這一節(jié)將介紹3種主要用于金屬互連層的材料。在超大規(guī)模集成電路( VI．SI)開發(fā)之前，HIN241IB主要的金屬化工藝材料就是純鋁。通常來講，了解為什么選擇鋁以及鋁的局限性，對于理解金屬化工藝系統(tǒng)是很有教育意義的。從導(dǎo)電性能的角度來看，鋁的導(dǎo)電性要比銅和金差一些。如果用銅直接替代鋁，銅與硅的接觸電阻很高，并且如果銅進(jìn)入器件區(qū)將引起器件性能的災(zāi)難。而鋁則不具有上面所說的問題，因而成為一種較好的選擇。它有足夠低的電阻率(2.7“Q．crri)2I．有很好的過電流密度。它對二氧化硅有優(yōu)異的黏附性，有很高的純度，天然地和硅有很低的接觸電阻，并且用傳統(tǒng)的光刻工藝易于進(jìn)行圖形化工藝。鋁原料可被提純到5—6個“9”的純度( 99. 999%~99. 9999%)。

  鋁硅合金

   晶圓表面的淺結(jié)是最初使用純鋁導(dǎo)線所遇到的問題之一。前面已經(jīng)講到，為了降低并穩(wěn)定鋁一硅界面的接觸電阻，需要對晶片進(jìn)行烘焙，以形成所謂的“歐姆接觸”，這時電壓電流的特征行為服從歐姆定律。遺憾的是，鋁和硅能夠相互溶解，而且在577℃時它們存在·個共熔點．．共熔現(xiàn)象是指當(dāng)丙種材料相互接觸并進(jìn)行加熱時，它們的熔點將比各自的熔點低得多，共熔現(xiàn)象發(fā)牛在一個溫度范圍之內(nèi)，鋁硅共熔大概在450℃左右就已經(jīng)開始r，而

這個溫度是形成良好的電接觸所必需的。問題的關(guān)鍵在于所形成的合金能夠溶解進(jìn)硅晶片內(nèi)，如果其表面有淺結(jié)點，則合金區(qū)域?qū)U(kuò)散并進(jìn)入這些結(jié)點，從而造成這些結(jié)點的短路（見圖13.4）。

    圖l3.4鋁和硅接觸點的共熔合金化反應(yīng)

   解決這個問題有兩種辦法：其一，在硅和鋁之間增加一個金屬阻擋層（見l3.5.4常）來隔離鋁和硅，以此來避免共熔現(xiàn)象的發(fā)生；其，“二，采用含硅1%~2%的鋁合金，存接觸加熱的處理中，鋁合金更傾向于和合金內(nèi)部的硅發(fā)生作用，而不是晶圓中的硅。當(dāng)然r，這個力‘法并不是百分之百有效，晶圓和鋁之間的合金化反應(yīng)還是經(jīng)常會發(fā)生的。