论文部分内容阅读
在超大规模集成电路制造过程中,为了达到高速度工作,金属连线的时间延迟必须降低。但当元件的最小线宽小到0.15μm以下时,金属连线的电致迁移效应,连线的阻值、电容都不能忽略,因此我们需要找到一种性能更好的金属来取代现在集成电路中一直使用的铝。因为铜的导电性及抗电迁移的能力比铝高出10～100倍,所以在未来的深亚微米技术中,铜在多层金属内连线中的作用是不可或缺的。 本论文主要是在自行设计、组建的金属有机化学气相沉积（MOCVD）系统上,以六氟乙酰丙酮合铜（Ⅱ）[Cu（Ⅱ）（hfac）2]为前驱物,氢气为载气和还原性反应气,分别以硅和2-（二苯基膦）-乙基-三乙氧基硅烷（PHOS）自组装单分子膜（SAMs）改性硅为基材,进行了有关研究,得到主要结论如下:用氮气退火不仅有利于硅基材表面沉积铜薄膜的抗电迁移性能,而且有利于铜薄膜的表面平整度,并且在氮气中退火还对薄膜的结合力很有益,因此是一种理想的薄膜后处理方法。铜在SAMs改性硅表面更容易沉积,反应活化能降低,沉积速率提高,且SAMs能有效地阻挡铜原子进入氧化层,因此PHOS SAMs可以作为一个很有效的扩散阻挡层。 本论文还利用动力学晶格蒙特卡罗（KLMC）构建了在Cu（100）基材上化学气相沉积铜薄膜的模型,利用该模型进行了温度对薄膜表面粗糙度影响的初步研究,得到以下结论:活性位点比例对粗糙度的影响不大;但是原子位置高度的均方根（RMS）在活性点比例较小时,变化幅度要小于活性点比例大时的情况。随着反应温度的升高,薄膜越来越平整,且薄膜表面前驱物残留分子数也越来越少;当反应温度高于一个临界温度后,薄膜的粗糙度以及薄膜表面前驱物残留分子数基本不随着温度变化。因此,我们可以在一定温度范围内,通过提高反应温度来改善薄膜的平整度,以及减少薄膜表面杂质的含量。