新一代集成电路Cu互连用Ta基扩散阻挡层的制备及特性研究

新一代集成电路Cu互连用Ta基扩散阻挡层的制备及特性研究

ID:36836439

大小:3.07 MB

页数:80页

时间:2019-05-16

新一代集成电路Cu互连用Ta基扩散阻挡层的制备及特性研究_第1页
新一代集成电路Cu互连用Ta基扩散阻挡层的制备及特性研究_第2页
新一代集成电路Cu互连用Ta基扩散阻挡层的制备及特性研究_第3页
新一代集成电路Cu互连用Ta基扩散阻挡层的制备及特性研究_第4页
新一代集成电路Cu互连用Ta基扩散阻挡层的制备及特性研究_第5页
资源描述:

《新一代集成电路Cu互连用Ta基扩散阻挡层的制备及特性研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库

1、摘要随着集成电路工艺技术的不断发展,Cu逐渐取代传统的金属互连材料Al,而使器件获得了更高的运算速度和可靠性,但也不可避免地带来了Cu的扩散污染等问题。寻找合适的抑制Cu扩散的阻挡层材料多年来已成为Cu互连工艺研究中的热点课题。在综述了Cu互连的优势及面临的挑战、扩散阻挡层的制备工艺和发展趋势之后,作者采用直流磁控溅射技术在Si衬底上制各了A、TaNx、Ta-AI-N和Cu/Ta、Cu/TaN。、Cu/Ta-AI.N复合膜系,并对薄膜样品进行了卤钨灯快速热退火。用四探针电阻测试仪、AFM、Alpha-stepIQ台阶仪

2、、XRD和SEM.EDS等分析测试方法对样品的形貌结构与特性进行了分析表征。结果表明,磁控溅射制各的Ta、TaNx和Ta-AI-N纳米薄膜表面光滑。纳米Ta-AI-N薄膜的阻挡特性最佳,见lN。次之,Ta薄膜最差。向Ta中掺入N促进了纳米晶/非晶薄膜的形成且消除TTaN。/Si的界面反应;Al的掺入提高-j"TaN;的结晶温度即阻挡层能在更高的温度下保持非晶态,因此薄膜热稳定性和阻挡特性得到进一步增强。Ta阻挡层的失效主要是由高温退火导致Ta/Si界面反应形成TaSi2及Cu通过多晶Ta膜中存在的晶界扩散Nsi形成Cu

3、3Si共同导致的;而Cu通过晶界扩散到TaN/Si界面并形成Cu3Si是TaNx失效的主要机制;Ta-AI-N阻挡层的失效机制与TaNx类似,均是由于薄膜的晶化而导致的晶界扩散。本文首次对有重要应用前景的Ta-AI-N纳米薄膜的制备和阻挡特性进行了研究;文章还对N、舢掺杂的微观机理及几类薄膜对Cu的扩散阻挡特性进行了较深入的理论分析;基于实验事实与理论分析,得出轻原子N起填充晶界的作用,能有效降低扩散通道密度、改善阻挡特性;同时发现纳米晶/非晶是理想的Cu扩散阻挡层结构。关键词直流磁控溅射,纳米Ta基薄膜,形貌与结构,

4、Cu扩散阻挡层特性ABSTRACTWiththedevelopentofICprocessingtechnology,Copper(Cu)hasbeenusedasinterconneetorinadvancedmetallizationsystemstoreplacetraditionalAluminum(A1).Althoughthisattractivereplacementhasbeenachievedhigheroperationspeedandreliabilityofdevice,contaminatio

5、nofCudiffusionisinevitable.SearchingappropriatediffusionbarrierhasbeenahotresearchtopicofCuinterconnectiontechnologyforyears.Atfirst,technologicaldevelopmentandchallengesofCuinterconnectionarereviewed,also,fabricationmethodsanddevelopmenttrendsofdiffusionbarrier

6、aregiven.Then,Ta,TaNx,1'a.Al—NandCu/Ta,Cu/TaNx,Cu/Ta-AI-NmultilayersaredepositedonP·typeSisubstratesbyDCmagnetronsputtering,rapidthermallyannealed(RTA)bytungstenhalidelamp,thesurfacemorphologyandpropertiesofthethin-filmsareinvestigatedbyfour-pointprobe(FPP)sheet

7、resistancemeasurement,AFM,SEM—EDS,Alpha—stepIQProfilersandXRD.11leexperimentalresultsshowthatthesurfacesofdepositedTa,TaNxandTa-AI-Nnanoscalethin—filmsaresmooth.ThebarrierpropertiesagainstCudiffusionaregraduallyenhancedfromTa,TaNxtoTa-AI-N.Ndopingenhancestheform

8、ationofnanocrystallineoramorphousthin-filmandeliminatestheinterfacereactionofTaNx/Si,whileAIdopingincreasescrystallizationtemperatureofTaNxandkeepsthefilmamorphousfor

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。