在半導(dǎo)體加工中，金屬化問題是一個關(guān)鍵的技術(shù)挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)為金屬互連線(如銅、鋁)出現(xiàn)電遷移和接觸電阻升高，這些問題嚴重影響了芯片的性能和可靠性。
產(chǎn)生原因：溫度異常與微觀結(jié)構(gòu)變化
溫度過高：在高溫退火過程中，金屬互連線會發(fā)生電遷移或晶粒過度生長。這種微觀結(jié)構(gòu)的變化會直接影響電學(xué)性能，降低互連線的可靠性。
溫度不足：當溫度過低時，金屬與硅之間的接觸電阻無法得到優(yōu)化。這會導(dǎo)致電流傳輸效率降低，增加器件的功耗，并使性能變得不穩(wěn)定。
影響：性能下降與故障風(fēng)險增加
電遷移、晶粒過度生長以及接觸電阻升高相互關(guān)聯(lián)，共同導(dǎo)致芯片整體性能下降。這些問題不僅會使芯片信號傳輸速度減慢、邏輯功能異常，還會增加芯片在使用過程中的故障風(fēng)險，提高產(chǎn)品維護成本和失效率。
解決措施：溫控優(yōu)化與工藝改進
優(yōu)化退火溫度：通過采用高精度的溫度控制系統(tǒng)，如精密工業(yè)冷水機，為半導(dǎo)體設(shè)備提供穩(wěn)定的冷卻支持，減少因溫度波動導(dǎo)致的電遷移和接觸電阻問題，從而提高芯片的性能和可靠性。
優(yōu)化接觸工藝：調(diào)整接觸層的材料、厚度和制備工藝，例如采用多層結(jié)構(gòu)或添加摻雜元素，可以有效降低接觸電阻，提高電流傳輸效率。
材料選擇：選用抗電遷移能力強的金屬材料(如銅合金)和導(dǎo)電性好的接觸材料(如摻雜多晶硅或金屬硅化物)，進一步優(yōu)化接觸電阻。
通過這些措施，可以有效解決金屬化問題，提升半導(dǎo)體芯片的性能和可靠性。
