金属淀积方法及去除沟槽尖角的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种金属淀积方法及去除沟槽尖角的方法。
【背景技术】
[0002]铝是仅次于银、铜以及金的电传导金属，不仅能满足金属化低电阻的要求，而且与二氧化硅之间具有良好的附着力，并且铝极易进行干式刻蚀而形成微型金属连线，因此，在集成电路制造中，铝金属常被作为连线使用，藉以安排数千或数百万建立在晶圆表面上的微型电晶体。但是，铝应用于浅结集成电路中时，常会产生尖凸现象及电迁移现象。铝硅铜合金可以有效地改善这两种弊端。约1%的硅与铝形成硅铝合金即保证硅在铝中形成饱和而有效地防止尖凸现象的出现。而少量铜与铝形成铜铝合金可以使铝的电漂移抵抗力得到显著改善，从而防止电迁移现象。
[0003]在功率器件的制作过程中，铝硅铜会被用作填孔连线。通常，先刻蚀衬底表面的介质层形成沟槽，然后再进行金属淀积工艺，以将金属薄膜填满沟槽并覆盖衬底表面。但是，由于衬底表面形成了深宽比较大的沟槽，在金属淀积时不可避免的会在沟槽上方的金属薄膜中形成一个金属空洞，如此一来，便会影响器件的性能。通常，对于这种金属薄膜中的空洞，采取合金化的手段可以使得金属原子重新排列，从而消除所述金属空洞。然而，合金能够消除的仅限于金属薄膜中的空洞，当沟槽的角落处没有被填满时，即出现了沟槽空洞时，合金工艺就无法达到消除空洞的目的。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术中存在的缺陷，本发明要解决的问题是提供一种金属淀积方法及去除沟槽尖角的方法，使得各种形状的沟槽均得以顺利进行金属淀积制程。
[0005]为此，本发明提供了一种金属淀积方法，包含:
[0006]提供一衬底，所述衬底表面形成有具有沟槽的介质层；
[0007]湿法刻蚀所述介质层以平滑所述沟槽的表面；
[0008]进行金属淀积工艺在沟槽和介质层上形成金属层；以及
[0009]对所述衬底进行合金化工艺。
[0010]进一步的，所述介质层的材料是二氧化硅。
[0011]进一步的，湿法刻蚀所述介质层时所采用的溶剂为NH3F和HF的混合溶液。
[0012]进一步的，所述NH3F和HF的体积比在150:1?200:1之间。
[0013]进一步的，湿法刻蚀所述介质层的时间在170?200秒之间。
[0014]进一步的，所述金属层是铝硅铜合金。
[0015]进一步的，所述合金化的温度是450?500摄氏度。
[0016]进一步的，所述合金化的时间是4?6小时。
[0017]根据本发明的另一面，还提供一种去除沟槽尖角的方法，包括:
[0018]提供一衬底，所述衬底表面形成有具有沟槽的介质层；以及湿法刻蚀所述介质层平滑所述沟槽的表面以去除沟槽尖角。
[0019]相比于现有技术，本发明在对衬底进行金属淀积之前，先湿法刻蚀衬底上的介质层，使得介质层上的沟槽更圆滑。如此一来，在进行金属淀积时就避免了可能出现在沟槽中且无法被合金化所消除的沟槽空洞。本发明解决了形状不规则的沟槽在金属淀积时易出现无法消除的空洞的技术问题，使得各种形状的沟槽均得以顺利进行金属淀积制程。
【附图说明】
[0020]图1是具有尖角的沟槽的示意图。
[0021]图2是图1所示具有尖角的沟槽在淀积金属后的示意图。
[0022]图3是本发明一实施例中所述金属淀积方法的流程示意图。
[0023]图4是本发明一实施例中所述衬底的沟槽消除尖角后的示意图。
[0024]图5是本发明一实施例中所述衬底经金属淀积后的示意图。
[0025]图6是本发明一实施例中所述衬底经合金化后的示意图。
【具体实施方式】
[0026]在【背景技术】中已经提及，金属淀积后在沟槽角落处易出现空洞，从而影响器件的性能。经本申请发明人研究发现，若刻蚀介质层形成的沟槽为规则形状的梯形或矩形，此时金属淀积可以顺利地将金属填满所述沟槽，沟槽角落处不会出现空洞，但是若出现了形状不规则的沟槽，特别是存在尖角I时(如图1所示)，尖角处难以淀积到金属，就极有可能在沟槽中形成空洞2 (如图2所示)，即使金属淀积后进行合金化也无法消除。
[0027]为此，本发明提供一种金属淀积方法及去除沟槽尖角的方法，在金属淀积之前，湿法刻蚀介质层以去除沟槽的尖角，使得沟槽表面更圆滑。如此一来，在进行金属淀积时就避免了可能出现在沟槽中且无法被合金化所消除的空洞，使得各种形状的沟槽均得以顺利进行金属淀积制程。
[0028]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的金属淀积方法及去除沟槽尖角的方法作进一步详细说明。根据以下说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更为清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0029]首先，提供一衬底10，所述衬底10表面形成有介质层20，所述介质层20中具有刻蚀形成的沟槽21。如图1所示，通常情况下，沟槽21的形状不规则，例如带有尖角1，此为对刻蚀工艺的要求不高造成，以至于未形成规则形状如梯形或矩形的沟槽。其中，衬底10的材质例如为硅，介质层20的材质例如为二氧化硅，沟槽21并未贯穿介质层20，即沟槽21并未暴露衬底10，但本发明不以此为限，沟槽21亦可贯穿整个介质层20而暴露衬底10，介质层20亦可是氮化硅、氮氧化硅、碳氮氧化硅等。本实施例中，衬底10上仅存在一层介质层20，实际上在半导体衬底10上还可以存在多个介质层20，衬底10与介质层20之间可以形成有其它膜层，衬底10中可以形成有各种器件结构，为简单图1中以空白衬底为例。
[0030]接着，如图4所示，湿法刻蚀介质层20以去除沟槽21的尖角，使得沟槽21表面更圆滑，然后再进行后续的金属淀积工艺，就避免了可能出现在沟槽中且无法被合金化所消除的空洞。由于本发明仅需要消除沟槽21的尖角而使沟槽21的形状变规则，而不是整体去除介质层20，因此本发明采用的沟槽壁材料溶剂为二氧化硅的弱性溶剂，以防过多地去除介质层20，影响刻蚀的成果。
[0031 ] 在一优选实施例中，采用的刻蚀溶剂为NH3F和HF的混合溶剂，所述NH3F和HF的体积比为150:1?200:1。这种稀释的酸溶液可以很好地去除二氧化硅，而又不会过多地破坏整个沟槽的结构。在此种酸液的作用下，通常需要将半导体浸泡170?200秒。如此一来可以有效去除二氧化硅100埃左右，恰好可以达到消除沟槽21的尖角，使得沟槽21变光滑的目的，而不至于破坏整个器件的结构。在另外的生产情形下可能存在沟槽21的不同形状，可能存在更多或更少的尖角，因此采用此种酸液时，可根据具体的情况选择浸泡不同的时间。图4是本发明一实施例中所述衬底消除尖角后的示意图。如图4所示，在经过酸液浸泡后，衬底20的沟槽21变得更为平滑，尖角基本消失，此时即可进行金属淀积的步骤。
[0032]接下来，如图5所示，即可进行金属淀积工艺，金属层30很好地填满了沟槽21，沟槽21角落不会出现空洞。但是，金属层30中仍有可能存在金属空洞31，在形状规则的沟槽中此种金属空洞31亦会存在，这是金属淀积制程的特性所带来的。在本实施例中，金属层30的材料为铝硅铜合金，采用物理气相淀积(PVD)方式形成，铝硅铜合金作为连线能够有效改善尖凸现象及电迁移现象。当然，所述金属层亦可以是其它材料，例如是铝、铜、铝硅合金、招铜合金等。
[0033]随后，如图6所示，进行合金化工艺，合金化是对金属加热使得金属原子得以重新排布的过程，因此金属原子的运动自然填补了金属孔洞31，经过合金化后金属空洞31也得以消失。在本实施例中，合金化的温度是450?500摄氏度，合金化的时间为4?6小时。
[0034]综上所述，本发明在对衬底进行金属淀积之前，先湿法刻蚀衬底上的介质层，消除可能存在的尖角，使得介质层上的沟槽变得圆滑。如此一来，在进行金属淀积时就避免了可能出现在沟槽中且无法被合金化所消除的沟槽空洞。本发明解决了形状不规则的沟槽在金属淀积时易出现无法消除的空洞的技术问题，使得各种形状的沟槽均得以顺利进行金属淀积制程。
[0035]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种金属淀积方法，包含: 提供一衬底，所述衬底表面形成有具有沟槽的介质层； 湿法刻蚀所述介质层以平滑所述沟槽的表面； 进行金属淀积工艺在沟槽和介质层上形成金属层；以及 对所述衬底进行合金化工艺。2.如权利要求1所述的金属淀积方法，其特征在于:所述介质层的材料是二氧化硅。3.如权利要求1所述的金属淀积方法，其特征在于:湿法刻蚀所述介质层时所采用的溶剂为NH3F和HF的混合溶液。4.如权利要求3所述的金属淀积方法，其特征在于:所述NH3F和HF的体积比在150:1 ?200:1 之间。5.如权利要求4所述的金属淀积方法，其特征在于:湿法刻蚀所述介质层的时间在170?200秒之间。6.如权利要求1所述的金属淀积方法，其特征在于:所述金属层是铝硅铜合金。7.如权利要求1所述的金属淀积方法，其特征在于:所述合金化的温度是450?500摄氏度。8.如权利要求1所述的金属淀积方法，其特征在于:所述合金化的时间是4?6小时。9.一种去除沟槽尖角的方法，包括: 提供一衬底，所述衬底表面形成有具有沟槽的介质层；以及 湿法刻蚀所述介质层平滑所述沟槽的表面以去除沟槽尖角。
【专利摘要】本发明提供一种金属淀积方法及去除沟槽尖角的方法。在对衬底进行金属淀积之前，先湿法刻蚀衬底上的介质层，使得介质层上的沟槽更圆滑。如此一来，在进行金属淀积时就避免了可能出现在沟槽中且无法被合金化所消除的沟槽空洞。本发明解决了形状不规则的沟槽在金属淀积时易出现无法消除的空洞的技术问题，使得各种形状的沟槽均得以顺利进行金属淀积制程。
【IPC分类】H01L21/311, H01L21/283
【公开号】CN104952722
【申请号】CN201410123156
【发明人】马俊, 刘伟杰, 李振国, 陈雷, 周文磊
【申请人】中芯国际集成电路制造（天津）有限公司, 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月28日