TW301031B - - Google Patents
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Description
A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 _五、發明埤明（1 ) 發明背景 發明領域 本發明係有關於Al-Cu合金電導體之板電阻的穩定性。 習知技術説明： 由於AI-Cu低電阻的優點，已用於VLSI裝置中作為電 導體。但是，Al-Cu深具化學活性且在450°C以上，當加熱 時可與金屬產生反應。為了克服此項問題，已在Al-Cu合金 及其他金屬之間加以TiN作為擴散障壁。但是，如旋上玻璃 (spin-on-glass，SOG )固化，燒結，鋁再回流等的A1-Cu/TiN柱沉積熱處理可增加如Al-0.5%Cu ( 600nm厚）/TiN (50nm厚）的板電阻至約50 %。此時裝置產生嚴重的問 題，其中在該裝置中SOG (有機或無機）固化及鋁再回流 用於介質平板化，及製造期間的穿口充塡。 在大部份一TiN障壁性質改進有關的習知技術中，其目 的在於防止鋁向主動矽裝置或鎢穿口擴散。在習知技術 中，可在TiN沉積期間，由沉積參數的最適化而達成TiN障 壁改進，例如在沉積期間導入氧氣流，或改變基體溫度， 或加一基體電壓之偏壓。已提出一些柱（post )沉積處 理，如熱韌化及暴露至空氣中。 在TiN沉積期間，因為氧氣可污染鈦濺射目標勿，形成 鈦氧化物粒子，且增加TiN的板電阻，因此不必加入氧劑 量。改變沉積溫度可能導致TiN其他性質的改變，如壓力或- —3 一 --------1--T 1¾衣------1ΤΊ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 301031 a7 B7_ _ 五、發明説明（2 ) 粒子大小，而使得很難同時將這些參數最適化。加入基體 偏壓導致TiN層的離子衝擊，此可能導致輻射而破壞現存的 裝置。柱沉積處理包含其他處理步驟，因此增加處理循環 時間。而且，TiN的熱韌化（密化）可在Al-Cu合金不出現 的接觸位準中完成。本案之申請人已得知將TiN暴露於空氣 中24小時，並不會改進障壁性質。 發明概述 依據本發明，在金屬擴散障壁層（最好為TiN)沉積之 後，使用電漿束（最好為氧）而使導體，如鋁，銅及其合 金，如Al-Cu合金的電阻穩定，因此TiN的障壁特性跟著改 進。結果在熱循環之後，Al-Cu/TiN的板電阻仍然一樣，此 程序的優點為，因為在TiN沉積期間，電漿處理不會受到影 響，不會產生上述污染/粒子問題。而且，因為電漿為低能 量離子束，足以從金屬擴散障壁層之表面區域中約3〇至50 %的氧中提供，其只與TiN的表面區域作用至約50埃。結 果，大部份的TiN仍具金屬性，且TiN的板電阻並不會產生 具影響性的改變。因一方面，在氧電漿的例子中，如確信 在TiN表面處的表面方域確信為Ti-Ν-Ο層，係由氧電漿/TiN 作用所致，且其厚度足以封鎖Al-Cu合金及TiN之間的反 應，且同時薄得足以允許電流穿隧。而且，可在電阻餘燼 室中方便地進行電漿處理，此可用於製造環境中。總餘燼 時間（電漿處理時間）可極短（少於一分鐘），所以產量 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（UOXW·?公釐） A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（3 ) 的減少有限·。如果製程有必要整合，可將一分開的氧電漿 室加入現存的TiN濺射系統中。 簡言之，本發明的製程需提供一基體，一種使金屬導 體及其他金屬間的反應達到最小，而使得當熱處理時，導 體的板電阻中的改變為最小的方法，該方法包含提供—基 體，最好此基體為介質，金屬，或半導體種的一種。—金 屬擴散障壁層，最好為TiN，TiW或TiWN中之一，且最好 厚度介於約10奈米（nanometer)至約1〇〇奈米之間，該金 屬擴散障壁層沉積在基體上，其中沉積方法為濺射，電子 束蒸發’或化學蒸汽沉積中的一種方法。金屬擴散障壁層 的暴露表面應用電漿加以處理，該電漿最好為氧電漿，氧 化氮電漿，或含氧物種之電漿中的一種電漿。然後，一電 導體，最好為鋁，鋁—金屬合金’銅，銅—金屬合金中的 一種’然後，且最好厚度介於約1〇〇奈米至約12〇〇奈米之 間，該電導體沉積在金屬擴散障壁層中經電漿處理的表面 上。該層可形成如基體上的毯子或連續膜中之一。然後， 可對電導體或障壁層上圖樣。 較佳實施例説明 首先在一些二氧化矽基體上沉積50nm (奈米）厚的 Tin層。然後，一些含丁比層的基體在電阻餘燼室中使用單 一，雙或三Gasonic程序，以進行氧電漿處理，並進行 Branson烘調30至60分鐘，且不產生餘燼（ash)。 •裝------訂------ (諳先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS > A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) Branson烘調方法的條件為： 氧氣 650SCCM (標準立方公分） RF功率 1000瓦 壓力 1.15Torr 時間 （見下圖） Gasonic程序的條件為： 氧氣 5SCCM 二氧化氮 0.5SCCM 壓力 1.75Torr RF 功率 lOOOwatt 時間 50秒 然後，由上列各程序，處理時間低於表列而含有餘燼 的晶圓及不含餘燼的晶圓經濺射處理之後，覆上一層 600nm厚的A1-0.5 % Cu，量測晶圓的板電阻。在450°C下經 過一小時的SOG固化熱處理之後，再度量測晶圓的板電 阻’且與SOG固化之前所量測的板電阻比較。下表列出電 阻增加（RI)的百分比： ---------丨-裝------訂------ri (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 餘爐 供調 RI ( TIN ) RI ( Al-Cu/Tin ) 時間 單 Gasonic 10.6 0.35 50秒 雙 ，， 16.3 0 100” 二 ” 35.4 1.3 150” 30 分鐘Branson 8.4 1.3 30分 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（5 ) 60 ’， ，， 無餘爐 11.4 1.5 10.5 60’ 由表中可看出與沒有餘燼的情況比較起來，電槳處 或餘燼，導至電阻增加一不可忽略之數値。 雖然上文中已應用較佳實施例説明本發明，對於網孰 於本技術者可隨即了解該實施例的多項變動及修改方法了 因此由習知技術的觀點上看來，所附的中請專利範圍可用 於包含所有此類變動及修改方法。 ------''----裝-- f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂
A 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）
Claims (1)
- A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 申請專利範圍 1. 一種使金屬導體及其他金屬間的反應達到最小，而 致當熱處理時’使該導體之板電阻的改變為最小的方法， 其中該方法包含下列步驟： (a) 提供一基體； (b) 在該基體上沉積一金屬擴散障壁層； (c) 應用電漿處理該金屬擴散障壁層的暴露表面； (d) 在該金屬擴散障壁層的電漿處理表面沉積一電導 體。 2. 如申請專利範圍第丨項之方法，其中該基體為介質， 金屬或半導體中之一。 3. 如申印專利範圍第1項之方法，其中該金屬擴散障壁 層為TiN，TiW或TiWN中之一。 4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該金屬擴散障壁 層為TiN，TiW或TiWN中之一。 土 ，如申請專利範圍第1之方法，其中該電聚基本上為 1電漿，一氧化氮電漿或—含氧之物種之電漿，三者中 的一種。 /·如申請專利範圍第2項之方法，其中該電漿基本上為 1電漿’一氧化氮電漿或一含氧之物種之電漿，三中 的一種。 $ T 二^申請專利範圍第3項之方法，其中該電漿基本上為 =聚’-氧化氣電衆或-含氧之物種之電浆，三者中 、如申請專利範圍第4項之方法，其中該電浆基本上為 ---I - I 1- - I Is, ‘ - - - - == —i ...... I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 各紙張尺度逋用中國CNS ) A4· ( 21GX29$J~1 8 888 ABCD 申請專利範圍 的一種 氧電漿，-氧化It電漿或-含氧 類二m圍=項之方法’ μ該㈣為下列四 10由Μ 金屬合金，銅及銅—金屬合金。 類中的翻圍第2項之方法，其中該導體為下列四 Γ*，銘—金屬合金，鋼及銅—金屬合金。 類中的範圍第4項之方法，其中該導體為下列四 ^銘—金屬合金，銅及銅—金屬合金。 翔中的二.==方法，其中該導體為下列四 類鋁，鋁—金屬合金，銅及銅—金屬合金。 辟層應用利範圍第12項之方法，其中該金屬擴散障 j應用_，電子束蒸發或化學蒸汽沉積中的一種方法 壁厚範圍第1項之方法，其中該金屬擴散障 厚⑽奈未（na嶋eter)至⑷叫米之間。 壁厚約ι=Γ專利範圍第14項之方法，其中該金屬擴散障 壁厚賴奈米（nan()meter)至約刚奈米之間。 從約iodt請專利範圍呆1項之方法，其中該導體的厚度 從約100奈米至約12〇〇奈米之間。 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 Π.如申請專利範圍第15項之方法 從約1〇〇奈米至約12〇〇奈米之間。 18.如申請專利範圍第1項之方法 該基體上的毯子或連續膜之—。 其中該層形成心j 之物種之電漿，三者中 其中該導體的厚廣 其中該層形成如名19 ·如申請專利範圍第〗7項之方法 一 9 一 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS > A4規格（210X297公赛） 經濟部中央標準局屬工消費合作社印製 301031 Β8δ C8 D8六、申請專利範圍 該基體上的毯子或連續膜之一。 20. 如申請專利範圍第i項之方法，更包含上圖樣 (pattern )該導體的步驟。 21. 如申請專利範圍第19項之方法，更包含上圖樣 (pattern )該導體的步騾。 22·如申請專利範圍第1項之方法，其中該電漿為一氮 電漿，由該金屬擴散障壁層之表面區域中約3〇至5〇%的氮 所提供，該金屬擴散障壁層的厚度足以實質上封鎖該電導 體及該金屬擴散障壁層間的反應至約5〇埃。 23·如申請專利範圍第】7項之方法，其中該電漿為一氮 電漿，由該金屬擴散障壁層之表面區域中約3〇至5〇%的氮 所提供，該金屬擴散障壁層的厚度足以實質上封鎖該電導 體及該金屬擴散障壁層間的反應至約5〇埃。 I-------- ------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 〇 X 297公釐）
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