Cu互連技術(shù)中薄膜擴(kuò)散阻擋層的制備及熱穩(wěn)定性研究.pdf

1、廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為()課題(組)的研究成果，獲得()課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在()實(shí)驗(yàn)室完成。(請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。、)“年歹月磚Et聲明人(簽

2、名)：墩旋摘要隨著集成電路的集成度越來越高，第一代Al互連材料由于較差的抗電遷移能力，己不能滿足高性能互連材料的要求。Cu比A1具有更低的電阻率、更好的抗電遷移能力，因此，Cu取代Al成為新一代互連材料。然而，Cu互連線在較低溫度下會(huì)與半導(dǎo)體Si元器件發(fā)生互擴(kuò)散而生成CuSi化合物，導(dǎo)致電阻急劇上升，這會(huì)嚴(yán)重影響Cu互連線的穩(wěn)定性與可靠性。為了提高Cu互連線的熱穩(wěn)定性，本研究選擇熔點(diǎn)較高且在Cu中溶解度較低的金屬V和Ta作為阻擋層材料；

3、同時(shí)，通過在Cu中摻雜電阻率較低的Al元素制備得到CuA1合金薄膜，基于以上兩種方法，本論文研究了不同阻擋層的阻擋性能以及不同薄膜體系的熱穩(wěn)定性。主要研究內(nèi)容如下：(1)采用磁控濺射方法制備得到了不同厚度的Cu／V／Si薄膜，對(duì)薄膜樣品熱處理前后的晶體結(jié)構(gòu)、微觀組織形貌和方塊電阻進(jìn)行了測試表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Cu(300nm)／V(50nm)／Si和Cu(300nm)／V(100nm)／Si薄膜樣品均能在600。C時(shí)保持良好的熱穩(wěn)定性，

4、同時(shí)具有較低的方塊電阻，其值約為02D／D。(2)采用反應(yīng)磁控濺射方法制備得到了不同N2分壓比的Ctt／VN。／Si薄膜，對(duì)薄膜樣品熱處理前后的晶體結(jié)構(gòu)、微觀組織形貌和方塊電阻進(jìn)行了測試表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，N2分壓比為1172％的VN。阻擋層具有較好的阻擋性能，Ctt／VNx／Si薄膜樣品能夠在700℃時(shí)依然具有較好的熱穩(wěn)定性。(3)沉積制備了堆棧結(jié)構(gòu)的Cu／V／VN／Si薄膜，對(duì)薄膜樣品熱處理前后的晶體結(jié)構(gòu)、微觀組織形貌和方塊電阻進(jìn)行

5、了測試表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Cu／VNN／Si薄膜在700℃時(shí)保持良好的熱穩(wěn)定性且具有較低的方塊電阻，其值約為02D／D。(4)采用磁控濺射方法制備得到了Cu／VTaJSi、Cu／VTaN／Si和C洲二Ta肚TaN／Si薄膜，對(duì)薄膜樣品熱處理前后的晶體結(jié)構(gòu)、微觀組織形貌和方塊電阻進(jìn)行了測試表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Cu／VTa／Si和C州二Ta肚TaN／Si薄膜均能在700。C時(shí)具有良好的熱穩(wěn)定性，并具有較低的方塊電阻，其值約為O3餅口。(5)