一種改善半導(dǎo)體工藝流程中鋁殘留的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種改善半導(dǎo)體工藝流程中鋁殘留的方法，在硅片上生長鋁互連復(fù)合金屬膜時(shí)，在鋁復(fù)合金屬膜中的導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN之間增設(shè)一層鈦金屬層Ti，同時(shí)提高導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN的厚度，并降低鋁互連復(fù)合金屬膜的生長溫度，通過本發(fā)明的方法能夠有效改善半導(dǎo)體制造工藝中鋁殘留的問題。通過現(xiàn)有的設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)，成本幾乎沒有增加。
【專利說明】一種改善半導(dǎo)體工藝流程中鋁殘留的方法 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于半導(dǎo)體制程領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種改善半導(dǎo)體工藝流程中鋁殘留的 方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 半導(dǎo)體的制程通常包括前段的器件形成的步驟和后段的金屬互連的步驟。其中在 連接器件層和外部金線時(shí)會(huì)用到許多條鋁線條，如果鋁線條在腐蝕的時(shí)候有殘留，則會(huì)導(dǎo) 致鋁條河鋁條之間產(chǎn)生漏電甚至導(dǎo)致導(dǎo)通，進(jìn)而直接影響器件的性能，造成電性能的失效。
[0003] 現(xiàn)有的許多廠商一般會(huì)考慮做備件或者靶材的保養(yǎng)來改善鋁殘留的問題，因?yàn)楣?藝腔體保養(yǎng)后一般會(huì)獲得更好的工藝條件，但這增加了制造成本，而且也無法從源頭解決 該問題。
[0004] 有些廠商會(huì)通過改善鋁腐蝕的能力來改善鋁的殘留，但其結(jié)果也不是太理想。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種改善半導(dǎo)體工藝流程中鋁殘留的方法。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種半導(dǎo)體制造中的鋁互連復(fù)合金屬膜。
[0007] 本發(fā)明的再一目的在于提供一種半導(dǎo)體制造中的鋁互連復(fù)合金屬膜的制造方法。
[0008] 為達(dá)成前述目的，本發(fā)明一種改善半導(dǎo)體工藝流程中鋁殘留的方法，其包括：
[0009] 在形成鋁互連復(fù)合金屬膜時(shí)，在鋁復(fù)合金屬膜中的導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層 金屬TiN之間增設(shè)一層鈦金屬層Ti，同時(shí)提高導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN的厚 度，并降低鋁互連復(fù)合金屬膜的生長溫度。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鋁互連復(fù)合金屬膜的導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋 層金屬TiN之間的鈦金屬層Ti的厚度為50?250人，較佳的為150人。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鋁互連復(fù)合金屬膜的導(dǎo)電層AlCu上方的阻擋層 金屬TiN的厚度為為200?500人，較佳的為350A。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述鋁互連復(fù)合金屬膜的生長溫度為230度?270度， 較佳的為250度。
[0013] 為達(dá)成前述另一目的，本發(fā)明一種鋁互連復(fù)合金屬膜，其中該鋁互連復(fù)合金屬膜 包括中間的導(dǎo)電層AlCu、位于導(dǎo)電層AlCu下方的接觸層金屬和阻擋層金屬Ti/TiN，以及位 于導(dǎo)電層上方的阻擋層金屬和抗反射涂層TiN。在所述導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬 TiN之間還形成有一層鈦金屬層Ti。
[0014] 為達(dá)成前述再一目的，本發(fā)明一種制造鋁互連復(fù)合金屬膜的方法，其包括：
[0015] 在硅片上形成一層接觸層金屬Ti，
[0016] 在接觸層金屬Ti上形成一層阻擋層金屬TiN ;
[0017] 在阻擋層金屬上形成一層導(dǎo)電層AlCu ;
[0018] 在導(dǎo)電層金屬AlCu上形成一層鈦金屬層Ti ;
[0019] 在鈦金屬層Ti上形成一層阻擋層金屬TiN。
[0020] 本發(fā)明的半導(dǎo)體制造工藝中，在硅片上生長鋁互連復(fù)合金屬膜時(shí)，在鋁復(fù)合金屬 膜中的導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN之間增設(shè)一層鈦金屬層Ti，同時(shí)提高導(dǎo)電層 AlCu與上方的阻擋層金屬TiN的厚度，并降低鋁互連復(fù)合金屬膜的生長溫度，通過本發(fā)明 的方法能夠有效改善半導(dǎo)體制造工藝中鋁殘留的問題。通過現(xiàn)有的設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)，成本幾 乎沒有增加。 【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0021] 圖1是現(xiàn)有的技術(shù)中制造鋁金屬連線的示意圖。
[0022] 圖2是現(xiàn)有的鋁互連復(fù)合金屬膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖3是本發(fā)明的鋁互連復(fù)合金屬膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖4是本發(fā)明的鋁互連復(fù)合金屬膜的制造步驟流程圖。
[0025] 圖5是本發(fā)明的溫度下鋁金屬表面的紋路間隙與現(xiàn)有的溫度下鋁金屬表面紋路 間隙的比較圖，其中左圖為現(xiàn)有技術(shù)的鋁紋路間隙圖，右圖為本發(fā)明的鋁紋路間隙圖。
[0026] 圖6是其顯示降低鋁生長溫度后鋁殘留的統(tǒng)計(jì)曲線圖。
[0027] 圖7是同時(shí)采用本發(fā)明的兩種方法之后鋁殘留的統(tǒng)計(jì)曲線圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0028] 此處所稱的"一個(gè)實(shí)施例"或"實(shí)施例"是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中 的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的"在一個(gè)實(shí)施例中"并非均指同一 個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。
[0029] 如圖1所示，其顯示現(xiàn)有的技術(shù)中制造鋁金屬連線的示意圖。如圖1中所示，在制 造金屬互連線時(shí)，是先在硅片上生長鋁，然后在鋁上面涂布一層光刻膠，然后通過掩模板曝 光形成需要刻蝕的形狀，之后經(jīng)過刻蝕去除不需要的光刻膠露出需要腐蝕的鋁，然后對鋁 金屬進(jìn)行腐蝕以形成需要的互連金屬線，腐蝕完鋁之后再去除剩余的光刻膠，則形成一層 具有預(yù)定形狀的金屬互連線。其中在硅片上生長完鋁之后，鋁的表面會(huì)出現(xiàn)一定大小的紋 路間隙（grain)，當(dāng)去除部分光刻膠露出需要腐蝕的鋁的時(shí)候，由于光刻膠會(huì)殘留在鋁表面 的紋路間隙處，所以在進(jìn)行鋁的腐蝕的時(shí)候，由于鋁表面紋路間隙處殘留有光刻膠，使得該 部分鋁無法完全腐蝕，所以會(huì)導(dǎo)致鋁的殘留。
[0030] 因此導(dǎo)致鋁殘留的根本原因是因?yàn)樾纬射X金屬的時(shí)候出現(xiàn)有紋路間隙，導(dǎo)致光刻 膠的殘留，使得鋁無法腐蝕干凈而形成鋁的殘留。所以為解決該問題，必須要么消除鋁表面 的紋路間隙，要么減少鋁表面紋路間隙處的光刻膠的殘留。
[0031] 如圖2所示，鋁金屬連線實(shí)際上是由多層金屬組成的鋁互連復(fù)合金屬膜，其包括 中間的導(dǎo)電層AlCu、位于導(dǎo)電層AlCu下方的接觸層金屬和阻擋層金屬Ti/TiN，以及位于導(dǎo) 電層上方的阻擋層金屬層TiN?，F(xiàn)有的鋁互連復(fù)合金屬膜中由于導(dǎo)電層上方的阻擋層金屬 層TiN的柱狀結(jié)構(gòu)容易使光刻膠隨著鋁金屬表面的紋路間隙處進(jìn)入鋁膜的內(nèi)部，所以會(huì)形 成光刻膠在鋁表面紋路間隙處的殘留。所以本發(fā)明的方法為在生長鋁互連復(fù)合金屬膜時(shí)， 在導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬層TiN之間增設(shè)一層鈦金屬層Ti，同時(shí)增加導(dǎo)電層上方 的阻擋層金屬層TiN的厚度，這樣光刻膠即無法進(jìn)入鋁膜內(nèi)部，在去除光刻膠時(shí)即能夠減 少光刻膠的殘留，進(jìn)而在刻蝕鋁時(shí)即能減少鋁金屬的殘留。
[0032] 也就是說，如圖3所示，本發(fā)明的鋁互連復(fù)合金屬膜，其最終的結(jié)構(gòu)包括最底層的 接觸層金屬Ti、位于接觸層金屬Ti上方的阻擋層金屬層TiN、位于阻擋層金屬層TiN上方 的導(dǎo)電層AlCu、位于導(dǎo)電層AlCu上方的鈦金屬層Ti以及位于鈦金屬層Ti上方的阻擋層金 屬TiN。也就是鋁金屬的結(jié)構(gòu)為Ti+TiN+AlCu+Ti+TiN。
[0033] 如圖4所示，本發(fā)明的鋁互連復(fù)合金屬膜的制造步驟包括：
[0034] 步驟S1 :在硅片上形成一層接觸層金屬Ti。具體形成的步驟可以是采用物理氣 相沉積的方法形成接觸層金屬Ti。所謂物理氣相沉積即利用等離子體中的離子，對被濺鍍 物體電極（即：靶材）轟擊，使靶面原子脫離靶材運(yùn)動(dòng)到圓片表面沉積成膜。由于物理氣相 沉積的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道的方法，本發(fā)明不再對物理氣相沉積的具體步驟細(xì) 節(jié)以及進(jìn)行沉積時(shí)的壓力、溫度等等各參數(shù)等進(jìn)行說明。
[0035] 步驟S2 :在接觸層金屬Ti上形成一層阻擋層金屬TiN。具體形成的方法可以通過 物理氣相沉積的方法。
[0036] 步驟S3 :在阻擋層金屬上形成一層導(dǎo)電層AlCu。具體形成的方法可以通過物理氣 相沉積的方法。
[0037] 步驟S4 :在導(dǎo)電層金屬AlCu上形成一層鈦金屬層Ti,其中鈦金屬層Ti的厚度為 50?250人，較佳的為150A。具體形成的方法可以通過物理氣相沉積的方法。
[0038] 步驟S5 :在鈦金屬層Ti上形成一層阻擋層金屬TiN，其中該阻擋層金屬TiN的厚 度比現(xiàn)有的鋁互連復(fù)合金屬膜中的TiN的厚度厚，其厚度為200?500A，較佳的為350人。 具體形成的方法可以通過物理氣相沉積的方法。
[0039] 以上是通過減少光刻膠在鋁金屬表面的紋路間隙處殘留的方法來減少鋁金屬的 殘留。如前所述，如果能夠減少鋁金屬表面的紋路間隙，則更不會(huì)存在光刻膠在鋁金屬表面 的紋路間隙處的殘留。所以本發(fā)明的進(jìn)一步的解決方法為減少鋁金屬表面的紋路間隙，具 體的方法為控制鋁金屬生長時(shí)的溫度。現(xiàn)有的鋁金屬的生長溫度通常為300度，而本發(fā)明 的鋁金屬的生長溫度降低為250度，期間有正負(fù)20度的波動(dòng)，也即鋁金屬的生長溫度降低 為230?270度。
[0040] 如圖5所示，其顯示本發(fā)明的溫度下鋁金屬表面的紋路間隙與現(xiàn)有的溫度下鋁金 屬表面紋路間隙的比較，從圖中可以看出采用本發(fā)明的方法的鋁金屬表面的紋路間隙明顯 比現(xiàn)有的溫度下鋁金屬表面的紋路間隙少。
[0041] 如圖6所示，其顯示降低鋁生長溫度后鋁殘留的統(tǒng)計(jì)曲線圖，由圖中可以看出，由 于降低鋁生長溫度之后，鋁金屬表面的紋路間隙的減少使得鋁殘留的情況也大大減少。
[0042] 根據(jù)以上的說明，本發(fā)明的方法，一種是通過在鋁復(fù)合金屬膜中的導(dǎo)電層AlCu與 上方的阻擋層金屬TiN之間增設(shè)一層鈦金屬層Ti，同時(shí)提高導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金 屬TiN的厚度，來減少光刻膠在鋁金屬表面紋路間隙處的殘留，進(jìn)而改善鋁金屬的殘留； 另外一種方法是通過降低鋁互連復(fù)合金屬膜的生長溫度，而今少鋁金屬表面紋路間隙的生 長，光刻膠在鋁金屬表面紋路間隙處的殘留，進(jìn)而改善鋁金屬的殘留。當(dāng)然本發(fā)明也可以將 兩種方法同時(shí)實(shí)施，即在鋁復(fù)合金屬膜中的導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN之間增設(shè) 一層鈦金屬層Ti，同時(shí)提高導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN的厚度，并且降低鋁互連 復(fù)合金屬膜的生長溫度。
[0043] 如圖7所示，其顯示本發(fā)明通過在鋁復(fù)合金屬膜中的導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層 金屬TiN之間增設(shè)一層鈦金屬層Ti，同時(shí)提高導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN的厚 度，并且降低鋁互連復(fù)合金屬膜的生長溫度之后鋁殘留的曲線圖。由圖中可以看出采用本 發(fā)明的方法之后鋁殘留的數(shù)量為0,可以證明本發(fā)明的方法能夠充分改善半導(dǎo)體工藝流程 中錯(cuò)的殘留。
[0044] 本發(fā)明的半導(dǎo)體制造工藝中，在硅片上生長鋁互連復(fù)合金屬膜時(shí)，在鋁復(fù)合金屬 膜中的導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN之間增設(shè)一層鈦金屬層Ti，同時(shí)提高導(dǎo)電層 AlCu與上方的阻擋層金屬TiN的厚度，并降低鋁互連復(fù)合金屬膜的生長溫度，通過本發(fā)明 的方法能夠有效改善半導(dǎo)體制造工藝中鋁殘留的問題。通過現(xiàn)有的設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)，成本幾 乎沒有增加。
[0045] 上述說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的 技術(shù)人員對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】所做的任何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。 相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述【具體實(shí)施方式】。
【權(quán)利要求】
1. 一種改善半導(dǎo)體工藝流程中鋁殘留的方法，其包括： 在形成鋁互連復(fù)合金屬膜時(shí)，在鋁復(fù)合金屬膜中的導(dǎo)電層A1CU與上方的阻擋層金屬 TiN之間增設(shè)一層鈦金屬層Ti，同時(shí)提高導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN的厚度，并 降低鋁互連復(fù)合金屬膜的生長溫度。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述鋁互連復(fù)合金屬膜的導(dǎo)電層AlCu與上 方的阻擋層金屬TiN之間的鈦金屬層Ti的厚度為50?250A，較佳的為150A。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述鋁互連復(fù)合金屬膜的導(dǎo)電層AlCu上方 的阻擋層金屬TiN的厚度為200?500A，較佳的為350A。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述鋁互連復(fù)合金屬膜的生長溫度為230 度?270度，較佳的為250度。
5. -種鋁互連復(fù)合金屬膜，其中該鋁互連復(fù)合金屬膜包括中間的導(dǎo)電層AlCu、位于導(dǎo) 電層AlCu下方的接觸層金屬和阻擋層金屬Ti/TiN，以及位于導(dǎo)電層上方的阻擋層金屬和 抗反射涂層TiN ;其特征在于：在所述導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN之間還形成有 一層鈦金屬層Ti。
6. 如權(quán)利要求5所述的鋁互連復(fù)合金屬膜，其特征在于：所述鋁互連復(fù)合金屬膜的 導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN之間的鈦金屬層Ti的厚度為50?250人，較佳的為 150A。
7. 如權(quán)利要求5所述的鋁互連復(fù)合金屬膜，其特征在于：所述鋁互連復(fù)合金屬膜的導(dǎo) 電層AlCu上方的阻擋層金屬TiN的厚度為200?500A，較佳的為350人。
8. -種制造鋁互連復(fù)合金屬膜的方法，其包括： 在娃片上形成一層接觸層金屬Ti， 在接觸層金屬Ti上形成一層阻擋層金屬TiN ; 在阻擋層金屬上形成一層導(dǎo)電層AlCu ; 在導(dǎo)電層金屬AlCu上形成一層鈦金屬層Ti ; 在鈦金屬層Ti上形成一層阻擋層金屬TiN。
9. 如權(quán)利要求8所述的制造鋁互連復(fù)合金屬膜的方法，其特征在于：所述鋁互連復(fù)合 金屬膜的導(dǎo)電層AlCu與上方的阻擋層金屬TiN之間的鈦金屬層Ti的厚度為50?250A， 較佳的為150A,所述鋁互連復(fù)合金屬膜的導(dǎo)電層AlCu上方的阻擋層金屬TiN的厚度為 200?500人，較佳的為350人。
10. 如權(quán)利要求8所述的制造鋁互連復(fù)合金屬膜的方法，其特征在于：所述鋁互連復(fù)合 金屬膜的生長溫度為230度?270度，較佳的為250度。
【文檔編號】H01L23/532GK104124204SQ201310157974
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月28日
【發(fā)明者】馬宜攢, 閔煉鋒, 劉長安 申請人:無錫華潤上華科技有限公司