CN105957804B - 一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺。包括以下步骤：在二氧化硅衬底上，采用物理气相沉积方法低温沉积粘附层钛薄膜，粘附层钛薄膜覆盖在二氧化硅上表面；沉积阻挡层氮化钛薄膜，阻挡层氮化钛薄膜覆盖在粘附层钛薄膜上表面；高温沉积铝薄膜，铝薄膜覆盖在阻挡层氮化钛薄膜上表面；铝薄膜上表面沉积一层氧化铝薄膜之后再在氧化铝薄膜上表面沉积一层防反射层氮化钛薄膜，或者在铝薄膜上表面直接沉积一层防反射层氮化钛薄膜然后通入氮气直至防反射层氮化钛薄膜中的氮含量达到饱和。本发明的有益效果是：采用简单的工艺流程克服了铝薄膜在生产工艺过程中铝晶粒无序增大使铝薄膜产生小丘状的缺陷。

Description

一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺
技术领域
本发明涉及一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的新工艺，尤其涉及一种应用于CIS产品制造中减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺。
背景技术
目前，以金属氧化物半导体技术来制造摄像传感器技术(CIS:CMOS imagesensor)已经成为新兴成像领域的主流工艺。金属薄膜具有良好的可见光反射传导性能，可以作为各个像素单元格隔绝栅，也是当前大家普遍采用的办法。铝薄膜因其可见光反射性能优异和制造工艺简单，而被大多数主流CIS厂商所采用。但是，铝薄膜容易在后续高温退火工艺中，产生小丘状缺陷，容易使铝薄膜表面形成光线漫反射效应，进而会严重影响可见光传导的数量和质量，最终影响成像品质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺，克服了铝薄膜在生产过程中铝薄膜产生小丘状的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺，包括以下步骤：
在二氧化硅衬底上，采用物理气相沉积方法沉积粘附层钛薄膜，所述粘附层钛薄膜覆盖在所述二氧化硅上表面；
沉积粘附层钛薄膜之后，采用物理气相沉积方法沉积阻挡层氮化钛薄膜，所述阻挡层氮化钛薄膜覆盖在所述粘附层钛薄膜不与所述二氧化硅相接触的那一表面上；
沉积阻挡层氮化钛薄膜之后，采用物理气相沉积方法沉积铝薄膜，所述铝薄膜覆盖在所述阻挡层氮化钛薄膜不与所述粘附层钛薄膜相接触的那一表面上；
所述铝薄膜不与阻挡层氮化钛薄膜相接触的那一面上沉积一层氧化铝薄膜之后再在氧化铝薄膜不与铝薄膜相接触的那一面上沉积一层防反射层氮化钛薄膜，或者在所述铝薄膜不与阻挡层氮化钛薄膜相接触的那一面上直接沉积一层防反射层氮化钛薄膜然后通入氮气直至所述防反射层氮化钛薄膜中的氮含量达到饱和。
进一步，所述铝薄膜不与阻挡层氮化钛薄膜相接触的那一面上沉积一层氧化铝薄膜之后再在氧化铝薄膜不与铝薄膜相接触的那一面上沉积一层防反射层氮化钛薄膜，或者在所述铝薄膜不与阻挡层氮化钛薄膜相接触的那一面上直接沉积一层防反射层氮化钛薄膜然后通入氮气直至所述防反射层氮化钛薄膜中的氮含量达到饱和步骤中，所述氧化铝中的铝元素与氧元素的质量比为0.9～1.5:0.5～1，所述氧化铝薄膜厚度为20～70埃，原所述防反射层氮化钛薄膜中钛和氮的质量比为70～80:20～30，所述防反射层氮化钛薄膜厚度为400～600埃，所述防反射层氮化钛薄膜沉积工艺的反应温度为20～40℃。
进一步，所述在二氧化硅衬底上，采用物理气相沉积方法沉积粘附层钛薄膜，所述粘附层钛薄膜覆盖在所述二氧化硅上表面步骤中，所述粘附层钛薄膜厚度为200～300埃，所述粘附层钛薄膜沉积工艺的反应温度为20～40℃。
进一步，所述沉积粘附层钛薄膜之后，采用物理气相沉积方法沉积阻挡层氮化钛薄膜，所述阻挡层氮化钛薄膜覆盖在所述粘附层钛薄膜不与所述二氧化硅相接触的那一表面上步骤中，所述阻挡层氮化钛薄膜厚度为200～300埃，所述阻挡层氮化钛薄膜沉积工艺的反应温度为20～40℃。
进一步，所述沉积阻挡层氮化钛薄膜之后，采用物理气相沉积方法沉积铝薄膜，所述铝薄膜覆盖在所述阻挡层氮化钛薄膜不与所述粘附层钛薄膜相接触的那一表面上步骤中，所述铝薄膜厚度为1500～2500埃，所述铝薄膜沉积工艺的反应温度为200～350℃。
本发明的有益效果是：采用简单的工艺流程克服了铝薄膜在生产工艺过程中铝晶粒无序增大使铝薄膜产生小丘状的缺陷。
附图说明
图1为本发明的减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、防反射层氮化钛薄膜，2、添加物薄膜层，3、铝薄膜，4、阻挡层氮化钛薄膜，5、粘附层钛薄膜，6、二氧化硅。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺各层膜的排布位置为最底层作为载体衬底的二氧化硅6，二氧化硅6上表面覆盖粘附层钛薄膜5，粘附层钛薄膜5上表面覆盖阻挡层氮化钛薄膜4，阻挡层氮化钛薄膜4上表面覆盖铝薄膜3，铝薄膜3的上表面覆盖添加物薄膜层2，添加物薄膜层2上表面覆盖防反射层氮化钛薄膜1。
本发明一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺的主要步骤包括：在二氧化硅6的衬底上，采用物理气相沉积方法(所谓的物理气相沉积方法又称磁控溅射方法，是指在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体或等离子体过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的方法。)低温沉积粘附层钛薄膜5，粘附层钛薄膜5覆盖在二氧化硅6上表面；沉积粘附层钛薄膜5之后，采用物理气相沉积方法沉积阻挡层氮化钛薄膜4，阻挡层氮化钛薄膜4覆盖在粘附层钛薄膜5上表面；沉积阻挡层氮化钛薄膜4之后，采用物理气相沉积方法高温沉积铝薄膜3，铝薄膜3覆盖在阻挡层氮化钛薄膜4上表面；在铝薄膜3上表面沉积一层添加物薄膜层2再在添加物薄膜层2上表面沉积一层防反射层氮化钛薄膜1，或者在铝薄膜3上直接沉积一层防反射层氮化钛薄膜1然后通入氮气直至所述防反射层氮化钛薄膜1中的氮含量达到饱和。添加物薄膜层2中添加的氧化物薄膜层为氧化铝薄膜，防反射层氮化钛薄膜1采用物理气相沉积方法获得，采用电浆去轰击金属钛靶材，在钛靶材被轰击下落的同时通入氮气将金属钛原子氮化而生成防反射层氮化钛薄膜1。
当采用的是在铝薄膜3的上表面沉积一层添加物薄膜层2之后再在添加物薄膜层2的上表面沉积一层防反射层氮化钛薄膜1工艺时，添加物薄膜层2中的添加物为氧化铝，所述添加物氧化铝中的铝元素和氧元素的质量比为0.9～1.5:0.5～1，铝氧质量比优选为1:0.89，铝氧浓度梯度以铝薄膜3为开始，逐渐变大，添加物薄膜层2中氧化铝薄膜的厚度为20～70埃，优选厚度为40埃，添加氧化铝薄膜是根据原位引入原理，添加物薄膜层2添加氧化铝时是以铝薄膜3为基体，引入的氧化铝薄膜与基体铝薄膜3两者具有天然的良好结合性，可以防止两层薄膜因性质差异太大导致高温稳定性差而使两层薄膜分离开裂，在铝薄膜3的表面沉积一层高应力的氧化铝薄膜，可以通过这层高应力的薄膜抑制铝晶粒在高温退火过程中的无序长大；当采用的是直接在铝薄膜3的上表面沉积一层防反射层氮化钛薄膜1然后再通入氮气直至防反射层氮化钛薄膜1中的氮含量达到饱和状态工艺时，是以防反射层氮化钛薄膜1为基体原位改变氮化钛的质量比，原防反射层氮化钛薄膜1中的钛氮质量比为70～80:20～30，优选钛氮质量比为77.3:22.7，防反射层氮化钛薄膜1的厚度为400～600埃，优选厚度为500埃，反应的温度为20～40℃，通过通入氮气原位增加氮的含量制造氮含量达到饱和状态，防反射层氮化钛薄膜的厚度不变仍为400～600埃，优选厚度为500埃，反应的温度为20～40℃，氮含量达到饱和状态后可以提高氮化钛薄膜1的应力，优化防反射层氮化钛薄膜1中的氮钛质量比可以提高防反射层氮化钛薄膜1的应力，通过这层高应力的薄膜来抑制铝晶粒在高温退火过程中的无序长大。采用以上两种工艺方法所达到的效果都是通过抑制铝晶粒在高温退火过程中的无序长大，从而减少铝薄膜小丘状缺陷的产生。
如图1所示，工艺过程中在底层作为载体衬底的二氧化硅6的上表面覆盖有粘附层钛薄膜5，粘附层钛薄膜5的厚度为200～300埃，优选250埃，粘附层钛薄膜沉积工艺的反应温度为20～40℃，反应的能量为8000～10800W。粘附层钛薄膜5的上表面覆盖有阻挡层氮化钛薄膜4，阻挡层氮化钛薄膜4的厚度为200～300埃，优选250埃，阻挡层氮化钛薄膜沉积工艺的反应温度为20～40℃，反应的能量为8000～10800W。阻挡层氮化钛薄膜4的上表面覆盖着需要生产的铝薄膜3，铝薄膜3的厚度为1500～2500埃，优选厚度为2000埃，铝薄膜沉积工艺的反应温度为200～350℃，优选温度为270℃，反应的能量为10000～22000W。
以上工艺采用了原位引入的原理，用较低的成本实现了较高的经济效益，节约了资源，提高了经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
在二氧化硅衬底上，采用物理气相沉积方法沉积粘附层钛薄膜，所述粘附层钛薄膜覆盖在所述二氧化硅上表面；
沉积粘附层钛薄膜之后，采用物理气相沉积方法沉积阻挡层氮化钛薄膜，所述阻挡层氮化钛薄膜覆盖在所述粘附层钛薄膜不与所述二氧化硅相接触的那一表面上；
沉积阻挡层氮化钛薄膜之后，采用物理气相沉积方法沉积铝薄膜，所述铝薄膜覆盖在所述阻挡层氮化钛薄膜不与所述粘附层钛薄膜相接触的那一表面上；
所述铝薄膜不与阻挡层氮化钛薄膜相接触的那一面上直接沉积一层防反射层氮化钛薄膜然后通入氮气直至所述防反射层氮化钛薄膜中的氮含量达到饱和。
2.根据权利要求1所述的一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺，其特征在于，所述铝薄膜不与阻挡层氮化钛薄膜相接触的那一面上直接沉积一层防反射层氮化钛薄膜然后通入氮气直至所述防反射层氮化钛薄膜中的氮含量达到饱和步骤中，原所述防反射层氮化钛薄膜中钛和氮的质量比为70～80:20～30，所述防反射层氮化钛薄膜厚度为400～600埃，所述防反射层氮化钛薄膜沉积工艺的反应温度为20～40℃。
3.根据权利要求1所述的一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺，其特征在于，所述在二氧化硅衬底上，采用物理气相沉积方法沉积粘附层钛薄膜，所述粘附层钛薄膜覆盖在所述二氧化硅上表面步骤中，所述粘附层钛薄膜厚度为200～300埃，所述粘附层钛薄膜沉积工艺的反应温度为20～40℃。
4.根据权利要求1所述的一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺，其特征在于，所述沉积粘附层钛薄膜之后，采用物理气相沉积方法沉积阻挡层氮化钛薄膜，所述阻挡层氮化钛薄膜覆盖在所述粘附层钛薄膜不与所述二氧化硅相接触的那一表面上步骤中，所述阻挡层氮化钛薄膜厚度为200～300埃，所述阻挡层氮化钛薄膜沉积工艺的反应温度为20～40℃。
5.根据权利要求1～4任一所述的一种减少铝薄膜产生小丘状缺陷的工艺，其特征在于，所述沉积阻挡层氮化钛薄膜之后，采用物理气相沉积方法沉积铝薄膜，所述铝薄膜覆盖在所述阻挡层氮化钛薄膜不与所述粘附层钛薄膜相接触的那一表面上步骤中，所述铝薄膜厚度为1500～2500埃，所述铝薄膜沉积工艺的反应温度为200～350℃。
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