在微電子器件和集成電路中使用金屬薄膜的場合很多,有導(dǎo)電性能良好的鋁、銅、金、銀等,多是PM6658作為與硅接觸的內(nèi)電極和(或)互連布線;有與硅接觸勢壘高且不發(fā)生互擴(kuò)散的鎳、鉑、鎘、鎳鉻和鎢等,可作為擴(kuò)散阻擋層或勢壘層;還有一些金屬薄膜與硅或二氧化硅的附著特性好,如鈦、鉻等可作為黏附層。而化合物薄膜多是作為擴(kuò)散阻擋層或勢壘層,如氮化鈦硅化鎢等。這些薄膜都可以采用PVD工藝制備。另外,有些C、0工藝難以淀積的薄膜也可以采用PVD工藝制各。

   鋁及鋁合金薄膜淀積

在集成電路中鋁膜是使用最早、用途最廣,也是最重要的金屬薄膜。塊狀金屬鋁的電阻率為2・7uΩ・cm,鋁膜的電阻率略高于塊狀材料,1um厚鋁膜的電阻率約為3uΩ・cm,具有良好的導(dǎo)電 性能。鋁膜通常作為與硅接觸的內(nèi)電極和互連布線。制作鋁膜內(nèi)電極時,為了與襯底硅能形成良好的歐姆接觸,通常淀積之后再在520℃左右退火。退火過程中,硅-鋁互擴(kuò)散,在界面硅一側(cè)出現(xiàn)鋁的“尖楔”,由于集成電路的源漏結(jié)或發(fā)射結(jié)都很淺,“尖楔”現(xiàn)象可能導(dǎo)致結(jié)穿通,性能下降甚至失效,如圖⒏31所示是鋁“尖楔”現(xiàn)象引起的pll結(jié)的穿通。

   由鋁-硅相圖(見圖⒈16)可知,在520℃時,硅在鋁中的固溶度為1%,因此界面處的硅向鋁中擴(kuò)散,而留下的位置又被鋁填充,進(jìn)而形成鋁“尖楔”。為了避免“尖楔”現(xiàn)象,可使用含硅1%左右的硅鋁合金作為內(nèi)電極材料。另外,鋁(包括鋁硅合金)薄膜的抗電遷移特性差,在硅鋁中再摻人2%左右的銅可以改善,從而提高互連布線的可靠性。從⒛世紀(jì)80年代末開始就普遍采用鋁硅銅合金薄膜作為集成電路的互連布線。

   鋁薄膜的制各通常采用P、①工藝,其中真空蒸鍍是最早采用的方法,從早期的電阻真空鍍鉬,到電子束真空鍍鋁,再到當(dāng)前普遍采用的磁控濺射淀積鋁。而真空蒸鍍工藝難以淀積成分準(zhǔn)確的合金薄膜,因此,鋁合金薄膜大都采用磁控濺射工藝制備。