[发明专利]抗电致迁移的导电装置

说明书

技术领域

一种抗电致迁移的导电装置，特别涉及一种关于半导体组件中，导孔柱与铜铝金属层连接处的抗电致迁移导电装置。

背景技术

随着半导体设计朝向多层结构设计之后，导孔柱(via)便成为使不同导电层产生电性连接最主要的方法。

现有的半导体结构，如图1与图2所示，半导体组件结构10由下而上一具有基本组件的半导体基底12、一导电金属层14、一介电层16与一铜铝金属层18所组成，为了使导电金属层14与铜铝金属层18产生电性连接，通常于介电层16中设置一导孔柱20，作为导电金属层14与铜铝金属层18导电的通路；其中，半导体组件中的导电装置22，是由一导孔柱20电性连接导电金属层14与铜铝金属层18所构成。

然而，随着半导体组件朝向轻薄短小的趋势发展，半导体组件的电致迁移效应愈益显著；尤其在导孔柱20与铜铝金属层18相连接处，由于电流由铜铝金属层18进入导孔柱20时，电流密度会急剧提升，因此加剧电致迁移效应，严重的还可能使导孔柱形成断路，降低半导体组件的可靠度。

因此，本发明针对上述技术问题，提出一种形成一抗电致迁移导电金属层于铜铝金属层的表面且位于铜铝金属层与导电金属层间的结构，用以降低半导体组件中导电装置的电致迁移效应。

发明内容

本发明的主要目的在于，减轻半导体组件导电装置的电致迁移效应，提高半导体组件的可靠度。

为达上述目的，本发明设置一氮化钛/金属钛所组成的抗电致迁移金属层位于铜铝金属层的表面并介于铜铝金属层与导孔柱间，用以降低电致迁移效应。

本发明解决了现有半导体组件中导孔柱因电致迁移效应影响而形成断路，从而降低半导体组件可靠度的问题。减轻了半导体组件导电装置的电致迁移效应，提高了半导体组件的可靠度。

附图说明

图1为现有半导体组件结构示意图。

图2为现有半导体组件导电装置示意图。

图3为本发明的立体结构示意图。

图4为本发明结构示意图。

图5为本发明另一实施例结构示意图。

标号说明

10半导体组件结构            30导电装置

12具有基本组件的半导体基底  32铜铝金属层

14导电金属层                34导电金属层

16介电层                    36导孔柱

18铜铝金属层                38抗电致迁移金属层

20导孔柱                    382氮化钛层

22导电装置                  384钛金属层

具体实施方式

本发明为解决现有半导体组件中导孔柱因电致迁移效应影响而形成断路，降低半导体组件可靠度的问题，提出抗电致迁移的导电装置，以降低电致迁移效应并且改善现有技术所遭遇的技术问题。

图3为本发明的立体结构示意图，图4为本发明的结构示意图，如图3与图4所示，抗电致迁移导电装置30包括一铜铝金属层32、一导电金属层34位于铜铝金属层32之下、一由具低电阻率的氮化钛层382与具高电阻率的钛金属层384所组成的抗电致迁移金属层38位于铜铝金属层32的下表面，以及一导孔柱36位于抗电致迁移金属层38与导电金属层34之间；其中，铜铝金属层32与导电金属层34间，透过抗电致迁移金属层38与导孔柱36电性连接；电流由铜铝金属层32进入导电金属层34前，先经过抗电致迁移金属层38，始得通过导孔柱36进入导电金属层34。

当然，本发明除了上述实施例外，铜铝金属层32亦可位于导电金属层34之下，如图5所示，抗电致迁移金属层38位于铜铝金属层32的上表面，并且于电致迁移层38上设置一导孔柱36电性连接铜铝金属层32与导电金属层34；电流由铜铝金属层32进入导电金属层34时，先通过铜铝金属层32上表面由氮化钛层382与金属钛层384所组成的抗电致迁移金属层38，经导孔柱36进入导电金属层34。

至此，本发明结构已说明完毕，以下特以理论公式的推导以及实验的验证，证明本发明的导电装置能有效降低电致迁移效应，提升半导体组件的电致迁移平均故障时间。

在半导体组件中，导电装置30电致迁移平均故障时间(mean time to failure，MTF)与x方向之电流密度之关系可表示为：