專利名稱：金屬圖案的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬圖案的形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工藝中，通常需要在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案，例如金屬導(dǎo)線和 金屬襯墊。其中金屬導(dǎo)線用來電連接同一層或者不同層的器件，金屬襯墊用來實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體 器件和外部電路的電連接。形成上述金屬圖案的方法包括步驟在半導(dǎo)體基底上形成金屬層，例如金屬Al ； 然后在掩膜層保護(hù)下對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，例如干法刻蝕，將不需要的金屬層去除，保留要形 成金屬圖案的金屬層；接著進(jìn)行清洗步驟，將刻蝕殘留物和刻蝕殘留的溶液清洗掉。例如在 專利號(hào)為“20071000M3. 5”的中國(guó)專利文獻(xiàn)中公開了一種在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的 方法。隨著器件尺寸的縮小，金屬導(dǎo)線變的越來越細(xì)，金屬襯墊的尺寸也變的越來越小， 因此金屬圖案的質(zhì)量要求也越來越高，如果金屬圖案的邊緣被過度刻蝕，則會(huì)使有的地方 過細(xì)，就會(huì)容易發(fā)生斷路。但是利用上述現(xiàn)有技術(shù)形成的金屬圖案的邊緣存在過度刻蝕的現(xiàn)象，從而使得金 屬圖案的邊緣質(zhì)量不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種金屬圖案的形成方法，從而提供金屬圖案的質(zhì)量。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種金屬圖案，包括步驟提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底表面形成金屬圖案；對(duì)所述金屬圖案進(jìn)行烘焙；對(duì)所述烘焙后的金屬圖案進(jìn)行清洗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明在通過改進(jìn)金屬圖案的形成步驟，在清洗步驟之前增加了烘焙步驟，從而 減少金屬圖案的過刻蝕現(xiàn)象，使得金屬圖案的質(zhì)量得到提高。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為本發(fā)明的金屬圖案的形成方法的流程圖；圖2至圖4為本發(fā)明的金屬圖案的形成方法一實(shí)施例的示意圖5為以透光率、Q-time和烘焙開始時(shí)間為坐標(biāo)的三維曲面示意圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有技術(shù)在半導(dǎo)體器件中形成金屬圖案的方法包括下列步驟 在半導(dǎo)體基底上形成金屬層，例如金屬Al層；然后在掩膜層保護(hù)下對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，例 如干法刻蝕，將不需要的金屬層去除，保留要形成金屬圖案的金屬層；接著進(jìn)行清洗步驟， 將刻蝕殘留物和刻蝕殘留的溶液清洗掉。隨著器件尺寸的縮小，金屬導(dǎo)線變的越來越細(xì)，金屬襯墊的尺寸也變的越來越小， 因此金屬圖案的質(zhì)量要求也越來越高，如果金屬圖案的邊緣被過度刻蝕，則會(huì)使有的地方 過細(xì)，就會(huì)容易發(fā)生斷路。但是利用上述現(xiàn)有技術(shù)形成的金屬圖案的邊緣存在過度刻蝕的 現(xiàn)有，從而使得金屬圖案的邊緣質(zhì)量不好。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)研究后認(rèn)為，上述問題是由于刻蝕步驟與將具有 金屬層的半導(dǎo)體基底拿去清洗的步驟之間會(huì)間隔一定的時(shí)間to-time)，也就是在刻蝕步驟 后會(huì)間隔一定時(shí)間再將半導(dǎo)體基底拿去清洗?？涛g步驟后會(huì)有刻蝕物附著在金屬層上，因 為刻蝕氣體通常包括酸根離子的氣體，附著在金屬層上的酸根，例如氯離子和空氣中的水 份結(jié)合生成酸性溶液，另外刻蝕生成的殘余物例如氯化鋁和空氣中的水份結(jié)合生成酸性溶 液，從而在所述刻蝕后，附著在金屬層表面進(jìn)一步腐蝕金屬層。例如下列反應(yīng)A1CLx+H20 — Al (0H)3+HCL，其中 χ 為自然數(shù)。因?yàn)樵诳涛g步驟中金屬層的上表面上覆蓋有掩膜層，因此酸性溶液會(huì)附著在金屬 圖案的側(cè)壁上，從而使得側(cè)壁被進(jìn)一步腐蝕成不規(guī)則的圖形，因此使得金屬圖案的質(zhì)量較差。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā) 明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不 違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖1為本發(fā)明的金屬圖案的形成方法的流程圖，圖2至圖4為本發(fā)明的金屬圖案 的形成方法示意圖。下面結(jié)合圖1至圖4對(duì)本發(fā)明的金屬圖案形成方法進(jìn)行說明，本發(fā)明 的金屬圖案形成方法包括下列步驟SlO 提供所述半導(dǎo)體基底。參考圖2，半導(dǎo)體基底100可以為單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可 以是絕緣體上硅(SOI)，還可以包括其它的材料，例如銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化 鎵或銻化鎵。另外還可以為多層基片(例如，具有覆蓋電介質(zhì)和金屬膜的硅襯底)、分級(jí)基 片、絕緣體上硅基片、外延硅基片、部分處理的基片(包括集成電路及其他元件的一部分)、 圖案化或未被圖案化的基片。S20 在所述半導(dǎo)體基底100表面形成金屬圖案。4
參考圖3，具體的，可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，例如在本實(shí)施例中利用 物理氣相沉積金屬層110。所述形成具體工藝條件包括物理氣相沉積靶材材料為鋁，反應(yīng) 溫度為250攝氏度至500攝氏度，腔室壓力為10毫托至18毫托，直流功率為10000瓦至 40000瓦，氬氣流量為每分鐘2標(biāo)準(zhǔn)立方厘米至每分鐘20標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，直至形成所需厚度 的金屬層，例如0. 2um。在其它實(shí)施例中，所述形成金屬層110的材料可以選自銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦或 者鉭，或者選自鋁、銀、鉻、鉬、鎳、鈀、鉬、鈦或者鉭的合金。接著，參考圖4，可以先在半導(dǎo)體基底上可以利用旋涂(spin on)工藝涂布光掩膜 層，所示光掩膜層可以包括光致抗蝕層，光致抗蝕層的厚度可以為15000A 2000A。接著進(jìn)行刻蝕，具體的干法刻蝕可以為等離子體刻蝕工藝，選用電感耦合等離子 體型刻蝕設(shè)備，利用C12、BCL2和CHF3的混合氣體，進(jìn)行刻蝕。在刻蝕后形成金屬圖案120，所述金屬圖案可以為金屬導(dǎo)線或者金屬襯墊。對(duì)于步驟S20，在另一實(shí)施例中，例如銅材質(zhì)的金屬圖案的制成，還可以為先在 半導(dǎo)體基底100上形成絕緣層，然后刻蝕絕緣層，在絕緣層中形成溝槽，然后沉積金屬層， 直到溝槽被完全填充。接著，采用化學(xué)機(jī)械拋光或者刻蝕工藝，去除多余的金屬層，形成金 屬圖案。例如具體的所述化學(xué)機(jī)械拋光的具體參數(shù)為選用SiO2拋光液，拋光液的PH值為 10至11. 5，拋光液的流量為120毫升每分鐘至170毫升每分鐘，拋光工藝中研磨墊的轉(zhuǎn)速 為65轉(zhuǎn)每分鐘至80轉(zhuǎn)每分鐘，研磨頭的轉(zhuǎn)速為55轉(zhuǎn)每分鐘至70轉(zhuǎn)每分鐘，拋光工藝的壓 力為200帕至350帕。S30 對(duì)所述金屬圖案120進(jìn)行烘焙。具體的，可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法，例如可以采用對(duì)流爐、在線及手動(dòng) 熱盤等等，在本實(shí)施例中烘焙溫度為150°C -200°C。所述透光率為掩膜圖形的開口的面積 和其所在的半導(dǎo)體基底的面積比，因?yàn)橥腹饴试酱罂涛g的位置越大，因此刻蝕后腐蝕的情 況也越嚴(yán)重，因?yàn)榭涛g步驟后到清洗步驟前的時(shí)間Ohtime)越長(zhǎng)刻蝕后腐蝕的情況也越 嚴(yán)重，并且發(fā)明人經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)附著在金屬圖案?jìng)?cè)壁上的刻蝕物并不是一吸水馬上進(jìn)行腐 蝕，而是經(jīng)過一段時(shí)間才開始。因此烘焙的開始時(shí)間可以根據(jù)透光率和Q-time確定。例如 可以預(yù)先根據(jù)透光率、Q-time和烘焙的開始時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到以透光率、Q-time和 烘焙開始時(shí)間為坐標(biāo)的三維曲面，例如如圖5所示，其中Si、S2、S3、S4代表透光率的值。 從而在執(zhí)行烘焙步驟的時(shí)候，根據(jù)透光率、Q-time和預(yù)先得到的三維曲面得到烘焙的開始 時(shí)間，然后利用該烘焙的開始時(shí)間進(jìn)行烘焙，具體的烘焙的開始時(shí)間也可以和烘焙溫度相 關(guān)，例如具體的烘焙溫度為150°C _200°C，烘焙開始時(shí)間為刻蝕步驟完成后120s，透光率為 80%, Q-time為4小時(shí)。具體的烘焙的時(shí)間可以根據(jù)表面水份蒸發(fā)的程度而定，其結(jié)果將 金屬圖案表面的水份烘焙干凈。S40 對(duì)所述烘焙后的金屬圖案進(jìn)行清洗。具體的，所述清洗利用去離子水。在現(xiàn)有技術(shù)中通常在刻蝕后不進(jìn)行烘焙，而是直接進(jìn)行清洗，但是由于工藝所限， 在刻蝕之后必須經(jīng)過一段時(shí)間(Ο-time)才能進(jìn)行清洗，因此在本發(fā)明中在清洗之間增加 了一步烘焙步驟，烘焙可以蒸發(fā)刻蝕溶劑，從而使得不會(huì)存在殘余溶劑對(duì)金屬圖案進(jìn)一步 腐蝕的現(xiàn)象，因此這樣就減少了對(duì)金屬圖案的過度刻蝕，使得金屬圖案的邊緣刻蝕效果更好，金屬圖案更接近理想圖形，質(zhì)量更高。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方 法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí) 施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做 的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬圖案的形成方法，其特征在于，包括步驟 提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底表面形成金屬圖案； 對(duì)所述金屬圖案進(jìn)行烘焙； 對(duì)所述烘焙后的金屬圖案進(jìn)行清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬圖案的形成方法，其特征在于，所述金屬層的材料為金屬銀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬圖案的形成方法，其特征在于，所述形成金屬圖案的步 驟包括首先在半導(dǎo)體基底表面形成金屬層，利用干法刻蝕所述金屬層，形成金屬圖案，所述 干法刻蝕為等離子體刻蝕。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬圖案的形成方法，其特征在于，等離子體刻蝕的氣體源 包括 CL2、BCL3 和 CHF3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬圖案的形成方法，其特征在于，還包括步驟預(yù)先根據(jù)透 光率、刻蝕步驟后到清洗步驟前的時(shí)間和烘焙開始時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，得到以透光率、Q-time和 烘焙開始時(shí)間為坐標(biāo)的三維曲面；根據(jù)透光率和刻蝕步驟后到清洗步驟前的時(shí)間以及所述三維曲面，確定所述烘焙的開 始時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬圖案的形成方法，其特征在于，所述透光率為80%，所 述刻蝕完成后到所述清洗之前的時(shí)間為4小時(shí)，所述烘焙的開始時(shí)間為刻蝕步驟完成后 120s。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬圖案的形成方法，其特征在于，所述清洗利用去離子水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬圖案的形成方法，其特征在于，所述金屬圖案為金屬導(dǎo)線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬圖案的形成方法，其特征在于，所述金屬圖案為金屬襯墊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬圖案的形成方法，其特征在于，所述烘焙的溫度為 1500C -200"C。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬圖案的形成方法，包括步驟提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底表面形成金屬圖案；對(duì)所述金屬圖案進(jìn)行烘焙；對(duì)所述烘焙后的金屬圖案進(jìn)行清洗。本發(fā)明提高了形成的金屬圖案的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102044476SQ20091019709
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月13日
發(fā)明者張海洋, 符雅麗 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司