擴(kuò)大Ti/TiN應(yīng)力窗口的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，特別涉及一種擴(kuò)大Ti/TiN應(yīng)力窗口的工藝方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] Ti/TiN膜，其具有高熔點(diǎn)、優(yōu)異的抗氧化性、良好的電熱傳導(dǎo)性、與基底優(yōu)良的結(jié) 合力等特點(diǎn)。在BCD工藝中，Ti/TiN常用于作為阻擋層金屬，或者由于接觸孔一般填充金屬 鎢，但鎢與硅襯底之間的黏附性不強(qiáng)，需要中間黏附層來(lái)增強(qiáng)金屬物與硅襯底之間的附著 性能，而Ti/TiN也是較佳的黏附層金屬。Ti/TiN還具有減少電迀移的功能，在半導(dǎo)體制造工 藝中大量的使用。
[0003] Ti/TiN膜層較多地通過(guò)磁控濺射工藝形成。磁控濺射，是利用高能粒子濺射Ti靶， 使得Ti靶上的微觀粒子被激發(fā)而逃逸出靶材表面，逃逸出的中性粒子在靶材附近被磁場(chǎng)所 束縛的電子離化形成Ti離子，Ti離子在陰極偏壓的作用下定向向基體位置偏轉(zhuǎn)同時(shí)與真空 腔室中被離化的氮離子一起沉積在娃基體上。磁控派射工藝的優(yōu)點(diǎn)是:高能粒子沉積在基 體上呈顆粒狀生長(zhǎng)，保證了較好的膜基結(jié)合力，膜層致密度、均勻性的控制，有效提高了其 硬度等性能。但該技術(shù)也存在缺點(diǎn)：1、膜層生長(zhǎng)過(guò)程中應(yīng)力較大、缺陷較多容易造成膜層的 失效，對(duì)于厚膜的制備這種不足更容易凸顯。2、高能粒子向基體材料的濺射和生長(zhǎng)容易造 成基體的變形。Ti/TiN濺射完成以后，在熱處理的時(shí)，如果溫度控制出現(xiàn)稍微異常，極有可 能發(fā)生Ti/TiN剝離或鼓包，再經(jīng)過(guò)CMP(Chemical Mechanical Polishing)處理時(shí)就會(huì)造成 鎢剝離，進(jìn)而造成晶圓報(bào)廢。其形成的工藝流程大致包含:接觸孔溝槽的刻蝕、淀積Ti/TiN 膜層、進(jìn)行快速熱處理。一般通過(guò)提高濺射時(shí)加熱頭的溫度，可以適當(dāng)改善因后續(xù)因應(yīng)力變 化造成的剝離，但加熱頭的能力有限，且每次維護(hù)后溫度都會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)（spec: 300~400 °C)，管控困難，且在收緊規(guī)格后亦出現(xiàn)了金屬剝離的現(xiàn)象。如圖1所示，圖中右邊為形貌正 常、貼附良好的膜層，而左邊的是有缺陷的，圖中圈注處與右邊對(duì)比能明顯看出表面附著的 鎢出現(xiàn)了翹曲剝離現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致器件電性連接異常，導(dǎo)致器件失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種Ti/TiN成膜工藝方法，解決硅片翹曲導(dǎo)致 Ti/TiN膜層與硅之間剝離的問(wèn)題。
[0005] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述的Ti/TiN成膜工藝方法，包含：
[0006] 第1步，形成器件之后，淀積介質(zhì)膜層，進(jìn)行接觸孔溝槽的刻蝕；
[0007] 第2步，進(jìn)行第一次快速熱處理；
[0008] 第3步，淀積Ti/TiN膜層；
[0009]第4步，進(jìn)行第二次快速熱處理。
[0010]進(jìn)一步地，所示第1步，介質(zhì)膜層包含氧化娃層及硼磷娃玻璃;氧化娃厚度1000~ 1600A，硼磷硅玻璃厚度10Θ00~15Q_A;CMP完成后剩余介質(zhì)膜層總厚度8000~12000A。
[0011]進(jìn)一步地，所示第2步，第一次快速熱處理的溫度為650~690°C，工藝氣體為氮?dú)猓?處理時(shí)間為20~50S。
[0012 ]進(jìn)一步地，所示第3步，淀積T i / T i N膜層的厚度為T(mén) i厚度m()~3伽A，T i N厚度 500~1000A。
[0013]進(jìn)一步地，所示第4步，第二次快速熱處理的溫度為650~690°C，工藝氣體為氮?dú)猓?處理時(shí)間為20~50S。
[0014]本發(fā)明所述的Ti/TiN成膜工藝方法，在Ti/TiN膜形成之前，加入特殊的熱處理，改 善晶圓表面環(huán)境，擴(kuò)大了避免膜層剝離的工藝窗口。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是傳統(tǒng)工藝中出現(xiàn)鎢剝離的示意圖。
[0016] 圖2是本發(fā)明工藝與對(duì)比文件工藝效果對(duì)比圖。
[0017]圖3是本發(fā)明工藝流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明所述的Ti/TiN成膜工藝方法，包含如下的工藝步驟：
[0019] 第1步，在器件的主體結(jié)構(gòu)完成之后，淀積介質(zhì)膜層。所述介質(zhì)膜層包含氧化硅層 及硼磷硅玻璃;氧化硅厚度1000~1600A，硼磷硅玻璃厚度10000~15000Α β然后進(jìn)行接觸孔 溝槽的刻蝕，CMP完成后剩余介質(zhì)膜層總厚度8000~12000Α。
[0020] 第2步，進(jìn)行第一次快速熱處理，處理的溫度為650~690°C，工藝氣體為氮?dú)?，處?時(shí)間為20~50S。
[0021] 第3步，進(jìn)行Ti/TiN的濺射工藝，淀積Ti/TiN膜層。淀積Ti/TiN膜層的厚度為T(mén)i厚 度 100 ~30〇A，TiN 厚度 500 ~1000A。
[0022] 第4步，進(jìn)行第二次快速熱處理。處理的溫度為650~690°C，工藝氣體為氮?dú)猓幚?時(shí)間為20~50S。
[0023] 本發(fā)明所述的Ti/TiN成膜工藝方法，在Ti/TiN膜形成之前，加入一次特殊的熱處 理，改善成膜前的晶圓的表面環(huán)境，通過(guò)增加 RTP工藝，如圖2所示，可以把溫度下限降低到 280°C也沒(méi)有出現(xiàn)膜層剝落現(xiàn)象，擴(kuò)大了避免膜層剝離的工藝窗口。本發(fā)明在形成埋層金屬 之前優(yōu)化硅片表面環(huán)境，較單一控制濺射溫度更簡(jiǎn)潔有效。
[0024] 以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái) 說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同 替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種擴(kuò)大Ti/TiN應(yīng)力窗口的工藝方法，其特征在于:包含如下的工藝步驟： 第1步，形成器件之后，淀積介質(zhì)膜層，進(jìn)行接觸孔溝槽的刻蝕； 第2步，進(jìn)行第一次快速熱處理； 第3步，淀積Ti/TiN膜層； 第4步，進(jìn)行第二次快速熱處理。2. 如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)大Ti/TiN應(yīng)力窗口的工藝方法，其特征在于:所示第1步，介質(zhì) 膜層包含氧化娃層及棚憐娃玻璃；氧化娃厚度IQOO~1如化，棚憐娃玻璃厚度 10000~巧OOOA; CMP完成后剩余介質(zhì)膜層總厚度800日~口000A。3. 如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)大Ti/TiN應(yīng)力窗口的工藝方法，其特征在于:所示第2步，第一 次快速熱處理的溫度為650~690°C，工藝氣體為氮?dú)猓幚頃r(shí)間為20~50S。4. 如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)大Ti/TiN應(yīng)力窗口的工藝方法，其特征在于:所示第3步，淀積 Ti/TiN膜層的厚度為T(mén)i厚度100~300A，TiN厚度日腑~10舶A。5. 如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)大Ti/TiN應(yīng)力窗口的工藝方法，其特征在于:所示第4步，第二 次快速熱處理的溫度為650~690°C，工藝氣體為氮?dú)猓幚頃r(shí)間為20~50S。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種擴(kuò)大Ti/TiN應(yīng)力窗口的工藝方法，包含：第1步，形成器件之后，進(jìn)行接觸孔溝槽的刻蝕；第2步，進(jìn)行第一次快速熱處理；第3步，淀積Ti/TiN膜層；第4步，進(jìn)行第二次快速熱處理。本發(fā)明工藝在Ti/TiN膜形成之前，加入特殊的熱處理，擴(kuò)大了避免膜層剝離的工藝窗口，減小Ti/TiN膜層出現(xiàn)與硅基底剝離的概率。
【IPC分類】H01L21/768
【公開(kāi)號(hào)】CN105514028
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511026574
【發(fā)明人】卓紅標(biāo), 李亮
【申請(qǐng)人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日