为了消除金属半导体接触中尖刺和扩散问题，一般都采用阻挡层金属化方法。阻挡金属层是沉积金属或金属层，其作用是阻止界面上下的材料相互混合。

阻挡层金属的作用

我们对可接受的阻挡层金属的基本特性有很好的阻断扩散特性、在界面两侧的扩散率在烧结温度时很低，具有高电导率和极低的欧姆接触电阻，在Si和金属之间具有很好的附着，抗电迁移，在高温下具有很好的稳定性，抗侵蚀和氧化。

通常用作阻挡层的金属是具有高熔点的难熔金属，在流片工艺中，用于多层金属化的普通难熔金属有Ti、W、Ta、Mo、Co和Pt。

用Ti作为阻挡层金属的优势是可以增强上层金属Al的附着，减小接触电阻，减小原界面应力以及控制电迁移现象。所以为了得到好的阻挡层特性，在沉积之前需要把晶圆的自然氧化层和残留氧化物进行清洁，这一步称为反溅射刻蚀。

常用的阻挡层金属

TiW和TiN是两种非常常用的阻挡层金属材料，它们用于阻断晶圆和上层金属Al之间的扩散。

TiN也可以被用为Al层上的抗反射涂层以改进光刻确定图形的过程，在W塞的制作过程，TiN还可以用来作为W的黏附层。但是，TiN和Si之间的接触电阻比较高，为了解决这个问题，这个问题，在沉积TiN之前，需要沉积一层薄Ti，厚度在数百A甚至更少，这一层薄的Ti层能与下层Si材料反应形成低阻的化合物TiSi2，因此，Ti与Si的界面可以形成良好的欧姆接触。这个在自对准金属硅化物（Self-Aligned silicide）工艺中可以很好地实现。在热Al工艺中，Ti金属膜还可以作为湿润层，有利于Al膜的流动，防止空洞的产生，而且Ti膜还可以和N2反应生成TiN。

阻挡层金属材料的典型制作方法是在设备中沉积Ti和TiN，以避免氧化物在两层之间形成

Ti/TiN/AlCu工艺

目前通常都会采用TiN/Ti作为Al的阻挡层金属材料，在Ti/TiN/AlCu结构上，

第一层的金属Ti的沉积一般采用磁控溅射工艺，在Ar气氛下沉积200-500Å；

接下来第二层作为阻挡层之间的TiN，再将一定厚度的Ti以磁控溅射沉积后再将晶圆置于含N2或NH3环境中，借高温将后沉积的这层Ti氮化称TiN；还可以通过在N2/Ar气环境中直接溅射金属Ti靶材，等离子体与N反应形成TiN并沉积于晶圆上，通常TiN的厚度在500-1500Å；

最后就是AlCu的沉积，一般可以采用磁控溅射，直接轰击一定配比的AlCu金属块，然后沉积于晶圆上。在Al中加入Cu可以抑制Al的电迁移现象，但是需要控制好Cu的量，过多的Cu掺入Al中会使得电阻率增大，而且还会加剧金属后续的刻蚀难度。

（为什么Cu的加入可以抑制电迁移呢？这是因为金属离子的传输是沿晶界进行，Cu的加入可以与Al的晶界缺陷相互作用，二者以CuAl2的形式在晶界处沉淀，占据了晶界空位，由于可供金属Al电迁移的空位数目减少了，故而Al的电迁移现象得到了改善。）

                                                                                                                                         文章归原作者所有，转载仅为分享和学习使用，不做任何商业用途！内容如有侵权，请联系本部删除！