提高鋁硅銅成膜質(zhì)量的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種提高鋁硅銅成膜質(zhì)量的方法，包括：1）成膜晶片在350～450℃的高溫腔中，以物理濺射的方式，完成鋁硅銅填孔，使在成膜晶片上，形成鋁硅銅薄膜；2）成膜晶片進(jìn)入到冷卻腔，在10～30秒內(nèi)，冷卻至200℃以下；3）在150～250℃的低溫腔中，成膜晶片完成鋁硅銅金屬線(xiàn)的成長(zhǎng)。本發(fā)明在不影響填孔效果的前提下，提高了鋁硅銅成膜質(zhì)量，使所得成膜晶片的金屬導(dǎo)線(xiàn)電阻較小，且穩(wěn)定性良好，提高器件性能；同時(shí)，極大提高了成膜晶片外觀及封裝質(zhì)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】提高鋁硅銅成膜質(zhì)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體領(lǐng)域中的提高金屬物理濺射填孔質(zhì)量的工藝方法，特別是涉及一種新型的提高鋁硅銅成膜質(zhì)量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬物理濺射填孔工藝應(yīng)用非常廣泛，尤其是在半導(dǎo)體領(lǐng)域，濺射工藝直接影響半導(dǎo)體器件的電阻以及其他物理特性。鋁硅銅高溫(400°C以上)濺射作為金屬填孔工藝，由于鋁硅銅薄膜含有少量的硅和金屬銅，使得濺射后的薄膜大大減少了金屬鋁穿刺，所以備受關(guān)注。但同時(shí)，現(xiàn)有鋁硅銅物理填孔工藝生長(zhǎng)薄膜，由于工藝本身的缺陷，在成膜過(guò)程中由于高溫，使鋁硅銅薄膜中含有的少量非金屬硅，在降溫過(guò)程中使得濺射后的薄膜表面產(chǎn)生大量硅析出，導(dǎo)致后續(xù)工藝作業(yè)不完全，即導(dǎo)致金屬線(xiàn)表面晶格互聯(lián)接觸，引起晶格放大，呈現(xiàn)出表面粗糙度變差，嚴(yán)重導(dǎo)致金屬線(xiàn)電阻增大，影響器件性能，從而引起器件失效，并嚴(yán)重影響器件外觀(如圖1所示)。
[0003]根據(jù)許多學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)和金屬鋁與非金屬硅的二元相圖(如圖2所示)分析，當(dāng)非金屬硅與金屬鋁混合時(shí)，溫度大約在350°C以上時(shí)，主要集中為金屬鋁相，當(dāng)溫度降低時(shí)，非金屬硅相將會(huì)顯現(xiàn)，引起硅析出。所以防止硅析出的主要途徑就是高溫下集中成膜，維持金屬鋁相，待金屬鋁完全硬化后，快速降溫，就可以防止硅析出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新型的提高鋁硅銅成膜質(zhì)量的方法。該方法通過(guò)對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行改善，從而提高鋁硅銅成膜質(zhì)量，而且在不影響器件特性的前提下，減少硅析出，提高器件的良率和外觀質(zhì)量`。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的提高鋁硅銅成膜質(zhì)量的方法，包括步驟:
[0006]I)成膜晶片在350~450°C的高溫腔中，以物理濺射的方式，完成鋁硅銅填孔，使在成膜晶片上，形成鋁硅銅薄膜；
[0007]2)成膜晶片進(jìn)入到冷卻腔，在10~30s (秒)內(nèi)，快速冷卻至200°C以下；
[0008]3)在150~250°C的低溫腔中，成膜晶片完成鋁硅銅金屬線(xiàn)的成長(zhǎng)。
[0009]所述步驟I)中，完成鋁硅銅填孔是在高溫腔中，經(jīng)5~30s(秒)，完成鋁硅銅填孔；鋁硅銅薄膜的厚度為0.1~I μ m，鋁硅銅薄膜中的硅含量為0.9~1.1%、銅含量為0.43~
0.57%。
[0010]所述步驟2)中，冷卻的方式包括:通氣或加壓。
[0011]所述步驟3)中，鋁硅銅金屬線(xiàn)的厚度為I~ΙΟμπι，鋁硅銅金屬線(xiàn)中的硅含量為
0.9~1.1%、銅含量為0.43~0.57%。
[0012]本發(fā)明通過(guò)對(duì)現(xiàn)有鋁硅銅成膜方法進(jìn)行改善，即通過(guò)高低溫2步完成鋁硅銅填孔和金屬線(xiàn)的成長(zhǎng)，在不影響填孔效果的前提下，提高了鋁硅銅成膜質(zhì)量，使所得成膜晶片的金屬導(dǎo)線(xiàn)電阻較小，且穩(wěn)定性良好，最大程度提高器件性能；同時(shí)，極大提高了成膜晶片外觀及封裝質(zhì)量。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0014]圖1是成膜晶片中的硅析出現(xiàn)象的OM (光學(xué)顯微鏡)圖；
[0015]圖2是Al-Si的二元相圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的鋁硅銅成膜工藝的流程圖；
[0017]圖4是本發(fā)明的鋁硅銅成膜工藝的塊狀圖；
[0018]圖5是采用本發(fā)明的方法與現(xiàn)有的鋁硅銅成膜工藝形成的成膜晶片的TEM (透射電鏡)圖，其中，A為現(xiàn)有的鋁硅銅成膜工藝，B為本發(fā)明的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明的提高鋁硅銅成膜質(zhì)量的方法，如圖3-4所示，包括步驟:
[0020]I)成膜晶片在350~450°C的高溫腔中，以常規(guī)的物理濺射方式(真空小于5 X IO-8Torr,)，經(jīng)5~30秒，快速完成鋁硅銅填孔，使在成膜晶片上，形成鋁硅銅薄膜；
[0021]其中，鋁硅銅薄膜的厚度為0.1~I μ m，鋁硅銅薄膜中的硅含量為0.9~1.1%、銅含量為0.43~0.57%。
[0022]2)帶有鋁硅銅`薄膜的成膜晶片進(jìn)入到冷卻腔，通過(guò)通氣或加壓的冷卻方式，由350~450°C開(kāi)始，在10~30秒內(nèi)，快速冷卻至200°C以下。
[0023]3)在150~250°C的低溫腔中，成膜晶片完成鋁硅銅金屬線(xiàn)的成長(zhǎng)。其中，鋁硅銅金屬線(xiàn)的厚度為I~10 μ m，鋁硅銅金屬線(xiàn)中的硅含量為0.9~1.1%、銅含量為0.43~
0.57%。
[0024]針對(duì)上述步驟，采用更加具體的工藝條件進(jìn)行實(shí)施:
[0025]成膜晶片在400°C的高溫腔中，以常規(guī)的物理濺射方式，快速形成鋁硅銅薄膜
0.2 μ m后，成膜晶片搬送至冷卻腔中，經(jīng)15秒，快速降溫至200°C以下，再搬送到200°C的低溫腔中，進(jìn)行鋁硅銅金屬線(xiàn)成長(zhǎng)4 μ m后，工藝結(jié)束，所得的成膜晶片的TEM圖，如圖5所示。由圖5可知，與現(xiàn)有的鋁硅銅成膜工藝(高溫一次性成膜)相比，采用本發(fā)明的方法，硅析出現(xiàn)象有明顯減輕。
[0026]本發(fā)明的成膜晶片在高溫腔中快速形成鋁硅銅填孔后，晶片進(jìn)入到冷卻腔，快速降溫冷卻，再進(jìn)入低溫腔中形成鋁硅銅金屬線(xiàn)，整個(gè)工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，而且本發(fā)明用于金屬鋁硅銅物理濺射工藝，能極大地提高濺射薄膜質(zhì)量，以及提高器件的良率和外觀質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種提高鋁硅銅成膜質(zhì)量的方法，其特征在于，包括步驟:. 1)成膜晶片在350~450°C的高溫腔中，以物理濺射的方式，完成鋁硅銅填孔，使在成膜晶片上，形成鋁硅銅薄膜；. 2)成膜晶片進(jìn)入到冷卻腔，在10~30秒內(nèi)，冷卻至200°C以下；. 3)在150~250°C的低溫腔中，成膜晶片完成鋁硅銅金屬線(xiàn)的成長(zhǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中，完成鋁硅銅填孔是在高溫腔中，經(jīng)5~30秒，完成鋁硅銅填孔。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟I)中，鋁硅銅薄膜的厚度為0.1~.I μ m ； 鋁硅銅薄膜中的硅含量為0.9~1.1%、銅含量為0.43~0.57%。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中，冷卻的方式包括:通氣或加壓。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟3)中，鋁硅銅金屬線(xiàn)的厚度為I~.10 μ m ； 鋁硅銅金屬線(xiàn)中的硅含量為0.9~1.1%、銅含量為0.43~0.57%。
【文檔編號(hào)】C23C14/34GK103668088SQ201210342576
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月14日
【發(fā)明者】費(fèi)強(qiáng), 劉善善, 袁秉榮 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司