提高铝铜电迁移性能的金属层淀积结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种提高铝铜电迁移性能的金属层淀积结构及其制作方法。其结构顺序为，第一层钛，第二层氮化钛，第三层铝铜，第四层钛，第五层氮化钛；在第二层氮化钛和第三层铝铜之间有一层钛铝合金。本发明专利技术可以有效提高提高铝铜布线金属抗电迁移能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制程工艺领域，具体涉及一种半导体金属淀积结构及其制作方法。
技术介绍
目前半导体业界使用铝铜(铝铜)作为金属互连时通常的金属层淀积顺序为钛/ 氮化钛/铝铜/钛/氮化钛(钛/氮化钛/铝铜/钛/氮化钛)，但随着产品尺寸越做越小， 电流密度越来越大，导致对金属层淀积电迁移的挑战越来越大，这也是铜(Cu)布线被小尺 寸产品采用的重要原因之一。 但从成本角度考虑，目前仍有0. 13UM，甚至90NM的产品在使用铝铜布线，这就要 求在原来金属层淀积的基础之上进行工艺优化，除了常规的提高铝铜腔的淀积温度，使用 对电迁移有帮助的钛腔configrationaMP/SIP)等等之外，还有一种方法是去除粘合层中 的氮化钛，通过钛铝合金TiAl3来增强金属层的抗电迁移性。可是这种方法有一个弊端， 这种钛铝合金对于刻蚀而言有两个挑战， 一是Etch速率较慢和不稳会导致光刻胶不够，二 是Etch后会在金属层底部形成比较斜的形貌，这对于本就比较小的金属线/空间会有较大 的风险，现实生产中往往会碰到由于这种形貌导致损失的情况，且WAT (Wafer acc印table test-硅片电性能可接受测试)无法发现这个问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可以有效提高铝铜电迁移性能的金属层 淀积结构。 为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种高铝铜电迁移性能的金属层淀积结 构，其结构顺序为，第一层钛，第二层氮化钛，第三层铝铜，第四层钛，第五层氮化钛；其特征 在于，在第二层氮化钛和第三层铝铜之间有一层钛铝合金。 本专利技术的有益效果在于可以有效提高提高铝铜布线金属抗电迁移能力，根据我 们的实验数据显示，采用这种结构的金属层淀积，不考虑测量所带来的影响，会使电迁移寿 命提高6至22年。 前述提高铝铜电迁移性能的金属层淀积结构的制作方法，包括以下步骤 步骤一、淀积第一层钛和第二层氮化钛； 步骤二、在淀积完需要的第二层氮化钛后关闭氮气，在氮化钛腔中在第二层氮化钛表面淀积一层钛，然后将腔体抽真空并将硅片取出； 步骤三、淀积第三层铝铜； 步骤四、淀积第四层钛和第五层氮化钛。附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。 图1是现有金属层淀积结构示意图； 图2是本专利技术实施例金属层淀积结构示意图。具体实施例方式本专利技术实施例将金属层淀积由原来的钛/氮化钛/铝铜/钛/氮化钛改为钛/氮 化钛/钛铝合金/铝铜/钛/氮化钛。制作方法为步骤一、淀积第一层钛和第二层氮化钛； 步骤二、在淀积完需要的第二层氮化钛后关闭氮气，在氮化钛腔中在第二层氮化钛表面淀积一层钛，然后将腔体抽真空并将硅片取出； 步骤三、淀积第三层铝铜； 步骤四、淀积第四层钛和第五层氮化钛。 其中的氮化钛/钛都是在氮化钛腔中生长；氮化钛上钛的厚度在20埃至70埃左 右。铝铜腔温度设定应高于380C° 。 需控制钛/氮化钛/钛铝合金与上层铝铜/钛/氮化钛两步之间的暴露大气时间， 以减少钛被氧化所带来的影响。本专利技术可以提高铝铜布线金属抗电迁移能力，根据我们的 实验数据显示，采用这种结构的金属层淀积，不考虑测量所带来的影响，会使电迁移寿命提 高6至22年(不同的产品会有不同的影响)。权利要求一种提高铝铜电迁移性能的金属层淀积结构，其结构顺序为，第一层钛，第二层氮化钛，第三层铝铜，第四层钛，第五层氮化钛；其特征在于，在第二层氮化钛和第三层铝铜之间有一层钛铝合金。2. 如权利要求1所述的提高铝铜电迁移性能的金属层淀积结构，其特征在于，所述的 位于第二层氮化钛和第三层铝铜之间的钛铝合金的厚度在20埃至70埃之间。3. 如权利要求1所述的提高铝铜电迁移性能的金属层淀积结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一、淀积第一层钛和第二层氮化钛；步骤二、在淀积完需要的第二层氮化钛后关闭氮气，在氮化钛腔中在第二层氮化钛表 面淀积一层钛，然后将腔体抽真空并将硅片取出； 步骤三、淀积第三层铝 铜； 步骤四、淀积第四层钛和第五层氮化钛。4. 如权利要求3所述的提高铝铜电迁移性能的金属层淀积结构的制作方法，其特征在 于，步骤三中淀积第三层铝铜时温度高于380摄氏度。全文摘要本专利技术公开了一种。其结构顺序为，第一层钛，第二层氮化钛，第三层铝铜，第四层钛，第五层氮化钛；在第二层氮化钛和第三层铝铜之间有一层钛铝合金。本专利技术可以有效提高提高铝铜布线金属抗电迁移能力。文档编号H01L21/768GK101740546SQ20081004394公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日专利技术者季伟, 季芝慧 申请人:上海华虹Nec电子有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高铝铜电迁移性能的金属层淀积结构，其结构顺序为，第一层钛，第二层氮化钛，第三层铝铜，第四层钛，第五层氮化钛；其特征在于，在第二层氮化钛和第三层铝铜之间有一层钛铝合金。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：季伟，季芝慧，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]