基于高温压力传感器的耐高温金属体系

从制约高温压力传感器发展的耐高温金属体系研究出发,采用钨/氮化钽/铂(W/TaN/Pt)作为金属布线的电传导层,开发出适用于500 ℃高温环境下稳定工作的金属薄膜,实现电信号稳定传输,有效避免相邻金属层之间相互扩散或合金导致的电性能失效。对500 ℃高温前后的压力传感器进行带电测试,并对非线性、迟滞性、灵敏度、重复性等8项指标做了测试对比,高温压力传感器性能稳定,各性能指标均满足使用要求,证明该金属体系的可行性。

超大规模集成电路铜布线扩散阻挡层TaN薄膜的制备研究

利用高真空磁控溅射镀膜的方法制备了超大规模集成电路铜布线的扩散阻挡层TaN薄膜,讨论了实验条件温度、功率和氩气与氮气气流量比对TaN薄膜的生长动力学和表面形貌结构的影响,得到较好的制备TaN薄膜的实验参数。

新型缓蚀剂对阻挡层为Ru/TaN的Cu图形片CMP的影响

研究了新型缓蚀剂2,2′-{[(甲基-1H-苯并三唑-1-基)甲基]亚氨基}双乙醇(TT)和抛光液pH值对铜图形片(以Ru/TaN为阻挡层)化学机械平坦化(CMP)性能的影响。实验结果表明,Cu的去除速率及静态腐蚀速率随着抛光液pH值的增高而增大,随着TT体积分数的升高而逐渐下降;TT对Cu去除速率和静态腐蚀速率的抑制效果随着抛光液pH值的升高而降低。缓蚀剂TT能够有效减小碟形坑及蚀坑的深度,对于铜图形片不同线宽的碟形坑及不同密度的蚀坑均有较好的修正效果,且能够自停止在阻挡层Ru/TaN薄膜,其CMP机理为TT与Cu形成Cu-TT钝化膜吸附在Cu表面,阻挡了Cu的进一步腐蚀,提高了CMP性能。

TaN薄膜原子层淀积(英文)

我们成功合成了TaN薄膜原子层淀积的高纯有机钽先驱物并使其特性化,同时对这些先驱物的汽压和热稳定性进行了研究。根据汽压分析发现,TBTEMT比所有其它已发表的液体TaN先驱物(包括TBTDET、TAITMATA和IPTDET)具有更高的汽压。用1HNMR技术研究了这些烷基先驱物的热稳定性。结果表明,与乙二烯基先驱物相比,对于TBTDET和TBTEMT材料,特丁基群是最稳定的基群。TaN先驱物热稳定性按以下次序下降:TBTDET>PDMAT>TBTEMT。最后,通过对金属中央周围的配合基体进行轻微的调整使先驱物汽压和热稳定性处于良好的状态。

阻挡层CMP中盐酸胍对铜和钽抛光速率的影响

在铜互连超大规模集成电路(ULSI)中,由于铜和钽的物理化学性质的差异造成两者的去除速率不同,导致布线晶圆表面抛光后出现碟形坑等缺陷。针对该问题,研究了盐酸胍(CH5N3·HCl)对Cu和Ta去除速率选择性的影响。根据Cu和Ta的CMP机理,通过在有氧化剂和无氧化剂环境下的实验对比,以及不同质量分数的盐酸胍对Cu和Ta去除速率选择性的影响,对盐酸胍在钽CMP中的作用进行了定性和定量分析,确定并优化了盐酸胍及氧化剂的含量,使钽的去除速率快于铜的去除速率。应用上述抛光液对300mm布线晶圆进行阻挡层抛光实验,通过对碟形坑的检测,证明了该种抛光液能够高速、有效地修正碟形坑。

反应磁控溅射制备氮化钽扩散阻挡层的研究

采用反应磁控溅射在硅衬底上制备了TaN薄膜,研究了氮分压、溅射功率及衬底温度对薄膜晶体结构、表面形貌和电学性能的影响。结果表明,晶体结构随工艺参数的改变发生变化,GIXRD图谱衍射峰强度随溅射功率和衬底温度的增加而增强,氮气分压的增加使择优取向向(111)晶面偏移;TaN薄膜的表面形貌与溅射功率和氮气分压密切相关,与衬底温度的关系不大,其粗糙度随溅射功率的增加而增大,随氮气分压的增加而减小;TaN薄膜的方块电阻随溅射功率的增加逐渐减小,随氮气分压的增加逐渐增大,温度对方块电阻的影响不大;对Cu/TaN/Si互联体系热处理后发现TaN薄膜具有优异的阻挡性能,在600℃时依然可有效阻止Cu向Si的扩散。

TaN薄膜的等离子体增强原子层沉积及其抗Cu扩散性能

使用Ta[N(CH3)2]5和NH3等离子体作为反物用等离子体增强原子层沉积工艺生长了TaN薄膜,借助原子力显微镜、X射线光电子能谱、四探针和X射线反射等手段研究了薄膜的性能与工艺条件之间的关系。结果表明,TaN薄膜主要由Ta、N和少量的C、O组成。当衬底温度由250℃提高到325℃时Ta与N的原子比由46:41升高到55:35,C的原子分数由6%降低到2%。同时,薄膜的密度由10.9 g/cm3提高到11.6 g/cm3,电阻率由0.18Ω?cm降低到0.044Ω?cm。与未退火的薄膜相比,在400℃退火30 min后TaN薄膜的密度平均提高了～0.28 g/cm3,电阻率降低到0.12～0.029Ω?cm。在250℃生长的3 nm超薄TaN阻挡层在500℃退火30 min后仍保持良好的抗Cu扩散性能。