发明名称 于金属互连结构中控制内部扩散率
摘要
申请公布号 TWI348209 申请公布日期 2011.09.01
申请号 TW093110283 申请日期 2004.04.13
申请人 德州仪器公司 发明人 曾科军
分类号 H01L23/48 主分类号 H01L23/48
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 一种金属互连结构,包含:一接触垫块,系由一第一金属构成;一单层介面层,其包含一黏接于该第一金属且可由逆流金属润湿之第二金属;一第三金属层,其黏接于该介面层,该第三金属包含一贵金属及该第二金属之合金,该合金包括一定量之该第二金属;一第四金属,其可操作而逆流及将该第二金属润湿;及其中该第二金属量系选定大约为该第二、第三及第四金属之间所形成之金属互化物之Gibbs能量之最小值,且因而减小在退火制程期间该第二金属自该介面层之内部扩散率。如申请专利范围第1项之互连结构,其中该第一金属系铝、铜、或其合金。如申请专利范围第1项之互连结构,其中该第二金属系镍、钴、或其合金。如申请专利范围第3项之互连结构,其中该第二金属可与钒形成合金。如申请专利范围第1项之互连结构,其中该第二金属量系在1与10重量百分比之镍之间。如申请专利范围第1项之互连结构,其中该第二金属量系在4与6重量百分比之镍之间。如申请专利范围第1项之互连结构,尚包含一设于该接触垫块与该介面层之间之缓冲层,该缓冲层系由该第一金属构成且可操作以缓冲热机械性应力。如申请专利范围第1项之互连结构,其中该第三金属内之该贵金属系选自以铜、银、金、钯、铂、及其合金组成之族群中,且该合金性第二金属量系在25与35原子百分比之间。如申请专利范围第1项之互连结构,其中该第四金属系一可逆流之材料,其选自以锡、锡合金包括锡/铜、锡/铟、锡/银、锡/铋、锡/铅、及铟组成之族群中。一种金属互连结构,包含:一接触垫块,系由一第一金属构成;一单层介面层,其包含一黏接于该第一金属且可由逆流金属润湿之第二金属;一第三金属层,其黏接于该介面层,该第三金属包含一贵金属;及一互连,其包含一可操作而逆流及将该第二金属润湿之第四金属,该第四金属混合于一定量之该第二金属;及其中该第二金属量系选定大约为该第二、第三及第四金属之间所形成之金属互化物之Gibbs能量之最小值,且因而减小在逆流及退火制程期间该第二金属自该介面层之内部扩散率。如申请专利范围第10项之互连结构,其中该第一金属系铝、铜、或其合金。如申请专利范围第10项之互连结构,其中该第二金属系镍、钴、或其合金。如申请专利范围第10项之互连结构,其中该贵金属系选自以铜、银、金、钯、铂、及其合金组成之族群中。如申请专利范围第10项之互连结构,其中该第四金属系一可逆流之材料,其选自以锡、锡合金包括锡/铜、锡/铟、锡/银、锡/铋、锡/铅、及铟组成之族群中。如申请专利范围第10项之互连结构,其中该第四金属内之该第二金属之混合物系在0.1与5原子百分比之间。如申请专利范围第10项之互连结构,其中该第三金属系在逆流制程期间溶入互连金属。如申请专利范围第16项之互连结构,其中该第三金属系与该第四金属及该第二金属形成一金属互化物层。如申请专利范围第17项之互连结构,其中该互化物层系位于该互连与该介面层之间。一种制造一用于一接触垫块之金属互连结构的方法,接触垫块具有一第一金属,包含以下步骤:形成一含有一第二金属之单层介面层,第二金属黏接于该第一金属且可由逆流金属润湿;形成一黏接于该介面层之第三金属层,该第三金属包含一贵金属与该第二金属之合金,该合金具有一定量之该第二金属;形成一互连之步骤,该互连包含一第四金属,其可操作而逆流及将该第二金属润湿;及其中该第二金属量系选定大约为该第二、第三及第四金属之间所形成之金属互化物之Gibbs能量之最小值,且因而减小在退火制程期间该第二金属自该介面层之内部扩散率。如申请专利范围第19项之方法,其中该第二金属量系在1与10重量%之镍之间。如申请专利范围第19项之方法,其中该第二金属量系在4与6重量%之镍之间。如申请专利范围第19项之方法,其中形成该金属层与该互连之该步骤可藉由蒸发、溅镀、或电镀而实施。一种制造一用于一接触垫块之金属互连结构的方法,接触垫块具有一第一金属,包含以下步骤:形成一含有一第二金属之单层介面层,第二金属黏接于该第一金属且可由逆流金属润湿;形成一黏接于该介面层之第三金属层,该第三金属包含一贵金属;形成一互连,其包含一可操作而逆流及将该第二金属润湿之第四金属,该第四金属混合于一定量之该第二金属;及其中该第二金属量系选定大约为该第二、第三及第四金属之间所形成之金属互化物之Gibbs能量之最小值,且因而减小在退火制程期间该第二金属自该介面层之内部扩散率。如申请专利范围第23项之方法,其中该第二金属量系在1与10重量%之镍之间。如申请专利范围第23项之方法,其中该第二金属量系在4与6重量%之镍之间。如申请专利范围第23项之方法,其中形成该金属层与该互连之该步骤可藉由蒸发、溅镀、或电镀而实施。
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