銅互連技術(shù)的擴(kuò)散阻擋層工藝研究.pdf

1、集成電路發(fā)展，要求不斷提高集成度和速度，其途徑為器件微小型化。隨著尺寸縮小，晶體管的速度越來越快，但互連線的寄生電容和分布電阻所導(dǎo)致的傳輸時(shí)延卻會(huì)增大，影響速度提高。到了O．13微米技術(shù)階段后，與低介電系數(shù)介質(zhì)相結(jié)合的銅互連技術(shù)逐步代替鋁互連。在鋁工藝中，金屬布線是通過刻蝕形成的，而銅的氯化物是不揮發(fā)的，因此無法應(yīng)用刻蝕工藝。為了解決這個(gè)問題，銅的鑲嵌工藝被研發(fā)出來，它通過先淀積介質(zhì)，然后光刻、刻蝕形成所需要的圖形，然后再在其上淀積金屬

2、，把金屬嵌到槽里，最后通過化學(xué)機(jī)械研磨，去除溝槽外的金屬，從而得到平坦化的銅布線。 然而銅有易氧化、易擴(kuò)散的缺點(diǎn)，這就要求有一種材料能把銅保護(hù)起來，和介質(zhì)分隔開，伺時(shí)這種材料還要具有良好的粘附性能。但鋁工藝中常用阻擋層氮化鈦不能滿足銅互連工藝要求，而采用氮化鉭作為銅的阻擋層。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，銅互連中通孔阻擋層的阻值遠(yuǎn)大于橫向金屬連線的阻值，通孔內(nèi)底部和側(cè)壁阻擋層的厚度及其均勻性對銅互連的分布電阻與可靠性有很大影響。 為此，本文

3、以銅互連技術(shù)的擴(kuò)散阻擋層工藝為題展開研究，探討了銅互連的主要工藝，根據(jù)擴(kuò)散阻擋層淀積原理，重點(diǎn)研究了阻擋層的兩種主要制備工藝：自離化等離子體淀積和側(cè)壁覆蓋增強(qiáng)反濺淀積。通過各種工藝實(shí)驗(yàn)，以及電性和良率測試分析，改善了氮化鉭阻擋層淀積工藝，從而提高產(chǎn)品的性能和良率。 實(shí)驗(yàn)對比了自離化等離子體淀積和側(cè)壁覆蓋增強(qiáng)反濺淀積兩種擴(kuò)散阻擋層工藝。通過實(shí)驗(yàn)證明，后者所具有的反濺效應(yīng)可以清除通孔中的沾污，增加通孔側(cè)壁的覆蓋率，改善通孔的接觸特性