1. Si在Al中的扩散
Si在Al中的溶解度比较高,在400-500℃退火温度范围内,Si在Al薄膜中的扩散系数比在晶体Al中大40倍。这是因为Al薄膜通常为多晶,杂质在晶界的扩散系数远大于在晶粒内的扩散系数。
2. Al/Si接触中的尖楔现象
由于硅在铝中的溶解度较大,Si在Al膜的晶粒间界中快速扩散离开接触孔的同时,Al也会向接触内运动、填充因Si离开而留下的空间。如果Si不均匀地溶解到Al中,Al就会在某些接触点,像尖钉一样楔进Si衬底中,如果尖楔深度大于结深,就会使pn结失效。
3.解决尖楔现象的方法
1)在Al中掺入1-2%Si以满足溶解性;
2)沉积Al薄膜之前,先沉积一层重磷或重砷(磷和砷同列元素)掺杂的多晶硅薄膜,构成铝-重磷(砷)掺杂多晶硅双层结构,这种方法已成功应用在nMOS工艺中;
3)利用扩散阻挡层(Diffusion Barrier),如TiN、TiW。
方法1,在制备Al-Si合金时,在较高的退火温度中硅溶解在Al中,冷却过程中又从Al中析出。限制了Al-Si合金在集成电路中的使用。较好的方法是第3种,采用阻挡层,同时在掺杂硅和阻挡层之间加一层Ti或者TiSi2,Ti和TiSi2有好黏附性,且能和半导体形成良好的欧姆接触。