專利名稱：抗電致遷移的導(dǎo)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種抗電致遷移的導(dǎo)電裝置，特別涉及一種關(guān)于半導(dǎo)體組件中，導(dǎo)孔柱與銅鋁金屬層連接處的抗電致遷移導(dǎo)電裝置。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體設(shè)計(jì)朝向多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，導(dǎo)孔柱(via)便成為使不同導(dǎo)電層產(chǎn)生電性連接最主要的方法。
現(xiàn)有的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，如圖1與圖2所示，半導(dǎo)體組件結(jié)構(gòu)10由下而上一具有基本組件的半導(dǎo)體基底12、一導(dǎo)電金屬層14、一介電層16與一銅鋁金屬層18所組成，為了使導(dǎo)電金屬層14與銅鋁金屬層18產(chǎn)生電性連接，通常于介電層16中設(shè)置一導(dǎo)孔柱20，作為導(dǎo)電金屬層14與銅鋁金屬層18導(dǎo)電的通路；其中，半導(dǎo)體組件中的導(dǎo)電裝置22，是由一導(dǎo)孔柱20電性連接導(dǎo)電金屬層14與銅鋁金屬層18所構(gòu)成。
然而，隨著半導(dǎo)體組件朝向輕薄短小的趨勢發(fā)展，半導(dǎo)體組件的電致遷移效應(yīng)愈益顯著；尤其在導(dǎo)孔柱20與銅鋁金屬層18相連接處，由于電流由銅鋁金屬層18進(jìn)入導(dǎo)孔柱20時(shí)，電流密度會(huì)急劇提升，因此加劇電致遷移效應(yīng)，嚴(yán)重的還可能使導(dǎo)孔柱形成斷路，降低半導(dǎo)體組件的可靠度。
因此，本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問題，提出一種形成一抗電致遷移導(dǎo)電金屬層于銅鋁金屬層的表面且位于銅鋁金屬層與導(dǎo)電金屬層間的結(jié)構(gòu)，用以降低半導(dǎo)體組件中導(dǎo)電裝置的電致遷移效應(yīng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，減輕半導(dǎo)體組件導(dǎo)電裝置的電致遷移效應(yīng)，提高半導(dǎo)體組件的可靠度。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明設(shè)置一氮化鈦/金屬鈦所組成的抗電致遷移金屬層位于銅鋁金屬層的表面并介于銅鋁金屬層與導(dǎo)孔柱間，用以降低電致遷移效應(yīng)。
本發(fā)明解決了現(xiàn)有半導(dǎo)體組件中導(dǎo)孔柱因電致遷移效應(yīng)影響而形成斷路，從而降低半導(dǎo)體組件可靠度的問題。減輕了半導(dǎo)體組件導(dǎo)電裝置的電致遷移效應(yīng)，提高了半導(dǎo)體組件的可靠度。
圖1為現(xiàn)有半導(dǎo)體組件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有半導(dǎo)體組件導(dǎo)電裝置示意圖。
圖3為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
標(biāo)號(hào)說明 10半導(dǎo)體組件結(jié)構(gòu)30導(dǎo)電裝置 12具有基本組件的半導(dǎo)體基底 32銅鋁金屬層 14導(dǎo)電金屬層34導(dǎo)電金屬層 16介電層36導(dǎo)孔柱 18銅鋁金屬層38抗電致遷移金屬層 20導(dǎo)孔柱382氮化鈦層 22導(dǎo)電裝置 384鈦金屬層
具體實(shí)施例方式 本發(fā)明為解決現(xiàn)有半導(dǎo)體組件中導(dǎo)孔柱因電致遷移效應(yīng)影響而形成斷路，降低半導(dǎo)體組件可靠度的問題，提出抗電致遷移的導(dǎo)電裝置，以降低電致遷移效應(yīng)并且改善現(xiàn)有技術(shù)所遭遇的技術(shù)問題。
圖3為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3與圖4所示，抗電致遷移導(dǎo)電裝置30包括一銅鋁金屬層32、一導(dǎo)電金屬層34位于銅鋁金屬層32之下、一由具低電阻率的氮化鈦層382與具高電阻率的鈦金屬層384所組成的抗電致遷移金屬層38位于銅鋁金屬層32的下表面，以及一導(dǎo)孔柱36位于抗電致遷移金屬層38與導(dǎo)電金屬層34之間；其中，銅鋁金屬層32與導(dǎo)電金屬層34間，透過抗電致遷移金屬層38與導(dǎo)孔柱36電性連接；電流由銅鋁金屬層32進(jìn)入導(dǎo)電金屬層34前，先經(jīng)過抗電致遷移金屬層38，始得通過導(dǎo)孔柱36進(jìn)入導(dǎo)電金屬層34。
當(dāng)然，本發(fā)明除了上述實(shí)施例外，銅鋁金屬層32亦可位于導(dǎo)電金屬層34之下，如圖5所示，抗電致遷移金屬層38位于銅鋁金屬層32的上表面，并且于電致遷移層38上設(shè)置一導(dǎo)孔柱36電性連接銅鋁金屬層32與導(dǎo)電金屬層34；電流由銅鋁金屬層32進(jìn)入導(dǎo)電金屬層34時(shí)，先通過銅鋁金屬層32上表面由氮化鈦層382與金屬鈦層384所組成的抗電致遷移金屬層38，經(jīng)導(dǎo)孔柱36進(jìn)入導(dǎo)電金屬層34。
至此，本發(fā)明結(jié)構(gòu)已說明完畢，以下特以理論公式的推導(dǎo)以及實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，證明本發(fā)明的導(dǎo)電裝置能有效降低電致遷移效應(yīng)，提升半導(dǎo)體組件的電致遷移平均故障時(shí)間。
在半導(dǎo)體組件中，導(dǎo)電裝置30電致遷移平均故障時(shí)間(mean time to failure，MTF)與x方向之電流密度之關(guān)系可表示為 其中，T為絕對(duì)溫度、k為波茲曼常數(shù)、Ea為活化能、ρ為銅鋁金屬層的電阻率、β系為半導(dǎo)體組件建構(gòu)程序而定的常數(shù)，以及jx為x方向的電流密度。
當(dāng)操作溫度、活化能以及輸入電流密度固定時(shí)，導(dǎo)電裝置的平均故障時(shí)間(MTF)僅與x方向之電流密度jx有關(guān)，關(guān)系式(1)可簡化為 由此關(guān)系式可得知當(dāng)電流密度分布
值越大，電致遷移平均故障時(shí)間(MTF)便越小，導(dǎo)電裝置的可靠度越低，因此透過降低電流密度分布
值便可提高導(dǎo)電裝置的電致遷移可靠度。
本發(fā)明即通過在銅鋁金屬層32與導(dǎo)孔柱36相連接的表面，增加一抗電致遷移金屬層38，用以降低導(dǎo)電裝置30的電流密度分布
值，以提升導(dǎo)電裝置30的電致遷移可靠度。
本發(fā)明抗電致遷移金屬層38中，氮化鈦層382具有高電阻率時(shí)，電流密度分布
值較低；金屬鈦層384在低電阻率時(shí)，電流密度分布
值較低；因此當(dāng)電流通過抗電致遷移金屬層38時(shí)，透過提高氮化鈦層382的電阻率與降低金屬鈦層384的電阻率，可降低
值，提升導(dǎo)電裝置的平均故障時(shí)間(MTF)，進(jìn)而達(dá)到提高半導(dǎo)體組件可靠度的目的。
以上所述的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能僅以本實(shí)施例來限定本發(fā)明的專利范圍，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種抗電致遷移的導(dǎo)電裝置，包括
一銅鋁金屬層；
一導(dǎo)孔柱，電性連接該銅鋁金屬層與一導(dǎo)電金屬層；其特征在于還包括一位于該銅鋁金屬層的表面且介于該銅鋁金屬層與該導(dǎo)孔柱之間用以降低該導(dǎo)孔柱終端結(jié)構(gòu)的電致遷移效應(yīng)的抗電致遷移金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗電致遷移的導(dǎo)電裝置，其特征在于該抗電致遷移金屬層系為一氮化鈦/鈦金屬層者。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗電致遷移的導(dǎo)電裝置，其特征在于該氮化鈦層具有低電阻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗電致遷移的導(dǎo)電裝置，其特征在于該鈦金屬層具有高電阻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗電致遷移的導(dǎo)電裝置，其特征在于還包括一位于該銅鋁金屬層與該導(dǎo)電金屬層之間的介電層，且將該導(dǎo)孔柱包覆于其中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抗電致遷移的導(dǎo)電裝置，包括一銅鋁金屬層、一導(dǎo)孔柱使銅鋁金屬層與一導(dǎo)電金屬層電性連接，以及一氮化鈦/鈦金屬所組成的抗電致遷移金屬層，位于銅鋁金屬層的表面，且介于銅鋁金屬層與導(dǎo)孔柱之間；透過提高氮化鈦層電阻率與降低鈦金屬層電阻率，使導(dǎo)電裝置的電流密度分布值降低，以減輕電致遷移效應(yīng)的發(fā)生，并以此提高導(dǎo)電裝置的可靠度。
文檔編號(hào)H01L23/52GK101179064SQ20061011815
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者張文杰 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司