專利名稱：一種可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬墊制作工藝，尤其涉及一種可避免被頂層金屬腐蝕的金屬 墊制作方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件最小特征尺寸的不斷減小(已由最初的毫米級(jí)別減小到現(xiàn) 在的納米級(jí)別)，半導(dǎo)體器件中互聯(lián)金屬導(dǎo)線線寬也隨之減小，另外為順應(yīng)半 導(dǎo)體器件微型化的發(fā)展趨勢，金屬導(dǎo)線的層數(shù)也在急劇增加(由最初的單層發(fā)展為現(xiàn)在的6至8層)，如此鋁導(dǎo)線所產(chǎn)生的電阻/電容時(shí)間延遲(RC Time Delay) 將會(huì)增大且嚴(yán)重影響半導(dǎo)體器件的運(yùn)行速度。為了改善金屬導(dǎo)線線寬縮小和層 數(shù)增加所造成的時(shí)間延遲以及電子遷移可靠性降低等問題，具有比鋁更低的電 阻率和更高的抗電遷移性能的銅導(dǎo)線就取代鋁導(dǎo)線而成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在完成頂層金屬銅的制作后，還需在該頂層金屬銅上制作作為后續(xù).封裝互 聯(lián)連接點(diǎn)的金屬墊，該金屬墊通常為鋁墊(Al pad)，在制作該金屬墊時(shí)需先 制作用于將金屬墊和頂層金屬隔離開來以防止兩者相互擴(kuò)散的擴(kuò)散阻擋層(通 常為氮化鉭或氮化鈦)，然后通過物理氣相沉積工藝(PVD)在該擴(kuò)散阻擋層上 沉積金屬層，之后通過光刻和刻蝕形成金屬墊。,但是若上述擴(kuò)散隔離層不致密，擴(kuò)散性能較強(qiáng)的銅就會(huì)穿過該擴(kuò)散阻擋層 而進(jìn)入到鋁墊內(nèi)。在對(duì)制成鋁墊的器件的不良品進(jìn)^f亍能量色散i普分析(EDX )時(shí)， 發(fā)現(xiàn)有一些不良品中的鋁墊中存有一定量的銅，該銅必定為頂層金屬銅穿過擴(kuò) 散阻擋層而進(jìn)入該鋁墊中的。該頂層金屬通過擴(kuò)散阻擋層擴(kuò)散進(jìn)金屬墊中一方 面會(huì)影響該金屬墊的流電效率(galvanic efficiency),另一方面會(huì)在'后續(xù)切 割成單個(gè)芯片(die)時(shí)，使該鋁墊與該些擴(kuò)散進(jìn)其中的銅發(fā)生原電池反應(yīng)而被 腐蝕，如此將會(huì)影響鋁墊的導(dǎo)電性且增大芯片的電阻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成芯片的報(bào) 廢。
因此，如何提供一種可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法以避免頂層 金屬穿過擴(kuò)散阻擋層而造成流電效率降低和易被腐蝕，已成為業(yè)界亟待解決的 技術(shù)問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，通 過所述金屬墊制作方法可避免金屬墊被頂層金屬腐蝕，并可大大提高半導(dǎo)體器 件的性能。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方 法，該金屬墊制作在已制成頂層金屬的半導(dǎo)體器件上，該方法包括以下步驟 (1)在該頂層金屬上制作擴(kuò)散阻擋層；(2 )通過物理氣相沉積工藝沉'積金屬 層；(3)依據(jù)金屬墊圖形進(jìn)行光刻和刻蝕以形成金屬墊；其中，該方法在步驟 (1)與步驟(2)間還具有致密該擴(kuò)散阻擋層的步驟。在上述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中，通過熱處理來致密 該擴(kuò)散阻擋層。- 在上述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中，該熱處理在惰性氣 體氛圍中進(jìn)行，且熱處理溫度為100至300攝氏度。在上述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中，該惰性氣體為氮?dú)?或氬氣。在上述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中，通過放置在空氣中 生成自然氧化層來致密該擴(kuò)散阻擋層，其中，放置時(shí)間為30分鐘。在上述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中，在步驟(l)中，通 過化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝來制作該擴(kuò)散阻擋層。在上述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中，該金屬墊制作方法 還包括步驟(4)制作覆蓋在金屬墊周邊的保護(hù)層。在上述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中，該擴(kuò)散阻擋層為氮 化鉭或氮化鈦。在上述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中，該頂層金屬為銅。 在上述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中，該金屬層為鋁，相
應(yīng)地該金屬墊為鋁墊。與現(xiàn)有技術(shù)中制作完擴(kuò)散阻擋層后并無致密步驟致使頂層金屬易穿過該擴(kuò) 散阻擋層進(jìn)入金屬墊，從而使金屬墊流電效率降低并易被腐蝕相比，本發(fā)明的 可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法在制作完擴(kuò)散阻擋層后，通過熱處理 或自然氧化來致密該擴(kuò)散阻擋層，如此頂層金屬就無法穿過該擴(kuò)散阻擋層而進(jìn) 入金屬墊中，避免了由此所造成的金屬墊流電效率下降和被腐蝕的現(xiàn)象，大大 提高了半導(dǎo)體器件的性能。
本發(fā)明的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法由以下的實(shí)施例及附圖 給出。圖1為本發(fā)明的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下將對(duì)本發(fā)明的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法作進(jìn)一步的詳 細(xì)描述。本發(fā)明的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法中所述的金屬墊制作在 已制成頂層金屬的半導(dǎo)體器件上，參見圖1,所述可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法首先進(jìn)行步驟SIO,在所述頂層金屬上制作擴(kuò)散阻擋層，其中，所述 擴(kuò)散阻擋層為為氮化鉭(TaN)或氮化鈦(TiN),所述擴(kuò)散阻擋層通過化學(xué)氣 相沉積工藝(CVD)或原子層沉積工藝(ALD)制作。在本實(shí)施例中，所述頂層 金屬為銅，所述擴(kuò)散阻擋層為氮化鉭，所述擴(kuò)散阻擋層通過原子層沉積工藝來 制作。接著繼續(xù)步驟Sll，致密所述擴(kuò)散阻擋層。在本實(shí)施例中，通過熱處理來致 密所述擴(kuò)散阻擋層，其中，所述熱處理在惰性氣體氛圍中進(jìn)行，且熱處理溫度 為100至300攝氏度，所述惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤?。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可通過將完成步驟S10后的半導(dǎo)體器件放置在 空氣中生成自然氧化層來致密所述擴(kuò)散阻擋層，其中，放置時(shí)間為30分鐘。接著繼續(xù)步驟S12,通過物理氣相沉積工藝沉積金屬層。在本實(shí)施例中，所
述金屬層為鋁。接著繼續(xù)步驟S13,依據(jù)金屬墊圖形進(jìn)行光刻和刻蝕以形成金屬墊。在本實(shí) 施例中，所述金屬墊為鋁墊。接著繼續(xù)步驟S14,制作覆蓋在金屬墊周邊的保護(hù)層，其詳細(xì)過程為首先 通過化學(xué)氣相沉積工藝在所述金屬墊上沉積保護(hù)層；然后依據(jù)保護(hù)層圖形進(jìn)行 光刻和刻蝕以形成覆蓋在金屬墊周邊的保護(hù)層。在本實(shí)施例中，所述^f果護(hù)層為 氮化鈦。對(duì)釆用本發(fā)明的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法所制成的金屬墊 進(jìn)行能量色散語分析(EDX)，未發(fā)現(xiàn)金屬墊中存有頂層金屬，如此可證明經(jīng)過 步驟Sll的致密擴(kuò)散阻擋層的處理可提高擴(kuò)散阻擋層的致密性，其已足以阻擋 頂層金屬向金屬墊中的擴(kuò)散。綜上所述，本發(fā)明的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法在制作完擴(kuò) 散阻擋層后，通過熱處理或自然氧化來致密所述擴(kuò)散阻擋層，如此頂層金屬就 無法穿過所述擴(kuò)散阻擋層而進(jìn)入金屬墊中，避免了由此所造成的金屬墊流電效 率下降和被腐蝕的現(xiàn)象，大大提高了半導(dǎo)體器件的性能。
權(quán)利要求
1、一種可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，該金屬墊制作在已制成頂層金屬的半導(dǎo)體器件上，該方法包括以下步驟(1)在該頂層金屬上制作擴(kuò)散阻擋層；(2)通過物理氣相沉積工藝沉積金屬層；(3)依據(jù)金屬墊圖形進(jìn)行光刻和刻蝕以形成金屬墊；其特征在于，該方法在步驟(1)與步驟(2)間還具有致密該擴(kuò)散阻擋層的步驟。
2、 如權(quán)利要求1所述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，其特征 在于，通過熱處理來致密該擴(kuò)散阻擋層。
3、 如權(quán)利要求2所述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，其特征 在于，該熱處理在惰性氣體氛圍中進(jìn)行，且熱處理溫度為IOO至300攝氏度。
4、 如權(quán)利要求3所述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，其特征 在于，該惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br>
5、 如權(quán)利要求1所述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，其特征 在于，通過放置在空氣中生成自然氧化層來致密該擴(kuò)散阻擋層，其中，'放置時(shí) 間為30分鐘。
6、 如權(quán)利要求1所述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，其特征 在于，在步驟(l)中，通過化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝來制作該擴(kuò)散 阻擋層。
7、如權(quán)利要求1所述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，其特征 在于，該金屬墊制作方法還包括步驟(4)制作覆蓋在金屬墊周邊的保護(hù)層。
8、 如權(quán)利要求1所述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，其特征 在于，該擴(kuò)散阻擋層為氮化鉭或氮化鈦。
9、 如權(quán)利要求1所述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，'其特征 在于，該頂層金屬為銅。
10、 如權(quán)利要求1所述的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，其特 征在于，該金屬層為鋁，相應(yīng)地該金屬墊為鋁墊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法，該金屬墊制作在已制成頂層金屬的半導(dǎo)體器件上?，F(xiàn)有技術(shù)中制作完擴(kuò)散阻擋層后并無致密步驟致使頂層金屬易穿過該擴(kuò)散阻擋層而進(jìn)入金屬墊，從而使金屬墊流電效率降低并被腐蝕。本發(fā)明的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法首先在該頂層金屬上制作擴(kuò)散阻擋層；然后致密該擴(kuò)散阻擋層；接著通過物理氣相沉積工藝沉積金屬層；最后依據(jù)金屬墊圖形進(jìn)行光刻和刻蝕以形成金屬墊。采用本發(fā)明的可避免被頂層金屬腐蝕的金屬墊制作方法可制成致密的擴(kuò)散阻擋層，有效避免了頂層金屬向金屬墊中的擴(kuò)散，從而可大大提高半導(dǎo)體器件的性能。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101399214SQ20071004668
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月29日
發(fā)明者聶佳相 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司