專利名稱：一種鋁薄膜的制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體集成電路的制造領域，尤其涉及一種鋁薄膜的制備工藝。
背景技術：
鋁作為一種穩(wěn)定的低電阻率的金屬，被廣泛用于芯片后段的金屬互連線路或者與后續(xù)封裝線連接的接觸墊；其中，晶須是指在顆粒(grain)邊緣由于應力效應凸起的須狀的缺陷。圖1-3是本發(fā)明背景技術中傳統(tǒng)鋁沉積的工藝流程結構示意圖；如圖1-3所示，傳統(tǒng)鋁沉積工藝是在硅襯底11上低溫沉積鈦薄膜12后，沉積氮化鈦薄膜13覆蓋鈦薄膜12，再高溫沉積鋁薄膜14后沉積保護層15覆蓋鋁薄膜14，保護層15的材質(zhì)一般為氮化鈦或鈦 和氮化鈦。雖然高溫的鋁顆粒(grain)大、電阻率低，且填充性能與可靠性好，但在沉積較厚(大于1000埃)的鋁薄膜時，由于鋁(Al)薄膜與SiO2層的熱膨脹系數(shù)存在較大差異，而沉積過程中產(chǎn)生的熱應力會隨著膜厚的增加不斷累積，當達到到一定程度時在鋁顆粒邊緣會有鋁鉆出來，形成晶須狀的缺陷(晶須)，從而造成產(chǎn)品良率的降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種鋁薄膜制備工藝，其中，包括以下步驟
步驟SI :在一硅襯底上，依次采用低溫沉積第一鈦薄膜和第一氮化鈦薄膜覆蓋所述硅襯底的上表面；
步驟S2 :采用低溫沉積第一鋁薄膜后，采用高溫沉積第二鋁薄膜覆蓋所述第一鋁薄膜的上表面，形成鋁層；
步驟S3 :依次沉積保護層和抗反射層覆蓋所述第二鋁薄膜的上表面。上述的鋁薄膜制備工藝，其中，所述硅襯底為已形成金屬互聯(lián)線的硅片。上述的鋁薄膜制備工藝，其中，還包括在步驟SI和S2之間采用低溫沉積第二鈦薄膜，覆蓋所述第一氮化鈦薄膜的上表面。上述的鋁薄膜制備工藝，其中，采用小于100°C的溫度進行第二鈦薄膜的沉積工藝。上述的鋁薄膜制備工藝，其中，所述第二鈦薄膜的厚度為50-300埃。上述的鋁薄膜制備工藝，其中，采用小于100°C的溫度進行第一鈦薄膜和第一氮化鈦薄膜的沉積工藝。上述的鋁薄膜制備工藝，其中，采用100-250°c的溫度進行第一鋁薄膜的沉積工藝。上述的鋁薄膜制備工藝，其中，采用250_450°C的溫度進行第二鋁薄膜的沉積工藝。上述的鋁薄膜制備工藝，其中，所述鋁層的厚度為10000-50000埃。
上述的鋁薄膜制備工藝，其中，所述保護層的材質(zhì)為氮化鈦或鈦和氮化鈦。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明提出一種鋁薄膜制備工藝，通過優(yōu)化鋁薄膜的沉積條件，改善了鋁顆粒(grain)的成長過程，從而有效的減少晶須缺陷的產(chǎn)生，進而提聞廣品的良率。
圖1-3是本發(fā)明背景技術中傳統(tǒng)鋁沉積的工藝流程結構示意 圖4-9是本發(fā)明鋁薄膜制備工藝流程結構結構示意 圖10是本發(fā)明鋁薄膜制備工藝與傳統(tǒng)鋁薄膜制備工藝的缺陷數(shù)據(jù)圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明
圖4-9是本發(fā)明鋁薄膜制備工藝流程結構結構示意圖；如圖4-9所示，一種鋁薄膜制備工藝，包括以下步驟
首先，在已形成金屬互聯(lián)線的硅片21上，采用低于100°C的溫度進行第一鈦薄膜22和第一氮化鈦薄膜23的沉積；其中，第一鈦薄膜22覆蓋硅片21的上表面，第一氮化鈦薄膜23覆蓋第一鈦薄膜22的上表面。其次，采用低于100°C的溫度沉積厚度為50-300埃的第二鈦薄膜24，覆蓋第一氮化鈦薄膜23的上表面；其中，第二鈦薄膜24作為粘附層吸附下層金屬接觸面上的養(yǎng)元素。然后，采用100-250°C的溫度沉積第一鋁薄膜25覆蓋第二鈦薄膜24的上表面后，采用250-450°C的溫度沉積第二鋁薄膜26覆蓋的第一鋁薄膜25上表面，第一鋁薄膜25和第二鋁薄膜26形成10000-50000埃厚度的鋁層；其中，通過分兩步采用不同的溫度(先低溫后高溫)沉積兩層鋁薄膜形成鋁層，低溫沉積形成的第一鋁薄膜25的鋁顆粒和應力比較小，不易產(chǎn)生晶須，而第二鈦薄膜24與第一鋁薄膜25的接觸部分會反應生成均勻的鈦鋁合金層，能保證后續(xù)的第二鋁薄膜26均勻沉積，而高溫沉積的第二鋁薄膜則滿足了填充性能的需要。最后，沉積保護層27覆蓋第二鋁薄膜26的上表面，并繼續(xù)于保護層27上沉積抗反射層；其中，保護層27的材質(zhì)為氮化鈦或鈦和氮化鈦。 其中，也可以不制備在第一鋁薄膜25與第一氮化鈦薄膜23之間的第二鈦薄膜24，但其效果不夠理想；實驗證明，在一個晶片上采用傳統(tǒng)工藝制備的鋁薄膜其缺陷總數(shù)達到21689個，而采用不包含第二鈦薄膜24制備工藝的缺陷只有29個，而采用包含第二鈦薄膜24制備工藝的缺陷只有18個。圖10是本發(fā)明鋁薄膜制備工藝與傳統(tǒng)鋁薄膜制備工藝的缺陷數(shù)據(jù)圖；其中，a表示傳統(tǒng)工藝條件下APL-ADI的數(shù)目，b表示傳統(tǒng)工藝條件下APL-ASI的數(shù)目，c表示本發(fā)明工藝條件下APL-ADI的數(shù)目，d表示本發(fā)明工藝條件下APL-ASI的數(shù)目。如圖10所示，經(jīng)過APL-ADI和APL-ASI兩道工藝檢驗步驟后發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)工藝條件下APL-ADI的數(shù)目為1617、APL-ASI的數(shù)目1514，而本發(fā)明工藝條件下APL-ADI的數(shù)目為48、APL-ASI的數(shù)目26 ;可知，相對采用傳統(tǒng)工藝采用本發(fā)明工藝條件制備的產(chǎn)品的缺陷有了大幅度的提高，即本發(fā)明制備的鋁薄膜的晶須缺陷從傳統(tǒng)工藝條件下的數(shù)千甚至上萬顆缺陷減至數(shù)十顆(晶圓級)，基本上消除了晶須缺陷，有效的避免晶須缺陷對產(chǎn)品良率的影響。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明提出一種鋁薄膜制備工藝及其方法，通過采用常規(guī)的方法沉積鈦和氮化鈦薄膜后再沉積一層薄層鈦，然后再采用不同溫度(先低溫后高溫)進行兩步鋁薄膜的沉積，在不影響薄膜電性和可靠性的前提下，不僅與傳統(tǒng)的工藝技術兼容，而且有效的減少甚至避免鋁晶須缺陷的產(chǎn)生，從而大大提高產(chǎn)品的良率。通過說明和附圖，給出了具體實施方式
的特定結構的典型實施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。對于本領域的技術人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。 因此，所附的權利要求書應看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種鋁薄膜制備工藝，其特征在于，包括以下步驟 步驟SI :在一硅襯底上，依次采用低溫沉積第一鈦薄膜和第一氮化鈦薄膜覆蓋所述硅襯底的上表面； 步驟S2 :采用低溫沉積第一鋁薄膜后，采用高溫沉積第二鋁薄膜覆蓋所述第一鋁薄膜的上表面，形成鋁層； 步驟S3 :依次沉積保護層和抗反射層覆蓋所述第二鋁薄膜的上表面。
2.根據(jù)權利要求I所述的鋁薄膜制備工藝，其特征在于，所述硅襯底為已形成金屬互聯(lián)線的硅片。
3.根據(jù)權利要求2所述的鋁薄膜制備工藝，其特征在于，還包括在步驟SI和S2之間采用低溫沉積第二鈦薄膜，覆蓋所述第一氮化鈦薄膜的上表面。
4.根據(jù)權利要求3所述的鋁薄膜制備工藝，其特征在于，采用小于100°C的溫度進行第二鈦薄膜的沉積工藝。
5.根據(jù)權利要求4所述的鋁薄膜制備工藝，其特征在于，所述第二鈦薄膜的厚度為50-300 埃。
6.根據(jù)權利要求1-5中任意一項所述的鋁薄膜制備工藝，其特征在于，采用小于100°C的溫度進行第一鈦薄膜和第一氮化鈦薄膜的沉積工藝。
7.根據(jù)權利要求6所述的鋁薄膜制備工藝，其特征在于，采用100-250°C的溫度進行第一鋁薄膜的沉積工藝。
8.根據(jù)權利要求7所述的鋁薄膜制備工藝，其特征在于，采用250-450°C的溫度進行第二鋁薄膜的沉積工藝。
9.根據(jù)權利要求8所述的鋁薄膜制備工藝，其特征在于，所述鋁層的厚度為10000-50000 埃。
10.根據(jù)權利要求9所述的鋁薄膜制備工藝，其特征在于，所述保護層的材質(zhì)為氮化鈦或鈦和氮化鈦。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導體集成電路的制造領域，尤其涉及一種鋁薄膜的制備工藝。本發(fā)明提出一種鋁薄膜的制備工藝，通過優(yōu)化鋁薄膜的沉積條件，改善了鋁顆粒的成長過程，從而有效的減少晶須缺陷的產(chǎn)生，進而提高產(chǎn)品的良率。
文檔編號H01L21/3205GK102709180SQ20121015882
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權日2012年5月22日
發(fā)明者孔祥濤, 張旭升, 胡彬彬, 陳建維 申請人:上海華力微電子有限公司