防止鋁尖楔的成膜工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種防止鋁尖楔的成膜工藝方法，包括步驟：(1)在硅片上，進(jìn)行硅接觸通孔刻蝕；(2)在硅片表面、硅接觸通孔的側(cè)壁和底部，形成第一鋁硅銅膜，并將硅片冷卻至室溫；(3)對(duì)第一鋁硅銅膜進(jìn)行刻蝕；(4)在第一鋁硅銅膜表面上，形成第二鋁硅銅膜；(5)金屬鋁硅銅的刻蝕。本發(fā)明的成膜工藝方法，有效的降低成膜前硅接觸底擴(kuò)散作用，防止形成Al尖楔，從而防止器件失效。
【專利說(shuō)明】防止鋁尖楔的成膜工藝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體領(lǐng)域中的成膜方法，特別是涉及一種防止鋁尖楔的成膜工 藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體器件向深亞微米尺寸發(fā)展，器件的密集程度和復(fù)雜程度都不斷增加， 同時(shí)對(duì)工藝制程的要求也越來(lái)越苛刻。通孔作為多層金屬層互聯(lián)以及器件與外界電路之間 連接的通道，在器件構(gòu)成中起著非常重要的作用。
[0003] 尤其是在硅鋁接觸工藝過(guò)程中，硅在鋁中的溶解度比鋁在硅中的溶解度要大，從 而導(dǎo)致硅在鋁中溶解，從而形成鋁尖楔（Al-Spike)(如圖1-2所示）。一般的工藝是在A1 中加入1% (Wt%)的硅可以很大程度上解決鋁尖楔現(xiàn)象。
[0004] 其中，Al/Si互溶原理如下：
[0005] 1)A1/硅互溶：A1在硅中的溶解度非常低；
[0006] 硅在A1中的溶解度相對(duì)較高；
[0007] 2)A1 與 Si02 反應(yīng)：3Si02+4Al - 3Si+2Al203
[0008] 但是加入1%的硅并不能完全解決所有的鋁尖刺現(xiàn)象，在某些工藝中，由于A1與 Si02反應(yīng)存在Si晶粒的產(chǎn)生，導(dǎo)致A1與Si02的接觸面有大量的Si溶解在A1中，在溫度 較高時(shí)形成A1很容易穿破Si0 2與Si基板的界面造成如圖1-B所述的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致器件 不良。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種防止鋁尖楔的成膜工藝方法。本發(fā)明的方法 能解決現(xiàn)有鋁硅接觸引起的鋁尖楔現(xiàn)象，防止器件失效。
[0010] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的防止鋁尖楔的成膜工藝方法，包括步驟：
[0011] (1)在硅片上，進(jìn)行硅接觸通孔刻蝕；
[0012] (2)在硅片表面、硅接觸通孔的側(cè)壁和底部，形成第一鋁硅銅膜（即鋁硅銅的預(yù)成 膜），并將硅片冷卻至室溫；
[0013] (3)對(duì)第一鋁硅銅膜進(jìn)行刻蝕，以去除表面氧化膜；
[0014] (4)在第一鋁硅銅膜表面上，形成第二鋁硅銅膜；
[0015] (5)金屬鋁硅銅的刻蝕。
[0016] 所述步驟（1)中，硅接觸通孔的底部材料包括：半導(dǎo)體硅。
[0017] 所述步驟（2)中，形成第一鋁硅銅膜的方法包括：物理濺射成膜的方法，其中，濺 射溫度為10?500°c，濺射壓力為1?lOtorr ;第一鋁硅銅膜的厚度為10?2000A。
[0018] 所述步驟⑶中，刻蝕的方法包括：物理氣相等離子刻蝕方法，其中，刻蝕溫度為 10?500°C，刻蝕壓力為1?lOtorr，刻蝕厚度根據(jù)第一鋁硅銅膜所形成的表面氧化鋁的厚 度而定，一般為10?500 ιΑ。
[0019] 所述步驟（4)中，形成第二鋁硅銅膜的方法包括：物理濺射成膜的方法，其中，濺 射溫度為10?500°c，壓力為1?lOtorr ;第二鋁硅銅膜的厚度為10?20000A。
[0020] 本發(fā)明通過(guò)預(yù)成膜一層薄的金屬鋁硅銅膜后，由于成膜時(shí)間短，鋁膜與Si02反應(yīng) 的量少，在高溫下雖有部分生成的硅被鋁溶解，但是硅在鋁中的溶解度非常小，降溫時(shí)已經(jīng) 飽和，并且有部分Si析出，從而防止預(yù)成膜的鋁硅銅繼續(xù)與Si互溶；再次鋁硅銅成膜前，將 氧化的預(yù)成膜刻蝕掉一部分，有效的防止氧化膜的存在而影響了鋁膜的導(dǎo)電性能；再次成 膜雖然有高溫的存在，但是相應(yīng)的成膜時(shí)間減少，并且底層預(yù)成膜的存在已經(jīng)包覆住后續(xù) 的熱鋁，加之預(yù)成膜的鋁膜中有析出Si的存在，也有效的阻止高溫下熱鋁對(duì)Si的溶解。
[0021] 因此，本發(fā)明的成膜工藝方法，有效的降低成膜前硅接觸底擴(kuò)散作用，防止形成A1 尖楔，從而防止器件失效。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 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：
[0023] 圖1-A、1-B是Al-Spike現(xiàn)象（AlSiCu橫向擴(kuò)散）的SEM (掃描電鏡）圖；
[0024] 圖2是常見(jiàn)Al-Spike縱向擴(kuò)散模擬圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明的工藝流程圖；
[0026] 圖4是刻蝕出通孔后的示意圖；
[0027] 圖5是形成第一鋁硅銅膜后的示意圖；
[0028] 圖6是對(duì)第一鋁硅銅膜進(jìn)行刻蝕的示意圖；
[0029] 圖7是形成第二鋁硅銅膜的示意圖。
[0030] 圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
[0031] 1為硅襯底，2為氧化層，3為硅接觸通孔，4為第一鋁硅銅膜，5為第二鋁硅銅膜。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 本發(fā)明的防止鋁尖楔的成膜工藝方法，可用于鋁硅接觸工藝的制作。該方法的流 程如圖3所示，其步驟包括：
[0033] (1)按照常規(guī)工藝，在硅片（如襯底硅1的氧化層2)上，進(jìn)行硅接觸通孔3刻蝕 (如圖4所示）；
[0034] 其中，硅接觸通孔3的底部材料為半導(dǎo)體硅（硅襯底1)。
[0035] (2)在硅片表面、硅接觸通孔3的側(cè)壁和底部，通過(guò)物理濺射成膜的方法（濺射溫 度為10?500°C，濺射壓力為1?lOtorr)，形成第一鋁硅銅膜4 (即鋁硅銅的預(yù)成膜），并 在成膜結(jié)束后，將硅片冷卻至室溫（如圖5所示）；
[0036] 其中，第一鋁硅銅膜4的厚度可為10?2000 A ;
[0037] (3)對(duì)第一鋁硅銅膜4進(jìn)行等離子刻蝕處理，如采用物理氣相等離子刻蝕方法（刻 蝕溫度為10?500°C，刻蝕壓力為1?lOtorr)對(duì)第一鋁硅銅膜4進(jìn)行刻蝕，以去除表面氧 化膜（如圖6所示）；
[0038] 其中，刻蝕厚度根據(jù)第一鋁硅銅膜4所形成的表面氧化鋁的厚度而定，一般為 10 ?500 A。
[0039] (4)在第一鋁硅銅膜4表面上，通過(guò)物理濺射成膜的方法（濺射溫度為10? 500°C，壓力為1?lOtorr)，形成第二鋁硅銅膜5 (如圖7所示）；
[0040] 其中，第二鋁硅銅膜5的厚度可為10?20000 ιΑ。
[0041] (5)按照常規(guī)工藝，進(jìn)行金屬鋁硅銅的刻蝕。
[0042] 按照上述方法操作，本發(fā)明能有效的降低成膜前硅接觸底擴(kuò)散作用，防止形成A1 尖楔。
【權(quán)利要求】
1. 一種防止鋁尖楔的成膜工藝方法，其特征在于，包括步驟： (1) 在硅片上，進(jìn)行硅接觸通孔刻蝕； (2) 在硅片表面、硅接觸通孔的側(cè)壁和底部，形成第一鋁硅銅膜，并將硅片冷卻至室 溫； (3) 對(duì)第一鋁硅銅膜進(jìn)行刻蝕； (4) 在第一鋁硅銅膜表面上，形成第二鋁硅銅膜； (5) 金屬鋁硅銅的刻蝕。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（1)中，硅接觸通孔的底部材料包 括：半導(dǎo)體娃。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（2)中，形成第一鋁硅銅膜的方法 包括：物理濺射成膜的方法，其中，濺射溫度為10?500°C，濺射壓力為1?lOtorr ; 第一鋁硅銅膜的厚度為10?2000 ιΑ,。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（3)中，刻蝕的方法包括：物理氣 相等離子刻蝕方法，其中，刻蝕溫度為10?500°C，刻蝕壓力為1?lOtorr。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：所述刻蝕的厚度根據(jù)第一鋁硅銅膜所形成 的表面氧化鋁的厚度而定。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：所述刻蝕的厚度為10?500A。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟（4)中，形成第二鋁硅銅膜的方法 包括：物理濺射成膜的方法，其中，濺射溫度為10?500°C，壓力為1?lOtorr ; 第二鋁硅銅膜的厚度為10?20000 ιΑ。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK104253088SQ201410165264
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】劉善善 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司