铜合金自形成阻挡层制备及其性能研究

随着微电子器件特征尺寸进一步缩小,传统的铜互连阻挡层技术将面临极大的挑战,为解决传统铜互连阻挡层技术阻挡扩散性能弱的问题,铜合金自形成阻挡层技术成为该领域的研究热点。本文以Cu(V)/SiO2/Si多层膜体系为研究对象,实现Cu(V)合金薄膜制备参数的优化设计。通过体系界面特性和电学特性的分析得出,溅射气压、溅射功率和靶基距这3个制备参数的变化对铜合金薄膜性质及合金体系的阻挡性能均有明显的影响。且当溅射气压为0.5 Pa、溅射功率为90 W、靶基距为60 mm时,制备的铜钒合金薄膜经退火后会自形成最优阻挡层。

无扩散阻挡层Cu(V)及其氮化物性能研究

为了找到合适的掺杂元素来制备半导体Cu互连结构,本文研究了Cu(V)/SiO_(2)/Si体系以及Cu(V-N)/SiO_(2)/Si体系。采用磁控溅射的方法,制备Cu(X)/SiO_(2)/Si体系,并对其微观结构、界面特性、电学特性等进行研究。在500℃退火后,在Cu(X)/SiO_(2)/Si体系界面上发现有V元素的的析出,并且没有观察到明显的Cu和Si的互扩散现象,与纯铜相比热稳定性好,电阻率得到一定的改善。在引入N元素后,薄膜组织结构有一定的改善,并且在热稳定性和电阻率方面表现更优异。因此,在Cu中引入V元素以及氮化物的掺杂制备半导体具有一定的可行性。