一种Ａｌ－０．５Ｃｕ导电层退火处理的方法技术

本发明专利技术提出了一种Ａｌ－０．５Ｃｕ导电层退火处理的方法，将导电层置入高真空的环境中，在温度为３８０～４２０℃保持一段时间并冷却，Ａｌ－０．５Ｃｕ导电层的厚度在时，所述时间为６０ｓ～３００ｓ，Ａｌ－０．５Ｃｕ导电层的厚度越大，时间越长。在本发明专利技术提供的退火处理条件下，铜能够回熔至Ａｌ－０．５Ｃｕ合金材料中，并且能够在合金材料内弥散分布，克服了铜析出的问题。同时，通过控制不同Ａｌ－０．５Ｃｕ导电层退火处理过程中的退火时间，能够避免Ａｌ颗粒的长大和突起，不会引起晶片的短路现象，并能增加良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导电材料的退火处理方法，更具体地说涉及一种IC制造过程中 A1-0. 5Cu导电层退火处理的方法。
技术介绍
在IC(集成电路)制造领域，A1-0.5CU合金材料被广泛应用于芯片导电层。在 A1-0. 5Cu合金材料中，Cu元素的掺入可以减弱电迁移，提高芯片的使用寿命。但局部饱和的Cu会从合金晶相中析出，形成富铜区域。该富铜区域在后续的蚀刻 过程中很难被完全蚀刻，残留下的部分铜会导致金属(metalline)之间短路，影响晶片的 电学性能，同时也会使其良率降低。在高温高真空环境下，采用退火处理能够使析出的铜回熔至A1-0.5CU导电层中， 但是现有的退火处理容易在导电层产生Al颗粒的长大和突起，Al的长大和突起同样会导 致在后续的蚀刻过程中很难被完全蚀刻，而产生短路和影响良率的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种A1-0. 5Cu导电层退火 处理的方法。采用本专利技术的退火处理方法，能够将析出的铜回熔至导电层，同时不会引起导 电层中Al颗粒的长大和突起。本专利技术A1-0. 5Cu导电层退火处理的方法，将导电层置入高真空的环境中保温并 冷却，保温温度为380 420°C，A1-0. 5Cu导电层的厚度在2500A 8000A时，所述时间为 60s 300s，Al-0. 5Cu导电层的厚度越大，时间越长。作为上述技术方案的优选，当Al-0. 5Cu导电层的厚度为2500A时，保温时间为 60 80s。作为上述技术方案的优选，当Al-0. 5Cu导电层的厚度为5000A时，保温时间为80 120s。作为上述技术方案的优选，当Al-0. 5Cu导电层的厚度为8000A时，保温时间为 150 300s。作为上述技术方案的优选，所述冷却过程的冷却速度为7 12°C /s。本专利技术提供的Al-0. 5Cu导电层退火处理的方法，由于在380 420°C高温和高真 空的环境下，Al-0. 5Cu合金材料对铜的溶解度升高，铜能够回熔至Al-0. 5Cu合金材料中， 并且能够在合金材料内弥散分布，由于形成了稳定的相态，因此在冷却之后被回熔的铜依 然会保持在合金材料中，克服了铜析出的问题。同时，本专利技术通过严格地控制不同A1-0.5CU导电层退火处理过程中的退火时间， 能够避免Al颗粒的长大和突起，不会引起晶片的短路现象，并能增加良率。附图说明图IA是厚度为2500A的导电层退火150s后的SEM图；图IB是图IA经蚀刻后的SEM图；图2A是厚度为2500人的导电层退火80s后的SEM图；图2B是图2A经蚀刻后的SEM图；图3A是厚度为5000A的导电层退火150s后的SEM图；图;3B是图3A经蚀刻后的SEM图；图4A是厚度为5000A的导电层退火80s后的SEM图；图5A是厚度为8000A的导电层退火150s后的SEM图；图5B是厚度为8000A的导电层退火300s后的SEM图。具体实施例方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领 域的技术人员而言，从对本专利技术的详细说明中，本专利技术的上述和其他目的、特征和优点将显 而易见。实施例1将厚度为2500A的A1-0.5CU导电层晶片放入温度为420°C高真空的退火炉中，保 温时间为150s，然后出炉以7。C /s冷却至常温，进行后续的蚀刻过程。图IA为经过150s 退火处理后得到的导电层的SEM图，从图中可以看出，退火后的A1-0. 5Cu导电层表面有明 显的突起，该突起的外周具有很分明的棱角，说明Al颗粒有聚集长大的趋势。在蚀刻过程 中，由于该突起难以完全蚀刻，如图IB所示，蚀刻后在金属之间保留有不规则形态的物质， 最终导致了短路。实施例2将厚度为2500A的A1-0.5CU导电层晶片放入温度为420°C高真空的退火炉中，保 温时间为80s，然后以7°C /s冷却至常温，进行后续的蚀刻过程。与实施例1相比，本实施 例在其他条件相同的情况下缩短了退火处理的保温时间。图2A为经过80s退火处理后得 到的晶片的SEM图，从图中可以看出，退火后的A1-0. 5Cu导电层表面不是很平整，有一小部 分突起，但与实施例1相比其外周比较圆滑。说明在该条件之下，铜大部分回熔至合金材料 中，不再形成明显的富铜区域，同时也没有明显的Al颗粒突起发生。所以，在进行完后蚀刻 过程之后，如图2B所示的SEM图，形态良好，没有因为不完全蚀刻而造成的短路现象。通过实验进一步发现，厚度为2500A的A1-0. 5Cu导电层，退火时间60 80s时， 均得到了类似的SEM结果，且都没有产生因为不完全蚀刻而造成的短路现象。实施例3将厚度为5000A的A1-0.5CU导电层晶片放入温度为380°C高真空的退火炉中，保 温时间为150s，然后出炉以12°C /s冷却至常温，进行后续的蚀刻过程。图3A为经过150s 退火处理后得到的导电层的SEM图，从图中可以看出，退火后的A1-0. 5Cu导电层表面有明 显的突起，与实施例1相似，该突起外周棱角也比较分明，说明Al颗粒有聚集长大的趋势。 在蚀刻过程中，由于该突起难以完全蚀刻，如图3B所示，蚀刻后在金属之间保留有不规则 形态的物质，最终导致了短路。实施例4将厚度为5000A的A1-0.5CU导电层晶片放入在温度为380°C高真空的退火炉中， 保温时间为80s，然后以12°C /s冷却至常温，进行后续的蚀刻过程。与实施例3相比，本实 施例在其他条件相同的情况下缩短了退火处理的保温时间。图4A为经过80s退火处理后 得到的导电层的SEM图，从图中可以看出，退火后的A1-0. 5Cu导电层表面比较平整，没有明 显的突起。说明在该条件之下，铜大部分回熔至合金材料中，不再形成明显的富铜区域，同 时也没有明显的Al颗粒突起发生。通过实验进一步发现，厚度为5000人的A1-0. 5Cu导电层，退火时间80 120s时， 均得到了类似的SEM结果，且都没有产生因为不完全蚀刻而造成的短路现象。实施例5将厚度为8000A的A1-0.5CU导电层晶片放入在温度为400°C高真空的退火炉中， 然后以10°C /s冷却至常温，进行后续的蚀刻过程。退火150s后导电层的SEM图如图5A， 退火300s后导电层的SEM图如图5B。图中可以看出，在150s和300s退火后，都得到了形态良好的A1_0. 5Cu导电层表 面，没有明显的凸起。通过实验进一步发现，厚度为8000A的A1-0. 5Cu导电层，退火时间150 300s 时，均得到了类似的SEM结果，且都没有产生因为不完全蚀刻而造成的短路现象。但是当缩短退火时间至80s时，往往会造成Cu来不及回熔，富铜区域并没有完全 消除。因此可以看出，在A1-0.5CU导电层的厚度增大后，需要相应地提高退火时间，才 能够保证析出的铜能够回熔至合金材料中。虽然，本专利技术已通过以上实施例及其附图而清楚说明，然而在不背离本专利技术精神 及其实质的情况下，所属
的技术人员当可根据本专利技术作出各种相应的变化和修 正，但这些相应的变化和修正都应属于本专利技术的权利要求的保护范围。权利要求1.一种A1-0. 5Cu导电层退火处理的方法，将导电层置入高真空的环境中保温并冷却， 其特征在于，所述保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ａｌ－０．５Ｃｕ导电层退火处理的方法，将导电层置入高真空的环境中保温并冷却，其特征在于，所述保温温度为３８０～４２０℃，Ａｌ－０．５Ｃｕ导电层的厚度在２５００＊～８０００＊时，所述时间为６０ｓ～３００ｓ，Ａｌ－０．５Ｃｕ导电层的厚度越大，时间越长。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐忠良，周烽，
申请(专利权)人：和舰科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]