[發明專利]鋁薄膜制備方法

在審

• 申請號: 201410350029.2
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN105304510A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發明（設計）人: 榮延棟;蔣秉軒;盧平元;田立飛;夏威;王厚工;丁培軍
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01L21/60
• 分類號: H01L21/60
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 李芙蓉

本發明公開了一種鋁薄膜制備方法，包括如下步驟：向工藝腔室中通入第一流量的第一工藝氣體和第二流量的第二工藝氣體，并在第一沉積功率下沉積第一層鋁薄膜；繼續向工藝腔室中通入第三流量的第一工藝氣體和第四流量的第二工藝氣體，并在第二沉積功率下沉積第二層鋁薄膜；其中，第一沉積功率小于第二沉積功率。其通過兩步法，采用雙層膜的沉積模式，第一步制備較為疏松的第一層鋁薄膜，與晶片之間形成良好的歐姆接觸，第二步制備更為致密，電阻率更低的第二層鋁薄膜，有效地解決了現有的鋁薄膜制備工藝制備的鋁薄膜合金相不穩定，且工藝窗口要求苛刻，不利于生產的問題。

技術領域

本發明涉及半導體制備領域，特別是涉及一種鋁薄膜制備方法。

背景技術

半導體集成電路中的金屬化工藝是半導體集成電路制造中必不可少的重要工藝，其作用是通過互連薄膜材料將芯片內的各獨立元器件連接成具有一定功能的電路模塊。互連薄膜材料通常為金屬材料，如：鋁(Al)、銅(Cu)、鉑(Pt)和鎢(W)等，還包括重摻雜多晶硅、金屬硅化物和金屬合金等金屬性材料，其中，Al由于具有：(1)室溫下的電阻率很低，為2.7μΩ·cm；(2)與N型硅、P型硅或多晶硅的歐姆接觸電阻可低至10-6Ω/cm2；(3)與硅(Si)和磷硅玻璃的附著性很好；(4)經過短時間熱處理后，與SiO2、Si3N4等絕緣層的粘附性很好；(5)易于沉積和刻蝕等優點，被廣泛應用于互連薄膜材料。

通常，Al和器件材料硅(Si)之間的歐姆接觸電阻越小，器件性能越好，因此，要形成良好的Al-Si歐姆接觸，就要形成均勻且充分的Al-Si合金；由于Al在Si中的溶解度很低，而Si在Al中的溶解度較高，因此，在對Al-Si合金退火時，Si原子會溶到Al中，且溶解量與退火溫度時的溶解度、Si在Al的擴散情況有關。同時，由于雜質在晶粒間界的擴散系數大于晶體內擴散系數，因此，Si在鋁薄膜中的擴散系數比在晶體鋁中約大40倍，在鋁硅界面處比較疏松的鋁薄膜更容易形成優秀的Al-Si合金，從而實現優秀的Al-Si歐姆接觸。但從Al本身來講，比較疏松的薄膜其電阻率較大，很容易降低器件性能。

由于磁控濺射物理氣相沉積薄膜具有沉積速率快、厚度均勻和臺階覆蓋能力強等優勢，因此，Al作為半導體集成電路中的互連薄膜材料應用時，通常采用磁控濺射物理氣相沉積的方法。目前，采用磁控濺射物理氣相沉積的方法制備鋁薄膜的工藝配方如表1所示：

表1 磁控濺射物理氣相沉積的方法制備鋁薄膜的工藝配方