不同氮流量比制备纳米Ta-N薄膜及其性能
来源期刊：功能材料与器件学报2008年第4期
论文作者：陈海波 黄迪辉 李幼真 刘正 周继承
关键词：Cu互连; Ta-N阻挡层; 氮分压; 失效机制;
摘 要：超大规模集成电路Cu互连中的核心技术之一是制备性能优异的扩散阻挡层.本文采用直流磁控反应溅射在N2/Ar气氛中制备了不同组分比的Ta-N薄膜,并原位制备了Cu/Ta-N/基底复合结构,对部分样品在N2保护下进行了快速热处理(RTA),采用台阶仪、四探针测试仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜、X射线衍射(XRD)对薄膜形貌结构进行了表征.结果表明,随着N2流量比的增加,薄膜沉积速率下降,表面趋于平滑,Ta-N薄膜热稳定性能及阻挡性能随之提高,而电阻率则上升.氮流量比为0.3制备的厚度为100nm的Ta-N薄膜经600℃/5min RTA后,仍可保持对Cu的有效阻挡;在更高温度下退火,Cu将穿过阻挡层与Si发生反应,导致阻挡层失效.
陈海波1，黄迪辉1，李幼真1，刘正1，周继承1
(1.中南大学物理学院,长沙,410083)
摘要:超大规模集成电路Cu互连中的核心技术之一是制备性能优异的扩散阻挡层.本文采用直流磁控反应溅射在N2/Ar气氛中制备了不同组分比的Ta-N薄膜,并原位制备了Cu/Ta-N/基底复合结构,对部分样品在N2保护下进行了快速热处理(RTA),采用台阶仪、四探针测试仪、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜、X射线衍射(XRD)对薄膜形貌结构进行了表征.结果表明,随着N2流量比的增加,薄膜沉积速率下降,表面趋于平滑,Ta-N薄膜热稳定性能及阻挡性能随之提高,而电阻率则上升.氮流量比为0.3制备的厚度为100nm的Ta-N薄膜经600℃/5min RTA后,仍可保持对Cu的有效阻挡;在更高温度下退火,Cu将穿过阻挡层与Si发生反应,导致阻挡层失效.
关键词:Cu互连; Ta-N阻挡层; 氮分压; 失效机制;
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