但并不以此为限，例如，在其他实施例中，也可以选取与所述器 件结构的栅极210和/或漏极230对应的接触孔或者其他类型的接触孔作为说明对象，在 此不再赘述。另外，所述对应源极220的接触孔沈，如图6所示，可以通过如下步骤形成(a-Ι)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接触孔的填充方法，其特征在于，包括：提供带有接触孔的半导体衬底；第一填充阶段，采用溅射工艺，将导电介质部分填充所述接触孔，使得在所述接触孔的底部和侧壁溅射有导电介质，所述第一填充阶段中的溅射温度大于４００℃；第二填充阶段，采用溅射工艺，将导电介质填充满所述接触孔，所述第二填充阶段中的溅射温度大于４００℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章舒，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]