[发明专利]金属连接器件的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制作领域，尤其涉及金属连接器件的形成方法。

背景技术

随着半导体器件尺寸越来越小，电路密度越来越大，芯片上输入/输出(I/O)接口数量也越来越多，金属连接器件(金属焊盘或金属布线)之间的距离会越来越小，为了提高电路性能，减小漏电流显得格外重要，为了获得更为优良电路性能，漏电流要求也由原来的皮安培数量级(pA，1E-12)提高至飞安数量级(fA，1E-15)，因此，以往的皮安培(pA)数量级的漏电流标准已经不能满足现在器件的需要，在半导体工业界急需一种将集成电路的漏电流降低到飞安(fA)数量级的技术。

现有金属连接器件的制作方法，如图1所示，在半导体衬底100上用化学气相沉积法形成绝缘介质层102，所述绝缘介质层102的材料为氧化硅；然后用物理气相沉积法在绝缘介质层102上形成屏蔽层104，屏蔽层104的作用为降低金属导线的电子迁移效应，以及防止不同层的互连金属间互相扩散形成腐蚀效应，所述屏蔽层104的材料为钛和氮化钛或氮化钽；用物理气相沉积法在屏蔽层104上形成金属层106，所述金属层106的材料为含铜0.1％～1％的铝铜合金；用物理气相沉积法在金属层106上抗反射层108，所述抗反射层108的材料为氮化钛，作用是使后续曝光工艺中光阻层免受金属层反射影响曝光效果；用旋涂法在抗反射层108上形成光阻层110。

如图2所示，将掩模版上的金属连接器件图形转移至光阻层110上，对光阻层110进行曝光；然后，对光阻层110进行显影，定义金属连接器件。

如图3所示，以光阻层110为掩膜，蚀刻抗反射层108和金属层106至露出屏蔽层104；用灰化法去除光阻层110，然后再用湿法蚀刻法去除残留光阻层110及抗反射层108至露出金属层106，形成金属连接器件106a。

如图4所示，由于光阻层经过曝光后，曝光区域的光阻层呈酸性，经过显影后，由于显影剂呈碱性，形成氢氧根渗透入抗反射层至金属层，与金属层中的铝反应形成氢氧化铝。由于金属层表面有氢氧化铝存在，与铝的蚀刻速率不一致，因此用电子显微镜在放大倍数为10000倍时观察到蚀刻完金属层后在屏蔽层上产生铝残余120。

在如下中国专利申请97111907还可以发现更多与上述技术方案相关的信息，在金属层上直接形成抗反射层和光阻层，对光阻层进行曝光和显影后，以光阻层为掩膜蚀刻抗反射层和金属层，形成金属连接器件。

现有技术，由于光阻层经过曝光后，曝光区域的光阻层呈酸性，经过显影后，由于显影剂呈碱性，形成氢氧根渗透入抗反射层至金属层，与金属层中的铝反应形成氢氧化铝。由于金属层表面有氢氧化铝存在，与铝的蚀刻速率不一致，因此蚀刻完金属层后在屏蔽层上产生铝残余，进而会造成后续半导体器件之间产生短路，以及后续沉积的膜层因表面接触不良而脱落。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种金属连接器件的形成方法，防止后续半导体器件之间产生短路，以及后续沉积的膜层脱落。

为解决上述问题，本发明提供一种金属连接器件的形成方法，包括下列步骤：在带有绝缘介质层和屏蔽层的半导体衬底上形成金属层；将半导体衬底放置于空气中，使金属层表面氧化；在金属层上依次形成抗反射层和图形化光阻层；以图形化光阻层为掩膜，蚀刻抗反射层和金属层至露出屏蔽层；去除光阻层和抗反射层。

可选的，将半导体衬底放置于空气中的时间为30分钟～60分钟。所述空气环境为常温常压。

可选的，形成金属层的方法为物理气相沉积法。所述金属层的厚度为2000埃～20000埃。所述金属层的材料为含铝99％～99.9％的铝铜合金。半导体衬底放置于空气中，金属层表面氧化后形成氧化铝层。所述氧化铝层的厚度为50埃～100埃。

可选的，蚀刻抗反射层和金属层的方法为反应式离子蚀刻。

与现有技术相比，以上方案具有以下优点：在半导体衬底上形成金属层后，将半导体衬底放置于空气中，使金属层表面氧化，形成氧化金属层，用以在后续曝光显影工艺中保护金属层，使金属层不产生化学反应，进而在后续蚀刻工艺中不会产生残余，从而使半导体器件之间不会产生短路以及后续沉积的膜层不产生脱落；同时将半导体衬底放置于空气中，使金属层表面氧化，操作方便，步骤简化。

附图说明

图1至图3是现有制作金属布线的示意图；

图4是现有技术制作的金属布线产生缺陷的效果图；

图5是本发明制作金属连接器件的实施例流程图；

图6至图9是本发明制作金属连接器件的实施例示意图；

图10至图16是本发明制作凸点工艺中形成金属焊盘的实施例示意图。