金屬膜經(jīng)過圖形加工以后,形成了互連線。但是,還必須對(duì)金屬互連線進(jìn)行熱處理,使金屬牢固地附著于襯底硅片表面,并且在接觸窗口與硅形成良好的歐姆觸。這一熱處理過程稱為合金工藝。M51257ALL-85

   合金I藝有兩個(gè)作用:其一是增強(qiáng)金屬對(duì)氧化層的還原作用,從而提高附著力;其二是利用半導(dǎo)體元素在金屬中存在一定的固溶度。熱處理使金屬與半導(dǎo)體界面形成一層合金層或化合物層,并通過這一層與表面重?fù)诫s的半導(dǎo)體形成良好的歐姆接觸。

   合金工藝的關(guān)鍵是控制好合金溫度、時(shí)間和氣氛。對(duì)于鋁布線(含摻硅、銅雜質(zhì)),一般選擇合金溫度為500℃左右,保溫時(shí)間為10~15min,環(huán)境氣氛為真空或N2―H2混合氣體。采用H2可改善

硅一二氧化硅的界面特性。

   硅一鋁合金過程示意圖如圖12七所示。鋁一硅共晶溫度為577℃,若溫度超過鋁一硅共晶溫度,則會(huì)出現(xiàn)鋁一硅溶液,使鋁膜收縮變形,同時(shí)還會(huì)加劇鋁/二氧化硅界面的反應(yīng),當(dāng)冷凝以后,就形成了一層再結(jié)晶層,甚至引起二氧化硅下面器件的短路。

    如果使用難熔金屬硅化物作為布線層,合金則是硅化物形成的關(guān)鍵。在難熔金屬一硅疊層系統(tǒng)中,只有經(jīng)過一定溫度、時(shí)間的熱處理,才能形成金屬硅化物。由于金屬硅化物處理溫度各不相同,形成的結(jié)構(gòu)也會(huì)有所差異。這種差異也會(huì)引起電阻率的差異,以及硅化物一硅接觸電阻的差異。因此,控制硅化物熱處理的溫度、時(shí)間、氣氛是非常重要的。如二氧化鉬在溫度低于600℃,氬氣氛下退火30血n,其結(jié)晶結(jié)構(gòu)為六方晶系,電阻率大于600Ω・cm;在900℃的氬氣下退火30min,其結(jié)晶結(jié)構(gòu)為四方品系,電阻率低于⒛0Ω・cm。