[发明专利]一种Al-0.5Cu导电层退火处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电材料的退火处理方法，更具体地说涉及一种IC制造过程中Al-0.5Cu导电层退火处理的方法。

背景技术

在IC(集成电路)制造领域，Al-0.5Cu合金材料被广泛应用于芯片导电层。在Al-0.5Cu合金材料中，Cu元素的掺入可以减弱电迁移，提高芯片的使用寿命。

但局部饱和的Cu会从合金晶相中析出，形成富铜区域。该富铜区域在后续的蚀刻过程中很难被完全蚀刻，残留下的部分铜会导致金属(metalline)之间短路，影响晶片的电学性能，同时也会使其良率降低。

在高温高真空环境下，采用退火处理能够使析出的铜回熔至Al-0.5Cu导电层中，但是现有的退火处理容易在导电层产生Al颗粒的长大和突起，Al的长大和突起同样会导致在后续的蚀刻过程中很难被完全蚀刻，而产生短路和影响良率的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种Al-0.5Cu导电层退火处理的方法。采用本发明的退火处理方法，能够将析出的铜回熔至导电层，同时不会引起导电层中Al颗粒的长大和突起。

本发明Al-0.5Cu导电层退火处理的方法，将导电层置入高真空的环境中保温并冷却，保温温度为380～420℃，Al-0.5Cu导电层的厚度在时，所述时间为60s～300s，Al-0.5Cu导电层的厚度越大，时间越长。

作为上述技术方案的优选，当Al-0.5Cu导电层的厚度为时，保温时间为60～80s。

作为上述技术方案的优选，当Al-0.5Cu导电层的厚度为时，保温时间为80～120s。

作为上述技术方案的优选，当Al-0.5Cu导电层的厚度为时，保温时间为150～300s。

作为上述技术方案的优选，所述冷却过程的冷却速度为7～12℃/s。

本发明提供的Al-0.5Cu导电层退火处理的方法，由于在380～420℃高温和高真空的环境下，Al-0.5Cu合金材料对铜的溶解度升高，铜能够回熔至Al-0.5Cu合金材料中，并且能够在合金材料内弥散分布，由于形成了稳定的相态，因此在冷却之后被回熔的铜依然会保持在合金材料中，克服了铜析出的问题。

同时，本发明通过严格地控制不同Al-0.5Cu导电层退火处理过程中的退火时间，能够避免Al颗粒的长大和突起，不会引起晶片的短路现象，并能增加良率。

附图说明

图1A是厚度为的导电层退火150s后的SEM图；

图1B是图1A经蚀刻后的SEM图；

图2A是厚度为的导电层退火80s后的SEM图；

图2B是图2A经蚀刻后的SEM图；

图3A是厚度为的导电层退火150s后的SEM图；

图3B是图3A经蚀刻后的SEM图；

图4A是厚度为的导电层退火80s后的SEM图；

图5A是厚度为的导电层退火150s后的SEM图；

图5B是厚度为的导电层退火300s后的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本发明的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

实施例1

将厚度为的Al-0.5Cu导电层晶片放入温度为420℃高真空的退火炉中，保温时间为150s，然后出炉以7℃/s冷却至常温，进行后续的蚀刻过程。图1A为经过150s退火处理后得到的导电层的SEM图，从图中可以看出，退火后的Al-0.5Cu导电层表面有明显的突起，该突起的外周具有很分明的棱角，说明Al颗粒有聚集长大的趋势。在蚀刻过程中，由于该突起难以完全蚀刻，如图1B所示，蚀刻后在金属之间保留有不规则形态的物质，最终导致了短路。

实施例2

将厚度为的Al-0.5Cu导电层晶片放入温度为420℃高真空的退火炉中，保温时间为80s，然后以7℃/s冷却至常温，进行后续的蚀刻过程。与实施例1相比，本实施例在其他条件相同的情况下缩短了退火处理的保温时间。图2A为经过80s退火处理后得到的晶片的SEM图，从图中可以看出，退火后的Al-0.5Cu导电层表面不是很平整，有一小部分突起，但与实施例1相比其外周比较圆滑。说明在该条件之下，铜大部分回熔至合金材料中，不再形成明显的富铜区域，同时也没有明显的Al颗粒突起发生。所以，在进行完后蚀刻过程之后，如图2B所示的SEM图，形态良好，没有因为不完全蚀刻而造成的短路现象。