专利名称：一种可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法
技术领域：
本发明涉及金属垫制作工艺，尤其涉及一种可避免被顶层金属腐蚀的金属 垫制作方法。
背景技术：
随着半导体器件最小特征尺寸的不断减小(已由最初的毫米级别减小到现 在的纳米级别)，半导体器件中互联金属导线线宽也随之减小，另外为顺应半 导体器件微型化的发展趋势，金属导线的层数也在急剧增加(由最初的单层发展为现在的6至8层)，如此铝导线所产生的电阻/电容时间延迟(RC Time Delay) 将会增大且严重影响半导体器件的运行速度。为了改善金属导线线宽缩小和层 数增加所造成的时间延迟以及电子迁移可靠性降低等问题，具有比铝更低的电 阻率和更高的抗电迁移性能的铜导线就取代铝导线而成为行业标准。在完成顶层金属铜的制作后，还需在该顶层金属铜上制作作为后续.封装互 联连接点的金属垫，该金属垫通常为铝垫(Al pad)，在制作该金属垫时需先 制作用于将金属垫和顶层金属隔离开来以防止两者相互扩散的扩散阻挡层(通 常为氮化钽或氮化钛)，然后通过物理气相沉积工艺(PVD)在该扩散阻挡层上 沉积金属层，之后通过光刻和刻蚀形成金属垫。,但是若上述扩散隔离层不致密，扩散性能较强的铜就会穿过该扩散阻挡层 而进入到铝垫内。在对制成铝垫的器件的不良品进^f亍能量色散i普分析(EDX )时， 发现有一些不良品中的铝垫中存有一定量的铜，该铜必定为顶层金属铜穿过扩 散阻挡层而进入该铝垫中的。该顶层金属通过扩散阻挡层扩散进金属垫中一方 面会影响该金属垫的流电效率(galvanic efficiency),另一方面会在'后续切 割成单个芯片(die)时，使该铝垫与该些扩散进其中的铜发生原电池反应而被 腐蚀，如此将会影响铝垫的导电性且增大芯片的电阻，严重时会造成芯片的报 废。
因此，如何提供一种可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法以避免顶层 金属穿过扩散阻挡层而造成流电效率降低和易被腐蚀，已成为业界亟待解决的 技术问题。发明内容本发明的目的在于提供一种可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，通 过所述金属垫制作方法可避免金属垫被顶层金属腐蚀，并可大大提高半导体器 件的性能。本发明的目的是这样实现的 一种可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方 法，该金属垫制作在已制成顶层金属的半导体器件上，该方法包括以下步骤 (1)在该顶层金属上制作扩散阻挡层；(2 )通过物理气相沉积工艺沉'积金属 层；(3)依据金属垫图形进行光刻和刻蚀以形成金属垫；其中，该方法在步骤 (1)与步骤(2)间还具有致密该扩散阻挡层的步骤。在上述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中，通过热处理来致密 该扩散阻挡层。- 在上述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中，该热处理在惰性气 体氛围中进行，且热处理温度为100至300摄氏度。在上述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中，该惰性气体为氮气 或氩气。在上述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中，通过放置在空气中 生成自然氧化层来致密该扩散阻挡层，其中，放置时间为30分钟。在上述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中，在步骤(l)中，通 过化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺来制作该扩散阻挡层。在上述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中，该金属垫制作方法 还包括步骤(4)制作覆盖在金属垫周边的保护层。在上述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中，该扩散阻挡层为氮 化钽或氮化钛。在上述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中，该顶层金属为铜。 在上述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中，该金属层为铝，相
应地该金属垫为铝垫。与现有技术中制作完扩散阻挡层后并无致密步骤致使顶层金属易穿过该扩 散阻挡层进入金属垫，从而使金属垫流电效率降低并易被腐蚀相比，本发明的 可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法在制作完扩散阻挡层后，通过热处理 或自然氧化来致密该扩散阻挡层，如此顶层金属就无法穿过该扩散阻挡层而进 入金属垫中，避免了由此所造成的金属垫流电效率下降和被腐蚀的现象，大大 提高了半导体器件的性能。
本发明的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法由以下的实施例及附图 给出。图1为本发明的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法的流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法作进一步的详 细描述。本发明的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法中所述的金属垫制作在 已制成顶层金属的半导体器件上，参见图1,所述可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法首先进行步骤SIO,在所述顶层金属上制作扩散阻挡层，其中，所述 扩散阻挡层为为氮化钽(TaN)或氮化钛(TiN),所述扩散阻挡层通过化学气 相沉积工艺(CVD)或原子层沉积工艺(ALD)制作。在本实施例中，所述顶层 金属为铜，所述扩散阻挡层为氮化钽，所述扩散阻挡层通过原子层沉积工艺来 制作。接着继续步骤Sll，致密所述扩散阻挡层。在本实施例中，通过热处理来致 密所述扩散阻挡层，其中，所述热处理在惰性气体氛围中进行，且热处理温度 为100至300摄氏度，所述惰性气体为氮气或氩气。在本发明的其他实施例中，可通过将完成步骤S10后的半导体器件放置在 空气中生成自然氧化层来致密所述扩散阻挡层，其中，放置时间为30分钟。接着继续步骤S12,通过物理气相沉积工艺沉积金属层。在本实施例中，所
述金属层为铝。接着继续步骤S13,依据金属垫图形进行光刻和刻蚀以形成金属垫。在本实 施例中，所述金属垫为铝垫。接着继续步骤S14,制作覆盖在金属垫周边的保护层，其详细过程为首先 通过化学气相沉积工艺在所述金属垫上沉积保护层；然后依据保护层图形进行 光刻和刻蚀以形成覆盖在金属垫周边的保护层。在本实施例中，所述^f果护层为 氮化钛。对釆用本发明的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法所制成的金属垫 进行能量色散语分析(EDX)，未发现金属垫中存有顶层金属，如此可证明经过 步骤Sll的致密扩散阻挡层的处理可提高扩散阻挡层的致密性，其已足以阻挡 顶层金属向金属垫中的扩散。综上所述，本发明的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法在制作完扩 散阻挡层后，通过热处理或自然氧化来致密所述扩散阻挡层，如此顶层金属就 无法穿过所述扩散阻挡层而进入金属垫中，避免了由此所造成的金属垫流电效 率下降和被腐蚀的现象，大大提高了半导体器件的性能。
权利要求
1、一种可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，该金属垫制作在已制成顶层金属的半导体器件上，该方法包括以下步骤(1)在该顶层金属上制作扩散阻挡层；(2)通过物理气相沉积工艺沉积金属层；(3)依据金属垫图形进行光刻和刻蚀以形成金属垫；其特征在于，该方法在步骤(1)与步骤(2)间还具有致密该扩散阻挡层的步骤。
2、 如权利要求1所述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，其特征 在于，通过热处理来致密该扩散阻挡层。
3、 如权利要求2所述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，其特征 在于，该热处理在惰性气体氛围中进行，且热处理温度为IOO至300摄氏度。
4、 如权利要求3所述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，其特征 在于，该惰性气体为氮气或氩气。
5、 如权利要求1所述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，其特征 在于，通过放置在空气中生成自然氧化层来致密该扩散阻挡层，其中，'放置时 间为30分钟。
6、 如权利要求1所述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，其特征 在于，在步骤(l)中，通过化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺来制作该扩散 阻挡层。
7、如权利要求1所述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，其特征 在于，该金属垫制作方法还包括步骤(4)制作覆盖在金属垫周边的保护层。
8、 如权利要求1所述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，其特征 在于，该扩散阻挡层为氮化钽或氮化钛。
9、 如权利要求1所述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，'其特征 在于，该顶层金属为铜。
10、 如权利要求1所述的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，其特 征在于，该金属层为铝，相应地该金属垫为铝垫。
全文摘要
本发明提供了一种可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法，该金属垫制作在已制成顶层金属的半导体器件上。现有技术中制作完扩散阻挡层后并无致密步骤致使顶层金属易穿过该扩散阻挡层而进入金属垫，从而使金属垫流电效率降低并被腐蚀。本发明的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法首先在该顶层金属上制作扩散阻挡层；然后致密该扩散阻挡层；接着通过物理气相沉积工艺沉积金属层；最后依据金属垫图形进行光刻和刻蚀以形成金属垫。采用本发明的可避免被顶层金属腐蚀的金属垫制作方法可制成致密的扩散阻挡层，有效避免了顶层金属向金属垫中的扩散，从而可大大提高半导体器件的性能。
文档编号H01L21/02GK101399214SQ20071004668
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月29日 优先权日2007年9月29日
发明者聂佳相 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司