Metallurgische Eigenschaften und Elektromigration in ALCUx-Legierungen für höchstintegrierte Schaltkreise

Bei der Fertigung und im Betrieb von höchstintegrierte Bausteinen der Halbleitertechnologie trete duch die zunehmande Miniaturisierung der Strukturen aund die Anforderungen an die Übertragungsgeschwindigkeit Probleme auf, die bis zum Ausfall führen können. So entstehen in heute üblichen Mikriprozessoren Betriebstemperaturen über 100°C. Die dynamischen Speicher (DRAM) sind ebenfalls einer rasanten Entwicklung unterworfen, die die Anzahl der Speicherzellen und somit die geforderte Integrationsdichte bei jeder Generation heraufsetzt. Das Zulegieren von Kupfer zur gängigen Aluminium-Metallisierung erhöht die Lebensdauer hinsichtlich Elektromigration beträchtlich, jedoch ist der genaue Mechanismus nicht umnfassend geklärt. Das Elektromigrationsverhalten von AlCu ist stark von der Kupferkonzentration abhängig. Untersuchungen des elektrischen Widerstands während der Belastung ergaben ein erklärendes Modell hierfür. Anhand der gefundenen Modellvorstellung wurde eine optimierte Temperaturbehandlung des Legierungssystems vorgeschlagen und experimentell untersucht, durch die die Elektromigrationsfestigkeit von AlCu-Legierungen um etwa 40 % verbessert werden konnte.