專利名稱：一種pvd沉積薄膜的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造工藝，尤其涉及利用PVD(Physical Vapor Deposition,物理氣相沉積)濺射進行成膜的方法。
背景技術：
在半導體制造領域中，隨著半導體電子設備朝著緊密化的迅速發(fā)展，要求更高精度的加工處理。在這樣的精細工藝中，尤其是在薄膜形成工序中，一般是利用濺射法來進行成膜。通常，所謂的濺射法是指，在真空氣氛中通過引起氣體放電而產(chǎn)生等離子體，使該等離子體的陽離子碰撞到在被稱作為濺射電極的負極上設置的靶材(或者濺射靶材)上，通過該碰撞，濺射的離子附著在被處理襯底而形成薄膜的方法。對于高性能的集成電路芯片(IC, Integrated circuit)而言,在娃片制造中存在 一個濺射技術難題，那就是隨著特征尺寸的縮小，濺射具有高深寬比的接觸孔的能力受到限制。目前在PVD (Physical Vapor Deposition,物理氣相沉積) 賤射工藝中，孔阻擋層的填充采用離子化的金屬等離子體(Ionized metal plasma)。圖3是表示該現(xiàn)有技術中的PVD沉積薄膜的方法的示意圖。如圖3所示，在真空腔體中，在靶材10上施加直流電壓，在線圈20上施加射頻電壓30，在硅片50上施加偏置電壓50。在真空氣氛中，例如，壓力可以是20mt (毫托)，通過引起氣體放電而產(chǎn)生等離子體，使該等離子體碰撞到靶材10，通過碰撞濺射出來的金屬被離子化，離子化的金屬附著在被處理的襯底40上，由此，形成薄膜。該PVD工藝能夠取得較好的填充效果，其技術指標能達到接觸孔深寬比為7 :1，極限甚至能達到接觸孔深寬比9:1。然而，在上述PVD工藝中，也存在一定的問題，主要是容易產(chǎn)生尖端懸垂(overhang),即，容易在接觸孔的在的開口處周圍產(chǎn)生多余的沉積。由于這樣的多余的沉積存在，會妨礙對接觸孔的填充，會導致不能夠對深寬比較高的接觸孔進行良好的填充的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明旨在提供一種能夠消除接觸孔開口處產(chǎn)生的多余懸垂的PVD沉積薄膜的方法。本發(fā)明的PVD沉積薄膜的方法，它是用于在襯底的接觸孔內(nèi)沉積薄膜的方法，其特征在于，包括在所述接觸孔中沉積薄膜的沉積步驟；以及刻蝕所述接觸孔的開口處的沉積薄膜的刻蝕步驟。由此，利用本發(fā)明的PVD沉積薄膜的方法，能夠有效地去除接觸孔開口處的多余的薄膜沉積，這樣，在開口處就不容易產(chǎn)生懸垂。由此，能夠更良好地對接觸孔進行填充，尤其是對于接觸孔深寬比高的接觸孔，其效果更為明顯。
優(yōu)選地，所述沉積步驟和所述刻蝕步驟在同一真空腔體中完成。這樣，由于在同一真空腔體中完成，簡化了工藝流程，而且能夠降低工藝成本。優(yōu)選地，所述沉積步驟利用濺射法完成。優(yōu)選地，在所述刻蝕步驟中，采用等離子刻蝕方法進行。優(yōu)選地，在所述沉積步驟中，在所述腔體中通入惰性氣體。在所述刻蝕步驟中，在所述腔體中通入惰性氣體。這里，作為惰性氣體，最好采用氬氣。這樣在所述沉積步驟中，利用所述惰性氣體被離子化后的產(chǎn)生的等離子體撞擊上述襯底，以去除上述接觸孔在襯底開口處的沉積薄膜。優(yōu)選地，可以重復進行所述沉積步驟和所述刻蝕步驟。 優(yōu)選地，在所述濺射法中是在所述真空所述腔體中通過在靶材上施加直流電源、在線圈上施加射頻電源、在所述襯底上施加偏置電壓。優(yōu)選地，其中，真空腔體的壓力為1000 lOOOOmt，直流電源為1000 15000W，射頻電源為500 5000W，偏置電壓10 400V。優(yōu)選地，所述襯底為硅片，所述薄膜為包含鈦的薄膜。利用上述的本發(fā)明，在現(xiàn)有的沉積步驟之外進一步實施了刻蝕步驟，由此能夠有效地去除堆積在接觸孔開口出的金屬離子，防止在開口處形成尖端懸垂。


圖I是表示本發(fā)明的PVD沉積薄膜的方法的主要步驟的流程圖2是表示利用本發(fā)明的PVD沉積薄膜的方法進行薄膜沉積的接觸孔的示意圖；圖3是表示現(xiàn)有技術中的PVD沉積薄膜的方法的示意圖。
具體實施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了解。并不旨在確認本發(fā)明的關鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。圖I是表示本發(fā)明的PVD沉積薄膜的方法的主要步驟的流程圖。如圖I所示，本發(fā)明的用于在襯底的接觸孔內(nèi)沉積薄膜的PVD沉積薄膜的方法，主要包括沉積步驟和刻蝕步驟。下面將對沉積步驟和刻蝕步驟具體進行說明。圖2是表示利用本發(fā)明的PVD沉積薄膜的方法進行薄膜沉積的接觸孔的示意圖。在圖2的左半部分表示沉積步驟，圖2的右半部分表示刻蝕步驟。首先，如圖2的左半部分所示，在沉積步驟中，在襯底300的接觸孔100內(nèi)沉積薄膜。這里，作為一個實施方式，襯底300可以是Si片，沉積的薄膜可以是含鈦的薄膜。當然也可以是采用其他材料的襯底，而且，也可以采用其他材料的金屬薄膜。沉積步驟可以采用濺射法來完成。作為一個實施方式可以是在高真孔腔體中，通入惰性氣體，例如氬氣，在靶材上施加直流電壓，在線圈上施加射頻電壓，在襯底300上施加偏置電壓。
具體地，例如，可以將該高真空腔體的壓力設置為1000 lOOOOmt，直流電壓設置為1000 15000W，射頻電壓設置為500 5000W，偏置電壓設置為10 400V。在直流電壓、射頻電壓以及偏置電壓的作用下，正的鈦金屬離子沿著垂直路徑朝向襯底300運動，由此，完成對接觸孔100的薄膜填充，即完成了沉積步驟。然而，在上述沉積步驟中，會在接觸孔100的開口處產(chǎn)生金屬鈦離子的薄膜堆積200。該薄膜堆積200會妨礙到對接觸孔100的填充。因此，在本發(fā)明中，在上述沉積步驟之后，進一步進行圖2的右半部分所表示的刻蝕步驟。在進行沉積步驟的同一高真空腔體中，繼續(xù)蝕刻步驟。具體地，通入惰性氣體，例如氬氣，利用施加在線圈上的射頻電壓產(chǎn)生氬離子。這樣，如圖2的右半部分所示，基于施
加在襯底300的偏置電壓的作用下，氬離子撞擊襯底300，其撞擊方向如如圖2的右半部分的箭頭所示。通過氬離子的撞擊，能夠刻蝕掉接觸孔100的開口處的薄膜堆積200。這樣，利用本發(fā)明的PVD沉積薄膜的方法，能夠簡單且有效地去除接觸孔100的薄膜堆積200，在接觸孔100的開口處就不容易產(chǎn)生懸垂。因此，能夠更良好地對接觸孔100進行填充，尤其是對于高深寬比的接觸孔，其效果更為明顯。由于上述沉積步驟和刻蝕步驟在同一真空腔體中完成，因此，能夠簡化工藝流程，降低工藝成本。在本實施方式中，僅例舉了進行一次沉積和進行一次刻蝕步驟的情況，當然，本領域的技術人員也可以根據(jù)實際情況重復進行沉積步驟和刻蝕步驟，以更精準地對接觸空填充薄膜。以上盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領域普通技術人員應當了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權利要求
1.一種PVD沉積薄膜的方法，用于在襯底的接觸孔內(nèi)沉積薄膜，其特征在于，包括 在所述接觸孔中沉積薄膜的沉積步驟；以及 刻蝕所述接觸孔的開口處的沉積薄膜的刻蝕步驟。
2.如權利要求I所述的PVD沉積薄膜的方法，其特征在于， 所述沉積步驟和所述刻蝕步驟在同一真空腔體中完成。
3.如權利要求2所述的PVD沉積薄膜的方法，其特征在于， 所述刻蝕步驟采用等離子刻蝕方法進行。
4.如權利要求2述的PVD沉積薄膜的方法，其特征在于， 所述沉積步驟采用濺射法進行。
5.如權利要求4所述的PVD沉積薄膜的方法，其特征在于， 在所述沉積步驟中，在所述腔體中通入惰性氣體。
6.如權利要求3所述的PVD沉積薄膜的方法，其特征在于， 在所述刻蝕步驟中，在所述腔體中通入惰性氣體。
7.如權利要求5所述的PVD沉積薄膜的方法，其特征在于， 所述濺射法中在所述真空所述腔體中通過在靶材上施加直流電源、在線圈上施加射頻電源、在所述襯底上施加偏置電壓來完成濺射。
8.如權利要求7所述的PVD沉積薄膜的方法，其特征在于， 所述真空腔體的壓力為1000 lOOOOmt，直流電源為1000 15000W，射頻電源為500 5000W，偏置電壓10 400V。
9.如權利要求I 8任意一項所述的PVD沉積薄膜的方法，其特征在于， 重復進行所述沉積步驟和所述刻蝕步驟。
10.如權利要求I 8任意一項所述的PVD沉積薄膜的方法，其特征在于， 所述襯底為硅片，所述薄膜為包含鈦的薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及PVD沉積薄膜的方法。本發(fā)明的PVD沉積薄膜的方法，是用于在襯底的接觸孔內(nèi)沉積薄膜的方法，其特征在于，包括在所述接觸孔中沉積薄膜的沉積步驟；以及刻蝕所述接觸孔的開口處的沉積薄膜的刻蝕步驟。利用本發(fā)明的PVD沉積薄膜的方法，能夠有效地去除接觸孔開口處的多余的薄膜沉積，能夠更良好地對接觸孔進行填充，尤其是對于接觸孔深寬比高的接觸孔，其效果更為明顯。
文檔編號H01L21/768GK102820255SQ201110151759
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權日2011年6月8日
發(fā)明者卜維亮, 李勇, 劉長安 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司