金属化方法以及防止铜铝合金出现腐蚀性缺陷的方法技术

本发明专利技术公开了一种金属化方法，包括如下步骤：在芯片上已经形成的第ｎ层铜铝合金薄膜表面沉积钝化层，ｎ为自然数；在钝化层表面涂布光刻胶，并进行曝光显影，形成光刻胶图案；以光刻胶图案为掩膜对钝化层进行蚀刻，蚀刻造成的凹坑底部要达到第ｎ层金属薄膜；用剥除液对发生蚀刻反应的部分进行湿法剥除处理；然后再将芯片浸入盛放在容器的清洗液中，清洗液对发生蚀刻反应的部分进行湿法清洗，同时在盛放清洗液的容器中持续通入二氧化碳气体；在蚀刻造成的凹坑中沉积金属阻挡层以及第ｎ＋１层铜铝合金薄膜。本发明专利技术还公开了一种防止铜铝合金出现腐蚀性缺陷的方法。本发明专利技术方案可以极大避免铜铝合金表面出现腐蚀性缺陷的概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造
，特别涉及金属化方法以及防止铜铝合 金出现腐蚀性缺陷的方法。
技术介绍
芯片金属化是应用化学或物理处理方法在芯片上淀积导电金属薄膜的过程。这一 过程与层间介质(ILD)的淀积紧密相连，金属线在IC电路中传导信号，层间介质则分离金 属之间的电连接，保证信号不受邻近金属线的影响。层间介质一旦被淀积，便被光刻成图 形、刻蚀以便在各金属层和硅之间形成通路。金属化对不同金属连接有专门的术语名称。互连(interconnect)指导电材料(如 金属或多晶硅)制成的连线将电信号传输到芯片的不同部分。互连也被用作芯片上器件和 整个封装之间的普通金属连接。接触(contact)是指硅芯片内的器件与第一金属层之间在 硅表面的连接。填充薄膜是指用金属薄膜填充层间介质的通孔，以便在两金属层之间形成 电连接。在半导体制造业中，最早的互连金属是铝，而且它仍然是业界最普遍采用的互连 金属。铝在20摄氏度时具有2. 65微欧姆/厘米的低电导率，虽然比铜、金、银的电阻率稍 高，然而铜和银都比较容易腐蚀，在硅和二氧化硅中具有高扩散率，这些都成为其应用于半 导体制造的障碍。金和银比铝昂贵得多，而且在氧化膜上附着性差。而铝能够很容易和氧 化硅反应，形成氧化铝，这促进了氧化铝和铝之间得附着，使得铝可以轻易淀积在硅片上。然而铝有众所周知的电迁移率引起的可靠性问题由于动量从传输电流的电子转 移，引起铝原子在导体中移动，原子的移动导致原子在导体负极的消耗，引起负极附近铝层 减薄甚至出现断路。由铜铝形成合金，当铜含量在0.5%至4%之间时，铝的电迁移得到控 制，因此目前铜铝合金成为芯片金属化中常采用的金属合金。在对半导体集成电路产品进行检验的过程中，常常会在铜铝合金的表面发现腐蚀 性缺陷。腐蚀性缺陷的表现通常是铜铝合金表面颜色出现异常变化，严重时甚至导致铜铝 合金构成的金属薄膜从芯片上剥离。现有技术中，芯片金属化的工艺流程往往要反复进行多次。其中某一次的金属化 过程如图1所示，包括如下步骤步骤101 在芯片上已经形成的第η层铜铝合金薄膜表面沉积钝化层薄膜。所述钝 化层的成份可以是氮化硅(SiN)或氧化硅(Si02)，或者氮氧化硅(SI-O-N)。η为自然数。步骤102 在钝化层表面涂布光刻胶，并进行曝光显影，将光掩膜板上的图形转印 到光刻胶上。步骤103 以剩余的光刻胶为掩膜对钝化层进行蚀刻，蚀刻造成的凹坑底部要达 到第η层金属薄膜。步骤104 用剥除液对蚀刻表面进行湿法剥除(WET Stripper)处理，以便去除蚀 刻过程留下的剩余产物，然后再用清洗液对蚀刻表面进行湿法清洗(Rinse)，以便彻底去除杂质。步骤105 在芯片表面沉积金属阻挡层以及第n+1层铜铝合金薄膜。根据金属学的知识可以知道，由于铜和铝的化学电位不同，由这两种金属组成的 合金如果置于电解质溶液中，就会发生所谓的原电池反应，造成电化学腐蚀。而上述步骤 104中的湿法剥除处理以及湿法清洗就是将第η层铜铝合金暴露电解质溶液中。现有技术 中通过优化工艺流程尽可能地缩短铜铝合金暴露在电解质溶液中的时间。但即使如此，仍 然可以检测到铜铝合金上的腐蚀性缺陷。铜铝合金的腐蚀性缺陷会严重影响器件性能，导 致产出率降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于，提出一种金属化方法，可以有效减少由于铜铝合金 出现腐蚀性缺陷而导致的器件产出率下降。本专利技术实施例提出的金属化方法，包括如下步骤在芯片上已经形成的第η层铜铝合金薄膜表面沉积钝化层，η为自然数；在钝化层表面涂布光刻胶，并进行曝光显影，形成光刻胶图案；以光刻胶图案为掩膜对钝化层进行蚀刻，蚀刻造成的凹坑底部要达到第η层金属 薄膜；用剥除液对发生蚀刻反应的部分进行湿法剥除处理；然后再将芯片浸入盛放在容 器的清洗液中，清洗液对发生蚀刻反应的部分进行湿法清洗，同时在盛放清洗液的容器中 持续通入二氧化碳气体；在蚀刻造成的凹坑中沉积金属阻挡层以及第n+1层铜铝合金薄膜。所述钝化层为氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。本专利技术实施例还提出一种防止铜铝合金出现腐蚀性缺陷的方法，在对芯片的铜铝 合金薄膜上覆盖的钝化层蚀刻，并对发生蚀刻反应的部分进行湿法剥除处理之后，包括如 下步骤将芯片浸入盛放在容器的清洗液中，清洗液对发生蚀刻反应的部分进行湿法清 洗，同时在盛放清洗液的容器中持续通入二氧化碳气体。在金属化过程中，通过蚀刻过程打开铜铝合金薄膜上覆盖的钝化层薄膜后，对蚀 刻表面进行湿法处理的过程中，铜铝合金薄膜置于电解质环境中，很容易发生原电池反应 而造成腐蚀性缺陷。本专利技术方案在湿法处理所使用的清洗液中持续通入二氧化碳气体，可 以有效抑制原电池反应，极大避免了铜铝合金表面出现腐蚀性缺陷的概率。此外，采用通二氧化碳气体的方法不会引入新的杂质。而且二氧化碳气体通入溶 液中形成的碳酸是一种弱酸，不会对铜铝合金造成酸性腐蚀。二氧化碳气体是一种常见的 工业废气，成本几乎为零，而且二氧化化碳排放到空气中会造成温室效应，本专利技术方案还可 以减少二氧化碳排放，对保护环境有一定的贡献。附图说明图1为现有技术中的芯片金属化处理流程图；图2为铜铝合金表面出现的腐蚀性缺陷的结构示意图3为本专利技术实施例的芯片金属化处理流程图。 具体实施例方式由于现有技术中对芯片进行湿法清洗处理中使用的清洗液为碱性溶液，其中含有 大量氢氧根离子(0H—)，与铜铝合金发生如下反应阳极反应权利要求1.一种金属化方法，包括如下步骤在芯片上已经形成的第η层铜铝合金薄膜表面沉积钝化层，η为自然数；在钝化层表面涂布光刻胶，并进行曝光显影，形成光刻胶图案；以光刻胶图案为掩膜对钝化层进行蚀刻，蚀刻造成的凹坑底部要达到第η层金属薄膜；用剥除液对发生蚀刻反应的部分进行湿法剥除处理；然后再将芯片浸入盛放在容器的 清洗液中，清洗液对发生蚀刻反应的部分进行湿法清洗，同时在盛放清洗液的容器中持续 通入二氧化碳气体；在蚀刻造成的凹坑中沉积金属阻挡层以及第η+1层铜铝合金薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化层为氮化硅、氧化硅或氮氧化娃。3.一种防止铜铝合金出现腐蚀性缺陷的方法，其特征在于，在对芯片的铜铝合金薄膜 上覆盖的钝化层蚀刻，并对发生蚀刻反应的部分进行湿法剥除处理之后，包括如下步骤将芯片浸入盛放在容器的清洗液中，清洗液对发生蚀刻反应的部分进行湿法清洗，同 时在盛放清洗液的容器中持续通入二氧化碳气体。全文摘要本专利技术公开了一种金属化方法，包括如下步骤在芯片上已经形成的第n层铜铝合金薄膜表面沉积钝化层，n为自然数；在钝化层表面涂布光刻胶，并进行曝光显影，形成光刻胶图案；以光刻胶图案为掩膜对钝化层进行蚀刻，蚀刻造成的凹坑底部要达到第n层金属薄膜；用剥除液对发生蚀刻反应的部分进行湿法剥除处理；然后再将芯片浸入盛放在容器的清洗液中，清洗液对发生蚀刻反应的部分进行湿法清洗，同时在盛放清洗液的容器中持续通入二氧化碳气体；在蚀刻造成的凹坑中沉积金属阻挡层以及第n+1层铜铝合金薄膜。本专利技术还公开了一种防止铜铝合金出现腐蚀性缺陷的方法。本专利技术方案可以极大避免铜铝合金表面出现腐蚀性缺陷的概率。文档编号H01L21/768GK102044485SQ200910197670公开日2011年5月4日 申请日期20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属化方法，包括如下步骤：在芯片上已经形成的第ｎ层铜铝合金薄膜表面沉积钝化层，ｎ为自然数；在钝化层表面涂布光刻胶，并进行曝光显影，形成光刻胶图案；以光刻胶图案为掩膜对钝化层进行蚀刻，蚀刻造成的凹坑底部要达到第ｎ层金属薄膜；用剥除液对发生蚀刻反应的部分进行湿法剥除处理；然后再将芯片浸入盛放在容器的清洗液中，清洗液对发生蚀刻反应的部分进行湿法清洗，同时在盛放清洗液的容器中持续通入二氧化碳气体；在蚀刻造成的凹坑中沉积金属阻挡层以及第ｎ＋１层铜铝合金薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱进，王晓东，王敏，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]