鋁膜的電遷移是影響集成電路薄膜互連可靠性的主要失效機(jī)理,由于設(shè)計(jì)規(guī)則的限制和電流密度的增大, M0280RJ250要獲得高可靠性的金屬化就必須考慮電遷移引起的失效。電遷移現(xiàn)象是運(yùn)動(dòng)中的電子與金屬原子相互交換動(dòng)量的結(jié)果,因此鋁原子在與電子流運(yùn)動(dòng)方向相同的方向遷移,當(dāng)溫度小于0.5倍的熔化溫度時(shí),由于晶粒邊界擴(kuò)散較高,晶粒邊界擴(kuò)散將起主要作用;當(dāng)溫度超過0.5倍的熔化溫度時(shí),晶格擴(kuò)散在原子遷移中將起主要作用。

   集成電路中的鋁基金屬化,當(dāng)硅熔進(jìn)覆蓋的鋁膜,在連接孔退火時(shí)鋁會穿過連接窗,形成最主要的可靠性問題,這種現(xiàn)象在文獻(xiàn)中常被稱為鋁膜尖峰或連接坑。熔進(jìn)鋁膜的硅在硅片的溫度下降后會析出,或者在氧化條上形成小島,或者作為連接窗的外延硅,從而導(dǎo)致有效接觸面積減少,接觸電阻增大,甚至阻塞整個(gè)連接處。

   影響電遷移電阻的主要因素有金屬薄膜的結(jié)構(gòu)(包括晶粒大小及分布、晶粒的質(zhì)量)、合金效應(yīng)、難熔工藝過程、形貌的好壞、鈍化層、薄膜尺寸。為了保證金屬化有好的抗電遷移性能,必須優(yōu)化相關(guān)的工藝參數(shù),遵守設(shè)計(jì)規(guī)則。