半导体芯片的可靠性是学术界和芯片制造业的重要课题,而互连线的电迁移问题又是其中最重要的挑战之一。虽然超深亚微米铝互连是目前很重要的芯片制造技术,但是随着集成电路特征尺寸的持续缩小,由此而引起的铝互连的电迁移可靠性问题也变得越来越严峻。本论文针对基于0.15μm铝互连工艺母体来开发0.14μm工艺时所遭遇的铝互连的电迁移问题,系统地研究了制造工艺对铝互连的电迁移可靠性的影响机制,获得了相应的解决途径。具体研究成果体现在以下几个方面：第一、研究了Ti/TiN阻挡层的成膜工艺对铝互连电迁移可靠性的影响,结果表明离子束溅射Ti和磁控溅射TiN (i-Ti)具有最好的抗电迁移能力。此外,通过对不同工艺条件下所得到的薄膜的厚度、方块电阻、表面反射率以及摇摆曲线的测量,揭示了电迁移可靠性的改善主要取决于i-Ti成膜工艺有利于Al(111)晶面的生长。第二、研究了Ti成膜后破真空、TiN成膜后破真空以及正常的非破真空工艺条件下铝互连的抗电迁移能力,表明了TiN成膜后破真空能显著改善铝互连的电迁移可靠性。进一步的分析发现,其主要原因是由于TiN成膜后破真空导致Al(111)取向的晶粒尺寸方差显著减小,即改善了晶粒尺寸的均匀性。此外,TiN成膜后破真空也增加了铝薄膜中Al(111)的含量,这也对提高铝互连的电迁移可靠性有利。第三、通过增大通孔临界尺寸lOnm和对下层TiN进行过刻两种方法,提高了铝互连线的中值失效时间(MTF)约25%,同时通孔电阻比正常情况减小40%左右,也没有出现因过刻导致的钨火山喷发现象。