扩大Ti/TiN应力窗口的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种扩大Ti/TiN应力窗口的工艺方法，包含：第1步，形成器件之后，进行接触孔沟槽的刻蚀；第2步，进行第一次快速热处理；第3步，淀积Ti/TiN膜层；第4步，进行第二次快速热处理。本发明专利技术工艺在Ti/TiN膜形成之前，加入特殊的热处理，扩大了避免膜层剥离的工艺窗口，减小Ti/TiN膜层出现与硅基底剥离的概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制造领域，特别涉及一种扩大Ti/TiN应力窗口的工艺方法。
技术介绍
Ti/TiN膜，其具有高熔点、优异的抗氧化性、良好的电热传导性、与基底优良的结合力等特点。在BCD工艺中，Ti/TiN常用于作为阻挡层金属，或者由于接触孔一般填充金属钨，但钨与硅衬底之间的黏附性不强，需要中间黏附层来增强金属物与硅衬底之间的附着性能，而Ti/TiN也是较佳的黏附层金属。Ti/TiN还具有减少电迁移的功能，在半导体制造工艺中大量的使用。Ti/TiN膜层较多地通过磁控溅射工艺形成。磁控溅射，是利用高能粒子溅射Ti靶，使得Ti靶上的微观粒子被激发而逃逸出靶材表面，逃逸出的中性粒子在靶材附近被磁场所束缚的电子离化形成Ti离子，Ti离子在阴极偏压的作用下定向向基体位置偏转同时与真空腔室中被离化的氮离子一起沉积在硅基体上。磁控溅射工艺的优点是：高能粒子沉积在基体上呈颗粒状生长，保证了较好的膜基结合力，膜层致密度、均匀性的控制，有效提高了其硬度等性能。但该技术也存在缺点：1、膜层生长过程中应力较大、缺陷较多容易造成膜层的失效，对于厚膜的制备这种不足更容易凸显。2、高能粒子向基体材料的溅射和生长容易造成基体的变形。Ti/TiN溅射完成以后，在热处理的时，如果温度控制出现稍微异常，极有可能发生Ti/TiN剥离或鼓包，再经过CMP(ChemicalMechanicalPolishing)处理时就会造成钨剥离,进而造成晶圆报废。其形成的工艺流程大致包含：接触孔沟槽的刻蚀、淀积Ti/TiN膜层、进行快速热处理。一般通过提高溅射时加热头的温度，可以适当改善因后续因应力变化造成的剥离，但加热头的能力有限，且每次维护后温度都会出现波动(spec：300～400℃)，管控困难，且在收紧规格后亦出现了金属剥离的现象。如图1所示，图中右边为形貌正常、贴附良好的膜层，而左边的是有缺陷的，图中圈注处与右边对比能明显看出表面附着的钨出现了翘曲剥离现象，这会导致器件电性连接异常，导致器件失效。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种Ti/TiN成膜工艺方法，解决硅片翘曲导致Ti/TiN膜层与硅之间剥离的问题。为解决上述问题，本专利技术所述的Ti/TiN成膜工艺方法，包含：第1步，形成器件之后，淀积介质膜层，进行接触孔沟槽的刻蚀；第2步，进行第一次快速热处理；第3步，淀积Ti/TiN膜层；第4步，进行第二次快速热处理。进一步地，所示第1步，介质膜层包含氧化硅层及硼磷硅玻璃；氧化硅厚度1000～硼磷硅玻璃厚度CMP完成后剩余介质膜层总厚度进一步地，所示第2步，第一次快速热处理的温度为650～690℃，工艺气体为氮气，处理时间为20～50S。进一步地，所示第3步，淀积Ti/TiN膜层的厚度为Ti厚度TiN厚度进一步地，所示第4步，第二次快速热处理的温度为650～690℃，工艺气体为氮气，处理时间为20～50S。本专利技术所述的Ti/TiN成膜工艺方法，在Ti/TiN膜形成之前，加入特殊的热处理，改善晶圆表面环境，扩大了避免膜层剥离的工艺窗口。附图说明图1是传统工艺中出现钨剥离的示意图。图2是本专利技术工艺与对比文件工艺效果对比图。图3是本专利技术工艺流程示意图。具体实施方式本专利技术所述的Ti/TiN成膜工艺方法，包含如下的工艺步骤：第1步，在器件的主体结构完成之后，淀积介质膜层。所述介质膜层包含氧化硅层及硼磷硅玻璃；氧化硅厚度硼磷硅玻璃厚度然后进行接触孔沟槽的刻蚀，CMP完成后剩余介质膜层总厚度第2步，进行第一次快速热处理，处理的温度为650～690℃，工艺气体为氮气，处理时间为20～50S。第3步，进行Ti/TiN的溅射工艺，淀积Ti/TiN膜层。淀积Ti/TiN膜层的厚度为Ti厚度TiN厚度第4步，进行第二次快速热处理。处理的温度为650～690℃，工艺气体为氮气，处理时间为20～50S。本专利技术所述的Ti/TiN成膜工艺方法，在Ti/TiN膜形成之前，加入一次特殊的热处理，改善成膜前的晶圆的表面环境，通过增加RTP工艺，如图2所示，可以把温度下限降低到280℃也没有出现膜层剥落现象，扩大了避免膜层剥离的工艺窗口。本专利技术在形成埋层金属之前优化硅片表面环境，较单一控制溅射温度更简洁有效。以上仅为本专利技术的优选实施例，并不用于限定本专利技术。对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩大Ti/TiN应力窗口的工艺方法，其特征在于：包含如下的工艺步骤：第1步，形成器件之后，淀积介质膜层，进行接触孔沟槽的刻蚀；第2步，进行第一次快速热处理；第3步，淀积Ti/TiN膜层；第4步，进行第二次快速热处理。

【技术特征摘要】
1.一种扩大Ti/TiN应力窗口的工艺方法，其特征在于：包含如下的工艺步骤：
第1步，形成器件之后，淀积介质膜层，进行接触孔沟槽的刻蚀；
第2步，进行第一次快速热处理；
第3步，淀积Ti/TiN膜层；
第4步，进行第二次快速热处理。
2.如权利要求1所述的扩大Ti/TiN应力窗口的工艺方法，其特征在于：所示第1
步，介质膜层包含氧化硅层及硼磷硅玻璃；氧化硅厚度硼磷硅玻璃厚度
CMP完成后剩余介质膜层总厚度3.如权利要求1所述的扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓红标，李亮，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31