半导体 第十的五讲 互连.ppt

集成电路互连术  集成电路互连技术简介 早期互连技术:铝互连 目前应用最广泛的互连技术:铜互连 下一代互联材料与互连技术:碳纳米管互连  集成电路互连技术简介 所谓的集成电路 互连技术,就是 将同一芯片内各 个独立的元器件 通过一定的方式 连接成具有一定 功能的电路模块 的技术。  集成电路对互连金属材料的要求 口具有较小的电阻率 口易于沉积和刻蚀 口具有良好的抗电迁移特性  金属化引线中的电迁移现 象是一种在大电流密度作 电迁移现象: 用下的质量输运现象。质 量输运是沿电子流动方向 进行的,结果在一个方向 形成空洞,而在另一个方 向则由于金属原子的堆积 形成小丘。前者将使互连 引线开路或断裂,而后者 会造成光刻的困难和多层 布线之间的短路。 电迁移现象是集成电路 制造中需要努力解决的 copper 个问题。特别是当集 成度增加,互连线条变 窄时,这个问题更为突 出。  早期互连技术:铝互连 铝互连的优点: 铝在室温下的电阻率仅为27p92cm; 与n+和p+硅的欧姆接触电阻可以低至 10E-69/cm2;与硅和磷硅玻璃的附着 性很好,易于沉积与刻蚀。由于上述优 点,铝成为集成电路中最早使用的互连 金属材料  onding pad metal-5 Top Nitride 四x Metal-4 D Via-4 Metal-3 ILD-4 KA Metal-4 is preceded by other vias, interlayer dielectric, and metal layers  铝互连的不足(一):ASi接触中的尖楔现象 A/Si接触时,由于A在Si 中的溶解度非常低,而Si 在A中的溶解度却非常高。 由于这一物理现象,导致 了集成电路A/Si接触中 个重要的问题,那就是A 的尖楔问题 尖楔现象所引发的问题 A/Si接 触中的 一般A/si接触中的尖 尖楔现 象 楔长度可以达到1pm,而集 成电路中有源区的厚度一般 都在纳米级别。因此尖楔现 象的存在可能使某些PN节失 效。  解决尖楔现象所引发的问题 一种方法是在A1中掺入1-2%Si以满足溶解性 另一种方法是利用扩散阻挡层( Diffusion barrier) 常用扩散阻挡层:TiN,TiW 较好的方法是采用阻挡层,Ti或TiSi2有好的接触和 黏附性,TiN可作为阻挡层 IN Aluminum Oxide Oxide TiSi Silicon