[发明专利]金属薄膜的制造方法

说明书

本发明公开了一种金属薄膜的制造方法，包括步骤：步骤一、在金属成膜腔中形成金属薄膜，金属成膜腔的周边区域的温度低于中间区域的温度的特性会使降温后在半导体衬底的周边产生铜析出；步骤二、提供第二工艺腔并将第二工艺腔升温到第二温度并通过第二温度对金属薄膜进行处理从而使金属薄膜的铜掺杂在半导体衬底的面内重新均匀分布，第二温度要大于第一相变温度，第一相变温度为金属薄膜由α相向亚共晶相转变的温度；步骤三、对半导体衬底进行冷却，在冷却过程中各区域的金属薄膜都形成亚共晶相，从而消除铜析出。本发明能消除铜析出，也从而能消除后续对金属薄膜的刻蚀处理中形成的刻蚀残留，从而能提高产品的良率。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种金属薄膜的制造方法。

背景技术

金属线成膜工艺对半导体器件的特性有着至关重要的影响，尤其是器件的导电电阻。由于半导体工艺集成化趋势，半导体芯片的性能也越来越丰富，伴随而来的就是半导体芯片的集成化度导致的电路集中，器件发热量增加，最终影响器件的性能和使用寿命。

由于半导体工艺集成化趋势，半导体芯片的性能也越来越丰富，伴随而来的就是半导体芯片的集成化度导致的电路集中，集成工艺越来越复杂，金属铝(Al)线在半导体芯片应用也越来越广，由于金属Al熔点较低，通常成膜温度一般都在熔点以下。现有方法中，金属铝薄膜中通常还掺有一定浓度的铜(Cu)，金属薄膜一般直接采用物理气相沉积(PVD)工艺形成，而PVD工艺又多采用溅射(Sputter)工艺。通常在金属薄膜的成膜过程中，PVD工艺腔会升高到低于金属薄膜熔点的温度，成膜完成后直接降温得到所需的金属薄膜，但是现有方法在金属成膜后所得到的金属薄膜容易产生铜析出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种金属薄膜的制造方法，能防止铜析出。

为解决上述技术问题，本发明提供的金属薄膜的制造方法包括如下步骤：

步骤一、将半导体衬底放置在金属成膜腔中并在所述半导体衬底表面形成金属薄膜，所述金属薄膜为掺铜铝膜，形成所述金属薄膜的温度为第一温度，所述金属成膜腔的周边区域的温度低于中间区域的温度，所述金属薄膜中的铜会向低温处扩散从而使所述半导体衬底周边的铜浓度增加，在所述金属薄膜降温后会在所述半导体衬底的周边产生铜析出。

步骤二、提供工艺温度大于所述金属成膜腔的第二工艺腔，将所述半导体衬底放置在所述第二工艺腔中，将所述第二工艺腔升温到第二温度，通过所述第二温度对所述金属薄膜进行处理从而使所述金属薄膜的铜掺杂在所述半导体衬底的面内重新均匀分布，所述第二温度要大于各区域的所述金属薄膜的铜掺杂浓度对应的第一相变温度，所述第一相变温度为所述金属薄膜由α相向亚共晶相转变的温度。

步骤三、对所述半导体衬底进行冷却，在冷却过程中，所述半导体衬底的各区域的所述金属薄膜的温度低于所述第一相变温度时形成亚共晶相，从而消除铜析出。

进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。

进一步的改进是，在所述半导体衬底的表面形成有层间膜，所述金属薄膜形成于所述层间膜表面。

进一步的改进是，所述金属成膜腔为PVD工艺腔。

进一步的改进是，步骤一中，采用PVD溅射工艺形成所述金属薄膜。

进一步的改进是，所述第二工艺腔为CVD工艺腔。

进一步的改进是，步骤二中，铜均匀分布后各区域的所述金属薄膜的铜掺杂浓度为0.5％，对应的第一相变温度为365℃。

进一步的改进是，步骤二中所述第二温度为400℃～450℃。

进一步的改进是，步骤二中，通过所述第二温度对所述金属薄膜进行处理时的气体流量为200sccm～500sccm，处理时间为1分钟～3分钟。