[发明专利]一种调控金属互连线各向异性收缩率的方法

说明书

一种调控金属互连线各向异性收缩率的方法，包括如下步骤：把带有金属互连线微结构的硅片放在加热板上进行热处理，同时在硅片上下方分别放置正负电极板以对带有金属互连线微结构的硅片施加单轴驱动力，通过改变所加电极板放置方向来实现金属互连线在不同方向上的收缩；通过调整电极板电压值来控制金属互连线在受力方向上收缩量，进而实现各向异性收缩。把带有金属互连线微纳结构的硅片放在加热板上150℃～200℃进行热处理，同时在硅片上下方分别放置正负电极板，来对金属互连线施加静电场，通过静电场作用产生的电场力来实现对金属互连线单轴驱动力的施加。

技术领域

本发明属于纳米压印技术领域，具体涉及一种调控金属互连线各向异性收缩率的方法。

背景技术

当今，微纳金属互连线在半导体集成电路、太阳能电池、主动矩阵显示器件、超材料微纳结构等领域具有广泛而重要的应用，互连线材料从铝基互连到目前常用的铜基互连，都在推动着相关技术产业快速发展。然而，伴随着集成电路特征线宽的进一步缩小，基于大马士革工艺技术实现的铜基互连技术已经难以满足现代集成电路产业的发展。因此，新一代互连技术也自然被提上了研究日程。

在下一代互连材料中，Ag因为其52nm电子自由程的特点成为了金属互连线的备选。但是Ag真正成为新一代金属互连线还有许多问题需要解决。其中一个很重要的问题是如何改变金属互连线的各向同性收缩，使金属互连线热熔扩散时可以达到各向异性以满足微纳线条特征限宽的要求。在金属互连线制造领域，特征线宽控制要求非常严格，特别是水平方向二维特征线宽容差度更为苛刻，要求在满足功能特性的前提下线条的表观形貌变化应该控制在特定范围之内，水平方向收缩率的3σ控制在特征线宽1/10之内，但对竖直方向的要求则相对宽松，因为如果水平方向收缩过多，就会影响金属互连线的导电性，甚至会使连线在收缩过程中断裂。如果能解决该问题，使金属粒子微结构在热熔扩散过程中能够实现各向异性收缩，满足水平方向的高标准特征线宽，则对喷墨打印、纳米压印、3D打印等技术利用金属纳米粒子制备微纳金属线的方法起到极大的促进作用。

根据目前已有的文献显示，长冈技术科学大学和华南理工大学经过长期合作已经发现在10T强磁场作用下，氧化锌纳米颗粒在热熔收缩时是各向异性的，而且在不同强度的磁场和温度作用下，收缩量都有一定的差异，并且在1000℃至1100℃之间时，两个方向的各向收缩差异开始变得明显。然而在实际应用中，如此高的磁场强度和热处理温度需要较苛刻的试验、工艺条件，而且强磁场强度的自由调节性也限制了其应用范围。因此寻求一种较为简便、实用的各向异性收缩率的调控金属互连线热熔扩散方法仍是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调控金属互连线各向异性收缩率的方法，主要通过施加静电场来对金属互连线产生驱动力来实现金属微纳互连线各向异性收缩。用来解决目前金属互连线领域所存在的难以满足严格特征线宽的要求。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种调控金属互连线各向异性收缩率的方法，包括如下步骤：把带有金属互连线微结构的硅片放在加热板上进行热处理，同时在硅片上下方分别放置正负电极板以对带有金属互连线微结构的硅片施加单轴驱动力，通过改变所加电极板放置方向来实现金属互连线在不同方向上的收缩；通过调整电极板电压值来控制金属互连线在受力方向上收缩量，进而实现微纳互连线的各向异性收缩。

进一步地，热处理温度为150℃～200℃，时间为1.5h以实现银颗粒充分扩散。

进一步地，对硅片上下方分别放置的正负电极板分别接至恒压源正负极以施加静电场。

进一步地，通过改变恒压源电压值改变电场强度。

进一步地，带有金属互连线微结构的硅片所需要的单轴驱动力还可通过静磁场、超声波、交变电场或光场来实现。

电极板电压值大于0小于等于900V，磁场强度为2T～15T，超声波强度为20kHz-60kHz，交变电场为占空比可调的方波。