專利名稱：提高集成電路中互連金屬化性能的方法和組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造。具體地，本發(fā)明涉及提高集成電路中互連金屬化性能的技術(shù)。
在半導(dǎo)體集成電路(IC)的制造中，公知的金屬化技術(shù)用于互連IC芯片不同層上的器件。通常，互連金屬或金屬線的性能(“金屬化性能”)包括金屬化工藝中的提供適當(dāng)?shù)碾妼?dǎo)率、易于腐蝕互連材料、減小電遷移以及降低資金投入和開發(fā)工作。
由此，在任何IC的設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)考慮的通常是審查由于金屬線的載流要求發(fā)生預(yù)期電遷移的程度。這通常很必要是由于設(shè)計(jì)者要知道在具有特定寬度的給定金屬線中是否發(fā)生了太多的電遷移，是否形成了嚴(yán)重影響可靠性的孔隙。因此，當(dāng)例如在功率和接地總線中流過(guò)高級(jí)別電流時(shí)，設(shè)計(jì)者通常需要增加金屬線的寬度。在有些情況中，設(shè)計(jì)者不得已使特定的金屬線非常寬，只是防止產(chǎn)生過(guò)多孔隙的可能性。然而，展寬的金屬線增加了成本，是由于這要求半導(dǎo)體芯片比實(shí)現(xiàn)IC設(shè)計(jì)功能所需要的大。
電遷移通常認(rèn)為是平均電流流過(guò)導(dǎo)體的結(jié)果。流動(dòng)的電子將它們的動(dòng)量由散射過(guò)程傳遞到金屬原子。所述動(dòng)量進(jìn)而使金屬原子在電子流方向中運(yùn)動(dòng)(即，質(zhì)量傳遞)。因此，動(dòng)量傳遞的量以及所得金屬流隨電流密度的增加而增加。所述材料流通常不均勻，張應(yīng)力的區(qū)域在隨時(shí)間材料凈損耗的位置產(chǎn)生，壓應(yīng)力在隨時(shí)間材料凈增加的位置產(chǎn)生。張應(yīng)力和壓應(yīng)力區(qū)域的產(chǎn)生導(dǎo)致產(chǎn)生了應(yīng)力梯度。這些應(yīng)力梯度也產(chǎn)生金屬流，是由于應(yīng)力驅(qū)使原子從高濃度區(qū)域(即，壓應(yīng)力)流動(dòng)到低濃度(即，張應(yīng)力)的區(qū)域。關(guān)于電遷移和電遷移的退化作用更詳細(xì)的內(nèi)容，可參考S.Skala和S.Bothra的文章，題目為“Effect of W-Plug Via Arrangement on ElectromigrationLifetime of Wide Lines Interconnects(W插座通孔裝置對(duì)字線連接的電遷移壽命的影響)”，Proceedings of InterconnectTechnology Conference，San Francisco，CA，June(1998)。
電遷移空隙通常大多形成在互連線開始處。認(rèn)為發(fā)生這種現(xiàn)象是由于當(dāng)很可能發(fā)生在線末端的電遷移和應(yīng)力的總合為零時(shí)，電遷移退化很可能停止。電遷移流動(dòng)當(dāng)線較短(例如，到它的終止端距離短)時(shí)它趨于停止，當(dāng)線較長(zhǎng)(例如，到它的終止端距離長(zhǎng))時(shí)它趨于繼續(xù)的早期觀察首先由I.A.Blech報(bào)道。根據(jù)金屬線的長(zhǎng)度定義電遷移的特性已廣泛稱做“Blech效應(yīng)”。即，當(dāng)特定寬度的金屬線至少與給定的Blech長(zhǎng)度一樣短時(shí)，不會(huì)形成電遷移孔隙。關(guān)于Blech效應(yīng)和Blech長(zhǎng)度更詳細(xì)的內(nèi)容，可參考C.K.Hu，K.P.Rodbell，T.D.Sullivan，K.Y.Lee和D.P.Bouldin的文章，題目為“Electromigration and Stress-Induced Voiding in Fine Al andAl-alloy Thin-Film Lines(精細(xì)鋁和鋁合金薄膜線中的電適夠和應(yīng)力引入的成洞)”，IBM Journal of Research and Development，Vol.39，No.4，July1995，pp.465-497。
雖然Blech長(zhǎng)度已廣泛公知，但該概念通常不適用于許多互連金屬線和電源總線，是由于這些線通常需要比Blech長(zhǎng)度長(zhǎng)，以滿足功能規(guī)格。由此，設(shè)計(jì)者繼續(xù)設(shè)計(jì)比需要寬的某些金屬線以防止形成孔隙，產(chǎn)生開路或完全的功能失效。
Al-Cu合金為IC制造的多級(jí)金屬化中金屬線使用的一種類型的組合物。然而，如果在合金中使用太多的Cu，那么合金的電導(dǎo)率會(huì)降低，并且很難腐蝕該合金。在極端的情況下，雖然可以用雙金屬鑲嵌工藝淀積純銅，但需要大量的資金投入和開發(fā)工作為此方式提供純Cu金屬化。在減少這種資金和開發(fā)投入之前，已嘗試使用Al基合金改善金屬化性能。
Al-Cu合金遵循標(biāo)準(zhǔn)的溶解度曲線，其中對(duì)于低Cu重量百分比發(fā)生Al和Cu的固溶體。由此，在所述低Cu重量百分比處，Cu主要出現(xiàn)在Al的晶粒內(nèi)，由此晶粒主要由Al組成。對(duì)于較高Cu重量百分比，合金組合物偏移到溶解度曲線的右部。在此過(guò)量的Cu以Al-Cu沉淀物的形式隔開晶粒間界。
在使用Al-Cu合金改善互連金屬化的現(xiàn)有嘗試中，從晶粒間界減少銅是個(gè)問(wèn)題。該問(wèn)題示意性地顯示在

圖1A中，其中顯示的互連金屬化20的放大部分包括由晶粒間界22(主要是Al2Cu的沉積物)隔開的晶粒21(主要是Al)。晶粒21可以象晶粒21L顯示的那么大，或象晶粒21s顯示的那么小。電流傳導(dǎo)穿過(guò)互連金屬化20，電流由參考箭頭e-表示。箭頭E表示沿晶粒間界22在兩個(gè)相鄰晶粒21之間流動(dòng)的電子。在電遷移開始時(shí)，電子e-最初運(yùn)載原子Cu，由晶粒間界22中的點(diǎn)和小圓圈表示。示例性的晶粒21-1和21-2之間的原子遷移顯示出分流，隨著原子朝小晶粒組21s的遷移，產(chǎn)生隨時(shí)間材料的凈損失。隨著原子遷移經(jīng)過(guò)小晶粒組21s到右側(cè)，它們?nèi)鐓⒖紨?shù)字23所示匯合并聚集，由此隨時(shí)間材料凈增加。生長(zhǎng)取決于熱過(guò)程的大晶粒21L會(huì)沿互連金屬化阻擋助溶劑，產(chǎn)生助溶劑擴(kuò)散和在富Cu階段產(chǎn)生孔隙。雖然已提出用適當(dāng)?shù)臒崽幚碜鳛閮?yōu)化θ相形態(tài)目標(biāo)的解決方案，但在制造處理的后部中的熱循環(huán)和限制升溫處理時(shí)不能使用所述適當(dāng)?shù)臒崽幚怼?br> 更具體地，圖1B和1C示出了圖1A的放大部分，顯示出由晶粒間界22隔開的相對(duì)的晶粒21(例如，晶粒21-1和21-2)。箭頭Cu示出了在電子e流的作用下Cu原子遷移遠(yuǎn)離晶粒間界22，造成晶粒間界22的Cu損耗。由于Cu原子比Al原子重，因此在Cu原子抵抗被電子e-流移動(dòng)期間存在一個(gè)時(shí)限(“潛伏時(shí)間”，或Δt；圖5)。然后，一旦Cu原子沿從晶粒間界22開始等于臨界長(zhǎng)度‘1c’的長(zhǎng)度消耗Cu原子，Al原子通過(guò)相同的電遷移過(guò)程開始從晶粒間界22移走。然而，Al原子的遷移很快。由此，Cu和Al原子遷移到互連金屬化20的末端，如上所述，造成Al失效，也就是金屬化20的失效。所述失效為很嚴(yán)重的問(wèn)題，孔隙就形成在通孔下。這當(dāng)然會(huì)使整個(gè)IC器件在設(shè)計(jì)規(guī)格內(nèi)無(wú)法工作。由此，電遷移失效會(huì)出現(xiàn)在IC壽命的早期或使用一段時(shí)間后出現(xiàn)。
如上所述，電遷移更重要的方面的是由晶粒間界的Cu消耗引起的Al遷移不僅發(fā)生在晶粒間界22內(nèi)，也發(fā)生在與晶粒間界22相鄰的晶粒21內(nèi)。圖1C示出了Cu遷移之后的快速Al遷移的情況。由于Al-Cu溶解度曲線顯示出在Al的固溶體內(nèi)有很少的Cu，因此晶粒22中占很少重量百分比的Cu不能有效地防止或延遲Al原子從晶粒21遷移到晶粒間界22內(nèi)，由此在晶粒21內(nèi)形成孔隙24。孔隙24使Al-Cu合金阻抗增加，降低了器件的性能，并造成IC失效。
鑒于此，需要一種改進(jìn)的互連金屬合金組合物，以及提高互連金屬化性能的方法，由此與在Al-Cu合金中發(fā)生的相比，可以顯著地延遲了由于從晶粒的Al遷移造成的快速開始的Al失效。
概括地說(shuō)，通過(guò)提供了一種用于互連金屬化的Al-Cu-Zn合金形式的改進(jìn)組合物以及提供用于互連金屬化的Al-Cu-Zn合金的方法，本發(fā)明滿足了這些需要。通過(guò)在為富Zn的Al-Zn合金的互連金屬化中提供晶粒，本發(fā)明還滿足了減小由晶粒間界的Cu消耗效應(yīng)(和導(dǎo)致的快速開始的Al失效)。由此，減少了早期的電遷移失效。應(yīng)該理解本發(fā)明可以多種方式實(shí)現(xiàn)，包括工藝、組合物或方法。下面介紹本發(fā)明的幾個(gè)創(chuàng)造性的實(shí)施例。
在一個(gè)實(shí)施例中，介紹的半導(dǎo)體器件包括襯底和定義在襯底上的多個(gè)互連金屬線。每個(gè)互連金屬線提供有阻止電遷移組合物，包括一定重量百分比的鋁、一定重量百分比的銅、以及一定重量百分比的鋅。具體地，鋅的重量百分比小于100℃Al固溶體中的約4，與Al-Cu合金中約0.5重量百分比Cu含量相比顯著增加了Zn的含量。例如，鋅的重量百分比可以在約1和2之間。在具體的實(shí)施例中，線具有包括Al和Zn固溶體的阻止電遷移組合物，其中固溶體為晶粒形式，晶粒以晶粒間界為邊界。組合物還包括限定在晶粒間界中的Al和Cu沉積物。發(fā)生由晶粒間界的Al電遷移，會(huì)使Al由晶粒電遷移。選擇鋅的重量百分比以限定Al固溶體，并阻止Al從晶粒電遷移。
在另一實(shí)施例中，介紹了一種在襯底上制造互連金屬層的方法，包括在襯底上淀積金屬組合物。組合物包括Al組分、Cu組分和Zn組分。當(dāng)然，組合物也包括微量雜質(zhì)，例如氧、鐵、鎳等。Zn組分的重量百分比小于約4，優(yōu)選重量百分比在約1和2之間。
在另一實(shí)施例中，介紹了具有改進(jìn)互連金屬化性能的至少包括一層金屬化層的半導(dǎo)體器件，金屬層具有以晶粒間界為邊界的晶粒。晶粒包括主要為Al和Zn的固溶體，晶粒間界包括主要為Al和Cu的沉積物，由此電遷移會(huì)使Al從晶粒間界消耗，并會(huì)使Al從晶粒遷移。Zn通過(guò)阻止Al從晶粒遷移有效地改善了互連金屬化性能。所述層包括一定重量百分比的鋁、一定重量百分比的銅、以及一定重量百分比的鋅。鋅的重量百分比小于約4，由此鋅的重量百分比在約1和2之間。選擇鋅的重量百分比以限定Al固溶體，并阻止Al從晶粒電遷移，并且基本上不增加金屬層的電阻率。
在使用Al-Cu-Zn合金作為互連金屬的金屬層時(shí)，固溶體中有Zn的Al-Cu-Zn合金顯示出可靠性提高。存在較大較重的Zn原子延遲了Al從體晶粒中遷移到晶粒間界內(nèi)。雖然合金中有Zn，但晶粒間界內(nèi)仍會(huì)存在Al的任何損耗，但所述損耗不足以產(chǎn)生孔隙。研究表明Al-Cu-Zn合金中高百分比的Zn(例如，2wt％)存在于晶粒中的固溶體中，由此Al-Cu-Zn合金保持良好的耐遷移性，而與熱處理的過(guò)程無(wú)關(guān)。此外，添加到Al-Cu合金的Zn提高了互連金屬的機(jī)械強(qiáng)度，因此提高了互連的可靠性。此外，可以將Al-Cu-Zn合金制成互連金屬的金屬層，與Al-Cu合金相比，不會(huì)顯著降低電導(dǎo)率。這些優(yōu)點(diǎn)同時(shí)降低了易于腐蝕的負(fù)面影響。例如，腐蝕期間的濺射可用于除去過(guò)量的Zn，雖然有時(shí)將Zn添加到Al-Cu合金需要稍多的濺射以較高的功率除去Zn的殘留物。
從下面結(jié)合附圖借助例子說(shuō)明本發(fā)明原理的詳細(xì)說(shuō)明中，本發(fā)明的其它方案和優(yōu)點(diǎn)將變得很顯然。
通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，將很容易理解本發(fā)明。因此，類似的參考數(shù)字表示類似的結(jié)構(gòu)元件。
圖1A示出了現(xiàn)有技術(shù)具有晶粒和晶粒間界的互連金屬化的簡(jiǎn)化和放大部分。
圖1B示出了現(xiàn)有技術(shù)互連金屬的晶粒和晶粒間界的進(jìn)一步放大的部分，顯示出Cu原子和Al原子從晶粒間界的電遷移。
圖1C示出了現(xiàn)有技術(shù)互連金屬的晶粒和晶粒間界的進(jìn)一步放大的部分，顯示出Al原子從晶粒間界的電遷移并在晶粒中產(chǎn)生孔隙。
圖2為相對(duì)于合金組分的重量百分比溫度和合金相之間關(guān)系的相轉(zhuǎn)變圖，其中Al-Zn合金的溶解度曲線顯示出Zn在Al固溶體中較寬范圍的溶解度(與Al-Cu合金中Al固溶體中窄范圍的Cu相比)。
圖3示出了具有晶粒和晶粒間界的本發(fā)明互連金屬化的放大部分。
圖4示出了本發(fā)明的互連金屬化的晶粒和晶粒間界的進(jìn)一步放大部分，示出了Zn原子延遲了Al原子從晶粒的電遷移。
圖5為阻抗與時(shí)間的曲線圖，示出了Al原子從本發(fā)明的互連金屬化的晶粒顯著遷移中的延遲ΔT。
圖6為電阻率與Cu和Zn添加合金的曲線圖，示出了Zn添加到Al對(duì)電阻率的影響。
圖7示出了具有由本發(fā)明的Al-Cu-Zn合金制造的互連金屬線的代表性半導(dǎo)體器件的截面圖，其中線定義了金屬化網(wǎng)絡(luò)，包括導(dǎo)電通孔和導(dǎo)電接觸。
公開了用于互連金屬化Al-Cu-Zn合金形式的改進(jìn)組合物和提供Al-Cu-Zn合金用于互連金屬化的方法的發(fā)明。也公開了互連金屬化性能提高的半導(dǎo)體器件。在下面的說(shuō)明中，陳述了大量具體細(xì)節(jié)以便徹底地理解本發(fā)明。然而，應(yīng)該明白對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員，不采用一些或所有這些具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明。此外，沒有詳細(xì)地介紹公知的工藝操作以便不混淆本發(fā)明。
圖2示出了本發(fā)明的Al-Cu-Zn合金的Al-Zn合金部分的相轉(zhuǎn)變圖。具有點(diǎn)31，32和33的溶解度曲線30表示對(duì)于各種溫度(例如，從約0℃到約200℃)，Zn在Al固溶體中有較寬的溶解度范圍(例如，從約2wt％到約12wt％)。與Al-Cu合金相比，對(duì)于各種溫度(例如，從約20℃到約400℃)，Cu在Al固溶體中有較窄的溶解度范圍(例如，從約0.2wt％到約2wt％)。
本發(fā)明的Al基合金為Al-Cu-Zn合金。如圖2所示，并且在圖3中顯示的更詳細(xì)，以較高的Zn重量百分比，Zn保留在Al的晶粒36內(nèi)。在優(yōu)選實(shí)施例中，合金中的Zn重量百分比達(dá)到約4wt％，由此，晶粒36由Al和大量的Zn組成。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，合金中Zn的重量百分比在1到2的重量百分比范圍內(nèi)，Cu的重量百分比約0.5±0.4。有時(shí)，一些制造廠使用的Cu的重量百分比達(dá)到約1wt％的Cu或更多。
晶粒間界37顯示在圖3和4中，主要包括沉積物Al2Cu。晶粒36大如晶粒36L或小如晶粒36s。晶粒36和晶粒間界37為互連金屬化，例如互連金屬線38的一部分(圖3和7)。
傳導(dǎo)穿過(guò)互連金屬化38的電流的電子流由參考箭頭e-示出。箭頭E代表沿晶粒間界37的兩個(gè)相鄰晶粒36-1和36-2之間的電子流。通過(guò)電遷移，電子e-運(yùn)載Cu和Al穿過(guò)晶粒間界37，原子由點(diǎn)表示。遷移到晶粒36-1和36-2之間右側(cè)的原子顯示出分散，并隨著它們接近小晶粒組36s相互間隔更大。隨著原子遷移穿過(guò)小晶粒組36s到右側(cè)，它們匯合并聚集，如參考數(shù)字39所示。
圖4示出了圖3的進(jìn)一步放大部分，顯示出由晶粒間界37隔開的相對(duì)晶粒36(例如，晶粒36-1和36-2)。在電子流的作用下電遷移的結(jié)果Cu原子從晶粒間界37損耗。如圖5所示，由于Cu原子比Al原子重，在Cu原子抵抗電子流移動(dòng)期間存在一個(gè)時(shí)限(“潛伏時(shí)間”，或Δt)。一旦Cu原子從晶粒間界37損耗，Al原子通過(guò)相同的電遷移過(guò)程沿晶粒間界37開始電遷移。要反映出該運(yùn)動(dòng)，圖4示出了Al和Cu原子基本上損耗的晶粒間界37。圖5示出潛伏時(shí)間ΔT比例如Al-Cu合金的潛伏時(shí)間Δt長(zhǎng)許多倍。潛伏時(shí)間Δt之后，在Al-Cu合金曲線中有一個(gè)拐點(diǎn)41，顯示出現(xiàn)有技術(shù)的線20的阻抗急劇增加。潛伏時(shí)間ΔT之后，在Al-Cu-Zn合金曲線中有一個(gè)拐點(diǎn)42。拐點(diǎn)41與拐點(diǎn)42由潛伏時(shí)間ΔT隔開，顯示出在具有由Al-Cu-Zn合金制造的金屬線38的半導(dǎo)體器件中，形成空隙21(由于電遷移)有顯著的延遲，推遲了互連金屬化阻抗增加的發(fā)生，由此推遲了互連金屬化性能的降低。這也延遲了造成的IC失效。例如，潛伏時(shí)間ΔT可以比Δt長(zhǎng)1到3倍，可以有效地增加IC壽命2或4倍。
雖然Al原子從晶粒間界37的電遷移很快，并且雖然在現(xiàn)有技術(shù)的Al-Cu合金中很短的使用壽命之后會(huì)由于原子從晶粒36的電遷移導(dǎo)致Al失效，但晶粒36中存在Zn避免了Al-Cu合金中的所述問(wèn)題。特別是，圖4所示的晶粒36中存在大量的Zn原子，是由于Al-Zn溶解度曲線30(圖2)表明在100℃的Al固溶體中存在高達(dá)4wt％的Zn。圖4示出了Zn原子(晶粒36中較高重量百分比的Zn)阻礙了Al從晶粒36的遷移。具體地，Zn原子阻礙了Al原子直接遷移到晶粒間界37內(nèi)并推遲了Al原子從晶粒36遷移到晶粒間界37內(nèi)。由于Zn的潛伏時(shí)間ΔT推遲了，在晶粒36中延遲形成空隙24(圖1C)，該延遲可顯著提高互連金屬化38的壽命。
此外，圖6示出了以微歐-厘米為單位的電阻率和添加合金材料(重量百分比)之間的關(guān)系。在優(yōu)選的示例性實(shí)施例中，對(duì)于約2wt％的Zn和0.5wt％的Cu，與約2.7微歐-厘米的純鋁相比，Zn和Cu的電阻率值每個(gè)約為2.8微歐-厘米。在Cu和Zn的這些重量百分比的范圍內(nèi)，電阻率是增加的。由此將Zn添加到Al-Cu合金中僅少量增加約0.1微歐-厘米。因此Al-Cu-Zn合金的總電阻率仍保持較低。
圖7示出了具有金屬線38的代表性半導(dǎo)體器件51的截面圖。器件51包括其上有氧化層53和54的襯底52。顯示出的晶體管器件56形成在襯底52上，并包括隔開的源-漏區(qū)57和多晶硅柵極58。導(dǎo)電接觸59提供在延伸穿過(guò)氧化層53的孔內(nèi)。金屬化網(wǎng)絡(luò)61的第一互連金屬線38-1形成在氧化層53上。接觸59在線38-1和多晶硅柵極58之間延伸。網(wǎng)絡(luò)61也包括在第一互連金屬線38-1和淀積在上氧化層54上的第二互連金屬線38-2之間延伸的導(dǎo)電通孔62。每個(gè)互連金屬線38可以由本發(fā)明的Al-Cu-Zn合金通過(guò)將合金淀積在氧化層53和54上制成。
雖然為了清楚理解的目的相當(dāng)詳細(xì)地介紹了以上發(fā)明，但顯然也可以在附帶的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進(jìn)行一些改變和修改。因此，本實(shí)施例應(yīng)理解為示例性的而不是限定性的，本發(fā)明不限于這里給出的細(xì)節(jié)，但可以在附帶的權(quán)利要求書的范圍和等效范圍內(nèi)更改。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括襯底；以及定義在襯底上的多個(gè)互連金屬線，每個(gè)互連金屬線具有阻止電遷移有組合物，組合物包括，一定重量百分比的鋁；一定重量百分比的銅；以及一定重量百分比的鋅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中鋅的重量百分比小于約4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中鋅的重量百分比在約1和2之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中銅的重量百分比約0.5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中阻止電遷移組合物的結(jié)構(gòu)包括，鋁和鋅的固溶體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的半導(dǎo)體器件，其中固溶體為晶粒形式，晶粒以晶粒間界為邊界，其中結(jié)構(gòu)還包括，限定在晶粒間界中的鋁和銅的沉積物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中發(fā)生鋁從晶粒間界的電遷移并使鋁從晶粒電遷移，其中選擇鋅的重量百分比以限定鋁固溶體，并阻止鋁從晶粒電遷移。
8.一種在襯底上制造互連金屬層的方法，包括在襯底上淀積金屬化組合物，組合物包括鋁組分、銅組分和鋅組分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8在襯底上制造互連金屬層的方法，其中鋅的重量百分比小于約4。
10.根據(jù)權(quán)利要求8在襯底上制造互連金屬層的方法，其中鋅組分的重量百分比在約1和2重量百分比之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10在襯底上制造互連金屬層的方法，其中銅的重量百分比約0.5。
12.根據(jù)權(quán)利要求8在襯底上制造互連金屬層的方法，其中互連金屬層的結(jié)構(gòu)包括鋁和鋅的固溶體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12在襯底上制造互連金屬層的方法，其中固溶體為晶粒形式，晶粒以晶粒間界為邊界，其中結(jié)構(gòu)還包括，限定在晶粒間界中的鋁和銅的沉積物。
14.根據(jù)權(quán)利要求13在襯底上制造互連金屬層的方法，其中電遷移會(huì)從晶粒間界損耗鋁并使鋁從晶粒遷移，鋅的重量百分比小于約4以推遲鋁從晶粒的遷移。
15.根據(jù)權(quán)利要求14在襯底上制造互連金屬層的方法，其中鋅組分的重量百分比在約1和2重量百分比之間。
16.一種具有提高互連金屬化性能的半導(dǎo)體器件，包括具有以晶粒間界為邊界的晶粒的互連金屬層，晶粒間界有大量限定在晶粒中的鋁和銅的沉積物；至少一個(gè)金屬層，金屬層具有以晶粒間界為邊界的晶粒，晶粒包括鋁和鋅的固溶體，晶粒間界包括鋁和銅的沉積物，由此電遷移會(huì)從晶粒間界損耗鋁并使鋁從晶粒遷移，鋅通過(guò)阻止鋁從晶粒遷移有效地改善了互連金屬化性能。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體器件，其中所述層包括一定重量百分比的鋁、一定重量百分比的銅、以及一定重量百分比的鋅，并且其中鋅的重量百分比小于約4。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體器件，其中所述層包括一定重量百分比的鋁、一定重量百分比的銅、以及一定重量百分比的鋅，并且其中鋅的重量百分比在約1和2之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體器件，其中所述層包括一定重量百分比的鋁、一定重量百分比的銅、以及一定重量百分比的鋅，并且其中鋅的重量百分比在約1和2之間，并且其中銅的重量百分比在約0.5±0.4。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的半導(dǎo)體器件，還包括選擇鋅的重量百分比以限定鋁固溶體，并阻止鋁從晶粒電遷移，并且基本上不增加金屬層的電阻率。
全文摘要
半導(dǎo)體器件包括多個(gè)互連金屬線,每個(gè)互連金屬線(38)提供有阻止電遷移組合物,包括一定重量百分比的鋁、一定重量百分比的銅、以及一定重量百分比的鋅。線的阻止電遷移組合物包括為晶粒(36)形式的Al和Zn的固溶體結(jié)構(gòu)。晶粒以晶粒間界(37)為邊界。所述結(jié)構(gòu)還包括限定在晶粒間界中的Al和Cu的沉積物。發(fā)生鋁從晶粒間界的電遷移并使鋁從晶粒電遷移。選擇鋅的重量百分比以限定Al固溶體,并阻止鋁從晶粒電遷移。
文檔編號(hào)H01L23/532GK1328699SQ99810823
公開日2001年12月26日 申請(qǐng)日期1999年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月12日
發(fā)明者S·S·森古普塔 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司