专利名称：金属图案的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种金属图案的形成方法。
背景技术：
在半导体制造工艺中，通常需要在半导体器件中形成金属图案，例如金属导线和 金属衬垫。其中金属导线用来电连接同一层或者不同层的器件，金属衬垫用来实现半导体 器件和外部电路的电连接。形成上述金属图案的方法包括步骤在半导体基底上形成金属层，例如金属Al ； 然后在掩膜层保护下对金属层进行刻蚀，例如干法刻蚀，将不需要的金属层去除，保留要形 成金属图案的金属层；接着进行清洗步骤，将刻蚀残留物和刻蚀残留的溶液清洗掉。例如在 专利号为“20071000M3. 5”的中国专利文献中公开了一种在半导体器件中形成金属图案的 方法。随着器件尺寸的缩小，金属导线变的越来越细，金属衬垫的尺寸也变的越来越小， 因此金属图案的质量要求也越来越高，如果金属图案的边缘被过度刻蚀，则会使有的地方 过细，就会容易发生断路。但是利用上述现有技术形成的金属图案的边缘存在过度刻蚀的现象，从而使得金 属图案的边缘质量不好。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种金属图案的形成方法，从而提供金属图案的质量。为了解决上述问题，本发明提供了一种金属图案，包括步骤提供半导体基底；在所述半导体基底表面形成金属图案；对所述金属图案进行烘焙；对所述烘焙后的金属图案进行清洗。与现有技术相比，本发明主要具有以下优点本发明在通过改进金属图案的形成步骤，在清洗步骤之前增加了烘焙步骤，从而 减少金属图案的过刻蚀现象，使得金属图案的质量得到提高。
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目 的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按 实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图1为本发明的金属图案的形成方法的流程图；图2至图4为本发明的金属图案的形成方法一实施例的示意图5为以透光率、Q-time和烘焙开始时间为坐标的三维曲面示意图。
具体实施例方式由背景技术可知，现有技术在半导体器件中形成金属图案的方法包括下列步骤 在半导体基底上形成金属层，例如金属Al层；然后在掩膜层保护下对金属层进行刻蚀，例 如干法刻蚀，将不需要的金属层去除，保留要形成金属图案的金属层；接着进行清洗步骤， 将刻蚀残留物和刻蚀残留的溶液清洗掉。随着器件尺寸的缩小，金属导线变的越来越细，金属衬垫的尺寸也变的越来越小， 因此金属图案的质量要求也越来越高，如果金属图案的边缘被过度刻蚀，则会使有的地方 过细，就会容易发生断路。但是利用上述现有技术形成的金属图案的边缘存在过度刻蚀的 现有，从而使得金属图案的边缘质量不好。本发明的发明人经过大量的实验研究后认为，上述问题是由于刻蚀步骤与将具有 金属层的半导体基底拿去清洗的步骤之间会间隔一定的时间to-time)，也就是在刻蚀步骤 后会间隔一定时间再将半导体基底拿去清洗。刻蚀步骤后会有刻蚀物附着在金属层上，因 为刻蚀气体通常包括酸根离子的气体，附着在金属层上的酸根，例如氯离子和空气中的水 份结合生成酸性溶液，另外刻蚀生成的残余物例如氯化铝和空气中的水份结合生成酸性溶 液，从而在所述刻蚀后，附着在金属层表面进一步腐蚀金属层。例如下列反应A1CLx+H20 — Al (0H)3+HCL，其中 χ 为自然数。因为在刻蚀步骤中金属层的上表面上覆盖有掩膜层，因此酸性溶液会附着在金属 图案的侧壁上，从而使得侧壁被进一步腐蚀成不规则的图形，因此使得金属图案的质量较差。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发 明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不 违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应 限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。图1为本发明的金属图案的形成方法的流程图，图2至图4为本发明的金属图案 的形成方法示意图。下面结合图1至图4对本发明的金属图案形成方法进行说明，本发明 的金属图案形成方法包括下列步骤SlO 提供所述半导体基底。参考图2，半导体基底100可以为单晶、多晶或非晶结构的硅或硅锗(SiGe)，也可 以是绝缘体上硅(SOI)，还可以包括其它的材料，例如锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化 镓或锑化镓。另外还可以为多层基片(例如，具有覆盖电介质和金属膜的硅衬底)、分级基 片、绝缘体上硅基片、外延硅基片、部分处理的基片(包括集成电路及其他元件的一部分)、 图案化或未被图案化的基片。S20 在所述半导体基底100表面形成金属图案。4
参考图3，具体的，可以利用本领域技术人员熟知的方法，例如在本实施例中利用 物理气相沉积金属层110。所述形成具体工艺条件包括物理气相沉积靶材材料为铝，反应 温度为250摄氏度至500摄氏度，腔室压力为10毫托至18毫托，直流功率为10000瓦至 40000瓦，氩气流量为每分钟2标准立方厘米至每分钟20标准立方厘米，直至形成所需厚度 的金属层，例如0. 2um。在其它实施例中，所述形成金属层110的材料可以选自银、铬、钼、镍、钯、钼、钛或 者钽，或者选自铝、银、铬、钼、镍、钯、钼、钛或者钽的合金。接着，参考图4，可以先在半导体基底上可以利用旋涂(spin on)工艺涂布光掩膜 层，所示光掩膜层可以包括光致抗蚀层，光致抗蚀层的厚度可以为15000A 2000A。接着进行刻蚀，具体的干法刻蚀可以为等离子体刻蚀工艺，选用电感耦合等离子 体型刻蚀设备，利用C12、BCL2和CHF3的混合气体，进行刻蚀。在刻蚀后形成金属图案120，所述金属图案可以为金属导线或者金属衬垫。对于步骤S20，在另一实施例中，例如铜材质的金属图案的制成，还可以为先在 半导体基底100上形成绝缘层，然后刻蚀绝缘层，在绝缘层中形成沟槽，然后沉积金属层， 直到沟槽被完全填充。接着，采用化学机械抛光或者刻蚀工艺，去除多余的金属层，形成金 属图案。例如具体的所述化学机械抛光的具体参数为选用SiO2抛光液，抛光液的PH值为 10至11. 5，抛光液的流量为120毫升每分钟至170毫升每分钟，抛光工艺中研磨垫的转速 为65转每分钟至80转每分钟，研磨头的转速为55转每分钟至70转每分钟，抛光工艺的压 力为200帕至350帕。S30 对所述金属图案120进行烘焙。具体的，可以利用本领域技术人员熟知的方法，例如可以采用对流炉、在线及手动 热盘等等，在本实施例中烘焙温度为150°C -200°C。所述透光率为掩膜图形的开口的面积 和其所在的半导体基底的面积比，因为透光率越大刻蚀的位置越大，因此刻蚀后腐蚀的情 况也越严重，因为刻蚀步骤后到清洗步骤前的时间Ohtime)越长刻蚀后腐蚀的情况也越 严重，并且发明人经过试验发现附着在金属图案侧壁上的刻蚀物并不是一吸水马上进行腐 蚀，而是经过一段时间才开始。因此烘焙的开始时间可以根据透光率和Q-time确定。例如 可以预先根据透光率、Q-time和烘焙的开始时间进行实验测试，得到以透光率、Q-time和 烘焙开始时间为坐标的三维曲面，例如如图5所示，其中Si、S2、S3、S4代表透光率的值。 从而在执行烘焙步骤的时候，根据透光率、Q-time和预先得到的三维曲面得到烘焙的开始 时间，然后利用该烘焙的开始时间进行烘焙，具体的烘焙的开始时间也可以和烘焙温度相 关，例如具体的烘焙温度为150°C _200°C，烘焙开始时间为刻蚀步骤完成后120s，透光率为 80%, Q-time为4小时。具体的烘焙的时间可以根据表面水份蒸发的程度而定，其结果将 金属图案表面的水份烘焙干净。S40 对所述烘焙后的金属图案进行清洗。具体的，所述清洗利用去离子水。在现有技术中通常在刻蚀后不进行烘焙，而是直接进行清洗，但是由于工艺所限， 在刻蚀之后必须经过一段时间(Ο-time)才能进行清洗，因此在本发明中在清洗之间增加 了一步烘焙步骤，烘焙可以蒸发刻蚀溶剂，从而使得不会存在残余溶剂对金属图案进一步 腐蚀的现象，因此这样就减少了对金属图案的过度刻蚀，使得金属图案的边缘刻蚀效果更好，金属图案更接近理想图形，质量更高。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任 何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方 法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实 施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做 的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种金属图案的形成方法，其特征在于，包括步骤 提供半导体基底；在所述半导体基底表面形成金属图案； 对所述金属图案进行烘焙； 对所述烘焙后的金属图案进行清洗。
2.根据权利要求1所述的金属图案的形成方法，其特征在于，所述金属层的材料为金属银。
3.根据权利要求1所述的金属图案的形成方法，其特征在于，所述形成金属图案的步 骤包括首先在半导体基底表面形成金属层，利用干法刻蚀所述金属层，形成金属图案，所述 干法刻蚀为等离子体刻蚀。
4.根据权利要求3所述的金属图案的形成方法，其特征在于，等离子体刻蚀的气体源 包括 CL2、BCL3 和 CHF3。
5.根据权利要求1所述的金属图案的形成方法，其特征在于，还包括步骤预先根据透 光率、刻蚀步骤后到清洗步骤前的时间和烘焙开始时间进行测试，得到以透光率、Q-time和 烘焙开始时间为坐标的三维曲面；根据透光率和刻蚀步骤后到清洗步骤前的时间以及所述三维曲面，确定所述烘焙的开 始时间。
6.根据权利要求5所述的金属图案的形成方法，其特征在于，所述透光率为80%，所 述刻蚀完成后到所述清洗之前的时间为4小时，所述烘焙的开始时间为刻蚀步骤完成后 120s。
7.根据权利要求1所述的金属图案的形成方法，其特征在于，所述清洗利用去离子水。
8.根据权利要求1所述的金属图案的形成方法，其特征在于，所述金属图案为金属导线。
9.根据权利要求1所述的金属图案的形成方法，其特征在于，所述金属图案为金属衬垫。
10.根据权利要求1所述的金属图案的形成方法，其特征在于，所述烘焙的温度为 1500C -200"C。
全文摘要
本发明提供了一种金属图案的形成方法，包括步骤提供半导体基底；在所述半导体基底表面形成金属图案；对所述金属图案进行烘焙；对所述烘焙后的金属图案进行清洗。本发明提高了形成的金属图案的质量。
文档编号H01L21/768GK102044476SQ20091019709
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者张海洋, 符雅丽 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司