CN101996901B - 铝垫的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝垫的制作方法，首先提供已形成铝垫基座和介质层的晶片，蚀刻介质层露出铝垫基座形成用于沉积铝垫的凹槽；采用化学清洗方式对凹槽槽底的铝垫基座和凹槽侧壁的介质层进行预清洁；沉积阻挡层；在凹槽内沉积铝。使用化学清洗方式从所述铝垫基座和侧壁上方清洗，保证了铝垫基座和介质层上不会留有残留物和含有水分的杂质，确保后序工艺中铝垫信号传输的质量以及产品的良率。

Description

铝垫的制作方法
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其是一种铝垫的制作方法。 
背景技术
在集成电路制造领域，逻辑产品需要制作铝制垫片，用于后端测试时作为探针卡连接的测试端和芯片封装引脚的焊接点，所以铝垫对于产品测试时信号传送和使用都起着很重要的作用。 
现有的铝垫制造工艺，参考图1A，首先提供半导体基底，该半导体基底上形成有铝垫基座102，铝垫基座102上形成介质层101，所述铝垫基座102可以是铜互连层，介质层101可以是氧化硅，刻蚀介质层101露出铝垫基座102，形成用于沉积铝垫的凹槽。在铝沉积之前，需要对于凹槽内铝垫基座102和凹槽侧壁的介质层101上由于蚀刻工艺带来的残留物103进行预清洁，以保证凹槽内铝垫基座102和凹槽侧壁介质层101的洁净，使得后续工艺不受影响。现有采用的是氩(Ar)离子104轰击的物理方式进行清洗，如图1B所示，铝垫基座102为铜制电路而凹槽侧壁材料为氧化硅，当氩离子104由上垂直向下轰击铝垫基座102时，可将之前蚀刻工艺残留在底部上的残留物溅射出去。 
但上述的物理清洗方式引起了其它新问题，参考图1C首先，氩离子104轰击铝垫基座102底部使得铜制底部上的铜溅射到介质层101上并扩散到以氧化物为材料的侧壁上，使得氧化物内掺入杂质。另外，氩离子轰击清洗方式是一种物理的清洗方式，对一些化学吸附的杂质清洗能力很差，从而在铝垫基座内部产生杂质残留。又由于铝的沉积通常是在高温的情况下进行的。当预清洁时无法清除所有残留物103，在铝沉积时会由于多层金属层的应力差和杂质挥发引起铝垫表面产生须状的铝线105。铝线105过长可能导致相邻间的铝垫短路，造成产品的瑕疵。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中采用氩进行物理预清洁时容易使得介质层内掺入金属杂质、残留物无法彻底清洗，会造成产品瑕疵的不足，提出一种改善的铝垫制作工艺。 
本发明提供一种铝垫的制作方法，首先提供已形成铝垫基座和介质层的晶片，蚀刻介质层露出铝垫基座形成用于沉积铝垫的凹槽；采用化学清洗方式对凹槽槽底的铝垫基座和凹槽侧壁的介质层进行预清洁；沉积阻挡层，在凹槽内沉积铝。 
本发明在预清洁时具体工艺参数为，三氟化氮的流量为每分钟10～50立方厘米，氨气NH3的流量为每分钟50～250立方厘米，清洗发生频率为50～100千赫兹。 
三氟化氮和氨气在进行预清洁时去除介质层表面的厚度为30～200埃。 
阻挡层的材料为氮化钽和氮化钛。 
本发明在所述预清洁后，采用物理气相沉积的方式在凹槽内形成铝垫。 
与现有的技术相比，本发明具有以下优点：通过注入三氟化氮(NF3)和氨气(NH3)离子体化学清洗方式预清洁铝垫基座，保证了铝垫基座和侧壁不会留有残留物和含有水分的杂质，避免了在铝垫沉积的过程中因铝垫基座上有残留物而产生铝须现象和因为水分杂质导致的渗气现象；由于采取的是所述的化学清洗方式，该方式不会使得铝垫基座中铜材料溅射到侧壁引起铜扩散到二氧化硅为材料的侧壁上，确保后序工艺中铝垫信号传输的质量以及产品的良率。 
附图说明
图1A至1C为现有技术铝垫的制作方法结构示意图； 
图2为本发明铝垫制作方法的流程图； 
图3A至3E为本发明铝垫制作方法的结构示意图。 
具体实施方式
本发明实施例通过使用三氟化氮(NF3)和氨气(NH3)的化学清洗方式对铝垫基座预清洁，彻底清洗晶片铝垫基座上的残留物，并避免在铝沉积过程中发生 铝须和渗气等不良现象，保证铝垫和基座导通信号的完整。 
为使本发明的上述目的、特征与优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。 
图2为本发明的制作流程图，包括以下步骤：S200，首先提供已形成铝垫基座和介质层的晶片，蚀刻介质层露出铝垫基座形成用于沉积铝垫的凹槽；S201，使用化学清洗方式对凹槽槽底的铝垫基座和凹槽侧壁的介质层进行预清洁；S202，沉积阻挡层；S203，在凹槽内沉积铝。 
图3A至3E为本发明铝垫基座预清洁示意图。下面结合图2与图3A至3E对本发明铝垫的制作工艺进行详细描述。 
参考图2，S200，首先提供已形成铝垫基座和介质层的晶片，蚀刻介质层露出铝垫基座形成用于沉积铝垫的凹槽。 
如图3A所示，首先提供以铜为材料的铝垫基座301和在所述铝垫基座301表面上形成的以氧化硅为材料的介质层302。通过蚀刻介质层302露出铝垫基座301，形成铝垫生长所需的凹槽，在凹槽槽底的铝垫基座301上和凹槽槽壁的介质层302上有蚀刻工艺带来的残留物303。 
参考图2，S201，使用化学清洗方式对凹槽槽底的铝垫基座和凹槽侧壁的介质层进行预清洁。 
参考图3B，使用等离子化的三氟化氮(NF3)304和氨气(NH3)305通过气体发生设备从凹槽上方充入，设备采用的设定为发生频率为50～100KHz，使用功率为20W～40W。所述三氟化氮(NF3)设定流量为每分钟10～50立方厘米，而氨气的设定流量为每分钟50～250立方厘米。所述三氟化氮(NF3)304和氨气(NH3)305与所述铝垫基座301和所述介质层302形成化学反应，凹槽上残留物303被彻底清除，同时将所述介质层302去除30～200埃的厚度，形成如图3C所示的结构。其中，氨气的作用主要是第一、氨气离子化后产生氢气以及氨气本身的氮元素，对氧化铜起到还原作用，将其还原成铜单质；第二，氨气离子化后产生的氮气，能够彻底清除残留物303；第三，氨气具有很强的吸水性能， 能够将凹槽内的残留水分吸除。三氟化氮(NF3)304的作用主要是利用其对介质层表面进行彻底清洗并清除残留物。由于采用了所述的三氟化氮(NF3)304和氨气(NH3)305的混合物，获得所述的三氟化氮和氨气单独使用无法获得的效果。 
参考图2，S202，沉积阻挡层。 
参考图3D，上述的预清洁步骤彻底清洗干净所述铝垫基座301和介质层302上的残留物和水分后，通过化学气相沉积(CVD)工艺，对于铝垫基座和介质层上形成阻挡层307，使用的材料为氮化钽和氮化钛，用于防止金属铝垫和介电层中的二氧化硅之间的原子扩散。 
参考图2，S203，在凹槽内沉积铝。 
参考图3E，通过物理气相沉积(CVD)工艺，将金属铝材料沉积到凹槽内，形成铝垫306。 
由于采用了所述三氟化氮(NF3)304和氨气(NH3)305的化学预清洁方式，在铝沉积工艺后，没有发生铝须和渗气等影响电路性能的现象。 
综上所述，本发明通过注入三氟化氮(NF3)和氨气(NH3)离子体化学清洗方式预清洁铝垫凹槽，保证了铝垫基座中的铜互连层和介质层不会留有残留物和含有水分的杂质，避免了在铝垫沉积的过程中因铝垫基座铜互连层由于残留物产生的铝须现象和因为水分杂质导致的渗气现象；由于采取的是所述的化学清洗方式，该方式不会对于铝垫基座中铜材料溅射到侧壁引起铜扩散到二氧化硅为材料的介质层上，确保后序工艺中铝垫信号传输的质量，保证了晶圆的质量和后续工艺的可靠性。 
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (7)

1.一种铝垫的制作方法，首先提供已形成的铝垫基座和介质层的晶片，刻蚀介质层露出铝垫基座形成用于沉积铝垫的凹槽；
对凹槽槽底的铝垫基座和凹槽侧壁的介质层进行预清洁；
沉积阻挡层；在凹槽内沉积铝；
其特征在于：所述预清洁为使用化学清洗方式从所述铝垫基座上方进行清洗，所述化学清洗的具体工艺参数为，三氟化氮的流量为每分钟10～50立方厘米，氨气的流量为每分钟50～250立方厘米，离子发生频率为50～100千赫兹。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述化学清洗材料采用的是三氟化氮和氨气的混合气体。
3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述化学清洗移除所述介质层表面的厚度为30～200埃。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述介质层采用的材料为氧化硅。
5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述铝垫基座采用的材料为铜。
6.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为氮化钽和氮化钛的混合物。
7.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述预清洁后，采用物理气相沉积的方式在凹槽内形成铝垫。 
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