CuAl合金配線を適用した32nmノード対応高信頼性配線技術の開発

摘要

Reliability of 32-nm-node ultralow-k (k=2.4)/Cu multilevel interconnects incorporating a bilayer low-k barrier cap (k=3.9) was improved without excessive wiring resistance by using CuAl seed technology with high-temperature and short-time annealing. Though the increase in wiring resistivity was about 10 %, both electromigration (EM) and stress-induced voiding (SiV) reliability was clearly improved by using Cu-0.5wt%Al seed metal.%CuAl合金シードプロセスを低誘電率層間膜（k＝2.4）と低誘電率積層バリア膜（k＝3.9）を用いた32nmノード配線構造へ適用し、過剰な配線抵抗上昇のない高信頼性配線を実現した。Cuめっき後アニールを高温・短時間で行うことで、Cuグレイン成長を促進させつつ、CuAl合金シード膜からCuめっき膜中へのAlの過剰な抜けを抑制した。その結果、Al添加による配線抵抗上昇を抑制（pure Cu比で＋10％程度に抑制）しつつ、Cu/バリアキャップ膜界面に配線信頼性を向上させるに十分なAlを偏析させることに成功した。本プロセスの適用により、EM寿命向上およびSiV不良抑制効果が実証された。