一种金属线成膜工艺方法
【专利摘要】本发明公开了一种金属线成膜工艺方法，主要包含以下步骤：1)在衬底上形成第一层阻挡层；2）在第一层阻挡层上形成第一层金属层；3）刻蚀掉一部分第一层金属层；4）依次形成第二层金属层和第二层阻挡层；5)图形刻蚀形成金属线。本发明通过改变金属铝膜趋向生长的方式，减少金属铝刻蚀残留，防止刻蚀槽内金属黑点的形成，有效改善由于黑点造成的器件短路，提高了器件的封装质量。
【专利说明】-种金属线成膜工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体集成电路制造工艺，涉及一种半导体成膜工艺，尤其涉及一种 金属线成膜工艺方法。 ~
【背景技术】
[0002]金属线成膜工艺对半导体器件的特性有着至关重要的影响，尤其是器件的导电电 阻。由于半导体工艺集成化趋势，半导体芯片的性能也越来越丰富，伴随而来的就是半导体 芯片的集成化度导致的电路集中，器件发热量增加，最终影响器件的性能和使用寿命。
[0003]如图3B所示，传统的金属线成膜工艺一般采用如下步骤：首先衬底上形成阻挡 层，在阻挡层上生长第一层金属层，然后再生长第二层金属层和阻挡层，最后通过图形刻蚀 形成金属线模型。传统工艺采用一次成膜直接生成一层金属层，成膜一层阻挡保护层防止 氧化，由于金属层成膜时晶体趋向生长，不同晶体金属刻蚀速率不同，当刻蚀完毕后，刻蚀 速率较慢的晶体金属没有被刻蚀完全，该传统工艺容易引起金属刻蚀残留(见图1)，在刻蚀 槽内形成金属黑点，由于黑点会造成器件短路(参见图4A,图4C)。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种金属线成膜工艺方法，通过改变金属铝膜趋 向生长的方式，减少金属铝刻蚀残留，防止刻蚀槽内金属黑点的形成，有效改善由于黑占造 成的器件短路，提高了器件的封装质量。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种金属线成膜工艺方法，主要包含以下步 骤：
[0006] 1)在衬底上形成第一层阻挡层；
[0007] 2)在第一层阻挡层上形成第一层金属层；
[0008] 3)刻蚀掉一部分第一层金属层；
[0009] 4)依次形成第二层金属层和第二层阻挡层；
[0010] 5)图形刻蚀形成金属线。
[0011]进一步地，在步骤1)中，所述第一层阻挡层为TiN或者Ti与TiN的复合材料，其 成膜厚度为10 A-2000 A。
[0012]进一步地，在步骤2)中，所述在第一层阻挡层上形成第一层金属层，主要采用物理 溅射成膜工艺，成膜厚度为10~20000A,溉射温度为1〇?50(TC,压力在1?lOtorr。
[0013]进一步地，在步骤3)中，所述刻蚀第一层金属层的方法选自干法刻蚀、湿法刻蚀中 的一种或者几种，刻蚀厚度为1 〇-1000A _4]进一步地，在步骤3斤，刻蚀前后第一层金属层的膜厚比为1〇〇 :90_1000 :999 ;所 述刻蚀第一层金属层的方法采用干法刻蚀中的等离子刻蚀方法，除去表面的金属氧化膜， 刻蚀温度为1〇?500°C，刻蚀压力在1?lOtorr ;该步骤通过刻蚀方式改善第一层金属层 表面的晶体形貌。
[0015] 进一步地，在步骤4)中，所述形成第二层金属层和第二层阻挡层，主要采用物 理濺射成膜工艺，第二层金属层成膜厚度为_?〇~2_睡A，射温度为1〇?500。〇,压力 在1?lOtorr :第二层阻挡层材料为Ti与TiN的复合材料，第二层阻挡层的成膜厚度为 擁~?00人》溅射温度为10?500?，压力在1?lOtorr。
[0016] 进一步地，在步骤5)中，所述图形刻蚀的刻蚀方法包括干法刻蚀和湿法刻蚀。 [0017]和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明金属线成膜工艺方法能够有 效的改善金属线多次成膜造成的趋向生长，通过改变金属培膜趋向生长的方式，使得刻蚀 以后的金属划片槽内金属残留减少，防止刻蚀槽内金属黑点的形成，有效改善由于黑点造 成的器件短路，提高了器件的封装质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是传统工艺成膜形成器件划片槽内刻蚀残留的示意图；
[0019] 图2是采用本发明金属线成膜工艺方法的成膜结构示意图；
[0020] 图3A是本发明金属线成膜工艺方法的工艺流程图；
[0021] 图3B是传统金属线成膜工艺方法的工艺流程图；
[0022]图4A是采用传统金属线成膜工艺方法形成的金属线层示意图；
[0023]图4B是采用本发明金属线成膜工艺方法形成的金属线层示意图；
[0024]图4C是采用传统金属线成膜工艺方法导致金属刻蚀残留及刻蚀槽内形成金属黑 点的示意图；
[0025]图4D是采用本发明金属线成膜工艺方法后的金属划片槽内金属铝残留减少的示 意图；
[0026] 其中，图中附图标记说明如下：
[0027] 1〇卜衬底，102-第一层阻挡层，103-第一层金属层，104-第二层金属层，1〇5-第二 层阻挡层。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0029]如图2和图3A所不，本发明一种金属线成膜工艺新方法，步骤包括：
[0030] 1)在衬底101上形成第一层阻挡层1〇2以防止金属成膜时对衬底造成的损 伤；所述第一层阻挡层102,成膜厚度为猶IdOOO A,为TiN或者Ti与TiN的复合材料。 [0031] 2)在第一层阻挡层1〇2上形成第一层金属层1〇3 ;该步骤主要采用物理溅射成膜 工艺，第一层金属层1〇3的成膜厚度为10?2〇〇〇?Α，溅射温度为10?5〇〇t：，压力在1? lOtorr ；
[0032] 3)通过刻蚀等方法刻蚀掉一部分第一层金属层1〇3,刻蚀前后第一层金属层 1〇3 的膜厚比为100 :90-1000 :999 ;所述刻蚀第一层金属层1〇3的方法可以选自干法刻蚀、湿 法刻蚀中的一种或者几种，在本实施例中，所述刻蚀第一层金属层1〇3的方法采用干法刻 蚀中的等离子刻蚀方法，除去表面的金属氧化膜，刻蚀温度为 10?50(rc，刻蚀压力在L? lOtorr，刻蚀厚度为1仏》〇減;该步骤通过刻蚀方式改善第一层金属层1〇3表面的晶体形 貌；
[0033] 4)在第一层金属层1〇3上依次形成第二层金属层1〇4和第二层阻挡层1〇 5 ;该步 骤主要采用物理溅射成膜工艺，第二层金属层104的成膜厚度为伽酿，溅射温度^ 10?500°C，压力在1?lOtorr :第二层阻挡层105为Ti与TiN的复合材料，第二层阻挡 层105的成膜厚度为:1〇〇〇A，:溅射温度为10?500°C,压力在1?lOtorr ;
[0034] 5)图形刻蚀形成金属线，刻蚀方法包括干法刻蚀和湿法刻蚀。
[0035] 本发明方法中所述金属可以采用金属铝。本发明通过增加金属层的刻蚀步骤，即 上述步骤3)，改变第一层金属层103表面晶体薄膜表面形貌，从而改善第二层金属层104成 膜趋向生长；在步骤5)金属层刻蚀时，由于避免了金属层趋向生长，能减少金属铝刻蚀残 留，防止刻蚀槽内金属黑点的形成，有效改善由于黑点造成的器件短路，提高了器件的封装 质量。与传统金属线成膜工艺方法(见图4A和图4C)相比，采用本发明方法使得刻蚀以后的 金属划片槽内金属铝残留明显减少，也能避免刻蚀槽内金属黑点的形成(见图 4B和图4D)。
【权利要求】
1. 一种金属线成膜工艺方法，其特征在于，主要包含以下步骤： 1) 在衬底上形成第一层阻挡层； 2) 在第一层阻挡层上形成第一层金属层； 3) 刻蚀掉一部分第一层金属层； 4) 依次形成第二层金属层和第二层阻挡层； 5) 图形刻蚀形成金属线。
2. 根据权利要求1所述的一种金属线成膜工艺方法，其特征在于，在步骤1)中，所述第 一层阻挡层为TiN或者Ti与TiN的复合材料，其成膜厚度为10A-2000A..
3. 根据权利要求1所述的一种金属线成膜工艺方法，其特征在于，在步骤2)中，所述在 第一层阻挡层上形成第一层金属层，主要采用物理溅射成膜工艺，成膜厚度为10?20000A, 溅射温度为10?500°C，压力在1?lOtorr。
4.根据权利要求1所述的一种金属线成膜工艺方法，其特征在于，在步骤3)中，所述刻 蚀第一层金属层的方法选自干法刻蚀、湿法刻蚀中的一种或者几种，刻蚀厚度为10-1000A。
5. 根据权利要求4所述的一种金属线成膜工艺方法，其特征在于，在步骤3)中，刻蚀前 后第一层金属层的膜厚比为100 :90-1000 :999 ;所述刻蚀第一层金属层的方法采用干法刻 蚀中的等离子刻蚀方法，除去表面的金属氧化膜，刻蚀温度为10?500°C，刻蚀压力在1? IOtorr;该步骤通过刻蚀方式改善第一层金属层表面的晶体形貌。
6. 根据权利要求1所述的一种金属线成膜工艺方法，其特征在于，在步骤4)中，所述 形成第二层金属层和第二层阻挡层，主要采用物理溅射成膜工艺，第二层金属层成膜厚度 为丨0?20000.4,溅射温度为10?500°C，压力在1?IOtorr:第二层阻挡层材料为Ti与TiN 的复合材料，第二层阻挡层的成膜厚度为10?1000A,溅射温度为10?500°C，压力在1? IOtorr0
7. 根据权利要求1所述的一种金属线成膜工艺方法，其特征在于，在步骤5)中，所述图 形刻蚀的刻蚀方法包括干法刻蚀和湿法刻蚀。
【文档编号】H01L21/768GK104241191SQ201310227238
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2013年6月7日
【发明者】刘善善, 费强, 李晓远 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司