CN113549875B - 半导体器件及其铝膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了半导体器件及其铝膜的制备方法，制备方法包括：提供一晶圆；对所述晶圆进行预设时间段的预加热，以将所述晶圆的工艺温度达到预设温度；对预加热后的所述晶圆进行溅射工艺；以及，在所述晶圆上进行淀积，以形成所述铝膜。本发明有效地提升了厚铝工艺中控制工艺温度的稳定性，极大地减少了雾面残渣等缺陷，从而极大地提升了半导体器件产品的良率。

Description

半导体器件及其铝膜的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件及其铝膜的制备方法。
背景技术
在半导体器件的厚铝工艺中，稳定的温度对铝膜的晶体的生长至关重要。
目前，在厚铝工艺过程中，可通过实时监控系统(FDC)对工艺温度进行实时监控。经过监控发现，由于晶圆刚进腔时相对温度比较低，所以刚开始工艺温度也会比较低，需要进行加热，同时需要进行溅射工艺。
但是，由于溅射工艺产生的高温，瞬间温度变化的比较大，工艺温度波动至少在10C～15C，导致整个工艺过程中温度控制不稳定，进而导致出现雾面残渣(haze residue)等缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中半导体器件的厚铝工艺的温度控制稳定性较差的缺陷，提供一种半导体器件及其铝膜的制备方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种半导体器件中铝膜的制备方法，其包括：
提供一晶圆；
对所述晶圆进行预设时间段的预加热，以将所述晶圆的工艺温度达到预设温度；
对预加热后的所述晶圆进行溅射工艺；以及，
在所述晶圆上进行淀积，以形成所述铝膜。
可选地，所述对所述晶圆进行预设时间段的预加热的步骤包括：
通过加热器对所述晶圆进行预设时间段的预加热。
可选地，所述预设时间段的设定范围为20秒～30秒。
可选地，所述预设温度的设定范围为253C～263C。
可选地，在所述晶圆上进行淀积时，将所述晶圆的工艺温度控制在预设工艺温度范围内。
可选地，所述预设工艺温度范围为245C～280C。
可选地，所述铝膜包括铝铜合金膜；
所述在所述晶圆上进行淀积的步骤包括：
在所述晶圆上进行铝铜淀积。
可选地，所述在所述晶圆上进行淀积的步骤包括：
采用PVD工艺(物理气相沉积铝厚膜工艺)在所述晶圆上进行淀积。
可选地，所述铝膜的厚度范围为
Figure BDA0002463313900000021
一种半导体器件，其包括通过如上述的制备方法制备出的铝膜。
在符合本领域常识的基础上，所述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明提供的半导体器件及其铝膜的制备方法，有效地提升了厚铝工艺中控制工艺温度的稳定性，极大地减少了雾面残渣等缺陷，从而极大地提升了半导体器件产品的良率。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的所述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1为根据本发明一实施例的半导体器件中铝膜的制备方法的流程示意图。
图2为根据本发明一实施例的工艺温度的实时监控示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
目前，在厚铝工艺过程中，可通过实时监控系统对工艺温度进行实时监控。经过监控发现，由于晶圆刚进腔时相对温度比较低，所以刚开始工艺温度也会比较低，需要进行加热，同时需要进行溅射工艺。
但是，由于溅射工艺产生的高温，瞬间温度变化的比较大，工艺温度波动至少在10C～15C，导致整个工艺过程中温度控制不稳定，进而导致出现雾面残渣等缺陷。
为了克服目前存在的上述缺陷，本实施例提供一种半导体器件中铝膜的制备方法，上述制备方法包括：提供一晶圆；对上述晶圆进行预设时间段的预加热，以将上述晶圆的工艺温度达到预设温度；对预加热后的上述晶圆进行溅射工艺；以及，在上述晶圆上进行淀积，以形成上述铝膜。
在本实施例中，可以采用预加热的方式，有效地提升厚铝工艺中控制工艺温度的稳定性，基本杜绝了在线厚铝工艺的雾面残渣(haze residue)等缺陷。
具体地，作为一实施例，如图1所示，上述制备方法主要包括以下步骤：
步骤101、对晶圆进行预设时间段的预加热。
在本步骤中，提供一晶圆，并且通过加热器(可以为热电偶等)对上述晶圆进行预设时间段的预加热，以将上述晶圆的工艺温度达到预设温度。
在本实施例中，上述晶圆可以为直径200mm的硅单晶衬底，但并不具体限定上述晶圆的类型，可根据实际需求进行相应的选择及调整。
在本实施例中，上述预设时间段的设定范围为20秒～30秒，优选地，上述预设时间段设定为25秒，但并不具体限定上述预设时间段，可根据实际需求进行相应的选择及调整。
在本实施例中，上述预设温度的设定范围为253C～263C，优选地，上述预设温度的设定为258C，但并不具体限定上述预设温度，可根据实际需求进行相应的选择及调整。
具体地，在半导体厚铝薄膜生长工艺流程中，稳定的温度对薄膜的晶体的生长至关重要。由于后续淀积的铝铜是合金，不稳定温度的作用下淀积形成的铝铜膜质的特性也会不稳定。工艺温度过高(例如，大于270C)，则会出现胡须状缺陷(whisker defect或hillock)，工艺温度过低(例如，小于245C)，则会出现金属残渣(metal residue)，导致刻蚀不干净。
在本实施例中，预先通过温度的DOE(Design of Experiment，设计实验)，分别选取240C/258C/270C/300C作为取样窗口，经发现258C的工艺温度区间缺陷数量较为优化。
为了克服整个258C工艺过程中温度控制比较不稳定的缺陷，在溅射工艺开始之前可通过工艺菜单(recipe)预先对上述晶圆进行预加热，以使得上述晶圆在溅射工艺开始之前先达到预设温度。
工艺菜单，即工业自动化制造中的内容，其内容可包含工艺加工过程中的多个步骤以及各个步骤的各种工艺参数值和该步骤的持续时间。
在工业自动化制造过程中，设备可依据工艺菜单的内容完成对物料的加工，加工出的产品的质量可通过调整工艺菜单来改进，所以一个先进的工艺菜单对提升产品价值有着非常重要的作用，尤其是在半导体生产业中。
作为一实施例，可参考下表1中的工艺菜单内容，但本领域技术人员应当理解，表1内容仅为示例，具体可根据实际需求进行相应的设定。
【表1】
Figure BDA0002463313900000041
参考图2所示，通过对工艺菜单的改进，增加一步预热25s，使加热温度波动控制在5度以内，提升了工艺稳定性，有效地减少了设备调节温度的频率。
步骤102、对晶圆进行溅射工艺。
在本步骤中，根据工艺菜单对预加热后的上述晶圆进行溅射工艺。上述溅射工艺可根据实际需求进行相应的设定，故本实施例不再一一赘述。
步骤103、在晶圆上进行淀积。
在本步骤中，采用PVD工艺在上述晶圆上进行铝铜淀积，以形成铝膜，即铝铜合金膜。淀积过程可根据实际需求进行相应的设定，故本实施例不再一一赘述。
在本实施例中，上述铝膜的厚度范围为
Figure BDA0002463313900000051
优选地，上述铝膜的厚度为
Figure BDA0002463313900000052
但并不具体限定上述铝膜的厚度，可根据实际需求进行相应的选择及调整。
在上述晶圆上进行淀积时，将上述晶圆的工艺温度控制在预设工艺温度范围内。
在本实施例中，上述预设工艺温度范围为245C～280C，具体可根据实际需求进行相应的调整。
本实施例还提供一种半导体器件，上述半导体器件主要包括通过如上述的制备方法制备出的铝膜。
本实施例提供的半导体器件及其铝膜的制备方法，增加了预加热步骤，优化了工艺菜单设定，有效地提升了厚铝工艺中控制工艺温度的稳定性，有效地减少了设备调节温度的频率，极大地减少了雾面残渣等缺陷，从现有的8％左右的缺陷减少到几乎没有缺陷，从而极大地提升了半导体器件产品的良率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种半导体器件中铝膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法应用在厚铝工艺流程中，所述铝膜包括铝铜合金膜；
所述制备方法包括：
提供一晶圆；
对所述晶圆进行预设时间段的预加热，以将所述晶圆的工艺温度达到预设温度；
其中，所述预设时间段的设定范围为20秒～30秒，所述预设温度的设定范围为253℃～263℃；
对预加热后的所述晶圆进行溅射工艺；以及，
在所述晶圆上进行淀积，以形成所述铝膜。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述对所述晶圆进行预设时间段的预加热的步骤包括：
通过加热器对所述晶圆进行预设时间段的预加热。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述晶圆上进行淀积时，将所述晶圆的工艺温度控制在预设工艺温度范围内。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述预设工艺温度范围为245℃～280℃。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述晶圆上进行淀积的步骤包括：
在所述晶圆上进行铝铜淀积。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述晶圆上进行淀积的步骤包括：
采用PVD工艺在所述晶圆上进行淀积。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝膜的厚度范围为
Figure FDA0003910596250000011
8.一种半导体器件，其特征在于，包括通过如权利要求1～7中任意一项所述的制备方法制备出的铝膜。
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