一种提高金属基底表面均一性的方法与流程

本发明属于半导体制造，特别涉及一种提高金属基底表面均一性的方法。

背景技术：

1、在半导体制造中，金属基底被广泛用作互连层、电极层、种子层或承载衬底。常见的金属材料包括铜、铝、钛、钨、钴、镍等。这些金属在空气中极易发生自然氧化，在表面生成一层本征氧化层。

2、该自然氧化层具有以下两个问题：

3、1、由于环境中湿度、温度、污染物浓度的微小波动，自然氧化层的厚度通常在数个埃至数纳米之间无规则变化，氧化物化学计量比也不一致（如铜表面可能同时存在cu2o和cuo，且比例不定）。

4、2、对后续工艺带来影响，在不均匀的氧化层上进行光刻胶旋涂时，表面能差异会造成胶厚不均匀；进行薄膜沉积（cvd、pvd）时，成核密度和生长速率不一致，导致薄膜的厚度、应力、组分出现面内分布恶化；在进行晶圆键合或电镀时，界面特性差异引发键合强度不均或镀层质量下降。这些都直接影响器件良率和性能。

5、传统技术中会采用ar溅射、氢等离子体或湿法清洗去除自然氧化层，但去除后洁净金属表面反应活性极高，会在进入下一工序的短暂暴露中再次发生不可控的自然氧化，无法从根本上保证表面均一性。若全程保持超高真空，则设备成本和产能压力巨大。

技术实现思路

1、本申请的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种操作简单、可有效克服自然氧化不均匀问题的金属基底表面处理方法。

2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种提高金属基底表面均一性的方法，包括下述步骤：

3、s1）、提供一金属基底；

4、s2）、将所述金属基底置于等离子体处理腔室中，通入含氧工艺气体，激励产生氧等离子体，对金属基底表面进行处理，利用氧等离子体中的活性氧自由基和离子，将在所述金属基底表面形成厚度均一、化学态一致的受控氧化层；

5、s3）、在所述受控氧化层上直接进行后续半导体工艺。

6、在一个可行的实施例中，所述的金属基底材质为铜、铝、钛、钨、钴、镍或钼中的任意一种或其合金

7、在一个可行的实施例中，在所述的步骤s2）中，通过控制所述的氧气等离子体处理的工艺参数，使生成的受控氧化层的厚度在5～10nm范围内，并且所述的受控氧化层的面内厚度非均匀性小于5%。

8、在一个可行的实施例中，所述的含氧工艺气体的流量为50～500 sccm，腔室压力为0.1～5 torr，射频功率为100～1000 w，处理时间为10～300秒，所述的金属基底的温度为20～300℃。

9、在一个可行的实施例中，所述的含氧工艺气体为纯氧、压缩空气或氧气氮气混合气体。其中，氧气氮气混合气体可以选用10%氧气90%氮气的混合气体,或者20%氧气80%氮气的混合气体。

10、经过含氧工艺气体处理后的金属基底，原则上可以接触大气，并在大气中进行后续工艺加工，而不会有明显影响。

11、在一个优选的实施例中，为了排除除了后续工艺中的气体的影响，所述等离子体处理腔室与所述后续半导体工艺所需设备之间通过真空传送腔连接，避免处理后的表面再次接触大气。

12、在一个可行的实施例中，所述的后续半导体工艺包括在所述受控氧化层上直接进行薄膜沉积、光刻胶涂布、电镀或晶圆键合工艺中的至少一个处理工艺。

13、本申请与现有技术相比具有如下优点：本申请在自然氧化造成的随机性不均匀表面，进行氧等离子处理，使金属基底的表面转变为参数可精确控制的均匀氧化层，从根源上解决了金属基底表面整面均一性差的问题。本申请完全使用现有设备进行处理，具有工艺集成度高、处理时间短、成本低、产能损失小的优点。对不同金属材料，只需简单调整功率和时间等参数，即可形成相应均匀氧化层，具有普适性。

1.一种提高金属基底表面均一性的方法，其特征在于，包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的金属基底材质为铜、铝、钛、钨、钴、镍或钼中的任意一种或其合金。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述的步骤s2）中，通过控制所述的氧气等离子体处理的工艺参数，使生成的受控氧化层的厚度在5～10nm范围内，并且所述的受控氧化层的面内厚度非均匀性小于5%。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于：所述的含氧工艺气体的流量为50～500sccm，腔室压力为0.1～5torr，射频功率为100～1000w，处理时间为10～300秒，所述的金属基底的温度为20～300℃。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的含氧工艺气体为纯氧、压缩空气或氧气氮气混合气体。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述等离子体处理腔室与所述后续半导体工艺所需设备之间通过真空传送腔连接，避免处理后的表面再次接触大气。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的后续半导体工艺包括在所述受控氧化层上直接进行薄膜沉积、光刻胶涂布、电镀或晶圆键合工艺中的至少一个处理工艺。