[发明专利]提高铝铜电迁移性能的金属层淀积结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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configration(IMP/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 acceptable test-硅片电性能可接受测试)无法发现这个问题。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明的有益效果在于：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发明作进一步详细说明。

图1是现有金属层淀积结构示意图；

图2是本发明实施例金属层淀积结构示意图。

具体实施方式

本发明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。本发明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)。