【摘 要】
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该文重点研究集成电路采用Cu导线后的扩散阻挡层设计、Cu膜微结构调控以及退火气氛对Cu/扩散阻挡层体系热稳定性的影响.研究表明,N/H混合气体可显著提高体系的热稳定性.混合
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该文重点研究集成电路采用Cu导线后的扩散阻挡层设计、Cu膜微结构调控以及退火气氛对Cu/扩散阻挡层体系热稳定性的影响.研究表明,N<,2>/H<,2>混合气体可显著提高体系的热稳定性.混合气体的氧分压低,可阻碍氮化物扩散阻挡层的氧化分解,同时也可降低界面处吸附的氧,使界面化学势升高,阻碍Cu在界面的扩散.混合气体中的H<,2>能阻碍Cu晶粒长大,降低薄膜应力,从而减少Cu膜表面的聚集和孔洞的形成;混合气体退火的Cu膜其电阻率也相对较低.混合气氛沉积和退火的工艺研究为优化集成电路制造过程及提高集成电路可靠性提供了技术基础.Cu合金膜不仅可通过退火保持低的电阻率和高的力学性能,而且通过合金元素在晶界和界面的析出,亦可提高体系的热稳定性.探讨了Zr-Si-N膜作为新型扩散阻挡层的可能性.ZrN比TaN具有更高的热稳定性和更强的阻挡Cu扩散的能力,磁控溅射(MS)Zr-Si-N比ZrN具有更高的阻挡Cu扩散的能力,离子束辅助沉积(IBAD)ZrN比MS沉积的ZrN具有更高的热稳定性.非平衡磁控溅射(UBMS)沉积的Cu膜可显著提高体系的热稳定性,这是由于UBMS-Cu膜致密,阻碍了阻挡层中金属原子向Cu膜的扩散;界面处更多的金属原子也阻碍了Cu向Si基底的扩散.
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