可以有两种方法改善电迁移问题。第一种方法是利用铝铜合金代替纯铝材料做互连金属材料来改善电迁移。因为铜原子比铝原子重,它可以有效地抑制铝单晶颗粒移动,从而达到改善铝金属互连线电迁移的问题。铜的浓度越高,铝铜合金抵御电迁移的能力越强。然而高的铜浓度会使金属刻蚀过程变得困难,因铝铜合金的刻蚀气体的主要成分是氯,金属刻蚀过程中铜的刻蚀副产物是氯化铜,但是氯化铜的挥发性很低,会形成残留物影响良率。第二种方法是利用三文治结构(TiN/AI/I/TiN)改善电迁移,上下覆盖层 TiN 可以防止铝金属堆积小丘。
亚微米和深亚微米技术铝互连线的实现过程是首选淀积下表面阻挡层钛和氮化钛,然后淀积含铜0.5%~4%的铝铜合金,再淀积表面阻挡层氮化钛,最后通过光刻和刻蚀形成铝互连线。图3-136所示为铝互连线工艺过程的示意图,其中图3-136a是未淀积金属前;图3-136b是淀积Ti和TiN;图3-136c是淀积 AICu 合金;图3-136d是淀积TiN;图3-136e是金属层光刻:图3-136f是金属层刻蚀,并形成金属互连线。
随着技术的进步,电路和互连线密度不断增加,而互连线的间距变得越来越窄,互连线之间的寄生电容,以及互连线与衬底的寄生电容越来越大,电路的速度受 RC的影响变得越来越严重。
可以通过几种途径减小 RC:第一种是通过增加 ILD的厚度来减小互连线与衬底的寄生电容;第二种是增加金属互连线的层数和利用厚金属线来减小电阻,目前金属互连线的层数正在持续增加到9到10层;第三种是利用低K介质(FSG)或者超低K 介质材料代替 USG,从而减小寄生电容C;第四种是利用电阻率更低的铜代替铝铜合金作为金属互连材料,铜的电阻率比铝的电阻率小36%。例如在0.13μm 及以下的工艺技术采用铜做互连金属材料,这样可以有效地降低RC,提高电路的速度。