9、集成电路多层金属化与无机介电材料技术解析

集成电路多层金属化与无机介电材料技术解析

1. AIX与硅化物的相互作用

在当前大多数欧姆接触技术中，AIX通过阻挡金属与硅化物接触。因此，AIX与硅化物的相互作用并不显著，但需要在它们之间插入阻挡金属以实现可靠的欧姆接触。AIX与底层硅化物的相互作用程度取决于温度。以下是AI与常用硅化物相互作用的最低温度：
| 硅化物 | 相互作用起始温度 |
| — | — |
| Pd₂Si | 300°C |
| PtSi | 400°C |
| MoSi₂ | 540°C |
| CoSi₂ | 400°C |

AI与硅化物的反应始于AI向硅化物的互扩散以及Si在AI中的溶解，这种扩散在晶界处尤为明显。接下来是金属间化合物的形成和Si的析出，相图中含AI最多的化合物首先形成。

2. 基于AI的多层金属化现状

目前，两层和三层金属化在超大规模集成电路（VLSIC）制造中广泛应用。在这些金属化结构中，大多数层次的水平互连使用基于AIX的层状导体，包括底层（扩散阻挡层，如Ti/TiN或TiW）、主导体（Al - 1%Si - 0.5%Cu或Al - 0.5%Cu）和覆盖层（TiN或TiW）。垂直互连通常由位于阻挡层（TiN或TiW）上的W组成。以下是这些导电层的沉积、蚀刻和平坦化所使用的各种技术：
- 沉积技术 ：如化学气相沉积（CVD）等。
- 蚀刻技术 ：用于精确塑造导电层的形状。
- 平坦化技术 ：确保导电层表面平整，利于后续工艺。

3. 无机介电材料概