一種改善集成電路厚鋁蒸發(fā)鍍膜工藝鋁條缺口的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善集成電路厚鋁蒸發(fā)鍍膜工藝鋁條缺口的方法，采用合金鋁作為蒸發(fā)源材料。本發(fā)明可以有效地改善傳統(tǒng)厚鋁（鋁膜厚度超過2.5μm）鍍膜后的鋁層空洞現(xiàn)象，從而解決后道濕法刻蝕后出現(xiàn)的鋁條缺口問題。該方法簡單易行，有利于推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種改善集成電路厚鋁蒸發(fā)鍍膜工藝鋁條缺口的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路制作領(lǐng)域，具體涉及一種改善集成電路厚鋁蒸發(fā)鍍膜工藝鋁條缺口的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在集成電路的制造過程中，鋁由于良好的導(dǎo)電性能，與硅材料易形成低電阻的歐姆接觸，及與硅和二氧化硅良好的粘附性，被廣泛應(yīng)用于金屬接觸、互連材料。隨著半導(dǎo)體器件產(chǎn)品種類的不斷豐富，對鋁膜的要求也更高。對于高壓功率管來說，它的工作電壓更高。電流大，會造成單位面積鋁膜上電流密度過高，易燒毀，因此要提高鋁膜的厚度。
[0003]集成電路的金屬鍍膜的方法很多，電子束蒸發(fā)是最常用的方法之一。電子束蒸發(fā)利用經(jīng)高壓加速并聚焦的電子束來加熱蒸發(fā)源，使之蒸發(fā)并淀積在硅片表面，形成薄膜。但鋁膜厚度越厚，鋁層表面所形成的小黑點越多，直觀地表現(xiàn)為反射率低。通過HITACHIS-4300掃描電子顯微鏡觀察鋁膜表面，這些小黑點并非雜質(zhì)一類的顆粒沾污在鋁膜表面形成的，而是鋁分子在結(jié)晶時的產(chǎn)生的空洞(見圖1)。這些空洞的尺寸小的幾百納米，大的可達(dá)到2 μ m。在隨后的濕法刻蝕工藝中，酸液侵入到空洞內(nèi)，鋁被酸液腐蝕后，空洞擴大，最后形成不同程度的缺口(見圖2)。
[0004]空洞與蒸發(fā)過程中的晶粒的結(jié)晶過程相關(guān)。在成膜時晶粒如果有足夠的能量遷移，在表面上重新排列，鋁膜應(yīng)力小，形成的鋁膜就越平整(無空洞)；反之，則鋁膜應(yīng)力越大，形成的鋁膜不平整(有空洞)。如果鋁膜厚度增加，成膜的應(yīng)力越大，空洞也越大。在傳統(tǒng)工藝中，采用純鋁作為蒸發(fā)源材料。如果鋁膜的厚度< 1.5um，鋁膜空洞不明顯，經(jīng)過濕法腐蝕后鋁條上沒有明顯的缺口。但厚度達(dá)到2.5um后，空洞大的可達(dá)到2 μ m，在濕法腐蝕時，酸液從空洞處腐蝕鋁層，形成明顯的缺口。
[0005]從蒸發(fā)工藝本身來講，襯底烘烤溫度、作片真空度、蒸發(fā)沉積速率都影響到鋁膜的質(zhì)量。(I)襯底烘烤溫度:提高襯底的烘烤溫度，會提高鋁原子在基片表面的原子遷移率，使得薄膜表面橫向動能較大，形成的鋁晶粒較大，排列更緊密，晶粒間的空隙更小。溫度高，鋁原子的能量大，形成的鋁膜與底下的基片的附著力更好。但機臺溫度提高，可能損害機臺冷泵的抽氣能力，使作片真空變差，又導(dǎo)致成膜時有空洞。因此溫度應(yīng)該取在合適的值，并不是越高越好。(2)腔體的作片真空度:作片真空度越小，可以減少成膜時氣體附著、及減少鋁原子在蒸發(fā)時的運動阻礙，形成的鋁膜結(jié)構(gòu)會更加致密，有利于減少空洞的產(chǎn)生。理論上真空越小越好，機臺抽真空能力主要由設(shè)備高抽泵的抽氣能力決定。(3)蒸發(fā)沉積速率越大，鋁原子的在凝結(jié)成晶粒時所產(chǎn)生的熱量越多，有利于提高鋁原子在基片表面的原子遷移率，形成致密結(jié)構(gòu)，改善空洞。要獲得更高的蒸發(fā)速率，通常是提高機臺功率，這加大了機臺打火的風(fēng)險，蒸發(fā)的功率通常在2(T25A/S。在實踐中，僅僅通過調(diào)整蒸發(fā)機臺的參數(shù)，難以有效改善厚鋁蒸發(fā)的空洞問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種改善集成電路厚鋁蒸發(fā)鍍膜工藝鋁條缺口的方法，可以有效地改善傳統(tǒng)厚鋁(鋁膜厚度超過2.5 μ m)鍍膜后的鋁層空洞現(xiàn)象，從而解決后道濕法刻蝕后出現(xiàn)的鋁條缺口問題。該方法簡單易行，有利于推廣應(yīng)用。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種改善集成電路厚鋁蒸發(fā)鍍膜工藝鋁條缺口的方法:采用合金鋁作為蒸發(fā)源材料。
[0008]所述的合金鋁的組分按重量百分?jǐn)?shù)計:99.5%鋁和0.5%銅。
[0009]本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于:將鋁銅合金材料作為蒸發(fā)源材料，可以改善鋁層表面的空洞，優(yōu)化鋁膜表面的形態(tài)。鋁銅合金的熔點比純鋁更低，因此在晶粒從氣態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)的過程中，材料有更高的遷移率，可以減少空洞的形成。本發(fā)明可以有效地改善傳統(tǒng)厚鋁(鋁膜厚度超過2.5 μ m)鍍膜后的鋁層空洞現(xiàn)象，從而解決后道濕法刻蝕后出現(xiàn)的鋁條缺口問題。該方法簡單易行，有利于推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是傳統(tǒng)工藝中鋁在結(jié)晶時產(chǎn)生的空洞。
[0011]圖2是濕法刻蝕工藝中形成不同程度的缺口。
[0012]圖3是本發(fā)明工藝的鋁膜表面。
[0013]圖4是本發(fā)明工藝的金屬表面。
[0014]圖5完成前道引線孔刻蝕工藝。
[0015]圖6淀積2.5 μ m的金屬層。
[0016]圖7光刻形成所需圖形，作為刻蝕掩護(hù)。
[0017]圖8濕法刻蝕，去除無膠掩護(hù)的金屬層。
[0018]圖9去除光刻膠，形成金屬連線。
[0019]介質(zhì)I為金屬層下介質(zhì)(一般為氧化層或者氮化硅)，介質(zhì)II為金屬層；介質(zhì)III為光刻膠掩護(hù)層。A為傳統(tǒng)純鋁工藝，B為本發(fā)明工藝。

【具體實施方式】
[0020]為了進(jìn)一步闡述本發(fā)明，通過傳統(tǒng)純鋁工藝、本發(fā)明的鋁合金工藝對比，結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】采用優(yōu)化后的鋁合金工藝對厚鋁缺口的改善。具體步驟如下:
步驟一、完成前道引線孔刻蝕的工藝。
[0021]說明:金屬層下介質(zhì)，一般為氧化層或者氮化硅，如附圖中的介質(zhì)層I。
[0022]步驟二、淀積2.5um的金屬層。
[0023]為更實際地闡述本發(fā)明的【具體實施方式】及效果，選用CHA Industries公司的MARK 50蒸發(fā)臺做為實驗機臺。機臺采用典型的參數(shù)設(shè)置，腔體真空1.0E-6Torr，基片溫度130°C，蒸發(fā)速率20A/S，如下:
A、采用傳統(tǒng)的蒸鋁工藝，用純度99.9995%的純鋁作為蒸發(fā)源材料，蒸2.5 μ m厚度的鋁，得到的鋁膜通過HITACHI S-4300掃描電子顯微鏡觀察鋁膜表面，表面有空洞，尺寸從855nm 到 2.05 μ m (如圖1)。
[0024]B、采用本發(fā)明工藝，在純鋁中加入0.5%的銅，蒸2.5 μ m厚度的鋁，得到的鋁膜通過HITACHI S-4300掃描電子顯微鏡觀察鋁膜表面，樣品晶粒尺寸約在217?738nm，表面平整，無空洞產(chǎn)生(如圖3)。
[0025]步驟三、光刻形成所需圖形。
[0026]說明:光刻圖形在濕法刻蝕時，掩護(hù)底下的鋁不被濕法酸液腐蝕。
[0027]步驟四、濕法刻蝕。
[0028]說明:濕法刻蝕是腐掉無光刻膠掩護(hù)的金屬層，在傳統(tǒng)工藝中，因為存在空洞，酸液會侵入空洞中，把空洞擴大，如附圖中(圖8A)中的虛線部分，形成了缺口。
[0029]步驟五、去除光刻膠，形成金屬連線。
[0030]采用傳統(tǒng)的蒸鋁工藝，最終獲得的金屬連線表面有明顯缺口，如(圖2)。采用本發(fā)明工藝，最終獲得的金屬連線表面平整，無缺口，如(圖4)。
[0031]本發(fā)明比傳統(tǒng)的工藝的優(yōu)勢在于形成的鋁膜表面平整，無空洞，濕法腐蝕后無缺口。在集成電路的鋁條線寬較窄的工藝中，缺口有時會導(dǎo)致鋁條斷條，不能形成金屬互連，導(dǎo)致產(chǎn)品失效。而在鋁條線寬相對寬的工藝中，缺口雖然只造成鋁條缺了一個小口，但產(chǎn)品在通電時該處的電流密度較其它區(qū)域更高，易在此處燒毀，減短產(chǎn)品的壽命。因此，鋁條缺口不僅影響鋁條的表觀，也損害了產(chǎn)品的功能。鋁膜越厚空洞現(xiàn)象越明顯，本發(fā)明不僅對蒸鋁鍍膜2.5 μ m厚度的空洞有改善，在更厚的3.0 μ m，甚至4.5 μ m的工藝中，本發(fā)明的優(yōu)勢更加明顯，滿足了集成路對鋁層厚度越來越厚的需求。
[0032]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種改善集成電路厚鋁蒸發(fā)鍍膜工藝鋁條缺口的方法，其特征在于:采用合金鋁作為蒸發(fā)源材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善集成電路厚鋁蒸發(fā)鍍膜工藝鋁條缺口的方法，其特征在于:所述的合金鋁的組分按重量百分?jǐn)?shù)計:99.5%鋁和0.5%銅。
【文檔編號】H01L21/02GK104409325SQ201410657088
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月17日
【發(fā)明者】林強, 林立桂, 梅海軍, 熊愛華, 石建武 申請人:福建福順微電子有限公司