专利名称：防止金属互连线上形成圈状金属残留物的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种防止金属互连线上形成圈状金属残留物的方法。
背景技术：
在制作半导体器件的最后一层金属层时，通常会采用溅射法来形成铝金属层，并通过刻蚀工艺来形成金属互连线。然而，在刻蚀工艺之后，很容易在半导体器件的表面形成圈状的金属残留物。这些金属残留极易出现在两根金属线之间，这样将导致金属线连通，从而导致半导体器件失效。通常情况下，采用溅射法形成该层金属层时的溅射温度约为300°C左右，通过扫描电子显微镜检测:该层金属层的晶粒尺寸较大，且金属层表面粗糙度较大，因此，在后续的显影工艺之后，很容易在晶粒的交界处残留少量的显影液，导致刻蚀工艺之后在半导体器件的表面形成圈状的金属残留物。为了去除这些圈状的金属残留物，现有技术通过在显影工艺之后、刻蚀工艺之前增加N2O的气体处理步骤，以消除残留的显影液，进而消除腐蚀后的金属残留问题。然而，增加N2O的气体处理步骤虽然可以改善金属残留问题，但是增加工艺步骤会导致生产周期延长，生产成本提高，并且还可能引入N2O杂质进入半导体器件中，而带来预期不到的不良效果。因此，需要一种防止金属互连线上形成圈状金属残留物的方法，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式
部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种防止金属互连线上形成圈状金属残留物的方法，包括:提供半导体衬底；采用溅射法在所述半导体衬底上形成铝金属层，所述铝金属层用于形成最后一层金属互连线，其中，形成所述铝金属层时的溅射温度低于或等于250°C。优选地，所述溅射温度为220°C -250°C。优选地，形成所述铝金属层时的功率为12_13kW。优选地，形成所述铝金属层时反应腔室内的压力为2000-2700mTorr。优选地，所述制作方法还包括对所述铝金属层进行刻蚀以形成所述金属互连线。优选地，所述溅射法为直流磁控溅射法。由此可见，本发明的方法通过降低形成铝金属层时的溅射温度，可有效地解决圈状的金属残留物问题。与现有技术相比，本发明的方法未增加任何工艺步骤，因此可以保证原有的生产周期，但却提高了产品的质量。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，图1为根据本发明一个实施方式来防止金属互连线上形成圈状金属残留物的方法的工艺流程图；图2A为现有技术的溅射温度为300°C时形成的金属互连线的扫描电镜图片；图2B为根据本发明一个实施方式形成的金属互连线的扫描电镜图片；图3A为现有技术的溅射温度为300°C时形成的金属互连线的缺陷检测图；以及图3B为根据本发明一个实施方式形成的金属互连线的缺陷检测图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。本发明提供一种半导体器件的制作方法，图1为根据本发明一个实施方式来防止金属互连线上形成圈状金属残留物的方法的工艺流程图。下面将结合图1来说明本法的方法。首先，执行步骤101，提供半导体衬底。该半导体衬底可以是以下所提到的材料中的至少一种:硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。在半导体衬底中可以形成有隔离结构，所述隔离结构可以为浅沟槽隔离(STI)结构或者局部氧化硅(LOCOS)隔离结构。半导体衬底中还可以形成有各种阱区结构及衬底表面的沟道层。一般来说，形成阱区结构的离子掺杂导电类型与沟道层离子掺杂导电类型相同。此外，该半导体衬底上还可以包括半导体元件，例如PMOS晶体管和NMOS晶体管等。在半导体衬底上还可以形成有中间金属互连线，这些金属互连线形成在层间介电层中，各层金属互连线通过通孔和形成在通孔中的金属插塞连通，而中间金属互连线与半导体元件之间可以通过接触孔和形成在接触孔中的金属插塞来连通。当然，半导体衬底中和其上还可以形成有其它半导体元件和半导体结构，只要需要在该半导体衬底上形成最后一层金属互连线，都可以使用本发明所提供的方法。然后，执行步骤102，采用溅射法在该半导体衬底上形成铝金属层，该铝金属层用于形成最后一层金属互连线。
铝金属层中可以包含少量的其它金属元素，例如铜等。所述溅射法可以为直流磁控溅射法。研究发现，当溅射温度越低时，溅射得到的铝金属层的晶粒尺寸越小，且铝金属层表面的粗糙度越小，因此，为了避免晶粒过大导致的显影工艺后晶粒的交界处显影液残留，形成该铝金属层时的溅射温度应当低于或等于250°C。为了避免溅射温度过低而影响铝金属层的电学性能，优选地，溅射温度可以为220°C -250°C。进一步，在使用上述溅射法形成所述铝金属层时，施加的功率可以为12_13kW。反应腔室内的压力可以为2000-2700mTorr。此外，还可以执行步骤103，对上述铝金属层进行刻蚀以形成最后一层金属互连线的步骤。作为示例，该步骤可以包括:在铝金属层上形成掩膜层和具有图案的光刻胶层，光刻胶层可以是通过旋涂、曝光和显影等工艺形成的；以及对铝金属层进行刻蚀，以形成金属互连线。经上述刻蚀工艺后，分别通过扫描电子显微镜和缺陷分析对金属互连线的表面和缺陷进行检测。图2A和图2B分别为现有技术的方法和本发明的方法制得的金属互连线的扫描电镜图片。如图所示，采用本发明的方法得到的金属互连线的晶粒尺寸减小，金属互连线表面的粗糙度降低，并且在金属互连线的表面未发现有圈状的金属残留物。图3A和图3B分别为现有技术的方法和本发明的方法制得的金属互连线的缺陷检测图。从图中可以看出，本发明的方法得到的整个晶片表面的缺陷300的数量明显减少。由此可见，本发明的方法通过降低形成铝金属层时的溅射温度，可有效地解决圈状的金属残留物问题。与现有技术相比，本发明的方法未增加任何工艺步骤，因此可以保证原有的生产周期，但却提高了产品的质量。本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
权利要求
1.一种防止金属互连线上形成圈状金属残留物的方法，其特征在于，包括: 提供半导体衬底； 采用溅射法在所述半导体衬底上形成铝金属层，所述铝金属层用于形成最后一层金属互连线，其中，形成所述铝金属层时的溅射温度低于或等于250°C。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溅射温度为220°C_250°C。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述铝金属层时的功率为12-13kW。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述铝金属层时反应腔室内的压力为 2000-2700mTor;r。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制作方法还包括对所述铝金属层进行刻蚀以形成所述金属互连线。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溅射法为直流磁控溅射法。
全文摘要
本发明提供一种防止金属互连线上形成圈状金属残留物的方法，该方法包括提供半导体衬底；采用溅射法在所述半导体衬底上形成铝金属层，所述铝金属层用于形成最后一层金属互连线，其中，形成所述铝金属层时的溅射温度低于或等于250℃。本发明的方法通过降低形成铝金属层时的溅射温度，可有效地解决圈状的金属残留物问题。与现有技术相比，本发明的方法未增加任何工艺步骤，因此可以保证原有的生产周期，但却提高了产品的质量。
文档编号C23C14/14GK103187357SQ20111044932
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者吕淑瑞, 栾广庆 申请人:无锡华润上华科技有限公司