薄膜沉积方法及基片技术

本申请提供一种薄膜沉积方法及基片，该薄膜沉积方法，包括循环执行以下步骤，直至基片上沉积的薄膜的厚度达到目标厚度：沉积步骤，将基片传入第一工艺腔室，向第一工艺腔室内通入沉积气体，将沉积气体激发为等离子体，使等离子体轰击第一工艺腔室中的靶材，在基片上沉积形成小于预设厚度的薄膜；刻蚀步骤，将基片传入第二工艺腔室，向第二工艺腔室内通入刻蚀气体，将刻蚀气体激发为等离子体，对沉积步骤中形成的薄膜进行刻蚀，蚀除薄膜的一部分。应用本申请，可以降低薄膜的中心与边缘的厚度和形貌差异，提高薄膜的方阻均匀性。提高薄膜的方阻均匀性。提高薄膜的方阻均匀性。

【技术实现步骤摘要】
薄膜沉积方法及基片


[0001]本专利技术涉及半导体工艺
，具体地，涉及一种薄膜沉积方法及基片。

技术介绍

[0002]在先进封装的工序中，采用凸块下层金属(Under bump metal,UBM)连接下层芯片和上层金属球，起着非常关键的作用。该层金属UBM为上层电镀提供导通电流，并要求该层金属与下层金属Al以及钝化层具有良好的粘附性，同时作为阻挡层阻止上层Cu、Au等金属原子往下层Al线内扩散，对芯片的可靠性和功耗(接触电阻)具有很大影响。
[0003]通常情况下，UBM为Ti/Cu(钛/铜)金属叠层薄膜，其中Ti作为粘附层，其薄膜均匀性具有重要作用。但是。采用传统的磁控溅射进行沉积，在Ti膜的厚度超过200nm时，晶圆中心与边缘薄膜的厚度和形貌差异很大，中心区域Ti薄膜更厚，但是晶圆中心区域的电阻却明显高于边缘区域，出现方阻均匀性明显下降的现象。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种薄膜沉积方法及基片，可以降低薄膜的中心与边缘的厚度和形貌差异，提高薄膜的方阻均匀性。
[0005]为实现本专利技术的目的，第一方面提供一种薄膜沉积方法，包括以下步骤：
[0006]沉积步骤，将基片传入第一工艺腔室，向所述第一工艺腔室内通入沉积气体，将所述沉积气体激发为等离子体，使所述等离子体轰击所述第一工艺腔室中的靶材，在所述基片上沉积形成小于预设厚度的薄膜；
[0007]刻蚀步骤，将所述基片传入第二工艺腔室，向所述第二工艺腔室内通入刻蚀气体，将所述刻蚀气体激发为等离子体，对所述沉积步骤中形成的薄膜进行刻蚀，蚀除所述薄膜的一部分；
[0008]循环执行所述沉积步骤和所述刻蚀步骤，直至所述基片上沉积的薄膜的厚度达到目标厚度。
[0009]可选地，在所述刻蚀步骤中，刻蚀掉的部分薄膜的厚度为所述沉积步骤中沉积的薄膜的厚度的5％-20％。
[0010]可选地，所述预设厚度大于或等于150nm，且小于或等于300nm。
[0011]可选地，在所述刻蚀步骤中，刻蚀掉的部分薄膜的厚度不小于10nm，且不大于30nm。
[0012]可选地，所述沉积气体包括氩气，所述刻蚀气体包括氩气和氢气。
[0013]可选地，在所述沉积步骤之前，还包括：
[0014]预清洗步骤，将所述基片传入预清洗工艺腔室，向所述预清洗工艺腔室内通入清洗气体，将所述清洗气体激发为等离子体，对所述基片的表面进行清洗。
[0015]可选地，所述第一工艺腔室为沉积工艺腔室，所述第二工艺腔室为所述预清洗工艺腔室。
[0016]可选地，在所述预清洗步骤之前，还包括：
[0017]去气步骤，将所述基片传入去气工艺腔室，将所述去气工艺腔室抽至预设真空度，将所述基片加热至预设温度。
[0018]为实现本专利技术的目的，第二方面提供一种基片，包括基体和应用第一方面所述的薄膜沉积方法在所述基体上形成的薄膜。
[0019]本申请具有以下有益效果：
[0020]本申请提供的薄膜沉积方法，不仅包括沉积步骤，还包括刻蚀步骤，通过在刻蚀步骤中对沉积步骤中形成的初始薄膜进行刻蚀，以蚀除初始薄膜的一定厚度的表面层，且在刻蚀过程中，因受到Ar离子的高速轰击，薄膜表面的原子的有序排列结构被破坏，晶圆中心区域薄膜的择优生长趋势被有效抑制，使再沉积薄膜过程中不再出现择优生长，可有效避免晶圆中心区域产生柱状晶体，从而保证了薄膜沉积更大厚度时的致密性和均匀性，及形成的薄膜的方阻均匀性。
附图说明
[0021]图1a为采用现有的薄膜沉积方法得到的薄膜的中心区域的扫描电镜图像；
[0022]图1b为采用现有的薄膜沉积方法得到的薄膜的边缘区域的扫描电镜图像；
[0023]图2为采用现有的薄膜沉积方法得到的薄膜的不同区域的方阻值；
[0024]图3沉积到晶圆中心和边缘的溅射粒子的入射角度的示意图；
[0025]图4为本申请实施例提供的薄膜沉积方法的流程示意图；
[0026]图5a为采用本实施例提供的薄膜沉积方法得到的薄膜的中心区域的扫描电镜图像；
[0027]图5b为采用本实施例提供的薄膜沉积方法得到的薄膜的边缘区域的扫描电镜图像；
[0028]图6为采用本实施例提供的薄膜沉积方法得到的薄膜的不同区域的方阻值。
具体实施方式
[0029]下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
[0030]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0031]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可包括复数形式。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列
出项的全部或任一单元和全部组合。
[0032]下面结合附图以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
[0033]本实施例为解决Ti膜在厚度超过200nm时，出现方阻均匀性明显下降现象的问题，对出现该现象的原因做了研究分析，发现：以厚度为300nm的Ti薄膜为例，从扫描电镜图像(如图1a和图1b)可知，位于晶圆中心与边缘的薄膜的厚度和形貌差异很大，中心区域Ti薄膜更厚，晶粒呈柱状，不再是100nm时的非晶状态，原子排列比较疏松，所以中心区域的方阻较大。而晶圆边缘区域薄膜为100nm时的非晶状态，晶粒呈无序状，比较致密，所以边缘区域的方阻较小，如图2所示，约300nm Ti薄膜的方阻均匀性为12.7％，显然达不到半导体制造工艺对UBM均匀性的要求。其进一步地原因在于，在沉积过程中，圆形靶材直径比晶圆大，晶圆中心接受最大面积的靶材溅射粒子，沉积在晶圆中心区域的溅射粒子要多于边缘区域，为了保证整面晶圆沉积薄膜的均匀性，设置靶材边缘磁场的强度高于中心磁场，从而使靶材外围被溅射出更多的粒子，靶材中心被溅射出相对较少的粒子，从而调节晶圆中心和边缘沉积薄膜的速率达到一致。但是，在这种情况下，沉积到晶圆中心和边缘的溅射粒子具有不同的入射能量和不同的入射角度(如图3所示)，中心的溅射粒子的能量相对较低，无法破坏薄膜在持续沉积过程中的择优生长趋势，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：沉积步骤，将基片传入第一工艺腔室，向所述第一工艺腔室内通入沉积气体，将所述沉积气体激发为等离子体，使所述等离子体轰击所述第一工艺腔室中的靶材，在所述基片上沉积形成小于预设厚度的薄膜；刻蚀步骤，将所述基片传入第二工艺腔室，向所述第二工艺腔室内通入刻蚀气体，将所述刻蚀气体激发为等离子体，对所述沉积步骤中形成的薄膜进行刻蚀，蚀除所述薄膜的一部分；循环执行所述沉积步骤和所述刻蚀步骤，直至所述基片上沉积的薄膜的厚度达到目标厚度。2.根据权利要求1所述的薄膜沉积方法，其特征在于，在所述刻蚀步骤中，刻蚀掉的部分薄膜的厚度为所述沉积步骤中沉积的薄膜的厚度的5％-20％。3.根据权利要求1所述的薄膜沉积方法，其特征在于，所述预设厚度大于或等于150nm，且小于或等于300nm。4.根据权利要求1所述的薄膜沉积方法，其特征在于，在所述刻蚀步骤中，刻蚀掉的部分薄膜的厚度不小于10nm，且不大于30...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵联波，王宽冒，张同文，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：