Cu互连中Ta/Ta-N和Ti/Ta-N双层膜的扩散阻挡性能比较

• 作者: 何明智 周艳明 谢中 马扬昭
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: Ta/Ta-N Ti/Ta-N 阻挡层 热稳定性 互扩散
• 年，卷（期）: 2014,（16）
• 所属期刊栏目: 材料研究
• 页码范围: 27-31
• 页数: 5页
• 分类号: TB43|O484.4|TM544
• 字数: 4835字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/j.issn.1005-023X.2014.16.007

摘要

采用磁控溅射法在SiO2/Si基底上沉积Cu/Ta/Ta-N及Cu/Ti/Ta-N薄膜,在高纯的Ar/H2气氛保护下对样品进行快速热退火处理,用XRD、SEM、EDS及四探针电阻测试仪(FPP)等分析测试方法对Ta/Ta-N和Ti/Ta-N双层薄膜的热稳定性及互扩散阻挡性能进行了比较分析.结果表明,当退火温度低于700℃时,Cu/Ta/Ta-N/SiO2/Si和Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si多层膜结构表面平整,方阻值均比较小(Cu/Ta/Ta-N/SiO2/Si约为0.175 Ω/口,Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si约为0.154 Ω/口);当退火温度到达700℃时,Cu/Ta/Ta-N/SiO2/Si试样开始出现Ta2O5和Cu3Si,由于Cu向基底扩散打破Si-Si和Si-O键,Si、O经扩散通道分别与Cu、Ta反应生成了Cu3Si和Ta2O5,表明Ta/Ta-N阻挡层开始失效;而Cu/Ti/Ta-N/SiO2/Si试样的Cu/Ti相界面形成了很薄的扩散溶解层——Cu4Ti、Cu4Ti3与Cu3Ti2,有力地阻断Cu向基底扩散的通道,从而提高了Ti/Ta-N双层膜的阻挡性能,使Ti/Ta-N双层膜对Cu的有效阻挡温度高达700℃.因此,Ti/Ta-N双层膜是一种良好的扩散阻挡层.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	周艳明	湖南大学物理与微电子科学学院	22	92	5.0	8.0
2	谢中	湖南大学物理与微电子科学学院	42	248	9.0	13.0
3	马扬昭	湖南大学物理与微电子科学学院	4	7	2.0	2.0
4	何明智	湖南大学物理与微电子科学学院	1	2	1.0	1.0