D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2000.06.014 第22卷第6期 北京科技大学学报 Vol.22 No.6 2000年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2000 大规模集成电路导电薄膜的织构效应 毛卫民”张弘) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)应用材料公司，美国加州95054 摘要利用X射线技术检测了普通工艺和改进工艺制备的内联导电铝膜的织构，分析表明， 高体积量且锋锐的{111}面织构可以大幅度降低大规模集成电路芯片的失效率，讨论了失效的 原因及{111}织构的有利作用.指出了新一代内联导电铜膜相应织构问题的重要性. 关键词铝薄膜；面织构；内应力；内联导 分类号TB303 文献标识码：A 薄膜作为一种二维材料近些年来得到了很 1实验与结果分析 大的发展，并且在电子及微电子工业有较为广 泛的应用山.在大规模集成电路的制备过程中， 借助美国加州硅谷应用材料公司的沉积设 通常要采用物理气相沉积或化学气相沉积的办 备在单晶硅上制备出普通的铝导电薄膜；另外 法涂敷各种不同性质的材料，用以制备各种存 用改进的沉积工艺在单晶硅上制备出新型的铝 储单元.通常要借助沉积金属薄膜并制成导电 导电薄膜.实践表明，用新型铝导电薄膜制备的 线路使各存储单元连接起来，传统上这种导电 芯片，可使故障率大幅度降低 薄膜采用铝合金来制作，目前用铜合金制作的 采用D5000型X射线衍射仪以小角度间隔 导电薄膜也得到了迅速的发展，随着大规模集 测量导电铝薄膜的{111,200}，(220)和{113}4 成电路芯片的高性能和小型化的发展，相应导 张不完整极图，并计算取向分布函数.图1和图 电线路的有效尺寸越来越小，因而大规模集成 2给出了2种沉积工艺条件下实测的{111}极图 电路在生产和使用过程中出现故障的概率越来 和所计算的取向分布函数的p245°截面图.图1 越高.这使得人们不得不认真地研究并探索降 (a)和图2(a)中均反映出2种薄膜中很强的{111} 低故障率的有效措施，本文从分析铝导电薄膜 面织构.{111}面织构是指导电铝膜多晶体中许 的织构效应入手，讨论利用织构降低故障率的 多晶粒的{111}面均接近平行与薄膜面的取向 原理和途径. 分布状态网.在图16)和图2b)中的取向分布函 (a) b) 0 o9" 图1普通制备工艺制出的铝膜{111}面织构 (a)(111极图（最大值222，密度水平：2,4,8,16）；)取向分布函数=45°截面图（最大值53，密度水平：2,4） Fig.1 (111)fiber fexture of alnminum film prepared by normal technology 2000-04-10收稿毛卫民男49岁，教授第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 】 、 。 大规模集成 电路导 电薄膜的织构效应 毛卫 民 ’ 张 弘 北京科技大学材料科学与工程学院 ， 北京 应用材料公司 ， 美国加州 摘 要 利用 射线技术检测 了普通工 艺和 改进工 艺制备 的 内联导 电铝膜 的织构 分析表 明 ， 高体积量且锋锐 的 面织构可 以大幅度降低大规模集成 电路芯 片的失效率 讨论 了失效 的 原因及 织构 的有利作用 指 出了新一代 内联导 电铜膜相应织 构 问题 的重要性 关键词 铝 薄膜 面织构 内应 力 内联导 分类号 文献标识码 薄膜作为一种二维材料近些年来得到 了很 大 的发展 ， 并且在 电子及微 电子工 业有较 为广 泛 的应用 ‘ 在大规模集成 电路 的制备过程 中 ， 通常要采用 物理气相沉积或化学气相 沉积 的办 法涂敷各 种不 同性质 的材料 ， 用 以制备各种存 储单元 通 常要借助沉积金属薄膜并制成 导电 线路使各存储单元连接起来 传 统上这种 导 电 薄膜采用铝 合金来制 作 ， 目前用 铜合金制作 的 导 电薄膜 也 得到 了迅速 的发展 随着大规模集 成 电路芯 片 的高性 能和 小 型化 的发展 ， 相 应 导 电线路 的有效尺寸越来越小 ， 因而大规模集成 电路在生产和使用过程 中出现故障的概率越来 越高 这使得人们 不得不 认真地研究并探索 降 低故 障率 的有效措施 本文 从分析铝 导 电薄膜 的织构效应入 手 ， 讨论利用织构 降低 故 障率 的 原理 和 途径 实验与结果分析 借助美 国加州硅谷应 用材料公 司 的沉积设 备在单 晶硅上制 备 出普通 的铝 导 电薄膜 另外 用 改进 的沉积工 艺在单 晶硅上制备 出新型 的铝 导 电薄膜 实践表 明 ， 用 新型铝 导 电薄膜制备 的 芯 片 ， 可使故 障率大 幅度 降低 采用 型 射线衍射仪 以小角度 间隔 测 量 导 电铝 薄膜 的 ， ， 和 张不完整极 图 ， 并计算取 向分布 函数 图 和 图 给 出 了 种沉积工 艺 条件下 实测 的 极 图 和 所计算 的取 向分布 函 数 的沪 截面 图 图 和 图 中均反 映 出 种薄膜 中很强 的 面织构 面织构是 指 导 电铝 膜 多 晶体 中许 多晶粒 的 面均接近平行与薄膜面 的取 向 分布状态冈 在 图 伪 和 图 中的取 向分布 函 助 图 普通制备工艺制 出的铝膜 面织构 极图 最大值 ， 密度水平 ， ， ， 伪 取向分布函数尹，闷 截面图 最大值 ， 密度水平 ， 咭 · ， 万】 奴 一 一 收稿 毛卫 民 男 岁 ， 教授 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．06．014