导体层的制造方法技术

一种图案化导体层的制造方法，首先于基底上形成一层至少包含铝铜合金的导体层。然后，对此导体层进行一热处理工艺，将导体层加热至大于相变温度。接着再图案化导体层。此方法可以避免金属析出物的形成，有助于后续蚀刻工艺的进行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件的制造方法，特别是涉及一种。
技术介绍
铝金属由于电阻率低(约在3Ω·cm左右)、对于氧化硅的附着情形良好，且容易蚀刻而加工成形，已成为各大半导体厂普遍使用的主要导电材料。不过，由于铝原子本身材料的特性，因此多会加入适量的铜，来强化铝铜合金对于电致迁移的抵抗性。一般而言，作为导线的铝铜合金层是在300℃～400℃的温度下先沉积一层铝铜合金，于温度下降之后涂布光致抗蚀剂光致抗蚀剂，之后经过曝光、显影等步骤，然后再进行蚀刻工艺而形成的。请参照图1，其绘示铝与铜的二元相图(Phase Diagram)。相图中的横坐标是铜的含量；纵坐标是温度；α代表的是铝和铜金属的固态均匀混合相；θ代表的是CuAl2；α+θ则表示除了α相的铝铜合金之外，还同时存在θ相的CuAl2。ab线代表了铝铜合金的固溶线，这条线的温度代表的就是α相与α+θ相之间的相变温度。亦即，当铝铜合金的温度低于相转移温度时，除了α相的铝铜合金，还同时存在θ相的CuAl2。在进行工艺中，当铝铜合金沉积完成且温度下降之后，因机器操作或是光致抗蚀剂返工而对于铝铜合金进行加热升温时，原本温度下降后仍维持在α相的铝铜合金，将逐渐转变为α+θ相的铝铜合金，而产生CuAl2金属析出物。由于CuAl2与α相铝铜合金的蚀刻速率不同，因此，在后续蚀刻的过程中，很容易会造成CuAl2的残留，而产生小丘(hillock)这样的缺陷。这种缺陷不但会降低工艺的成品率(yield)，造成铝铜合金层的可靠度下降，还可能会导致芯片的刮伤与破片，对于后续的工艺亦相当不利。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的就是在提供一种，可以避免产生具有CuAl2的铝铜合金，有助于后续蚀刻工艺的进行。本专利技术的另一目的是提供一种，能够将铝铜合金维持在均匀混合相，避免在后续蚀刻工艺中出现缺陷，而得以提高工艺的成品率。本专利技术提出一种图案化，首先形成一层导体层，导体层的材料至少包括铝铜合金。然后对导体层进行一热处理工艺，将导体层加热至大于铝铜合金的相变温度，接着再图案化导体层。依照本专利技术的实施例所述的图案化，上述铝铜合金中铜的重量百分比小于5.7％，例如是0.5％。依照本专利技术的实施例所述的图案化，上述进行热处理工艺的步骤之前，还包括经过一处理步骤，使铝铜合金的组成由铝铜均匀混合相逐渐变为包含有CuAl2的铝铜合金。此处理步骤例如是光致抗蚀剂返工工艺。依照本专利技术的实施例所述的图案化，上述形成导体层的温度介于250℃至650℃之间。依照本专利技术的实施例所述的图案化，上述热处理工艺例如是等离子体增强型化学气相沉积工艺，进行的时间例如是大于3秒。上述热处理工艺还可以是以一加热器来进行。依照本专利技术的实施例所述的图案化，上述铝铜合金之中还包括硅。本专利技术提出一种，首先于基底上形成一层导体材料层，导体材料层的材料至少包括铝铜合金。继而于导体材料层上形成一层第一光致抗蚀剂层。然后进行一光致抗蚀剂返工工艺，移除此第一光致抗蚀剂层。接着对导体材料层进行一热处理步骤，将导体材料层加热至大于铝铜合金的相变温度。之后，于导体材料层上形成一层第二光致抗蚀剂层，并且以第二光致抗蚀剂层为掩模，蚀刻导体材料层。其后再将第二层光致抗蚀剂层移除。依照本专利技术的实施例所述的，上述铝铜合金中铜的重量百分比低于5.7％，例如是0.5％。依照本专利技术的实施例所述的，上述形成导体材料层的温度介于250℃至650℃之间。依照本专利技术的实施例所述的，上述移除第一光致抗蚀剂层的方法例如是等离子体灰化法。依照本专利技术的实施例所述的，上述进行光致抗蚀剂返工工艺之后与进行热处理步骤之前，导体材料层中形成有CuAl2。依照本专利技术的实施例所述的，上述热处理步骤例如是等离子体增强型化学气相沉积工艺，进行的时间例如是大于3秒。此外，上述热处理工艺还可以是以一加热器来进行。依照本专利技术的实施例所述的，上述铝铜合金之中还包括硅。本专利技术因于形成导体层之后，与蚀刻导体层之前，加入一次热处理工艺，所以可以维持铝铜合金的组成成分，避免θ相的CuAl2形成。如此不但有助于后续蚀刻工艺的进行，防止缺陷的形成，更可以增加工艺的成品率。为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本专利技术。附图说明图1是铝-铜的二元相图。图2是绘示本专利技术一实施例的一种图案化导体层的制造流程图。图3是绘示本专利技术另一实施例的一种导体层的制造流程图。简单符号说明210、220、230、240、250、310、320、330、340、350、360、370步骤具体实施方式图2是绘示本专利技术一实施例的一种图案化导体层的制造流程图。请参照图2，本专利技术提供了一种图案化，此图案化导体层例如是金属内连线中的插塞或是导线。首先于基底上形成一层导体层(步骤210)，基底上例如是已经形成有NMOS、PMOS、CMOS或存储器等元件。形成导体层之前，可以先形成一层阻障层，阻障层的材料例如是钛/氮化钛。导体层的材料为铝和铜均匀混合的铝铜合金，铝铜合金之中，还可以掺杂有微量的硅。导体层的形成方法例如是物理气相沉积法中的直流等离子体溅射法、高温溅射法或高压溅射法等，形成的温度例如是介于250℃～650℃之间，优选的温度例如是在300℃～400℃之间。然后，导体层于沉积完成之后，进入光刻工艺之前，会先经过温度下降的过程(步骤220)，以便于后续光致抗蚀剂涂布、曝光、显影等工艺。之后，由于机器操作或是光致抗蚀剂返工的情形，会对于导体层进行加热升温的步骤(步骤230)。这个加热升温的步骤提供导体层一定的能量，使得原本温度下降之后，尚处于均匀混合的α相的铝铜合金，产生了相变的情形，逐渐成为α+θ相的铝铜合金。也就是说，铝铜合金的成分不再是均匀混合的AlCu，还会有θ相的CuAl2。此加热升温的步骤例如是将导体层升温至150℃～250℃左右。为了解决上述CuAl2析出的问题，于是，接着进行热处理工艺，将导体层加热至大于相变温度(步骤240)。将原本已经成为α+θ相的铝铜合金回复为原先α相的铝铜合金。热处理工艺例如是将导体层置于等离子体增强型化学气相沉积的反应室中大于或等于3秒，例如是5秒至20秒左右，或是以加热器进行，其例如是将基底置于加热板(Hot Plate)上加热，或者是利用快速热工艺(Rapid Thermal Processing，RTP)的方法。热处理工艺的温度需要大于相变温度，其例如是300℃以上，如300℃～500℃左右。当然，随着铝铜合金中铝、铜含量比例的不同，合金的相变温度也会有所不同，因此，热处理工艺的温度应视铝铜合金的成分比例来做调整，而非固定在某个温度范围。继而，进行光刻、蚀刻工艺，图案化导体层以形成图案化的导体层(步骤250)。当然，光刻工艺包括了涂布光致抗蚀剂、曝光、显影等步骤，蚀刻工艺可以是干式蚀刻或是湿式蚀刻，这些技术应为本领域的技术人员所周知，于此不再赘述。上述热处理工艺可以解决CuAl2的金属析出物的问题，进而避免蚀刻完成的铝铜合金层产生的残留，不但可以提高成品率，也有助于提高元件的可靠性。为了更进一步说明本专利技术的应用，以下特别以含有光致抗蚀剂返工的工艺为例，具体说明本专利技术的实施方式。图3为绘示本专利技术另一实施例的一种导体层的制造流程图。请参照图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案化导体层的制造方法，包括：形成一导体层，该导体层的材料至少包括铝铜合金；对该导体层进行一热处理工艺，将该导体层加热至大于铝铜合金的相变温度；以及图案化该导体层。

【技术特征摘要】
1.一种图案化导体层的制造方法，包括形成一导体层，该导体层的材料至少包括铝铜合金；对该导体层进行一热处理工艺，将该导体层加热至大于铝铜合金的相变温度；以及图案化该导体层。2.根据权利要求1所述的图案化导体层的制造方法，其中，铝铜合金中铜的重量百分比小于5.7％。3.根据权利要求2所述的图案化导体层的制造方法，其中，铝铜合金中铜的重量百分比约为0.5％。4.根据权利要求1所述的图案化导体层的制造方法，其中，在进行该热处理工艺的步骤之前，还包括经过一处理步骤，使铝铜合金的组成由铝铜均匀混合相逐渐变为包含有CuAl2的铝铜合金。5.根据权利要求4所述的图案化导体层的制造方法，其中，该处理步骤包括一光致抗蚀剂返工工艺。6.根据权利要求1所述的图案化导体层的制造方法，其中，形成该导体层的温度介于250℃至650℃之间。7.根据权利要求1所述的图案化导体层的制造方法，其中，该热处理工艺包括等离子体增强型化学气相沉积工艺。8.根据权利要求1所述的图案化导体层的制造方法，其中，该热处理工艺包括以一加热器进行。9.根据权利要求1所述的图案化导体层的制造方法，其中，铝铜合金之中还包括硅。10.一种导体层的制造方法，该方法包括于一基底上形成一导体材料层，该导体材料层的材料至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建欣，颜文彬，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]