銅互聯(lián)工藝的氮化鉭擴(kuò)散阻擋層研究.pdf

1、隨著集成電路工藝的發(fā)展，銅替代鋁成為新一代的互連材料。為了防止銅擴(kuò)散進(jìn)硅器件中引起器件性能受損以及提高銅與硅、二氧化硅的粘附性，必須在銅互連線外包裹一層擴(kuò)散阻擋層。
　　氮化鉭具有電阻率低、熔點(diǎn)高、晶格和晶界擴(kuò)散的激活能高、界面穩(wěn)定等一系列優(yōu)異的性能，是當(dāng)前制備擴(kuò)散阻擋層的首選材料。因此對(duì)氮化鉭薄膜的工藝方法、阻擋效果、失效機(jī)制等方面的研究對(duì)于提高集成電路的互連可靠性起到十分重要的作用。
　　本文采用反應(yīng)磁控濺射方法在硅襯底

2、上制備氮化鉭薄膜、鉭薄膜、銅籽晶層，利用掠入射X射線衍射（GIXRD）、原子力顯微鏡（AFM）、Van der Pauw四電極法和表面輪廓儀研究了不同濺射工藝對(duì)氮化鉭薄膜結(jié)構(gòu)形貌的影響規(guī)律以及氮化鉭阻擋層在不同溫度環(huán)境下阻擋性能，并研究了所制備阻擋層的失效機(jī)制。
　　通過試驗(yàn)研究，本文得到主要結(jié)果如下：
　　本文所制備的氮化鉭薄膜均為面心立方結(jié)構(gòu)；晶體結(jié)構(gòu)隨工藝參數(shù)的改變發(fā)生變化，衍射峰峰強(qiáng)隨濺射功率和襯底溫度的增加而增強(qiáng)，

3、氮?dú)夥謮旱脑黾邮箵駜?yōu)取向向（111）晶面偏移；氮化鉭薄膜的表面形貌與濺射功率和氮?dú)夥謮好芮邢嚓P(guān)，與襯底溫度的關(guān)系不大，其粗糙度隨濺射功率的增加而增大，隨氮?dú)夥謮旱脑黾佣鴾p??；氮化鉭薄膜的方塊電阻隨濺射功率的增加逐漸減小，隨氮?dú)夥謮旱脑黾又饾u增大，溫度對(duì)方塊電阻的影響不大；濺射功率和襯底溫度的增加均會(huì)使薄膜的沉積速率增加，而氮?dú)夥謮涸黾訒r(shí)，沉積速率不升反降；對(duì)Cu/barrier/Si互聯(lián)體系真空熱處理，鉭阻擋層在600℃時(shí)失效，Ta-S