Münster 1999 – scientific programme

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M: Metallphysik

M 25: Symposium „Metallphysikalische Probleme in der Mikroelektronik “

M 25.1: Talk

Thursday, March 25, 1999, 16:30–16:45, S 8

Effekte von Legierungselementen auf die Elektromigrationseigenschaften von Aluminium — •R. Spolenak, O. Kraft und E. Arzt — Max-Planck-Institut für Metallforschung, Seestraße 92, D-70174 Stuttgart

Elektromigration, d. h. der Transport von Atomen induziert durch große elektrische Stromdichten, ist eines der wichtigsten Zuverlässigkeitsprobleme in der Mikroelektronik. In den siebziger Jahren wurde beobachtet, daß der Zusatz von geringen Anteilen von Kupfer zu Aluminiumleiterbahnen, deren Lebensdauer um mehrere Größenordnungen erhöht. Die Mechanismen, die diesem Effekt zugrunde liegen, sind allerdings bis heute noch nicht vollständig verstanden. In dieser Arbeit wurde der Materialtransport durch sogenannte Driftexperimente an kurzen Leiterbahnsegmenten quantifiziert, um den Effekt des Zusatzes von Cu, Mg und Si auf die Elektromigrationseigenschaften von Aluminium zu untersuchen. Der Zusatz von Cu und Mg führt zu einer Erhöhung der Aktivierungsenergien der Elektromigration im Vergleich zum Reinmaterial. Zur Erklärung dieser Beobachtung wurde ein Modell erstellt, das den Einfluß von Legierungselementen auf das Wachstum von Hügeln mechanistisch erklärt. Diese Mechanismen werden in einem neuen Lebensdauermodell berücksichtigt. Darüber hinaus lassen sich auch Eigenschaften von Legierungselementen ableiten, die sich positiv auf das Elektromigrationsverhalten auswirken. Diese Konzepte lassen sich auch auf künftig im Vordergrund stehende Kupferlegierungen übertragen.