專利名稱：淀積金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種在芯片上淀積金屬的方法。
技術(shù)背景在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域中，在芯片制造過程中，芯片金屬化是應(yīng)用化學(xué)或物理 處理的方法在芯片上淀積導(dǎo)電金屬薄膜的過程，以及隨后刻印圖形以便形成互 連金屬線和集成電路的孔填充塞的過程。最早也是最常用的互連金屬是鋁(Al)，請(qǐng)參見圖1及圖2,其所示為現(xiàn)有 技術(shù)中在芯片上淀積互連金屬層的工藝流程圖，在圖1中，首先S110，提供一硅襯底；其次S120,用第一制程機(jī)臺(tái)，在該 硅襯底上淀積第一鈦(Ti)層；S130將淀積有第一Ti層的硅村底轉(zhuǎn)送到第二制 程機(jī)臺(tái)中；S140依次在第一Ti層上依次淀積笫一氮化鈦(TiN)層、鋁(Al) 層、第二鈦(Ti)層、第二氮化鈦(TiN)層；最后S150,進(jìn)行清洗。在圖2中，首先S210，提供一硅襯底；其次S220，用第一制程機(jī)臺(tái)，在該 硅襯底上依次淀積第一 Ti層及第一 TiN層；S230將淀積有第一 Ti層及第一 TiN 層的硅襯底轉(zhuǎn)送到第二制程機(jī)臺(tái)中；S240依次淀積A1層、第二Ti層、第二TiN 層；最后S250,進(jìn)行清洗。Ti層的作用是作為介質(zhì)層與金屬之間的粘附層，以提供兩層材料間更好的 粘附性，而TiN層是作為阻擋層避免Ti與Al接觸反應(yīng)而產(chǎn)生電阻較高的TiAl3, 同時(shí)也可以避免金屬Al層與上下層產(chǎn)生相互擴(kuò)散。上層結(jié)構(gòu)中的第二 Ti及第二 TiN層，其實(shí)更理想的結(jié)構(gòu)為TiN/Ti/TiN以得到最小的電阻和粘附性，但是出于 對(duì)制造成本的考慮，取消前一個(gè)TiN，并且把Ti減至90A這樣一個(gè)很薄的厚度， 在0.15um以上制程中都是業(yè)界成熟的制程?？梢钥闯鲈诂F(xiàn)有工藝中，在A1層的上面，存在Al與Ti的直接接觸，會(huì)產(chǎn) 生一定量的TiAl3。這在半導(dǎo)體器件精密度要求越來越高和器件尺寸越來越小的3情況下，會(huì)成為一個(gè)潛在的影響金屬層質(zhì)量的因素。當(dāng)金屬連線部分會(huì)出現(xiàn)諸如TiAl3這類不規(guī)則的金屬化合物的時(shí)候，由于因?yàn)門iAl3的電阻很高，對(duì)金屬 層內(nèi)部的電流密度分布產(chǎn)生影響，在此情況下，會(huì)在局部產(chǎn)生很高的電流密度， 從而引起EM (電子遷移)的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中，在芯片上淀積金屬層會(huì)產(chǎn)生的電子遷移的技 術(shù)問題。有鑒于此，本發(fā)明提供一種淀積金屬的方法，包括以下步驟 提供一硅襯底；在所述硅襯底上依次淀積第一粘附層、第一阻擋層及金屬層； 使所述硅襯底離開真空的制程環(huán)境，在所述金屬層上形成一層氧化層； 在所述金屬層上依次淀積第二粘附層和第二阻擋層； 對(duì)所述硅村底進(jìn)行清洗。進(jìn)一步的，所述粘附層為鈦層；所述阻擋層為氮化鈦層；所述金屬層為鋁層。進(jìn)一步的，在200'C的條件下在所述硅襯底上淀積所述第一粘附層。 進(jìn)一步的，在室溫條件下，在所述第一粘附層上淀積所述第一阻擋層。 進(jìn)一步的，在27(TC的條件下，在所述第一阻擋層上淀積所述金屬層。 進(jìn)一步的，在室溫條件下，在所述金屬層上依次淀積第二粘附層和第二阻 擋層。本發(fā)明提供的在芯片上淀積金屬的方法是在沒有增加工序和制造成本的前 提下，利用轉(zhuǎn)換制程機(jī)臺(tái)的過程，使芯片離開真空的制程環(huán)境，進(jìn)行降溫，在 金屬鋁(Al)層上形成一層氧化層，來避免TiAl3的形成或者大大降低TiAl3的 形成量，使A1金屬層電流密度分布更趨平均，從而改善芯片的電子遷移的問題。


圖1所示為現(xiàn)有^^支術(shù)中一種在芯片上淀積金屬的方法； 圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中另一種在芯片上淀積金屬的方法；4提供的在芯片上淀積金屬的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，給出較佳實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本 發(fā)明作進(jìn)一步說明。請(qǐng)參見圖3，其所示為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的在芯片上淀積金屬的方法流 程圖。該方法包括以下步驟S310提供一珪襯底；S320在第一制程^L臺(tái)中，在所述硅襯底上依次淀積第一粘附層、第一阻擋 層及金屬層；在本實(shí)施例中，所述粘附層為鈦(Ti)層；所述阻擋層為氮化鈦(TiN)層；所述金屬層為鋁(Al)層。其具體步驟是在20(TC的條件下在硅村底上先淀積300A厚度的第一 Ti層，然后在室溫下，在第一 Ti層上淀積250A的第一 TiN層，再在270°C的條件下，在第一 TiN層上淀積3000A的Al層，其中3000A這個(gè)厚度，會(huì)因處于不同的金屬層而有所差異。在本例中，3000A是第一層金屬層M1的厚度，本發(fā)明并不局限于此，也可應(yīng)用到其它金屬層，這個(gè)厚度就改為那層相應(yīng)的厚度。其中，Ti層的作用是作為硅襯底與金屬層之間的粘附層，以提供兩層材料 間更好的粘附性，TiN層是作為阻擋層避免Ti與Al接觸反應(yīng)而產(chǎn)生電阻較高的 TiAl3,同時(shí)也可以避免金屬Al與上下層產(chǎn)生相互擴(kuò)散。S330將所述硅襯底轉(zhuǎn)換到第二制程機(jī)臺(tái)中，使所述硅村底離開真空的制程 環(huán)境，進(jìn)行降溫，利用溫度的升降，使金屬層Al層表面形成一層非常薄的氧化 層。在Al與Ti之間形成的非常薄的氧化層，來避免TiAl3的形成或者大大降低 TiAl3的形成量，使Al金屬層電流密度分布更趨平均從而改善電子遷移。S340在所述金屬層上依次淀積第二粘附層和第二阻擋層。同步驟S320，在 本實(shí)施例中，Ti層作為粘附層，其作用是作為硅襯底與金屬層之間的粘附層， 以提供兩層材料間更好的粘附性，TiN層作為阻擋層，其作用是作為阻擋層避免Ti與Al接觸反應(yīng)而產(chǎn)生電阻較高的TiAl3,同時(shí)也可以避免金屬Al與上下層產(chǎn) 生相互擴(kuò)散。在本實(shí)施例中，在室溫條件下，淀積第二Ti層，其厚度為卯A,以及第二 TiN層，其厚度為500A。S350對(duì)淀積好的硅襯底進(jìn)行清洗。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的在芯片上淀積金屬的方法是在沒有增加工 序和制造成本的前提下，利用轉(zhuǎn)換制程機(jī)臺(tái)的過程，使芯片離開真空的制程環(huán) 境，進(jìn)行降溫，在A1與Ti之間形成一個(gè)非常薄的自然氧化層，來避免TiAl3的 形成或者大大降低TiAb的形成量，使Al金屬層電流密度分布更趨平均，從而 改善芯片的電子遷移的問題。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所 屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許 的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種淀積金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟提供一硅襯底；在所述硅襯底上依次淀積第一粘附層、第一阻擋層及金屬層；使所述硅襯底離開真空的制程環(huán)境，在所述金屬層上形成一層氧化層；在所述金屬層上依次淀積第二粘附層和第二阻擋層；對(duì)所述硅襯底進(jìn)行清洗。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀積金屬的方法，其特征在于， 所述粘附層為鈦層；所述阻擋層為氮化鈦層； 所述金屬層為鋁層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀積金屬的方法，其特征在于，在200。C的條件 下在所述珪襯底上淀積所述第 一粘附層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀積金屬的方法，其特征在于，在室溫條件下， 在所述第一粘附層上淀積所述第一阻擋層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀積金屬的方法，其特征在于，在270。C的條件 下，在所述第一阻擋層上淀積所述金屬層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀積金屬的方法，其特征在于，在室溫條件下， 在所述金屬層上依次淀積第二粘附層和第二阻擋層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種淀積金屬的方法，包括以下步驟提供一硅襯底；在所述硅襯底上依次淀積第一粘附層、第一阻擋層及金屬層；使所述硅襯底離開真空的制程環(huán)境，在所述金屬層上形成一層氧化層；在所述金屬層上依次淀積第二粘附層和第二阻擋層；對(duì)所述硅襯底進(jìn)行清洗。本發(fā)明提供的在芯片上淀積金屬的方法是在沒有增加工序和制造成本的前提下，利用轉(zhuǎn)換制程機(jī)臺(tái)的過程，使芯片離開真空的制程環(huán)境，進(jìn)行降溫，在金屬鋁(Al)層上形成一層氧化層，來避免TiAl₃的形成或者大大降低TiAl₃的形成量，使Al金屬層電流密度分布更趨平均，從而改善芯片的電子遷移的問題。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101567316SQ200910052538
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者磊 周, 李全寶, 潘駿翊 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司