CN102709231A - 一种铝衬垫成膜工艺方法 - Google Patents

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赵波
纪登峰
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Abstract

本发明提出一种铝衬垫成膜工艺方法，包括：在硅片上沉积第一金属层；在第一金属层上沉积铝金属层；对铝金属层进行顶部化学机械平坦化；在所述铝金属层上再沉积第二金属层，完成铝衬垫成膜。采用该方法能有效减少铝金属表面的根须状凸起缺陷。

Description

一种铝衬垫成膜工艺方法
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，且特别涉及集成电路制造后段的铝衬垫成膜工艺。
背景技术
随着集成电路技术的不断发展，用于后段集成（Interconnection）部分的铝衬垫的厚度也越来越厚，从常见的10000埃逐渐变成35000埃，更甚至超过45000埃。随着铝衬垫膜的厚度的增加，工艺缺陷问题也随之而来，最为常见的工艺缺陷为根须状凸起缺陷（Whisker defect）。一般铝衬垫成膜的方式通常为在工艺腔体内连续成膜，由于成膜工艺过程中，氩离子对靶材的轰击产生的能量随着粒子到达硅片表面，使得硅片的温度升高，而沉积的铝膜越厚，硅片温度也越高，铝膜内很高的能量通过铝的异常生长的方式释放，从而也就造成了根须状凸起缺陷（Whisker defect）。在后续的工艺中，无论是刻蚀还是湿法腐蚀都难以去除该缺陷，最终会影响产品的良率与可靠性。
行业中普遍采用的低功率成膜生长方式，虽然有效地解决了根须状凸起缺陷（Whisker defect），但生产效率大打折扣。
在已公开的中国发明专利200710094354.7中，提出了通过间歇沉积厚铝成膜的方式来解决根须状凸起缺陷（Whisker defect）。该方法的工艺时间相对于低功率成膜生长时间较短，但由于多次沉积，厚膜的均匀性变差。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供一种具有高效率、高均匀性且能减少根须状缺陷的铝衬垫成膜工艺方法。
为了实现上述目的，本发明提出一种铝衬垫成膜工艺方法，包括以下步骤：
在一硅片上沉积第一金属层；
在所述第一金属层上沉积铝金属层；
对所述铝金属层进行顶部化学机械平坦化，去除预定义厚度的铝金属层；
在所述铝金属层上再沉积第二金属层，完成铝衬垫成膜。
进一步地，所述第一金属层和所述第二金属层的材质包括：TiN、TaN或TiN/TaN合金。
进一步地，所述铝金属层的材质包括：铝、铝铜合金或掺硅铝铜合金。
进一步地，所述顶部化学机械平坦化的参数包括：PH值为2至4的酸性悬浮液、下压力为2.5磅/平方英寸至6磅/平方英寸、压印盘的旋转速率为55rpm至70rpm、吸附头的旋转速度为50rpm至65rpm，且压印盘和吸附头的旋转方向为同方向。
进一步地，所述顶部化学机械平坦化移除所述铝金属层的速率为2000埃/分钟至5000埃/分钟。
与现有技术相比，本发明所述的铝衬垫成膜工艺方法的有益效果主要表现在：
通过在铝衬垫成膜工艺过程中，增加对已沉积完铝金属层的硅片进行顶部化学机械平坦化，有效去除了铝金属层表面生长的根须状凸起缺陷。
附图说明
图1为现有技术中根须状凸起缺陷的扫描电子显微镜示意图；
图2为现有技术中根须状凸起缺陷的剖面图；
图3为现有技术中根须状凸起缺陷与铝衬垫膜厚度关系图；
图4为本发明的铝衬垫成膜工艺方法流程图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，先结合附图对背景技术部分做描述。
图1是现有技术中的根须状凸起缺陷的扫描电子显微镜示意图。铝金属层102表面长有根须状凸起缺陷101。
请参考图2，图2是现有技术中根须状凸起的剖面图。第一金属层103上沉积有铝金属层102’，铝金属层102’表面长有根须状凸起缺陷101’。
请参考图3，图3是现有技术中根须状凸起缺陷与铝衬垫膜厚度关系图。坐标轴X的1、2、3、4、5、6柱状依次对应为铝衬垫膜厚度2um、2um、4um、4um、6um、6um。，对应的根须状凸起缺陷数量依次为17、51、1003、2639、12795、13057。可以看出，铝衬垫膜厚度每增加2um，对应的根须状凸起数量级就增加10倍。
下面结合附图对发明作进一步的描述。
请参考图1，图1是本发明的铝衬垫成膜工艺方法流程图。步骤包括如下：
步骤S101：在硅片上沉积第一金属层；
第一金属层材质包括TiN、TaN或TiN/TaN合金，第一金属层可以缓解后续厚铝沉积对底部硅片结构造成的压力影响，优选的，第一金属层为TiN。
步骤S102：在所述第一金属层上沉积铝金属层；
铝金属层的材质包括Al、AL/Cu合金中的一种。在特定集成电路产品中，铝金属层的厚度往往超过40000埃。
步骤S103：对所述铝金属层进行顶部化学机械平坦化；
采用化学机械平坦化（CMP）工艺磨去已沉积的厚铝金属层一定厚度，优选为3000埃至8000埃，以保证去除铝金属层表面的根须状凸起缺陷（Whiskerdefect）。顶部化学机械平坦化的参数包括：PH值为2至4的酸性悬浮液、下压力为2.5磅/平方英寸至6磅/平方英寸、压印盘的旋转速率为55rpm至70rpm、吸附头的旋转速度为50rpm至65rpm，且压印盘和吸附头的旋转方向为同方向。所述顶部化学机械平坦化移除的所述铝金属层的速率为2000埃/分钟至5000埃/分钟。
步骤S104：在所述铝金属层上再沉积第二金属层，完成铝衬垫成膜；
在已磨去一定厚度的铝金属层表面上沉积一层第二金属层，作为后续铝衬垫刻蚀工艺中对于铝金属层的硬掩膜层（Hard mask）。第二金属层的材质TiN、TaN或TiN/TaN合金，优选的，第一金属层为TiN。
为了更好地描述本发明的铝衬垫成膜工艺方法，下面例举具体实施方式详细描述。
实施例1
在硅片上通过PVD沉积一层厚度为500埃的TiN金属层；
采用AlCu合金在上述TiN金属层上沉积一层厚度为40000埃的铝金属层；
对上述铝金属层进行顶部化学机械平坦化（CMP）工艺处理，磨去3000埃厚度的铝金属层；
在平坦化后的铝金属层上沉积一层厚度为250埃的TiN金属层，作为后续铝衬垫刻蚀工艺中对于铝金属层的硬掩膜层。
通过扫描电子显微镜观察得道，本实施例中根须状凸起缺陷数量为0个。
实施例2
在硅片上通过PVD沉积一层厚度为600埃的TiN金属层；
采用AlCu合金在上述TiN金属层上沉积一层厚度为45000埃的铝金属层；
对上述铝金属层进行顶部化学机械平坦化（CMP）工艺处理，磨去5000埃厚度的铝金属层；
在平坦化后的铝金属层上沉积一层厚度为300埃的TiN金属层，作为后续铝衬垫刻蚀工艺中对于铝金属层的硬掩膜层（Hard mask）。
通过扫描电子显微镜观察得道，本实施例中根须状凸起缺陷数量为2个。
实施例3
在硅片上通过PVD沉积一层厚度为700埃的TiN金属层；
采用AlCu合金在上述TiN金属层上沉积一层厚度为60000埃的铝金属层；
对上述铝金属层进行顶部化学机械平坦化（CMP）工艺处理，磨去8000埃厚度的铝金属层；
在平坦化后的铝金属层上沉积一层厚度为350埃的TiN金属层，作为后续铝衬垫刻蚀工艺中对于铝金属层的硬掩膜层（Hard mask）。
通过扫描电子显微镜观察得道，本实施例中根须状凸起缺陷数量为3个。
综上，从上述实施例的扫描电子显微镜观察，采用本发明的铝衬垫成膜工艺方法，有效减少了根须状凸起缺陷的数量，保证了产品的良率与可靠性。
综上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铝衬垫成膜工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
在一硅片上沉积第一金属层；
在所述第一金属层上沉积铝金属层；
对所述铝金属层进行顶部化学机械平坦化，去除预定义厚度的铝金属层；
在所述铝金属层上再沉积第二金属层，完成铝衬垫成膜。
2.如权利要求1所述的铝衬垫成膜工艺方法，其特征在于：所述第一金属层和所述第二金属层的材质包括：TiN、TaN或TiN/TaN合金。
3.如权利要求1所述的铝衬垫成膜工艺方法，其特征在于：所述铝金属层的材质包括：铝、铝铜合金或掺硅铝铜合金。
4.如权利要求1所述的铝衬垫成膜工艺方法，其特征在于：所述顶部化学机械平坦化的参数包括：PH值为2至4的酸性悬浮液、下压力为2.5磅/平方英寸至6磅/平方英寸、压印盘的旋转速率为55rpm至70rpm、吸附头的旋转速度为50rpm至65rpm，且压印盘和吸附头的旋转方向为同方向。
5.如权利要求4所述的铝衬垫成膜工艺方法，其特征在于：所述顶部化学机械平坦化移除所述铝金属层的速率为2000埃/分钟至5000埃/分钟。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0838536A2 (en) * 1996-10-24 1998-04-29 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for depositing highly oriented and reflective crystalline layers
US6468844B1 (en) * 1997-07-14 2002-10-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Preparation method of semiconductor device
CN1553486A (zh) * 2003-06-02 2004-12-08 矽统科技股份有限公司 金属导线的蚀刻方法
CN101459158A (zh) * 2007-12-13 2009-06-17 精工电子有限公司 半导体装置及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0838536A2 (en) * 1996-10-24 1998-04-29 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for depositing highly oriented and reflective crystalline layers
US6468844B1 (en) * 1997-07-14 2002-10-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Preparation method of semiconductor device
CN1553486A (zh) * 2003-06-02 2004-12-08 矽统科技股份有限公司 金属导线的蚀刻方法
CN101459158A (zh) * 2007-12-13 2009-06-17 精工电子有限公司 半导体装置及其制造方法

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