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護層應力造成鋁接線破洞是積體電路製造中常面臨之問題。除鋁接線本身 之性質外, 護層之特性會嚴重影響鋁接線之破洞形成。在本文中, 使用大 氣壓化學氣相沉積磷玻璃(APCVD PSG) 薄膜為第一層護層, 再以電漿輔助 化學氣相沉積氮化矽薄膜(PECVD SiN) 作為第二層護層以研究其對金屬接 線之影響。含不同磷含量的磷玻璃在曝露於不同環境中之吸水性及應力變 化皆被測量, 並研究烘烤及回火的效應。磷玻璃在不同磷含量下會有不同 之吸水性並導致不同之應力變化。其應力變化與回火造成局部外凸變形會 嚴重影響鋁金屬接線在回火後形成破洞。磷玻璃之應力可由剛濺度時所承 受之拉伸應力逐漸變為壓縮應力。量測結果顯示, 應力變化與水氣吸收量 相關連。含4%磷之磷玻璃之應力變化最大並承受最大之壓縮應力, 進而造 成鋁含1%矽之金屬接線遭受拉伸形成破洞。同時, 含低磷之磷玻璃於回火 後在金屬接線周圍形成外凸變形, 進而增加冷卻時金屬層之應力。X-ray 繞射光譜顯示, 鋁含1%矽金屬線藉破洞之形成來釋放應變。磷玻璃之應力 變化及局部外凸變形可以解釋為何護層會造成鋁含 1%矽金屬線在回火後 形成破洞。如果將鋁含1%矽中再添加0.5%銅則可以阻止此破洞形成。另一 方面, 控制磷玻璃曝露空氣中之時間或放入氮氣環境中, 可以減少金屬接 線孔洞之發生。
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