METHOD AND APPARATUS FOR THIN FILM ALUMINUM PLANARIZATION

• Main Authors: BIBERGER, MAXIMILIAN, A, HOFFMAN, VANCE, E., JR, CONCI, DENNIS, E
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 27.05.1999
• Edition: 6
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; CHEMISTRY; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATIONOR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY IONIMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; COATING METALLIC MATERIAL; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION INGENERAL; METALLURGY; SEMICONDUCTOR DEVICES; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THESURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION

In a first aspect of the present invention, a method of aluminum deposition and planarization effective for filling of structures with high aspect ratios (5:1 or greater) comprises the steps of: a) cooling the wafer during the deposition of a Ti-containing wetting layer so that wafer temperatures during and after deposition are held within a range of about -20 DEG to 85 DEG C; b) depositing a first layer of aluminum of thickness of about 2500 ANGSTROM to about 5000 ANGSTROM in a period of about 240 to about 300 seconds using a low input power level to a low pressure argon plasma of approximately 1 to 2 kW at an argon pressure of about 0.65 mT to about 1.5 mT; and c) depositing a second aluminum layer in a period of about 20 seconds to about 30 seconds using a higher input power level to a low pressure argon plasma of approximately 20 kW at an argon pressure of about 0.65 mT to about 1.5 mT. A clampless chuck is preferably utilized to provide infrared heating of the wafer during the second aluminum layer deposition step. Dans un premier aspect de l'invention, on décrit un procédé de dépôt et de planarisation d'aluminium, qui permet de remplir efficacement des structures présentant des rapports de forme élevés (5:1 ou plus). Ce procédé consiste a) à refroidir la plaquette pendant le dépôt d'un couche tensioactive à base de titane de sorte que les températures de la plaquette avant et après le dépôt soient maintenues à l'intérieur d'une plage comprise entre environ -20 DEG et 85 DEG C; b) déposer une première couche d'aluminium d'une épaisseur comprise entre environ 2500 et 5000 ANGSTROM dans un laps de temps compris entre environ 240 et 300 secondes, en appliquant un faible niveau de puissance d'entrée d'environ 1 à 2 kW sur un plasma à argon basse pression à une pression de l'argon comprise entre environ 0,65 et 1,5 mT et; c) déposer une deuxième couche d'aluminium dans un laps de temps compris entre environ 20 et 30 secondes en appliquant un niveau de puissance d'entrée plus élevé d'environ 20 kW sur un plasma à argon basse pression à une pression de l'argon comprise entre environ 0,65 et 1,5 mT. On utilise de préférence un mandrin sans mâchoires pour réaliser un chauffage infrarouge de la plaquette pendant la deuxième étape du dépôt de la couche d'aluminium.