金属膜经过图形加工以后,形成了互连线。但是,还必须对金属互连线进行热处理,使金属牢固地附着于衬底硅片表面,并且在接触窗口与硅形成良好的欧姆触。这一热处理过程称为合金工艺。M51257ALL-85

   合金I艺有两个作用:其一是增强金属对氧化层的还原作用,从而提高附着力;其二是利用半导体元素在金属中存在一定的固溶度。热处理使金属与半导体界面形成一层合金层或化合物层,并通过这一层与表面重掺杂的半导体形成良好的欧姆接触。

   合金工艺的关键是控制好合金温度、时间和气氛。对于铝布线(含掺硅、铜杂质),一般选择合金温度为500℃左右,保温时间为10~15min,环境气氛为真空或N2 H2混合气体。采用H2可改善

硅一二氧化硅的界面特性。

   硅一铝合金过程示意图如图12七所示。铝一硅共晶温度为577℃,若温度超过铝一硅共晶温度,则会出现铝一硅溶液,使铝膜收缩变形,同时还会加剧铝/二氧化硅界面的反应,当冷凝以后,就形成了一层再结晶层,甚至引起二氧化硅下面器件的短路。

    如果使用难熔金属硅化物作为布线层,合金则是硅化物形成的关键。在难熔金属一硅叠层系统中,只有经过一定温度、时间的热处理,才能形成金属硅化物。由于金属硅化物处理温度各不相同,形成的结构也会有所差异。这种差异也会引起电阻率的差异,以及硅化物一硅接触电阻的差异。因此,控制硅化物热处理的温度、时间、气氛是非常重要的。如二氧化钼在温度低于600℃,氩气氛下退火30血n,其结晶结构为六方晶系,电阻率大于600Ω・cm;在900℃的氩气下退火30min,其结晶结构为四方品系,电阻率低于⒛0Ω・cm。