铜互连新型阻挡层材料的研究进展

铜互连阻挡层材料起到防止铜与介质材料发生扩散的重要作用。因此,阻挡层材料需要满足高稳定性、与铜和介质材料良好的粘附性以及较低的电阻。自1990年代以来,氮化钽/钽(TaN/Ta)作为铜的阻挡层和衬垫层得到了广泛的应用。然而,随着晶体管尺寸微缩,互连延时对芯片速度的影响越来越重要。由于TaN/Ta的电阻率高且无法直接电镀铜,已经逐渐难以满足需求。文章综述了铜互连阻挡层材料的最新进展,包括铂族金属基材料、自组装单分子层、二维材料和高熵合金,以期对金属互连技术的发展提供帮助。

集成电路中金属互连工艺的研究进展

随着集成电路中器件尺寸不断微缩,RC延时成为制约电路工作频率的主要因素。作为后端制程发展的里程碑之一,引入铜(Cu)和低介电常数(κ)材料作为互连导体和介质材料可以显著降低RC延时。然而,随着工艺技术节点达到5 nm或更低,电阻的尺寸效应使得Cu互连技术无法满足性能需求。由于低κ材料在工艺集成上的限制,尺寸微缩导致的RC延时主要通过金属化方法来抑制。介绍了金属互连工艺的发展和挑战,综述了为解决上述问题近几年金属互连技术的最新研究进展,包括新工艺和新材料的开发以优化传统的扩散阻挡层/衬垫层,Ru半大马士革工艺以及混合金属互连工艺,展望了后摩尔时代金属互连技术的发展。

后道互连工艺中钨塞和金属空洞的研究

对金属钨淀积工艺中温度对形貌和电学性质的影响进行研究,通过比较450℃和425℃金属钨化学汽相淀积工艺的差异,发现425℃下淀积的金属钨薄膜的方块电阻和标准偏差都略高于450℃下生长的金属钨薄膜。425℃工艺条件淀积的金属钨的通孔电阻高于450℃W条件下的接触电阻。从FIB结果看,425℃和450℃钨沉积均有发现空洞,450℃工艺条件下沉积的金属钨形成的接触孔空洞比425℃形成的空洞略小。同时研究了金属铝后道互连工艺中的金属空洞问题,发现在SEM照片中看到的金属空洞有些是由于工艺原因造成的,有些只是因为SEM制样造成的。而HDP的温度过高是金属空洞形成的可能性之一。尝试通过电学测量数据对金属空洞进行量化,但从数据可以得出结论利用ET数据对空洞问题进行量化还是比较困难。