29.Проводящая разводка ис на основе меди.

В ИС шириной линии <0,25 мкм сопротивление проводящей разводки на основе Al начинает заметно ограничивать быстродействие ИС. Необходимо использовать проводящие материалы с более низким чем у Al удельным электросопротивлением, таким материалом является Cu удельное сопротив.=1,7 мкОм/см в объемном виде и 1,9 мкОм/см в пленочном.Cu гораздо более стойка к эффекту электромиграции. Эффект электромиграции определяется коэф-том самодиффузии материалов который значительно меньше чем у Al.Возможно также диф-я по границам зерен, которая для меди может быть довольно заметная для уменьшения диффузии по границам зерен в Cu перспективным является ее легирование Кадмием или Кальцием. Эти примеси лишь незначительно увеличивают удельное электросопротивление сплава диффундирует к краницам зерен и блокирует диффузию по ним.

Однако использование меди в качестве проводящ. разводки сопряжено со значительными проблемами. Это связанно с тем, что Cu-одна из самых вредных примесей в кремниевой электронике. Она оказывает заметное влияние на св-ва Si уже при концентрации 10¹² см^-3. Обладает очень высоким коэф-том диф-зии в Si, что приводит к быстрому ухудшению св-в в Si. Cu может принимать три валентных состояния и соотв-но создавать в з.з. Si три примесных глубоких уровня.

2 акцепторных и 1 донорный с энергией ионизации 0,24 эВ; 0,37 эВ и 0,73 эВ.

Глубокие уровни в п/п явл. ловушками для носителей заряда. Их присутствие приводит к уменьшению концентрации носителей заряда их подвижности и времени жизни. Чаще всего это крайне нежелательно. Использование меди в качестве проводящей разводки затруднено в следствии невозможности использования плазмо-хим. травления при операции фотолитографии. Т.к. отсутствуют летучие соединения Cu с гологенами и явл. серьезным препятствием. Cu окисляется в воздушной среде при Т=200 ⁰С. Поэтому необходимо использовать низкотемпературные процессы и формировать защитные слои для Cu.

Применение хим. осаждений из газовой фазы с использованием Ме огранич. соед. настоящее время для Cu не применятся из-за высокой температуры.

Основным методом осаждения Cu на данный момент может считаться электохим-ое осаждение из растворов CuSO₄.

Анализ всех существующих проблем показывает, что для формирования медной разводки необходимо разработать спец. технологии.

В наст. время разраб-ые технологии формирования медной разводки ИС заключается в следующем:

1.Нанесение диэлектрика и формирование в нем рисунка проводящей разводки в виде канавки.

2.Формирование барьерного слоя для предотвращения диффузии меди в соседние слои.

Наилучшими барьерным св-ми обладает Ta и TaN.

Слой должен быть достаточно тонким чтобы избежать заметного повышения сопротивления разводки, но в тоже время должен быть непрерывным, чтобы исключить загрязнение Si медью.

3.Осаждение тонкого затравочного слоя меди методами физич. распыления.

Формирование такого слоя позволяет в дальнейшем использовать электролитическое осаждение толстого слоя меди, поскольку для этого метода необходим непрерывный проводящий слой.

4.Осаждение толстого слоя меди с помощью электролитического осаждения.

5.Хим-мех-кая шлифовка в слое Cu и барьерного слоя до диэлектрика.

6.Осаждение диэлектрического слоя.