CN101567316A - 淀积金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种淀积金属的方法，包括以下步骤：提供一硅衬底；在所述硅衬底上依次淀积第一粘附层、第一阻挡层及金属层；使所述硅衬底离开真空的制程环境，在所述金属层上形成一层氧化层；在所述金属层上依次淀积第二粘附层和第二阻挡层；对所述硅衬底进行清洗。本发明提供的在芯片上淀积金属的方法是在没有增加工序和制造成本的前提下，利用转换制程机台的过程，使芯片离开真空的制程环境，进行降温，在金属铝(Al)层上形成一层氧化层，来避免TiAl3的形成或者大大降低TiAl3的形成量，使Al金属层电流密度分布更趋平均，从而改善芯片的电子迁移的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种在芯片上淀积金属的方法。
背景技术
在半导体技术领域中，在芯片制造过程中，芯片金属化是应用化学或物理处理的方法在芯片上淀积导电金属薄膜的过程，以及随后刻印图形以便形成互连金属线和集成电路的孔填充塞的过程。
最早也是最常用的互连金属是铝(Al)，请参见图1及图2，其所示为现有技术中在芯片上淀积互连金属层的工艺流程图，
在图1中，首先S110，提供一硅衬底；其次S120，用第一制程机台，在该硅衬底上淀积第一钛(Ti)层；S130将淀积有第一Ti层的硅衬底转送到第二制程机台中；S140依次在第一Ti层上依次淀积第一氮化钛(TiN)层、铝(Al)层、第二钛(Ti)层、第二氮化钛(TiN)层；最后S150，进行清洗。
在图2中，首先S210，提供一硅衬底；其次S220，用第一制程机台，在该硅衬底上依次淀积第一Ti层及第一TiN层；S230将淀积有第一Ti层及第一TiN层的硅衬底转送到第二制程机台中；S240依次淀积Al层、第二Ti层、第二TiN层；最后S250，进行清洗。
Ti层的作用是作为介质层与金属之间的粘附层，以提供两层材料间更好的粘附性，而TiN层是作为阻挡层避免Ti与Al接触反应而产生电阻较高的TiAl3，同时也可以避免金属Al层与上下层产生相互扩散。上层结构中的第二Ti及第二TiN层，其实更理想的结构为TiN/Ti/TiN以得到最小的电阻和粘附性，但是出于对制造成本的考虑，取消前一个TiN，并且把Ti减至90
这样一个很薄的厚度，在0.15um以上制程中都是业界成熟的制程。
可以看出在现有工艺中，在Al层的上面，存在Al与Ti的直接接触，会产生一定量的TiAl3。这在半导体器件精密度要求越来越高和器件尺寸越来越小的情况下，会成为一个潜在的影响金属层质量的因素。当金属连线部分会出现诸如TiAl3这类不规则的金属化合物的时候，由于因为TiAl3的电阻很高，对金属层内部的电流密度分布产生影响，在此情况下，会在局部产生很高的电流密度，从而引起EM(电子迁移)的问题。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中，在芯片上淀积金属层会产生的电子迁移的技术问题。
有鉴于此，本发明提供一种淀积金属的方法，包括以下步骤：
提供一硅衬底；
在所述硅衬底上依次淀积第一粘附层、第一阻挡层及金属层；
使所述硅衬底离开真空的制程环境，在所述金属层上形成一层氧化层；
在所述金属层上依次淀积第二粘附层和第二阻挡层；
对所述硅衬底进行清洗。
进一步的，所述粘附层为钛层；所述阻挡层为氮化钛层；所述金属层为铝层。
进一步的，在200℃的条件下在所述硅衬底上淀积所述第一粘附层。
进一步的，在室温条件下，在所述第一粘附层上淀积所述第一阻挡层。
进一步的，在270℃的条件下，在所述第一阻挡层上淀积所述金属层。
进一步的，在室温条件下，在所述金属层上依次淀积第二粘附层和第二阻挡层。
本发明提供的在芯片上淀积金属的方法是在没有增加工序和制造成本的前提下，利用转换制程机台的过程，使芯片离开真空的制程环境，进行降温，在金属铝(Al)层上形成一层氧化层，来避免TiAl3的形成或者大大降低TiAl3的形成量，使Al金属层电流密度分布更趋平均，从而改善芯片的电子迁移的问题。
附图说明
图1所示为现有技术中一种在芯片上淀积金属的方法；
图2所示为现有技术中另一种在芯片上淀积金属的方法；
图3所示为本发明一实施例所提供的在芯片上淀积金属的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征更明显易懂，给出较佳实施例并结合附图，对本发明作进一步说明。
请参见图3，其所示为本发明一实施例所提供的在芯片上淀积金属的方法流程图。该方法包括以下步骤：
S310提供一硅衬底；
S320在第一制程机台中，在所述硅衬底上依次淀积第一粘附层、第一阻挡层及金属层；
在本实施例中，所述粘附层为钛(Ti)层；所述阻挡层为氮化钛(TiN)层；所述金属层为铝(Al)层。
其具体步骤是在200℃的条件下在硅衬底上先淀积300
厚度的第一Ti层，
然后在室温下，在第一Ti层上淀积250
的第一TiN层，
再在270℃的条件下，在第一TiN层上淀积3000
的Al层，其中3000
这个厚度，会因处于不同的金属层而有所差异。在本例中，3000
是第一层金属层M1的厚度，本发明并不局限于此，也可应用到其它金属层，这个厚度就改为那层相应的厚度。
其中，Ti层的作用是作为硅衬底与金属层之间的粘附层，以提供两层材料间更好的粘附性，TiN层是作为阻挡层避免Ti与Al接触反应而产生电阻较高的TiAl3，同时也可以避免金属Al与上下层产生相互扩散。
S330将所述硅衬底转换到第二制程机台中，使所述硅衬底离开真空的制程环境，进行降温，利用温度的升降，使金属层Al层表面形成一层非常薄的氧化层。
在Al与Ti之间形成的非常薄的氧化层，来避免TiAl3的形成或者大大降低TiAl3的形成量，使Al金属层电流密度分布更趋平均从而改善电子迁移。
S340在所述金属层上依次淀积第二粘附层和第二阻挡层。同步骤S320，在本实施例中，Ti层作为粘附层，其作用是作为硅衬底与金属层之间的粘附层，以提供两层材料间更好的粘附性，TiN层作为阻挡层，其作用是作为阻挡层避免Ti与Al接触反应而产生电阻较高的TiAl3，同时也可以避免金属Al与上下层产生相互扩散。
在本实施例中，在室温条件下，淀积第二Ti层，其厚度为90
以及第二TiN层，其厚度为500
S350对淀积好的硅衬底进行清洗。
综上所述，本发明实施例提供的在芯片上淀积金属的方法是在没有增加工序和制造成本的前提下，利用转换制程机台的过程，使芯片离开真空的制程环境，进行降温，在Al与Ti之间形成一个非常薄的自然氧化层，来避免TiAl3的形成或者大大降低TiAl3的形成量，使Al金属层电流密度分布更趋平均，从而改善芯片的电子迁移的问题。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (6)
1.一种淀积金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一硅衬底；
在所述硅衬底上依次淀积第一粘附层、第一阻挡层及金属层；
使所述硅衬底离开真空的制程环境，在所述金属层上形成一层氧化层；
在所述金属层上依次淀积第二粘附层和第二阻挡层；
对所述硅衬底进行清洗。
2.根据权利要求1所述的淀积金属的方法，其特征在于，
所述粘附层为钛层；
所述阻挡层为氮化钛层；
所述金属层为铝层。
3.根据权利要求1所述的淀积金属的方法，其特征在于，在200℃的条件下在所述硅衬底上淀积所述第一粘附层。
4.根据权利要求1所述的淀积金属的方法，其特征在于，在室温条件下，在所述第一粘附层上淀积所述第一阻挡层。
5.根据权利要求1所述的淀积金属的方法，其特征在于，在270℃的条件下，在所述第一阻挡层上淀积所述金属层。
6.根据权利要求1所述的淀积金属的方法，其特征在于，在室温条件下，在所述金属层上依次淀积第二粘附层和第二阻挡层。
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|---|---|---|---|
| CNA2009100525386A CN101567316A (zh) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | 淀积金属的方法 |
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| CN101567316A true CN101567316A (zh) | 2009-10-28 |
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ID=41283418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN (1) | CN101567316A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106057759A (zh) * | 2016-07-22 | 2016-10-26 | 上海芯导电子科技有限公司 | 一种用于打线封装的半导体结构 |
| CN109585420A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-05 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种抗电迁移的金属层结构及其工艺方法 |
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2009
- 2009-06-04 CN CNA2009100525386A patent/CN101567316A/zh active Pending
Cited By (3)
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| CN106057759B (zh) * | 2016-07-22 | 2019-06-18 | 上海芯导电子科技有限公司 | 一种用于打线封装的半导体结构 |
| CN109585420A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-04-05 | 中国电子科技集团公司第五十八研究所 | 一种抗电迁移的金属层结构及其工艺方法 |
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