铝互连线电迁移可靠性研究

论文摘要

随着芯片特征尺寸越来越小,集成度越来越高,对芯片可靠性的研究变得日益重要,而其中电迁移现象是影响互连引线的主要可靠性问题。在0.13μm以上的制程中,主要采用铝铜合金作为金属导线的材料。选择铝的主要原因是因为它具有较低的电阻率,并具有和硅片制造工艺的兼容性,而且其成本相当低廉。但其自身面着临层出不穷的电迁移问题,所以研究铝互连制造工艺,了解电迁移现象并从工艺制程过程中预防电迁移对提高微电子制造技术水平有积极意义,并可以获得工业应用价值。论文系统地研究了制造工艺对铝互连电迁移可靠性的影响机制。详细论述了铝互连制造的工艺流程,结构特性,分析了铝互连技术的制造特点,总结出制造工艺对其重要物理特性的影响。在已知的电迁移理论和经验结论基础上,将工艺制造与电迁移关系定量地联系了起来。通过实验列举并阐述了工艺参数变化对铝互连线电迁移可靠性的影响。本论文的实验部分主要从金属薄膜沉积、刻蚀、清洗等制造工艺入手,分别阐述了各个工艺的制造特点以及工艺参数对铝互连线电迁移可靠性的影响。结合生产实例对相应的工艺参数进行优化,从而改进制程能力,提高铝互连线的电迁移可靠性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 半导体技术的发展历程
• 1.2 半导体制造技术要点
• 1.3 半导体中可靠性问题
• 1.4 研究电迁移可靠性问题的重要性
• 1.5 课题内容、背景与意义
• 第二章 铝互连工艺特点
• 2.1 铝互连的工艺流程
• 2.2 互连线结构特性
• 2.3 铝铜合金互连可靠性研究
• 2.4 竹节结构
• 2.5 铝互连电迁移可靠性面临的问题
• 第三章 电迁移理论研究
• 3.1 电迁移现象
• 3.2 电迁移理论（原子扩散模型）
• 3.3 电迁移测试
• 3.3.1 测试结构
• 3.3.2 测试方法及测试系统
• 3.3.3 对数标准偏差与威布尔形状参数分布
• 第四章 生产工艺对电迁移的影响
• 4.1 薄膜生长工艺对金属电迁移的影响
• 4.2 刻蚀工艺对金属电迁移的影响
• 4.3 清洗工艺对金属电迁移的影响
• 第五章 结论与意义
• 参考文献
• 致谢