無籽晶銅互連超薄擴(kuò)散阻擋層Ru-Ta-Si-N雙層結(jié)構(gòu)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、由于高導(dǎo)電能力和良好的抗電遷徙能力,Cu現(xiàn)在已經(jīng)是0.13微米以下超大規(guī)模集成電路工藝的金屬互連材料。當(dāng)工藝特征尺寸不斷減小(<45nm),溝槽和通孔深寬比增加的情況下,現(xiàn)有的物理汽相沉積(PVD)濺射的擴(kuò)散阻擋層和銅籽晶層的臺(tái)階覆蓋變差,不能保證籽晶層的平整性,在高深寬比的溝槽中甚至?xí)a(chǎn)生“空洞”。如果采用超薄的能夠直接電鍍銅的擴(kuò)散阻擋層不僅能夠簡(jiǎn)化工藝,而且可以減少由于臺(tái)階覆蓋特性不好所帶來的各種問題。由于在Ru上面可以直接電鍍銅,

2、因而使得人們對(duì)Ru這種新型材料加以關(guān)注。但是,薄的Ru膜(5nm)并不是非常有效的擴(kuò)散阻擋層,而且,Ru和二氧化硅以及LowK材料的粘附性也不好。如果釕和其它具有良好擴(kuò)散阻擋性能的材料如Ta、TaN、TaSiN等組合可能會(huì)更好。在這樣的背景下,本文以Ru(5nm)/TaSiN(5nm)復(fù)合薄膜作為對(duì)象,考察該薄膜對(duì)銅的擴(kuò)散阻擋性能,確定Ru(5nm)/TaSiN(5nm)薄膜的最優(yōu)制備方案。并通過與其它擴(kuò)散阻擋層進(jìn)行比較,最終找到一種相

3、對(duì)較好的無籽晶層的擴(kuò)散阻擋材料。 通過對(duì)連續(xù)制備的Cu/Ru(5nm)/TaSiN(5nm)樣品分析可知,TaSiN薄膜中氮?dú)夂繉?duì)其阻擋特性有很大的影響。N2:Ar=1:2的條件下生長(zhǎng)的薄膜在經(jīng)過900℃退火后,電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于N2:Ar=l:1條件下制備的薄膜,表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性;同時(shí),發(fā)現(xiàn),硅含量低(5﹪)的條件下生長(zhǎng)的薄膜在650℃以下時(shí)對(duì)銅有較好的擴(kuò)散阻擋作用,比硅含量高(22﹪)的薄膜具有更好的熱穩(wěn)定性及阻擋特性。通

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