專利名稱：：集成電路金屬化Mo、Si-Al兩層結構的互連工藝的制作方法
技術領域：
：本發明涉及集成電路制造中金屬化工序的一種實現金屬互連的工藝，尤指以低接觸電阻及高可靠的接觸質量為工藝改進方向的集成電路金屬化Mo、Si-Al兩層結構的互連工藝。
背景技術：
：現行集成電路金屬化工藝是采用鋁源，以濺射或蒸發的方式實現芯片內各元件接觸孔互連。接觸孔是經過多次擴散工藝而形成的高雜質濃度區域(P+或n+)。P+或n+區與鋁再經過合金即形成低阻歐姆接觸。鋁互連具有相對較低的電阻率和易刻蝕的優點，在大、中規模集成電路制造初期得到廣泛的應用。隨著集成電路產品可靠性及成品率提高，金屬互連的質量越來越受到人們的重視。鋁硅接觸經過一定溫度合金，在缺陷處容易形成合金點，由于這些存在合金點處的擴散機構不同于其他地方，擴散速度特別快，pn結面不平坦，造成低擊穿、分段擊穿甚至穿通，使成品率受到嚴重影響。
發明內容本發明提供一種能夠較佳的達到低接觸電阻和阻擋合金產生的集成電路金屬化Mo、Si-Al兩層結構的互連工藝，從而使成品率和成品電路的可靠性大為提高。為此，采用如下技術方案一種集成電路金屬化Mo、Si-Al兩層結構的互連工藝，其工藝流程為①、將待作金屬的晶圓裝入濺射裝置中；②、在高真空條件下先濺射厚度為9001100A的阻擋金屬鉬Mo;③、在高真空條件下再濺射厚度為10000A-20000A的金屬鋁A1，濺射源采用含硅1%2%的鋁合金靶；、濺射工序完成后從真空室取出晶圓。本發明為避免合金點的產生，在鋁層與硅層之間加入一層阻擋金屬鉬(Mo)。原因在于首先，鉬的熔點高達2615t:，鋁不易穿透阻擋金屬層與Si形成合金點；其次，鉬在常溫下的電阻率為5.7e-6歐姆*厘米，且與二氧化硅有很高的粘附性；光刻容易刻蝕，相對符合熔點、粘附性、易刻蝕的要求金屬鈦(Ti)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鎳(Ni)而言電阻率最低。同時為了在較低溫度下得到低接觸電阻的要求及進一步防止合金點產生，采用熔點較低的含硅1%2%鋁合金靶作為濺射源，含硅的主要作用為了提高合金層的歐姆接觸特性，在接觸加熱的處理中，使鋁合金更傾向于與合金內部的硅發生作用。最終使中測成品率和成品電路的可靠性大為提高。容易改變且投入低。金屬化Mo，Si-Al層試驗原理及實驗數據分析如下試驗原理薄膜電阻率尺寸效應的公式是Lovell-A卯leyard公式，其表達式如下3CN8"(1)上述公式中，PF是金屬薄膜的電阻率，PB是金屬塊體材料的電阻率，AB是金屬塊體材料的自由電子的平均自由程，d是薄膜的膜厚。從上述公式中可以看出，當薄膜的膜厚同塊體材料的自由電子的平均自由程可比時，薄膜的電阻率是大于塊體材料的電阻率的；當薄膜的膜厚遠遠大于塊體材料的自由電子的平均自由程時，上述公式中右邊第二項趨近于零，薄膜的電阻率是趨于塊體材料電阻率的，也即，當薄膜的膜厚很厚時，薄膜也就變成了塊體材料。根據公式pF=Rs*d(2)其中PF為金屬薄膜的電阻率，d金屬層厚度，Rs為一定厚度金屬層所對應的方塊電阻，根據測量所得方塊電阻和厚度值計算現行工藝條件下一定厚度所對應的鋁薄層電阻率。由Lovell-A卯leyard公式金屬薄層電阻率與厚度的倒數存在線性關系，以厚度為自變量，以電阻率為隨變量對三組數據進行線性擬合。可得到擬合曲線的斜率K和截距b。隨變量p相對于自變量1/d具有斜率K=(3*PB*AB)/8;截距b=PBpB禾PAB。然后將PB禾PAB的值代入公式(1)則可求得對應一定厚度的金屬薄層的電阻率。薄層電阻率求得之后根據公式(2)計算一定厚度所對應的方塊電阻，具體數據見下表實驗數據<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>通過實驗數據可得，鉬層厚度不同使其對應方塊電阻不同，同時，金屬布線合金后以二極管為例的特性也不同。鉬層太厚，體電阻大，二極管特性V變大。鉬層太薄，上層鋁會穿透鉬層，使二極管反向漏電流變大。當鉬層厚度為ioooA時，二極管特性較佳，能夠達到低接觸電阻和阻擋合金產生的最佳效果。具體實施例方式實施例1，以濺射工藝為例，設備為JS600-4/X磁控濺射臺一種集成電路金屬化Mo、Si-Al兩層結構的互連工藝，其工藝流程為①、開啟濺射臺，將待濺射的晶圓裝入真空室；啟動分子泵對真空室抽真空；②、當真空室真空度達到2.4e6Pa時，分別濺射厚度為900A或1000A或1100A的鉬層；濺射Mo完成后，再次抽真空；③、當真空室真空度再次達到2.4e6Pa時，濺射厚度為10000-20000A的金屬鋁A1，濺射源采用含硅1%2%的鋁合金靶；、濺射工序完成后從真空室取出晶圓。權利要求一種集成電路金屬化Mo、Si-Al兩層結構的互連工藝，其特征在于該工藝流程為①、將待作金屬的晶圓裝入濺射裝置中；②、在高真空條件下先濺射厚度為的阻擋金屬鉬Mo；③、在高真空條件下再濺射厚度為的金屬鋁Al，濺射源采用含硅1％～2％的鋁合金靶；④、濺射工序完成后從真空室取出晶圓。F2009101177370C00011.tif,F2009101177370C00012.tif2.根據權利要求1所述的集成電路金屬化Mo、Si-Al兩層結構的互連工藝，其特征在于在高真空條件下先濺射阻擋金屬鉬Mo的厚度為ioooA時最佳。全文摘要一種集成電路金屬化Mo、Si-Al兩層結構的互連工藝，其工藝流程為將待作金屬的晶圓裝入濺射裝置中；在高真空條件下先濺射厚度為900～1100的阻擋金屬鉬Mo，后濺射厚度為10000-20000的金屬鋁Al，濺射源采用含硅1％～2％的鋁合金靶；濺射工序完成后從真空室取出晶圓。本發明為避免合金點的產生，在鋁層與硅層之間加入一層阻擋金屬鉬(Mo)。同時為了在較低溫度下得到低接觸電阻的要求及進一步防止合金點產生，采用熔點較低的含硅1％～2％鋁合金靶作為濺射源，含硅的主要作用為了提高合金層的歐姆接觸特性，在接觸加熱的處理中，使鋁合金更傾向于與合金內部的硅發生作用。最終使中測成品率和成品電路的可靠性大為提高。文檔編號H01L21/70GK101740483SQ20091011773公開日2010年6月16日申請日期2009年12月14日優先權日2009年12月14日發明者劉惠林,張景春,張舒怡,朱愛玲,王林,王永功,石彩虹,鄭吉春,鄭金柱,馬美玲申請人:天水天光半導體有限責任公司