电迁移现象是一种在大电流密度作用下的质量输运现象。质量输运是沿电子流方向进行的,EL5373IUZ结果在一个方向形成空洞,而在另一方向则由于Al原子的堆积而形成小丘,前者会使连线开路,后者会使光刻困难或使多层布线间短路。当线条变得越窄时,这个问题更为突出。具体的改进方法如下:

   (1)提高Al膜沉积温度。温度越高,成长的晶粒也就比较大,沉积薄膜的均匀性也就比较好。大的晶粒不易产生质量的输运,从而改善了电迁移。

   (2)Al中掺入少量的Cu。Al中加入少量的Cu可以改善电迁移现象,一般为0.5%~4%(质量比)。但过多加入Cu会使Al膜电阻率升高,以及使Al刻蚀有难度。为什么加入少量的Cu可以改善电迁移现象呢?在金属多晶膜中,金属离子的传输主要是沿晶界进行的,加入Cu后,Cu原子与Al晶界缺陷产生相互作用,这种相互作用表现在以溶质原子本身或以CuA12形式在晶界处沉淀,占据了晶界处的空位。由于可供Al原子扩散的晶界空位点大大减少,或者说Al在CuA12中的扩散系数小,从而改善了电迁移。

   (3)三层夹心结构。改进Al电迁移的另一种方法是在两层A1薄膜之间加一层约500A的过渡金属层,如△、Cr及Ta等。这三层结构经钔0℃退火1小时后,将形成金属间化合物,它们是很好的Al扩散阻挡层,可以防止空洞穿透整个Al金属化引线,同时也可以在Al晶粒间界处形成化合物,降低Al在晶粒间界中的扩散系数,改善了电迁移。