CN101645413B

CN101645413B - 金属连线的制作方法

Info

Publication number: CN101645413B
Application number: CN2008100413808A
Authority: CN
Inventors: 丁万春
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2028-08-04
Also published as: CN101645413A

Abstract

一种金属连线的制作方法，包括：在半导体衬底上形成金属层；在金属层上形成焊料层，所述焊料层位置与后续金属连线对应；以焊料层为掩膜刻蚀金属层至露出半导体衬底，形成金属连线；去除焊料层。本发明提高了金属连线的质量。

Description

金属连线的制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及金属连线的制作方法。

背景技术

随着集成电路集成度的不断提高，金属连线变得更细、更窄、更薄，因此其中的电流密度越来越大。在较高的电流密度作用下，金属连线中的金属原子将会沿着电子运动方向进行迁移，这种现象就是电迁移(EM)。电迁移能使集成电路中的金属连线在工作过程中产生断路或短路，是引起集成电路失效的一种重要机制。所以，对于金属连线的质量要求很高。

现有金属连线的制作工艺如图1至图3所示。参考图1，在半导体衬底10上形成钝化层12，所述钝化层12的材料是氮化硅等；在钝化层12上形成阻挡层14，所述阻挡层14的材料为钛等；在阻挡层14上形成厚度为0.5μm～10μm的金属层16，所述金属层16的材料为铜等；用旋涂法在金属层16上形成厚度为5μm～10μm的光刻胶层18。

参考图2，对光刻胶层18进行曝光及显影，定义出金属连线图形；以光刻胶层18为掩膜，用湿法刻蚀法刻蚀金属层16和阻挡层14至露出钝化层12，形成金属连线16a。

如图3所示，用湿法刻蚀法去除光刻胶层18。

在例如申请号为200510093165的中国专利申请中还公布了更多相关信息。

由于集成电路集成度的不断提高，使金属连线变得越来越细，光刻胶层很容易剥落，如图4中金属连线1上没有光刻胶层，进而会影响金属连线的形成。

同时由于光刻胶层的厚度为5μm～10μm，相对于金属连线的厚度0.5μm～10μm，属于比较厚的，同时由于刻蚀工艺的各向异性，因此在后续刻蚀过程中，刻蚀溶液在金属连线边缘停留时间长，进而造成金属连线边缘2被刻蚀程度不一致(如图5所示)。

另外，由于刻蚀工艺的非选择性，造成金属连线表面会被刻蚀溶液腐蚀，进而表面会产生缺陷。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种金属连线的制作方法，防止金属连线边缘刻蚀不一致及金属连线表面产生缺陷。

为解决上述问题，本发明提供一种金属连线的制作方法，包括：在半导体衬底上形成金属层；在金属层上形成焊料层，所述焊料层位置与后续金属连线对应；以焊料层为掩膜刻蚀金属层至露出半导体衬底，形成金属连线；去除焊料层。

可选的，形成焊料层的工艺为电镀。所述焊料层的材料为锡、锡铅合金或锡银合金。所述焊料层的厚度为0.5μm～2μm。

可选的，所述金属层的材料是铜、铝或铝铜合金。

本发明提供一种金属连线的制作方法，包括：在半导体衬底上形成第一金属层；在第一金属层上依次形成第二金属层和焊料层，所述焊料层位置与后续金属连线对应；以焊料层为掩膜刻蚀第一金属层至露出半导体衬底，刻蚀后的第一金属层与第二金属层构成金属连线；去除焊料层。

可选的，所述第一金属层和第二金属层的材料是铜、铝或铝铜合金。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：在形成金属连线过程中，以焊料层为掩膜，由于焊料层的粘附能力强，因此不会产生剥落现象，进而不会对金属连线产生影响。

另外，焊料层与金属层的结合力强，在后续刻蚀过程中，刻蚀溶液不会渗透进去对金属连线造成影响；去除焊料层的溶液对金属层为一般的化学剂，不会对金属连线有影响，提高了金属连线的质量。

上述方案的进一步优点：焊料层厚度为0.5μm～2μm，比较薄，在后续刻蚀形成金属连线的过程中不会影响刻蚀溶液刻蚀金属层的效率，使金属连线边缘平整。

附图说明

图1至图3是现有技术制作金属连线的示意图；

图4是现有技术制作金属连线过程中产生光刻胶层剥落的示意图；

图5是现有技术制作的金属连线边缘不平的效果图；

图6是本发明制作金属连线的第一具体实施方式流程图；

图7至图10是本发明制作金属连线的第一实施例示意图；

图11是本发明制作金属连线的第二具体实施方式流程图；

图12至图15是本发明制作金属连线的第二实施例示意图。

具体实施方式

本发明在形成金属连线过程中，以焊料层为掩膜，由于焊料层的粘附能力强，因此不会产生剥落现象，进而不会对金属连线产生影响。另外，焊料层与金属层的结合力强，在后续刻蚀过程中，刻蚀溶液不会渗透进去对金属连线造成影响；去除焊料层的溶液对金属层为一般的化学剂，不会对金属连线有影响，提高了金属连线的质量。本发明中焊料层的厚度为0.5μm～2μm，比较薄，在后续刻蚀形成金属连线的过程中不会影响刻蚀溶液刻蚀金属层的效率，使金属连线边缘平整。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图6是本发明制作金属连线的第一具体实施方式流程图。如图6所示，执行步骤S101，在半导体衬底上形成金属层；执行步骤S102，在金属层上形成焊料层，所述焊料层位置与后续金属连线对应；执行步骤S103，以焊料层为掩膜刻蚀金属层至露出半导体衬底，形成金属连线；执行步骤S104，去除焊料层。

图7至图10是本发明制作金属连线的第一实施例示意图。如图7所示，提供一半导体衬底100；用物理气相沉积法或化学气相沉积法在半导体衬底100上形成钝化层102，所述钝化层102的材料可以是氮化硅等，其中在钝化层102与半导体衬底100之间还有其它膜层及半导体器件(未图示)；然后，在钝化层102上形成导电层104，所述导电层104的材料为铝等，形成导电层104的工艺为溅射、蒸发或化学气相沉积法。

接着，在导电层104上形成附着层106，所述附着层106的材料为钛，其作用为防止导电层与后续形成于附着层106上的金属层之间互相渗透，形成附着层106的方法为化学气相沉积法；用溅射法或蒸发法在附着层106上形成金属层108，所述金属层108的材料为铜、铝或铝铜合金；用旋涂法在金属层108上形成光刻胶层110。

如图8所示，对光刻胶层110进行曝光、显影工艺后，在光刻胶层110上形成开口，所述开口的位置与后续金属连线的位置对应；用电镀的方法在开口内形成一层焊料层112，采用电镀的方法可以使焊料层112的厚度薄点，所述焊料层112的材料为锡、锡铅合金或锡银合金等。

本实施例中，所述焊料层112的厚度为0.5μm～2μm，具体例如0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm或2μm等。

如图9所示，用湿法刻蚀法去除光刻胶层110；以焊料层112为掩膜，用湿法刻蚀法刻蚀金属层108和附着层106至露出导电层104，形成金属连线108a。

参考图10，去除焊料层112，去除的方法为湿法刻蚀，具体刻蚀溶液为锡铅剥离液。

本实施例中，以焊料层112为掩膜，由于焊料层112的粘附能力强，因此不会产生剥落现象，进而不会对金属连线108a产生影响。另外，焊料层112附着能力强，在后续刻蚀过程中，刻蚀溶液不会渗透进去对金属连线108a造成影响；去除焊料层112的溶液对金属层为一般的化学剂，不会对金属连线108a有影响，提高了金属连线108a的质量。

本实施例中，焊料层112的厚度为0.5μm～2μm，比较薄，在后续刻蚀形成金属连线108a的过程中不会影响刻蚀溶液刻蚀金属层108的效率，使金属连线108a边缘平整。

图11是本发明制作金属连线的第二具体实施方式流程图。执行步骤S201，在半导体衬底上形成第一金属层和光刻胶层，所述光刻胶层上有开口；执行步骤S202，在开口内依次形成第二金属层和焊料层；执行步骤S203，去除光刻胶层后，以焊料层为掩膜刻蚀第一金属层至露出半导体衬底，刻蚀后的第一金属层与第二金属层构成金属连线；执行步骤S204，去除焊料层。

图12至图15是本发明制作金属连线的第二实施例示意图。如图12所示，提供一半导体衬底200；用物理气相沉积法或化学气相沉积法在半导体衬底200上形成钝化层202，所述钝化层202的材料可以是氮化硅等，其中在钝化层202与半导体衬底200之间还有其它膜层及半导体器件；然后，在钝化层202上形成导电层204，所述导电层204的材料为铝等，形成导电层204的工艺为溅射、蒸发或化学气相沉积法。

接着，在导电层204上形成附着层206，所述附着层206的材料为钛，其作用为防止导电层与后续形成与附着层206上的金属层之间互相渗透，形成附着层206的方法为化学气相沉积法；用溅射法或蒸发法在附着层206上形成第一金属层208，所述第一金属层208的材料为铜、铝或铝铜合金；用旋涂法在第一金属层208上形成光刻胶层210。

如图13所示，对光刻胶层210进行曝光、显影工艺后，在光刻胶层210上形成开口，所述开口的位置与后续金属连线的位置对应；用电镀的方法在开口内、第一金属层208上形成第二金属层211，所述第二金属层211的材料与第一金属层208一致，由于在再分布金属连线的制作过程中，金属连线的厚度需要厚一些，而电镀法形成的金属层比较薄，因此在形成第一金属层208后，在其上再形成一第二金属层211以增加后续形成的金属连线的厚度；用电镀法在第二金属层211上形成一层焊料层212，采用电镀的方法可以使焊料层212的厚度薄点，所述焊料层212的材料为锡、锡铅合金或锡银合金等。

本实施例中，所述焊料层212的厚度为0.5μm～2μm，具体例如0.5μm、0.6μm、0.7μm、0.8μm、0.9μm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm或2μm等。

如图14所示，用湿法刻蚀法去除光刻胶层210；以焊料层212为掩膜，用湿法刻蚀法刻蚀第一金属层208和附着层206至露出导电层204，所述刻蚀后的第一金属层208a与第二金属层211构成金属连线213。

参考图15，去除焊料层212，去除的方法为湿法刻蚀，具体刻蚀溶液为锡铅剥离液。

虽然本发明以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种金属连线的制作方法，其特征在于，包括：

在半导体衬底上形成金属层；

在金属层上形成光刻胶层，对光刻胶层进行曝光、显影工艺，以在光刻胶层上形成开口，所述开口的位置与后续金属连线的位置对应；

用电镀的方法在开口内形成焊料层，所述焊料层的厚度为0.5μm～2μm，所述焊料层位置与后续金属连线对应；

去除光刻胶层；

以焊料层为掩膜刻蚀金属层至露出半导体衬底，形成金属连线；

去除焊料层，所述去除的方法为湿法刻蚀，刻蚀溶液为锡铅剥离液。

2.根据权利要求1所述金属连线的制作方法，其特征在于，所述焊料层的材料为锡、锡铅合金或锡银合金。

3.根据权利要求1所述金属连线的制作方法，其特征在于，所述金属层的材料是铜、铝或铝铜合金。

4.一种金属连线的制作方法，其特征在于，包括：

在半导体衬底上形成第一金属层；

在第一金属层上形成光刻胶层，对光刻胶层进行曝光、显影工艺，以在光刻胶层上形成开口，所述开口的位置与后续金属连线的位置对应；

利用电镀的方法在开口内、在第一金属层上依次形成第二金属层和焊料层，所述焊料层的厚度为0.5μm～2μm，所述焊料层位置与后续金属连线对应；

以焊料层为掩膜刻蚀第一金属层至露出半导体衬底，刻蚀后的第一金属层与第二金属层构成金属连线；

5.根据权利要求4所述金属连线的制作方法，其特征在于，所述焊料层的材料为锡、锡铅合金或锡银合金。

6.根据权利要求4所述金属连线的制作方法，其特征在于，所述第一金属层和第二金属层的材料是铜、铝或铝铜合金。